Warum der Wind in Böen plötzlich stärker wird – der Unterschied zwischen Mittelwind und Windspitze

Ein scheinbar ruhiger Herbsttag kann innerhalb weniger Sekunden ein völlig anderes Gesicht bekommen: Die Blätter beginnen heftig zu rauschen, Äste bewegen sich, eine Mülltonne kippt um – und kurz darauf lässt der Wind wieder deutlich nach. Solche kurzen Windspitzen werden als Böen bezeichnet.

Wind weht nämlich fast nie vollkommen gleichmäßig. Die Luftströmung in den unteren Schichten der Atmosphäre ist turbulent. Geschwindigkeit und Richtung verändern sich fortlaufend. Deshalb unterscheiden Meteorologen zwischen dem über einen bestimmten Zeitraum gemittelten Wind und kurzzeitigen Windspitzen.

Dieser Unterschied ist für Wetterbeobachtung und Wetterwarnungen ausgesprochen wichtig. Ein Mittelwind von beispielsweise 35 km/h wirkt zunächst wenig spektakulär. Treten dabei jedoch Böen von 70 oder 80 km/h auf, entstehen für Bäume, Dächer, Verkehr und Veranstaltungen bereits ganz andere Belastungen.

Kernaussagen

Wind entsteht grundsätzlich durch Luftdruckunterschiede. Luft wird dabei von Gebieten höheren Luftdrucks in Richtung niedrigeren Luftdrucks beschleunigt. Auf der rotierenden Erde wird diese Bewegung zusätzlich durch die Corioliskraft beeinflusst.

In Bodennähe kommt ein weiterer entscheidender Faktor hinzu: die Reibung.

Wälder, Häuser, Hügel und selbst einzelne Baumreihen bremsen die Luftströmung ab und erzeugen gleichzeitig Turbulenzen. Der Wind besteht deshalb aus einem ständig wechselnden Gemisch schnellerer und langsamerer Luftbewegungen.

Der sogenannte Mittelwind beschreibt diese Schwankungen nicht vollständig. Er wird aus vielen einzelnen Messwerten über einen festgelegten Zeitraum gebildet.

Eine Böe ist dagegen eine kurzzeitige deutliche Zunahme der Windgeschwindigkeit.

Besonders kräftige Böen entstehen häufig dann, wenn schneller strömende Luft aus höheren Atmosphärenschichten durch turbulente Durchmischung bis zum Boden transportiert wird.

Meteorologischer Hintergrund

Die Geschwindigkeit des Windes nimmt in den unteren Bereichen der Atmosphäre normalerweise mit der Höhe zu.

Der Grund dafür liegt hauptsächlich in der Reibung.

Unmittelbar am Boden wird die Luft durch Vegetation, Gebäude und Gelände stark gebremst. Mit zunehmender Höhe nimmt dieser Einfluss ab. Bereits einige hundert Meter über dem Boden kann der Wind deshalb erheblich stärker wehen als an einer Wetterstation in zwei Metern Höhe.

Bei stabil geschichteter Atmosphäre sind diese Luftschichten relativ gut voneinander getrennt.

Anders sieht es aus, wenn die bodennahe Luft erwärmt wird.

Sonnenstrahlung erwärmt den Erdboden. Dieser gibt Wärme an die darüberliegende Luft ab. Die erwärmten Luftpakete werden leichter und steigen auf.

Gleichzeitig sinkt an anderer Stelle kühlere Luft nach unten.

Es entsteht eine turbulente Durchmischung der unteren Atmosphäre.

Dabei kann ein Teil des stärkeren Höhenwindes nach unten transportiert werden. Erreicht diese schnellere Luft den Boden, steigt die gemessene Windgeschwindigkeit innerhalb kurzer Zeit stark an.

Wir erleben eine Böe.

Deshalb kann der Wind an sonnigen und labil geschichteten Tagen am Nachmittag deutlich böiger sein als am frühen Morgen.

Nach Sonnenuntergang nimmt die Erwärmung des Bodens ab. Die unterste Luftschicht stabilisiert sich und wird zunehmend von den darüberliegenden Luftschichten entkoppelt.

Am Boden kann der Wind dann deutlich nachlassen, obwohl wenige hundert Meter höher weiterhin kräftiger Wind weht.

Besonders eindrucksvoll zeigt sich der Transport von Höhenwind bei Schauern und Gewittern.

Innerhalb einer kräftigen Schauerwolke existieren starke vertikale Luftbewegungen. Neben aufsteigender Luft treten auch Abwinde auf.

Niederschlag kann diese Abwinde zusätzlich verstärken.

Fallende Regentropfen ziehen Luft mit nach unten. Gleichzeitig verdunstet ein Teil des Niederschlags in trockenerer Umgebungsluft. Für diese Verdunstung wird Wärme benötigt, wodurch die Luft abkühlt.

Kalte Luft besitzt eine größere Dichte und sinkt deshalb schneller nach unten.

Erreicht ein solcher Abwind den Boden, kann sich die Luft seitlich ausbreiten und innerhalb weniger Sekunden starke Böen verursachen.

Deshalb können selbst relativ unscheinbare Schauer vorübergehend deutlich stärkeren Wind bringen als die Umgebung.

Auch das Gelände verändert Böen erheblich.

Strömt Wind über Hügel, durch Täler oder zwischen Gebäuden hindurch, kann er lokal beschleunigt werden.

Ein bekanntes Beispiel ist der Düseneffekt.

Wird eine Luftströmung durch einen engen Bereich gezwungen – etwa zwischen zwei Gebäuden oder durch einen Geländeeinschnitt –, muss dieselbe Luftmenge einen kleineren Querschnitt passieren. Die Strömung kann dadurch deutlich schneller werden.

Auf der windabgewandten Seite von Hindernissen entstehen dagegen häufig Wirbel und stark wechselnde Windrichtungen.

Das erklärt, warum zwei Wetterstationen in geringer Entfernung voneinander unterschiedliche Windspitzen registrieren können.

Für professionelle Windmessungen ist der Standort deshalb besonders wichtig.

Meteorologische Windmesser werden möglichst frei von unmittelbaren Hindernissen aufgestellt. International üblich ist eine Messhöhe von etwa zehn Metern über dem Boden.

Trotzdem bleibt Wind eine der räumlich variabelsten Wettergrößen.

Eine einzelne Böe kann deshalb niemals exakt für jeden Ort vorhergesagt werden. Wettermodelle können jedoch erkennen, unter welchen Bedingungen besonders kräftige Windspitzen wahrscheinlich sind.

Entscheidend sind dabei unter anderem der Höhenwind, die Stabilität der Atmosphäre, die Stärke der vertikalen Durchmischung und mögliche Schauer oder Gewitter.

Schon gewusst?

Eine Wetterstation misst Wind wesentlich häufiger, als es die meisten Anzeigen vermuten lassen.

Der angezeigte Windwert ist meist bereits ein Mittelwert aus zahlreichen Einzelmessungen. Zusätzlich registriert die Station die höchsten kurzzeitig auftretenden Geschwindigkeiten.

Genau deshalb können beispielsweise gleichzeitig 25 km/h Wind und 55 km/h Böen gemeldet werden.

Beide Werte sind richtig – sie beschreiben lediglich unterschiedliche Eigenschaften derselben turbulenten Luftströmung.

Für die Wirkung des Windes ist diese Unterscheidung entscheidend.

Der Mittelwind belastet einen Baum vergleichsweise kontinuierlich. Eine kräftige Böe erzeugt dagegen innerhalb kürzester Zeit eine wesentlich größere zusätzliche Kraft. Besonders belaubte Bäume besitzen eine große Angriffsfläche und können deshalb auf Böen empfindlich reagieren.

Der Wind, den wir spüren, ist somit keine gleichmäßig strömende Luftmasse. Er besteht aus unzähligen Wirbeln und Schwankungen unterschiedlicher Größe.

Eine Böe ist gewissermaßen der kurze Augenblick, in dem einer dieser schnelleren Luftbereiche unseren Standort erreicht.