Wetter: Super-stabil-fragi-labil-expi-aufstieg-istisch
Wie hätte sich wohl die Schichtung der Atmosphäre auf den Flug von Mary Poppins ausgewirkt? Leider können wir diese Frage heute und hier nicht beantworten, dafür müssten wir weiter ausholen.
Wir schauen uns aber den Aufstieg eines Luftpaketes an, welches sich durch Einstrahlung am Boden erwärmt hat.
Zuerst fassen wir uns zwei Sondierungen aus Payerne ins Auge und schauen diese im Detail an.
Die obigen Sondierungen sind beide aus Payerne, wo MeteoSchweiz jeweils um 12 und 00 UTC Radiosonden aufsteigen lässt, dazu können Sie hier mehr lesen.
Im linken Bild sehen wir, dass die Atmosphäre ziemlich feucht ist, da Temperatur und Taupunkt nah bei einander liegen (siehe Bildbeschreibung). Man sieht aber auch, dass es unten warm und oben kühl ist (dies fällt auf, wenn man die beiden Sondierungen vergleicht). Ist es unten warm und oben kalt, so ist die Atmosphäre labil geschichtet und mit genügend Feuchte können Gewitter entstehen. Umgekehrt (wie im rechten Bild) ist die Atmosphäre eben stabil und die Konvektion wird verhindert. Des Weiteren ist die Winddrehung vermerkt. Typischerweise ist bei Warmluftadvektion eine Winddrehung nach rechts mit zunehmender Höhe zu beobachten.
Wir haben jedoch eine Zutat für Gewitter noch unterschlagen: zusätzlich zur Labilität und Feuchte braucht es einen Auslöser. Ein klassischer Auslöser ist die Temperatur am Boden mit Erwärmung durch Einstrahlung. Wir schauen uns den Fall für gestern und heute an.
In der obenstehenden Grafik ist folgendes zu sehen: In schwarz ist die Temperatur- und Taupunktmessung (gestrichelt) der Atmosphäre dargestellt. Zusätzlich ist in rot die Linie der Temperatur (bei 25 Grad am Boden) und grün die Linie des Taupunktes dargestellt, wie sie für einen konvektiven Aufstieg wären. In blau ist der Verlauf des konvektiven Aufstieges mit Kondensation dargestellt.
Der Aufstieg eines Luftpaketes durch bodennahe Erwärmung: Ein Luftpaket steigt auf, wenn es wärmer ist als die Luft in seiner Umgebung. Wird es durch Einstrahlung bodennah aufgeheizt, so steigt es etwas auf. Ist das erwärmte Luftpaket in seiner neuen, höheren Position immer noch wärmer als seine Umgebung steigt es weiter auf. Ist das Paket in seiner neuen, höheren Position jedoch kälter als seine Umgebung muss es wieder absinken.
Zuerst steigt ein Luftpacket trockenadiabatisch auf (rote und grüne Linie sind getrennt). Das heisst nichts anderes, als dass noch keine Kondensation stattfindet (es hat sich noch keine Wolke gebildet). Wichtig ist auch zu verstehen, dass die Temperatur der Atomsphäre massgebend durch den Druck bestimmt ist, also in höheren Schichten bei geringerem Druck kältere Temperaturen vorherrschen. Dies bedeutet also, dass sich ein aufsteigendes Luftpaket auskühlt (ohne Kondensation = trockenadiabatisch = 1 Grad pro 100 Meter).
Wir verfolgen unser Paket noch weiter: Unser aufgeheiztes Paket ist aufgestiegen, weil es immer wärmer als seine Umgebung war. Dabei hat sich ausgekühlt auf Grund der Druckabnahme. Nun hat es sich so stark abgekühlt, dass die Temperatur und der Taupunkt den gleichen Wert haben, und die Kondensation setzt ein. Es bildet sich jetzt eine Wolke. Nun wird zusätzliche Wärme frei durch die Kondensation und das Paket kühlt sich beim weiteren Aufstieg weniger schnell aus. Nun schiessen die Wolken/das Paket so lange weiter in die Höhe, bis die Umgebung wärmer ist als unser aufsteigendes Paket.
Ist die Atmosphäre genügend labil geschichtet (oben kalt unten warm), so kann unser Paket bis zur Tropopause aufsteigen. Die Tropopause grenzt die Troposphäre und die Stratosphäre ab. Weiter kann unser Paket nie aufsteigen, denn in der Stratosphäre nimmt die Temperatur mit der Höhe zu, ist also immer wärmer als alle vom Boden aufsteigende Pakete. Das kommt daher, dass in der Stratosphäre schädliche UV-Strahlung in nicht-schädliche Wärmeenergie umgewandelt wird durch die Spaltung und Rekombination von Ozon.
Heute sieht das jedoch anders aus: Das Luftpaket kann auf Grund der stabilen Schichtung nicht genügend weit aufsteigen um ein Gewitter zu bilden. Somit konnten sich nur flache Cumuli bilden.
Dabei betrug die Höchsttemperatur in Payerne zwar 26.2 Grad, also etwa so wie in der obigen Sondierung simuliert. Die beiden Hürden welche im untenstehenden Bild angedeutet sind, sind zwar relativ schwach ausgeprägt, jedoch stabilisierte sich die Atmosphäre durch den zunehmenden Hochdruckeinfluss im Tagesverlauf noch weiter. Gestern wurde die Atmosphäre jedoch mit einem schwach ausgeprägten, in der Höhenströmung eingelagerten Trog im Tagesverlauf eher etwas labilisiert.
Ansonsten war es kein aufregender Tag. In einer schwachen Bise gab es sehr warme Tageshöchstwerte.
Und nun noch zwei spannende Wolkenformationen welche von unseren BobachterInnen E. Thürig und M. Grundlehner fotografiert wurden.
Quelle: Bundesamt für Meteorologie MeteoSchweiz
Titelbild: Disney
