Wettersysteme

Globale Wettersysteme

In unseren Breiten ist es beinahe unvorstellbar, daß sich in gar nicht so weit entfernten Gebieten das Wetter kaum jemals ändert. Tatsache aber ist, daß der Globus von Gürteln umgeben ist, in denen je nach geographischer Breite dauerhafte Hoch- oder Tiefdruckgebiete bestehen. Diese globalen Hoch- und Tiefdruckgürteln sind eine direkte Folge von thermisch angeregter Zirkulation. Im Hochdruckgürtel um den 30. Breitengrad sinkt nämlich die Luft wieder ab, die in den inneren Tropen aufgrund der starken Sonneneinstrahlung erwärmt wurde und aufgestiegen ist. In den Tropen existieren daher permanente Tiefdruckgebiete. Auch in polaren Breiten, sinkt die Luft aufgrund geringer Sonneneinstrahlung ab und wird zu einem Hochdruckgebiet verdichtet. Nur in unseren Breiten existieren abwechselnd sowohl Tief- als auch Hochdruckgebiete und gestalten das Wetter unbeständig.

Man könnte sagen, daß die im Tief aufsteigende Luft abkühlt, durch Kondensation Wolken bildet und daher regnet es im Tief immer. In den Tropen regnet es tatsächlich jeden Tag. Die im Hoch absinkende Luft löst Wolken auf und bewirkt immer "schönes" Wetter. In den trockenen Roßbreiten ist das wirklich so.

Dies ist allerdings nur bei den beschriebenen globalen Hoch- und Tiefdruckgebieten so einfach. In unseren Breiten ist das alles leider viel komplizierter, da die meisten Tiefdruckgebiete (auch Zyklonen genannt) und die Hochdruckgebiete (Antizyklonen) erst dynamisch als indirekte Folge der globalen Hoch- und Tiefdruckgebiete entstehen. Ursache und Wirkung greifen bei der Entstehung von Zyklonen und Antizyklonen in kompliziertester Weise ineinander, und eine genaue Erklärung würde den Rahmen dieses Beitrags sprengen. Eine stark vereinfachte Erklärung soll dennoch erfolgen.

Angetrieben durch die Windzirkulation in den globalen Hoch- und Tiefdruckgürteln entstehen die sogenannten Jetstreams. Das sind bandförmige Luftströme, die an der oberen Grenze der Troposphäre oft mit über 500 km/h als Westwind rund um den Globus strömen. In unseren Breiten ist vor allem der Polarfront-Strahlstrom von Bedeutung. Durch die unterschiedliche Temperatur der Luftmassen am Globus und durch große Gebirgsketten (Himalaya, Anden, Rocky Mountains) beginnen diese Westströmungen zu mäandrieren. Dadurch werden kalte Luftmassen nach Süden und warme Luftmassen nach Norden transportiert. Außerdem entstehen Zonen, an denen der Jetstream besonders schnell oder besonders langsam strömt. Verlangsamt sich nun an einer bestimmten Stelle die Windgeschwindigkeit, so kann man sich vorstellen, daß innerhalb einer gedachten Luftsäule über dieser Stelle mehr Luft heraus als hinein strömt. Dadurch entsteht ein Defizit an Luft und damit eine Tiefdruckzone. Genau umgekehrt (durch eine Beschleunigung des Windes) entstehen Hochdruckzonen. Wie schon erwähnt versuchen diese Hoch- und Tiefdruckzonen nun ihren Druckunterschied wieder auszugleichen, was aber aufgrund der Corioliskraft nur beschränkt möglich ist. Statt dessen werden diese Zonen ringförmig von Luftmassen umströmt, was wiederum die Mäanderbildung der Jetstreams begünstigt. Unter Umständen können sich diese Effekte geradezu aufschaukeln und zur Bildung einer Zyklone oder Antizyklone führen. Das ist aber wie gesagt eine stark vereinfachte Erklärung. Tatsächlich hat die der Wissenschaft noch zahlreiche Rätsel bei diesen äußerst komplexen Vorgängen zu lösen.

Hoch- und Tiefdruckgebiete, Fronten

Grundsätzlich kann man sagen, daß die meisten Hoch- und Tiefdruckgebiete, die im Alpenraum herrschen, über dem Nordatlantik entstanden sind. Sie driften auf unterschiedlichsten Bahnen über Europa, durch das sogenannte Westwindband aber tendenziell von Westen nach Osten. Es entstehen aber auch Zyklonen im Mittelmeerraum. Bekanntestes Beispiel ist das Genua-Tief, welches sich immer wieder im Golf von Genua bildet. Genau diese Druckgebilde prägen die Wetterentwicklung in Mitteleuropa.

• Hochdruckgebiete (Antizyklonen): Vereinfacht gesagt existieren sie in zwei Versionen: blockierende und wandernde Hochdruckgebiete. Letztere (die sogenannten Zwischenhochs) füllen die Lücken zwischen den einzelnen Tiefs einer Zyklonenfamilie, die vom Atlantik nach Europa kommt. Zwischenhochs sind nicht sehr beständig und werden leicht von Zyklonen abgebaut. Sie verbessern das Wetter daher für kaum länger als einen Tag. Die blockierenden Hochs hingegen können sich über uns breitmachen und die Schlechtwetter bringenden Zyklonen umleiten. Solche blockierenden Hochs bewirken dann längere Schönwetterperioden. Obwohl die Skalenbeschriftung am Barometer behauptet, ein hoher Luftdruck würde immer mit schönem Wetter verbunden sein, kann ein Hoch im Winter eine Inversion und damit zumindest in den Tallagen tagelang trübe Verhältnisse bewirken.
• Tiefdruckgebiete (Zyklonen): Sie entstehen meistens über dem Nordatlantik und gehen immer mit großräumigen Frontensystemen einher. Diese ganz wesentlichen Kalt- und Warmfronten werden wir nun genauer erläutern. Vorweg muß aber gesagt werden, daß in einer Wetterkarte kaum jemals derartige "Bilderbuch"-Zyklonen zu finden sind. Speziell wenn sich die Zyklone über Landmassen befindet, werden die Verhältnisse durch die Bodenreibung sehr komplex und schwierig einzuordnen. Die Strukturmerkmale sind aber meistens erkennbar.

In der Grafik sehen Sie eine idealtypische Zyklone von oben und von vorne entlang der Schnittlinie. Entlang der Warmfront gleitet leichte, warme Luft über die am Boden liegende Kaltluft. Pro 100 km gewinnt die warme Luft nur 500 m an Höhe. Die Aufgleitebene ist also fast horizontal. Dabei werden Luftmassen angehoben, kondensieren und bilden vor allem Schichtwolken. Der zeitliche Verlauf lautet typischerweise Cirrus - Cirrostratus - Altostratus - Nimbostratus. Bevor die Warmfront an uns vorbeizieht, regnet es mäßig aber beständig. In seltenen Fällen kann es bei labilen Luftschichtungen im Sommer sogar zu Warmfrontgewittern kommen. Danach folgt der Warmsektor, in welchem der Regen aufhört und sich die Wolken auflockern. Es herrscht im Sommer mäßig schönes Wetter, im Winter oft ein wolkenverhangener Himmel mit Dunst oder leichten Niederschlägen.

Schließlich zieht die Kaltfront durch. Kalte, schwere Luftmassen schieben sich unter die Luft des Warmsektors. Die Aufgleitebene ist hier viel steiler als bei der Warmfront. Das liegt vor allem daran, daß sich diesmal die untere Kaltluft vorwärts bewegt, und durch die Bodenreibung kommen untere Luftschichten nicht so schnell voran wie die Schichten in der Höhe. Die schnellere Hebung der Warmluft bewirkt nun auch extremeres Wetter. Es bilden sich stark quellende Wolken, Gewitter, heftige Aufwinde und Böen. Nach dem Durchzug der Kaltfront reißt der Himmel auf, und der Wind dreht um etwa 90° anch rechts (typischerweise von SW nach NW). Die klare Luft ist kühl und bei starker Quellbewölkung wechseln sich Regen und Sonnenschein ab. Der Luftdruck steigt wieder. Man spricht hier vom Rückseitenwetter. An der Alpennordseite kann es bedingt durch die Windrichtung zu einer regenbringenden Staubewölkung kommen, da die Luftmassen angehoben werden. Steigt der Luftdruck nicht wieder stetig an, muß mit einer weiteren Wetterverschlechterung mit heftigem Niederschlag und manchmal sogar Sturm gerechnet werden.

Da die Kaltfront schneller voran kommt als die Warmfront ist es nur eine Frage der Zeit, bis sich beide Fronten vereinigen. Dieses Phänomen wird Okklusion genannt, und in diesen Regionen regnet es erst recht. Wenn es zu einer Okklusion kommt, dann hat das Tief seinen Höhepunkt schon überschritten und ist bereits in Auflösung begriffen.

Je weiter entfernt man sich vom Zentrum der Zyklone befindet, desto weiter liegen Warm- und Kaltfront auseinander. Die Zentren selbst sind oft weiter nördlich, etwa über den britischen Inseln, zu finden, und die Alpen sind daher weit davon entfernt. Das bedeutet, daß hier die Fronten der Zyklone schon aufgelöst sind, den Alpenraum nur streifen oder alles andere als idealtypisch (Warmfront - Warmsektor - Kaltfront - Rückseite) vorbeiziehen.

Luftmassen und Großwetterlagen

Entscheidend für die Wetterlage sind aber nicht nur die Merkmale der Antizyklonen und Zyklonen mit ihren Fronten, sondern auch die Beschaffenheit der Luft. Die herrschende Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit wird vor allem durch die Herkunft der zuströmenden Luftmassen bestimmt. Durch die entsprechende Anordnung von stabilen Zyklonen oder Antizyklonen können Luftströmungen aus allen Himmelsrichtungen verursacht werden. Im Bild sehen Sie beispielsweise die Anordnung eines Tief- und Hochdruckgebietes, welche über Mitteleuropa Südwind und damit typischerweise eine Föhnlage auslösen würde.

Falls Sie sich nicht merken können, welche Luftströmungen Hoch- und Tiefdruckgebiete verursachen, so prägen Sie sich einfach folgende Abkürzung ein: "U-H-R". Die Bedeutung ist folgende:

• U steht für Uhrzeigersinn
• H steht für Hochdruckgebiet
• R steht für Rechts.

Das Hochdruckgebiet steht also in Zusammenhang mit Uhrzeigersinn und Rechts. Die Luftmassen umströmen ein Hochdruckgebiet nämlich im Uhrzeigersinn, und wenn Sie den in die Wind im Rücken haben, so befindet sich das Hoch rechts von Ihnen. Wenn Sie sich also U-H-R merken, so wissen Sie auch, wie es sich mit dem Tiefdruckgebiet verhält, nämlich genau umgekehrt (also rotierend gegen den Uhrzeigersinn und links vom Beobachter plaziert, der den Wind im Rücken hat).

Eine über mehrere Tage wetterbestimmende Anordnung von Hoch- und Tiefdruckgebieten über dem Kontinent wird Großwetterlage genannt. Für den Alpenraum bedeutende Großwetterlagen sind vor allem Westlage, Nordlage, Ostlage, Südlage sowie Hoch oder Tief über Mitteleuropa.

Westlage: In gewisser Weise zählen dazu auch die Südwest- und Nordwestlage. Zusammen machen sie etwa 40 - 50% aller Wetterlagen aus. Zwischen dem Skandinavischen Tief und dem markant ausgeprägten Azoren-Hoch sind in die Westströmung Zyklonenfamilien eingelagert, die das Wetter abwechslungsreich mit Sonne, Wind und Regen gestalten.

Nordlage: Naturgemäß ist die arktische Polarluft kalt. Gerade im Frühling wird bei einer Nordlage die allgemeine Erwärmung immer wieder durch einen Kaltluftvorstoß unterbrochen (Aprilwetter). Im weiteren Jahresverlauf ist der Kaltluftvorrat der Arktis aber schon erschöpft, und die Temperatur ist nur mäßig kühl, dafür aber trocken (gute Fernsicht).

Ostlage: Bei dieser Großwetterlage gelangen kontinentale Luftmassen aus dem Osten nach Mitteleuropa. Da sich das Festland schnell erwärmt, aber auch schnell wieder abkühlt, ist die Luft im Sommer heiß und im Winter kalt. Bei entsprechender Anordnung der stabilen Hochs und Tiefs kommt im Winter sogar bitter kalte Luft aus dem sibirischen Raum. Die Luft ist zwar trocken, trotzdem ist die Fernsicht, bedingt durch Staub und Abgase, eher schlecht.

Südlage: Der herrschende Südwind bewirkt am Alpennordrand föhnigen Einfluß. Dafür ist das Wetter warm, im Sommer heiß und zumeist sonnig. Allerdings neigt die schwüle Luft dann oft zur Gewitterbildung. Im Winter ist es in den Tallagen durch eine Inversion oft nebelig und trüb. Durch die feuchte Luft herrscht auch auf den Bergen schlechte Fernsicht.

Tief über Mitteleuropa: In seltenen Fällen bewirkt ein kaltes und hochreichendes Tief naßkaltes Wetter.

Hoch über Mitteleuropa: Weitaus öfter setzt sich über Mitteleuropa ein blockierendes Hoch fest, das für tagelang anhaltendes Schönwetter mit guter Fernsicht und ausgeprägter Thermik sorgt. Nur in der kalten Jahreszeit kommt es oft durch eine Inversion zu Nebel oder Hochnebel.

Lokale Windsysteme und Thermik

Wie schon zuvor erwähnt, wird die Luft in der Atmosphäre auch vertikal auf und ab bewegt. Das ist vor allem in den Zentren der globalen Hoch- und Tiefdrucksysteme der Fall, wobei in einem Hoch die Luft komprimiert und dadurch schwerer wird. In der Folge sinkt die Luft ab. Umgekehrt steigt in Tiefdruckgebieten die Luft auf. Aber auch entlang der Fronten von ungleich temperierter Luft finden Hebungen statt. Letztendlich für uns interessant ist die Luft, die lokal durch Sonnenenergie oder durch Berge nach oben befördert wird. Es folgt eine Übersicht der genauen Ursachen dafür:

Thermischer Aufwind: Die durch den Boden erwärmte Luft steigt als Thermikblase oder in einem Thermikbart nach oben. Diese Aufwinde werden bis Mittag immer ausgeprägter und hochreichender, bis sie im weiteren Tagesverlauf wieder nachlassen. Die hochgestiegene Luft kühlt ab und kondensiert schließlich in Form einer weißen Cumuluswolke. Diese Cumuli können den Untergrund überschatten und sich dadurch selbst die Existenzgrundlage entziehen, weshalb sie sich meist gegen Mittag auflösen, um am Nachmittag neu zu entstehen.

Trockenthermik (Blauthermik): Der eben geschilderte Vorgang kann auch bei trockener Luft ablaufen, ohne daß Cumuli entstehen.

Wolkenaufwind: Entwickelt sich eine Cumuluswolke, so wird Energie in Form von Wärme frei. Im Inneren des Cumulus entsteht dadurch ein Aufwind, der die Wolke von unten zusätzlich Luft ansaugen läßt. Dies ist besonders bei überentwickelten Wolken (Gewitterwolken) der Fall.

Hangwind: Bläst ein Wind gegen einen Hang, so wird er durch diesen schräg nach oben umgelenkt und erzeugt an der Luvseite einen Aufwind. Im Lee des Hanges entstehen für gewöhnlich Leerotoren und Abwinde, welche die Leeseite eines Berges für uns problematisch machen.

Hangthermik: Ähnlich wie beim thermischen Aufwind bewirkt ein von der Sonne aufgewärmter Boden eine Erwärmung der Luft, weshalb diese aufsteigt. Dies funktioniert aber bei der Hangthermik noch besser, wenn der Hang durch seine Neigung sonnenexponiert ist. Die erwärmte Luft steigt den Hang empor und löst sich an Geländestufen, Schneegrenzflächen oder erst am Berggrat ab, um schließlich als Thermikblase aufzusteigen.

Talwind: Trifft die Sonnenstrahlung frontal auf eine sonnenexponierte Talseite, erwärmt sich diese Talseite schneller als der Talboden, der nur in einem schrägen Winkel bestrahlt wird. Die Luftmassen am Berghang erwärmen sich dadurch schneller als die Luft in gleicher Höhe über dem Talboden oder dem Talausgang. Die erwärmte Luft steigt nun den Hang empor und kühlt über dem Berggrat mit zunehmender Höhe ab, um schließlich über dem Talboden, im Nachbartal oder im Vorland wieder abzusinken. Die aufgestiegene Luft wird durch Luftmassen aus dem Talboden oder dem Vorland ersetzt. Das Tal saugt also Luft an. Jedes Talsystem hat seine Eigenheiten, was den Tagesverlauf der Berg- und Talwinde betrifft. Da der zuweilen recht kräftige Talwind die Flugplanung zunichte machen kann, sollten Sie sich bei ortskundigen Piloten darüber erkundigen. Nachts kehrt sich der Vorgang meistens um und es weht ein Bergwind vom Berg ins Tal.

Windgeschwindigkeit

Natürlich ist die Windstärke für uns von wesentlicher Bedeutung. Sie können sich ein Windmeßgerät kaufen. Solche Meßgeräte sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich, meistens allerdings unhandlich, teuer oder mit begrenzter Lebensdauer.

Billiger ist es, einfach die Umwelt zu beobachten. Rauch, Bäume und Windsack geben genauso Aufschluß auf die vorhandenen Windgeschwindigkeiten. Beachten Sie aber, daß eine Analyse des Windes am Startplatz noch gar nichts über die Windverhältnisse in der Luft aussagt. Bodenreibung, Thermik und lokale Eigenheiten verändern Windrichtung und -stärke am Boden.

Die folgende Skala ist an die Beaufort-Skala angelehnt und reicht noch bis Windstärke 17 (traditionell allerdings nur bis 12). Versuchen Sie, sich die Kennzeichen der Windstärken 0 bis 5 einzuprägen und als Maßstab zu verwenden. Mit der Zeit werden Sie ein Gefühl für adäquate Windverhältnisse entwickeln. Die Beurteilung soll aber immer ein bewußter Vorgang sein.