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Kolloquium Ingenieurhydrologie

Ausgewählte Wetterphänomene in Gebirgen mit Fokus auf die Alpenregion. Kolloquium Ingenieurhydrologie. Modul Einführung in die Ingenieurhydrologie Dozent Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch. Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31. 1. Einleitung.

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  1. Ausgewählte Wetterphänomene in Gebirgen mit Fokus auf die Alpenregion Kolloquium Ingenieurhydrologie Modul Einführung in die Ingenieurhydrologie Dozent Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  2. 1. Einleitung Abb. 1: Hochwasser in einem Alpental Problemstellung Abb. 3: Föhnwand mit Abbruchkante Abb. 2: Schneekanone vor Wiesen Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  3. Gliederung Gliederung • Problemstellung • Gliederung • Winde im Allgemeinen 2. Winde im Hochgebirge 3. Die Alpenregion 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen 4.1 orographische Niederschläge 4.2 Turbulenzen in Gebirgstälern 4.3 Fallwinde 4.3.1 Ursachen und Dynamik der Föhnwinde 4.3.2 Symptome des Alpenföhns 4.3.3 Chinook 4.3.4 Bora 5. Microscale Winds in Gebirgsregionen 5.1 Hangauf- und Hangabwind 5.2 Berg- und Talwind 5.3 Interaktion Hangwinde und Berg-/Talwinde 6. Zusammenfassung 7. Forschungs- und Handlungsausblick 8. Quellenverzeichnis Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  4. 1. Winde im Allgemeinen 1. Winde im Allgemeinen Abb. 4: globale Winde und Luftdruckgebiete Makroscale Winde Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  5. 1. Winde im Allgemeinen Abb. 5: synoptische Winde in Europa Mesoscale Winde Abb. 6: exemplarische Luftdruckgebiete über Europa Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  6. 1. Winde im Allgemeinen Abb. 8: Stadtwind-system Abb. 7: Microscale Winde Abb. 9: Wärmeinseln über Stadtgebiet mit Flurwinden Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  7. 2. Winde im Hochgebirge 2. Winde im Hochgebirge Abb. 10: Gebirge der Welt (rot hervorgehoben auf die im Weiteren eingegangen wird) Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  8. 2. Winde im Hochgebirge Abb. 11: Gebirge Europas Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  9. 3. Die Alpenregion 3. Die Alpenregion Abb. 2: Schneekanone vor Wiesen Abb. 3: Föhnwand mit Abbruchkante Abb. a: exemplarische Wetterlage über Europa Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  10. 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen Ostatlantik: Hochdruckgebiet Westrussland: Tiefdruckgebiet Südwestwinde entstehen → müssen Alpen überqueren Abb. 11: Gebirge Europas Abb. 11: Gebirge Europas Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  11. 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen > 4.1 orographische Niederschläge 4.1 orographische Niederschläge Abb. 13: Grafik orographische Niederschläge als Teil der Föhndynamik Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  12. 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen > 4.2 Turbulenzen in Gebirgstälern 4.2 Turbulenzen in Gebirgstälern Abb. 14: GrafikTurbulenzen bei überregionalen Winden über Relief Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  13. 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen > 4.3 Fallwinde 4.3 Fallwinde Warme und kalte Fallwinde. Im Folgenden behandelte Bsp.: Föhn (Alpen), Chinook (Rocky Mountains) und Bora (Dinarisches Gebirge) Abb. 3: Föhnwand mit Abbruchkante Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  14. 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen > 4.3 Fallwinde > 4.3.1 Ursachen und Dynamik des Föhns 4.3.1 Ursachen und Dynamik des Föhns Abb. 15: Grafik thermodynamisches Modell zur Erklärung der Dynamik des Föhns Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  15. 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen > 4.3 Fallwinde > 4.3.1 Ursachen und Dynamik des Föhns Abb. 16: Ergänzende Grafik des thermodynamischen Modells zur Erklärung der Dynamik des Föhns Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  16. 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen > 4.3 Fallwinde > 4.3.2 Symptome des Alpenföhns 4.3.2 Symptome des Alpenföhns • Gefährdung von: • Transport - und • Bauwesen, • Freiluftaktivitäten, • Flugsicherheit • Phänomene: • kurzzeitige Luftdruckschwankungen (Schwerewellen) • Temperaturwechsel • Plötzliches Losbrechen des Föhnsturmes und • plötzliches Einsetzen langanhaltender Niederschläge auf der Luv-Seite • Körperliches Befinden verschlechtert Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  17. 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen > 4.3 Fallwinde > 4.3.2 Symptome des Alpenföhns Abb. 17: Föhnmauer vor einem See Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  18. 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen > 4.3 Fallwinde > 4.3.3 Chinook 4.3.3 Chinook Abb. 12: Gebirge der Welt (Zoom auf Rocky Mountains)) Abb. 18: Rocky Mountains von oben Chinook = warmer Fallwind (Föhn) an der Ostseite der Rocky Mountains Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  19. 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen > 4.3 Fallwinde > 4.3.4 Bora 4.3.4 Bora Abb. 19: Gebirge Europas von oben (behandeltes Gebiet rot hervorgehoben) Abb. 20: Grafische Darstellung der Bora-Winde Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  20. 4. Mesoscale Winds in Gebirgsregionen > 4.3 Fallwinde > 4.3.4 Bora Abb. 21: Dinarisches Gebirge 1 Abb. 22 und 23: Dinarisches Gebirge 2 und 3 Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  21. 5. Microscale Winds in Gebirgsregionen 5. Microscale Winds in Gebirgsregionen • thermisch bedingtes lokales Windsystem • im Gebirge • abhängig von den aktuellen meteorologischen • Bedingungen: • Entstehung horizontale Temperaturdifferenzen → an Hänge gebundene Hangauf- und -abwinde → an Täler gebundene Berg- und Talwinde Vorbedingung ist eine autochthone Witterung und ungestörte Strahlungs- verhältnisse, d.h. keine überregionalen Winde: windstill und klarer Himmel → sonnige (strahlungsintensive) Tage, klare Nächte Abb. 24: lokale Windsysteme in Gebirgen Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  22. 5. Microscale Winds in Gebirgsregionen > 5.1 Hangauf- und Hangabwind 5.1 Hangauf- und Hangabwind sich ausbildende Temperatur- und Druckgefälle zwischen Hang- und Talatmosphäre; Primärbewegung am Hang Einstrahlung am Tage → positive Wärmebilanz der Oberflächen Mit der Erwärmung der bodennahen Luft zunächst an der sonnen- exponierten Talflanke wölben sich dort die Isothermen auf → kleines Wärmetief am Hang → Hangaufwind Abb. 25: Hangaufwind Die Isothermenflächen sind am Hang nach unten gebogen → Kältehoch Tal → Wärmetief → Hangabwind. Vorbedingung ist eine autochthone Witterung und ungestörte Strahlungs- verhältnisse, d.h. keine überregionalen Winde und klarer Himmel. Abb. 26: Hangabwind Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  23. 5. Microscale Winds in Gebirgsregionen > 5.2 Berg- und Talwind 5.2 Berg- und Talwind • Talwind • = im Tal nach oben wehend. • nicht aus der Akkumulation von Hangaufwinden = Zum Hochgebirgszentrum hin gerichtete Vorlandwind; • aufgrund der unterschiedlichen Aufheizung des Gebirges • und des Vorlandes • Bergwind • = talabwärts gerichtet • Ursachen: horizontale Druckdifferenzen und Masse- • verlagerungendurch die Hangabwinde • Volumenstrom steigt mit steigender Größe des • Einzugsgebietes → sehr stationäre + großräumige Strömungen entstehen Abb. 24: lokale Windsysteme in Gebirgen Vorbedingung ist eine autochthone Witterung und ungestörte Strahlungsverhältnisse, d.h. Keine überregionalen Winde und klarer Himmel. Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  24. 5. Microscale Winds in Gebirgsregionen > 5.3 Interaktion Hangwinde und Berg-/Talwinde 5.3 Interaktion Hangwinde + Berg-/Talwinde • 9 Uhr: • Starke Sonneneinstrahlung an Hängen: Hangaufwinde entstehen. • Bergwinde der Nacht sind träge und noch nicht zum Erliegen gekommen. • LansamerÜbergang in Talwinde bis zum frühen Nachmittag 14 Uhr: • Hangaufwinde und Talwind gleichzeitig 18 Uhr bis 20 Uhr: • Rel. schnelles Abkühlen der Hänge: Hangaufwinde durch Hangabwinde ersetzt • Talwind träge und flaut später ab 6 Uhr: • Bergwind hat schon eingesetzt, Hangabwinde der Nacht bestehen noch Abb. 27: Hangwinde und Berg- und Talwind Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  25. 6. Zusammenfassung 6. Zusammenfassung komplexe Prozesse in Gebirgen Versuch einzelne Klimaphänomene isoliert zu betrachten Problem der Interaktion verschiedener Prozess Zum Teil unvollständige Erklärungen: z.B. Föhn nur mit NS möglich?! Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  26. 7. Handlungs- und Forschungsausblick 7. Handlungs- und Forschungsausblick Für Föhn und gefährliche Bora-Winde zuverlässige Vorraussagen Modellierung der komplexen Klimaphänomene Abb. 2: Schneekanone vor Wiesen Theorien durch langfristige u detaillierte Messungen überprüfen Klimawandel-Folgen in Gebirgen abschätzen Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  27. Vielen Dank für IhreAufmerksamkeit. Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  28. 8. Zusammenfassung 8. Quellenverzeichnis Abb. a: exemplarische Wetterlage über Europa http://www.mswetter.com/2013/02/jetstreams-tropospharische-highways.html Abb. 1: Hochwasser in einem Alpental http://www.map.meteoswiss.ch/map-doc/dphase/dphase_description.htm Abb. 2: Schneekanone vor Wiesen http://www.augsburger-allgemeine.de/bayern/Kapital-und-Kanonen-id22873151.html Abb. 3: Föhnwand mit Abbruchkante http://www.map.meteoswiss.ch/sop-doc/press/foehn.jpg Abb. 4: globale Winde und Luftdruckgebiete http://www.hak-vk.at/index.php?id=2614 Abb. 5: synoptische Winde in Europa http://www.hak-vk.at/index.php?id=2614 Abb. 6: exemplarische Luftdruckgebiete über Europa http://www.wetter-extrem.de/wissen/foehn/foehn.htm Abb. 7: Valley and Mountain winds / sea and land winds http://collections.infocollections.org/ukedu/en/d/Jsk02ce/2.2.html Abb. 8: Stadtwind-system http://www.hak-vk.at/index.php?id=2614 Abb. 9: Wärmeinseln über Stadtgebiet mit Flurwinden http://www.ima-umwelt.de/index.php?id=74 und http://www.ima-umwelt.de/fileadmin/Bilder/Klima/messungen_flurwinde.jpg Abb. 10: Gebirge der Welt https://www.stepmap.de/landkarte/weltkarte-stumm-gebirge-1116852 Abb. 11: Gebirge Europas http://www.mr-kartographie.de/uploads/pics/Phas-karte-Europa.jpg Abb. 12: Gebirge der Welt (Zoom auf Rocky Mountains) https://www.stepmap.de/landkarte/weltkarte-stumm-gebirge-1116852 Abb. 13: Grafik orographische Niederschläge als Teil der Föhndynamik ttp://www.deutscher-wetterdienst.de/lexikon/index.htm?ID=L&DAT=Luv-Lee-Effekt Abb. 14: GrafikTurbulenzen bei überregionalen Winden über Relief http://collections.infocollections.org/ukedu/en/d/Jsk02ce/2.2.html Abb. 15: Grafik thermodynamisches Modell zur Erklärung der Dynamik des Föhns ttp://www.deutscher-wetterdienst.de/lexikon/index.htm?ID=L&DAT=Luv-Lee-Effekt Abb. 16: Ergänzende Grafik des thermodynamischen Modells zur Erklärung der Dynamik des Föhns http://www.m-forkel.de/klima/foehn.html Abb. 17: Föhnmauer vor einem See Axel Henning:http://www.top-wetter.de/themen/foehn.htm Abb. 18: Rocky Mountains von oben http://www.dreamstime.com/stock-photography-aerial-view-rocky-mountains-salt-lake-city-image12671912 Abb. 19: Gebirge Europas von oben (behandeltes Gebiet rot hervorgehoben) vgl. http://www.mr-kartographie.de/uploads/pics/Phas-karte-Europa.jpg Abb. 20: Grafische Darstellung der Bora-Winde http://www.istrianet.org/istria/geosciences/meteorology/winds/bora-adriatic.htm Abb. 21: Dinarisches Gebirge 1 http://www.croatiatravelinfo.com/city/national-park-northern-velebit/ Abb. 22 Dinarisches Gebirge 2 http://www.adriaforum.com/kroatien/threads/rab-2007-teil-1-anreise-und-erste-kleine-wanderung.50243/ Abb. 23: Dinarisches Gebirge 3 http://www.kroatientravel.com/de/Ferienwohnungen-Ferienhaus-Kroatien-Urlaub/kroatien-urlaub-ferienwohnungen-ferienhaus-guenstig/Naturparks/Velebit__278/ Abb. 24: lokale Windsysteme in Gebirgen http://collections.infocollections.org/ukedu/en/d/Jsk02ce/2.2.html Abb. 25: Hangaufwind http://www.ima-umwelt.de/index.php?id=74 Abb. 26: Hangabwind http://www.ima-umwelt.de/index.php?id=74 Abb. 27: Hangwinde und Berg- und Talwind http://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/berg-und-talwind/1596 Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  29. Zusatzinformationen Zusatzinformationen http://www.holidaycheck.de/vollbild-Rosengarten+Berggluehen-ch_ub-id_1157886943.html Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

  30. Zusatzinformationen http://weatherblog.nbcactionnews.com/wp-content/uploads/2011/02/850-Noon-Saturday.jpg Kohlhage, L. 29212086 Kolloquium Ingenieurhydrologie Folie /31

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