(13) Fallwinde

1. Meteo 184 Meteorologie und Klimaphysik (13) Fallwinde

2. Meteo 185 Der (thermodynamische) Föhn Im Extremfall, z.B. wenn feuchte Luft über ein hohes Gebirge strömt, kann auf der Luvseite ein Großteil der Luft-feuchtigkeit „verloren gehen“. Auf der Leeseite strömt extrem trockene Luft ins Tal, die sich (trockenadiabatisch) viel stärker erwärmt, als sie sich feucht-adiabatisch abgekühlt hat. (Im Detail ist es aber komplizierter) Föhn in den Alpen - schematisch (Quelle: W&K).

3. Meteo 186 Föhnmauer Föhnmauer (Cumulus fractus) über den Alpen (Bildquelle: B. Mühr*)

4. Meteo 187 Linsenwolken Wenn Wind über ein Gebirge strömt entstehen Leewellen. Im auf-steigenden Teil kondensiert Wasserdampf, und es bilden sich typische, stationäre „Linsenwolken“ (Altocumulus lenticularis) (Bild: A. Fuchs)

5. Meteo 188 Linsenwolken Das geht auch bei anderen Gebirgen, z.B. in den Rocky Mountains (UF)

6. Meteo 189 Linsenwolken Der „Föhn dazu“ heißt dort Chinook (Bild: UF)

7. Meteo 190 Linsenwolken Bei uns sind die Wolken auch als „Föhnfische“ bekannt (Bild: S. Wheaton)

8. Meteo 191 Der Föhn Auf Folie 185 wurde die bekannteste Variante des Föhn beschrieben, in der Form, die man in praktisch jedem Lehrbuch findet. In den Alpen ist der „Lehrbuchfall“ der Südföhn– südlich des Alpenhauptkammes gibt es Staubewölkung mit z.T. starken Niederschlägen. Unmittelbar nördlich des Alpenkamms beginnt mit einer absinkenden Luftbewegung die Abtrocknung der Luftmassen. Hier tritt noch verstärkend hinzu, dass die Luft schon aufgrund ihrer südlichen Herkunft relativ warm ist. Nordföhn ist zwar auch trocken, wird aber nicht unbedingt als warm empfunden. Auch der Mistral ist ein Fallwind, der adiabatisch erwärmt wird. Die Ausgangs-Luftmassen sind aber so kalt, dass der Mistral im Mittelmeerraum ein kalter Wind ist. Der Föhn kann auf der Leeseite nur bis zum Boden „durchgreifen“, da (bzw. wenn) im Zuge der Südströmung Luft von der Leeseite abgesaugt wird (sonst kommt es zu einer Absinkinversion). Daneben ist auch der „absteigende Ast“ der Leewelle von Bedeutung. Darüber hinaus ist die Topographie wichtig, insbesondere „Lücken“ im Gebirgskamm und Kanalisierung des Windes in Tälern – für Tirol z.B. der Brennerpass und das Wipptal („gap flow“).

9. Meteo 192 Südföhn Föhn mit Staucharakter (Quelle: J. Vergeiner).

10. Meteo 193 Der Föhn In etwa 1/3 der Fälle gibt es an der Alpensüdseite keinen Niederschlag, wenn in Innsbruck Föhn herrscht. In diesem Fall kann die Umwandlung latenter Wärme nicht für die Temperaturerhöhung verantwortlich sein. Bei (hochdruckbestimmtem) antizyklonalem Föhn gibt es (bei Südföhn) auf der Alpensüdseite einen (stabil geschichteten) Kaltluftsee durch Inversion. In diesem Fall stammt die Ausgangsluft auf der Südseite schon aus großer Höhe – es ist die relativ warme Luft über dem Kaltluftsee (die aus dem Kaltluftsee nimmt an der Bewegung gar nicht teil). Beim Absinken wird sie weiter erwärmt (Quelle: H. Veit)

11. Meteo 194 Potentielle Temperatur Als Potentielle Temperatur bezeichnet man die Temperatur, die ein Luftpaket hätte, wenn man es unter trockenadiabatischen Bedingungen auf Normaldruck (bzw. 1000 hPa) bringen würde. Ein Luftpaket, das trockenadiabatisch absinkt, hat daherimmer die gleiche Potentielle Temperatur. In diesem Fall ist: Das ist damit auch eine andere Definition für die Trocken-indifferente Schichtung. Die potentielle Temperatur kann direkt mit der Entropie verknüpft werden. Daher bezeichnet man Linien gleicher potentieller Temperatur auch als Isentropen.

12. Meteo 195 Santa Ana Wind Aus (wahrscheinlich) gegebenem Anlass: Verheerende Feuer in Kalifornien treten häufig im Herbst, in Verbindung mit den „berüchtigten“ Santa Ana Winden auf. Hier im Bild (Quelle: ESA) die Rauchwolken der Feuer im Oktober 2007.

13. Meteo 196 Santa Ana Wind Die Santa Ana Winde sind so „feuergefährlich“, weil sie heiß und extrem trocken sind (dadurch wird die Vegetation ausgedörrt). Verantwortlich ist auch dafür adiabatische Erwärmung und damit verbundene starke Abnahme der relativen Luftfeuchtigkeit. Die kalte, aber schon von vorneherein trockene Ausgangsluft stammt aus den (hoch gelegenen) Wüsten des „Great Basin“. Auch die Santa Ana Winde werden stark in Tälern kanalisiert (z.B. im namens-gebenden Santa Ana Canyon) (Bildquelle: NOAA)

14. Meteo 197 Fallwinde „Verlangt man“ vom Föhn, dass er ein warmer, trockener (Fall-)Wind ist, so genügt schon der Nordföhn dieser Definition häufig nicht mehr. Mit dem „Fallwind“ wird die Sache noch komplizierter, dieser Begriff sollte eigentlich für „Katabatische Winde“ reserviert bleiben. Katabatischer Wind Dabei handelt es sich um Luft, die sich unter Einwirkung der Schwerkrafthangabwärts in Bewegung setzt. Das macht sie nicht „freiwillig“, sondern weil sie lokal stark abgekühlt wurde, und dadurch die Dichte zugenommen hat, z.B. durch nächtliche Ausstrahlung. Entscheidend ist, dass die Temperatur niedriger ist, als in der freien Atmosphäre in gleicher Höhe. Ein typisches Beispiel dafür ist der Gletscherwind. Hier ist die starke Abkühlung unmittelbar über dem Gletschereis für die Dichtezunahme verantwortlich.

15. Meteo 198 Fallwinde Je größer die Gletscher, desto imposanter die Fallwinde. Besonders stark ausgeprägt sind sie in Grönland, und vor allem in derAntarktis. Hier er-reichen die katabatischen Winde häufig Orkanstärke (links, Bild: Samuel Blanc). Oft wehen sie tagelang mit mindesten 150 km/h. Bei der franz. Station Dumont-d'Urville wurden bis zu 324 km/h gemessen (Juli 1972). Cape Denison bringt es im Jahresmittel auf eine Windgeschwindigkeit von über 80 km/h (Graz: 5 km/h) (rechts, Bild: Frank Hurley).

16. Meteo 199 Fallwinde Katabatischer Wind in der Antarktis (Bild: Hannes Grobe, AWI). Die starken ablandigen Winde sorgen häufig für eisfreie Gebiete – Polynyas (Polynjas).

17. Meteo 200 Fallwinde In den Kaltzeiten gab es auch in den Alpen starke katabatische Winde. Sie haben u. A. Feinmaterial aus dem Vorfeld der Gletscher ausgeweht, das in weiterer Folge als Löss abgelagert wurde. Wir haben jetzt „typische“ katabatische Fallwinde und „typischen“ thermodynamischen Föhn kennengelernt. Dazwischen gibt es viele lokale Windsysteme, die Merkmale von beiden haben, wie z. B. der schon erwähnte Mistral und die Bora, die als kalter, stürmischer Wind über das Dinarische Gebirge in die Adria weht. Nicht jeder warme Wind ist ein Föhn (schon gar nicht, wenn die Luft auch noch feucht ist), manchmal ist ein warmer Wind einfach ein warmer Wind (z.B. weil er aus der Sahara kommt – wie der Scirocco (Schirokko)).

18. Meteo 201 Fallwinde Schwierige Verhältnisse im Dez 2010 in Graz – erst warm – aber nicht trocken (und kein Wind), dann trockener Wind – aber bald gar nicht mehr so warm – bis es endlich passt.