\nDerzeit haben wir es mit Hoch „Harald“ und somit mit einer stabil geschichteten Luftmasse zu tun. Doch was hei\u00dft es eigentlich, wenn von einer stabilen und labilen Atmosph\u00e4re die Rede ist?<\/p>\n
Eine Luftmasse ist labil oder stabil geschichtet je nachdem, ob sie sich in einem Gleichgewichtszustand befindet oder eben nicht. Dabei hilft zun\u00e4chst ein Blick in die Physik der Mechanik und wir betrachten eine Kugel, die aus ihrer Ruheposition ausgelenkt wird. Befindet sich die Kugel auf einer konkav gekr\u00fcmmten Fl\u00e4che, z.B. in einer Mulde, wird die Kugel bei Auslenkung zwar hin und her rollen, am Ende aber wieder in ihre vorherige Ruheposition zur\u00fcckkehren. Sie befindet sich also in einer stabilen Lage.<\/p>\n
Befindet sich die Kugel auf einer konvexen nach oben gebogenen Fl\u00e4che, z.B. einem H\u00fcgel, reicht ein kleiner Ansto\u00df, um die Kugel aus ihrer Gleichgewichtslage zu entfernen. Die Kugel kann aus eigenem Antrieb nicht mehr zur\u00fcckkehren, diesen Zustand nennt man „labil“.<\/p>\n
Um dieses Prinzip auf die Atmosph\u00e4re zu \u00fcbertragen, verwendet man die sogenannte „Paketmethode“. Man stelle sich dabei ein Luftpaket in einer gegebenen H\u00f6he vor, das sich in der Ruhelage, dem „hydrostatischen Gleichgewicht“ befindet. Dabei weist es dieselbe Temperatur bzw. Dichte wie die Umgebungsluft auf. Dann wird dieses Luftpaket vertikal ausgelenkt und wir beobachten, was passiert:<\/p>\n
Eine stabil geschichtete Atmosph\u00e4re liegt vor, wenn die vertikale Temperatur\u00e4nderung des Luftpaketes gr\u00f6\u00dfer ist als die der Umgebungsluft. Bei einem nach oben gerichteten Ansto\u00df k\u00fchlt sich das Luftpaket st\u00e4rker ab als die Umgebungsluft und ist somit schwerer. Aufgrund des fehlenden Auftriebs legt das Luftpaket den R\u00fcckw\u00e4rtsgang ein und bewegt sich abw\u00e4rts. Dabei erfolgt wiederum eine st\u00e4rkere Erw\u00e4rmung als die Umgebungsluft und die Abw\u00e4rtsbewegung kommt zum Erliegen, das Luftpaket steigt wieder wie ein Ballon auf. So kehrt es nach einigen Ausgleichsschwingungen in seinen urspr\u00fcnglichen Gleichgewichtszustand zur\u00fcck.<\/p>\n
Bei einer labilen Schichtung ist die vertikale Temperatur\u00e4nderung des Luftpaketes kleiner als die der Umgebungsluft. Wird dann ein Luftpaket nach oben ausgelenkt, ist es w\u00e4rmer als die Umgebungsluft und erf\u00e4hrt Auftrieb. Es steigt also immer weiter auf und kehrt nicht mehr in den Ausgangszustand zur\u00fcck. \u00c4hnlich bei einer Auslenkung nach unten, hier ist das Luftpaket k\u00e4lter als die Umgebung und sinkt immer weiter ab. In einer labilen Schichtung reichen also schon kleine Anst\u00f6\u00dfe aus, um gro\u00dfe Auswirkungen zu erzielen.<\/p>\n
Ob sich ein Gleichgewicht oder ein Ungleichgewicht einstellt, h\u00e4ngt also haupts\u00e4chlich von der Verteilung von warmer und kalter Luft in der Atmosph\u00e4re ab. Wenn sich kalte Luft, die dichter und damit schwerer ist, unter warmer Luft befindet, liegt ein Gleichgewichtszustand vor. Diese „Inversionen“ k\u00f6nnen sehr ausdauernd sein und besonders im Herbst und Winter oft tagelang in den Niederungen f\u00fcr tr\u00fcbes und k\u00fchles bzw. kaltes Wetter sorgen, w\u00e4hrend es oberhalb der Inversion in den H\u00f6henlagen strahlenden Sonnenschein gibt. Eine stabile Luftschichtung kann sich z.B. aber auch durch n\u00e4chtliche Ausstrahlung des Bodens ergeben oder \u00fcber einer schneebedeckten Fl\u00e4che. Auch k\u00f6nnen in der H\u00f6he w\u00e4rmere Luftmassen herangef\u00fchrt werden, die stabilisierend wirken.<\/p>\n
Bei Labilit\u00e4t herrschen genau umgekehrte Verh\u00e4ltnisse. Labilisiert wird eine Luftmasse tagesgangbedingt durch starke Sonneneinstrahlung am Boden oder wenn Luftmassen \u00fcber einen warmen Untergrund str\u00f6men. Beim Heranf\u00fchren einer hochreichenden Kaltluftmasse kommt diese in der H\u00f6he oft schneller voran, so dass die k\u00e4ltere Luftschicht \u00fcber der noch warmen und feuchten Luft in den unteren Atmosph\u00e4renschichten liegt. Hier stellt sich ein gro\u00dfer Temperaturunterschied mit der H\u00f6he ein und somit eine gro\u00dfe Labilit\u00e4t. Das kann bei ausreichender Feuchte die Ausbildung von m\u00e4chtigen Quellwolken und nachfolgend von kr\u00e4ftigen Schauern und Gewittern zur Folge haben.<\/p>\n
In Hochdruckgebieten wie unserem Kollegen Harald befindet sich die Atmosph\u00e4re weitgehend im Gleichgewicht und sorgt am heutigen Mittwoch mit stabilen Verh\u00e4ltnissen f\u00fcr wenig Wolken und viel Sonnenschein. Lediglich an den Alpen und im angrenzenden Vorland liegen Reste einer feuchtwarmen Luftmasse, die labiler geschichtet sind, was dort einzelne Schauer und Gewitter m\u00f6glich macht.<\/p>\n
Dipl.-Met. Peggy Hofheinz<\/p>\n
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 31.08.2016<\/p>\n
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