Luftschichtung und Wind

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Luftschichtung oder sogenannte Durchmischung. Wenn wärmere Luft über kälterer am Boden liegt, ist die Schichtung stabil. Da warme Luft leichter als kalte ist, hat sie das Bestreben aufzusteigen. Sie kann also nicht in die Kaltluft unter ihr absinken. Dadurch kann auch der Höhenwind, der z. B. in 500 Metern Höhe weht, nicht bis zum Boden heruntergemischt werden.

Anders sieht es bei einer labilen Luftschichtung aus, wenn kältere Luft in der Höhe herangeführt wird. Die kalte Luft sinkt in die unter ihr liegende Warmluft ab, womit auch Teile des Höhenwindes bis zum Boden heruntergemischt werden.

Nächtliche Strahlungsinversion

Abends beobachtet man oft, dass der Wind an der Erdoberfläche deutlich nachläßt. Man könnte daher meinen, das in diesem Fall der Druckgradient (Isobarenabstand) abgenommen hat. Manchmal ist das auch so, aber eben nicht immer!

An einem Schauertag auf der Rückseite eines Tiefdruckgebietes kommt es z. B. zu Schauern mit starken bis stürmischen Winden aus Nordwest. Abends lassen die Schauer nach und der Wind beruhigt sich deutlich. Am nächsten Tag nimmt der Wind dagegen wieder stark zu. Sowas kann man öfter beobachten, auch wenn der Druckgradient über zwei Tage oder länger gleich bleibt. Das gleiche gilt auch für Hochdrucklagen.

Es bleibt daher die Frage, warum der Wind nachts abnimmt, auch wenn der Druckgradient am Boden gleich bleibt? Die Antwort darauf ist, dass sich die bodennahen Luftschichten abends und nachts durch Ausstrahlung stark abkühlen und schließlich kälter werden als die Luftschicht darüber. Es kommt also zur Bildung einer Inversion. Genauer spricht man hier von einer Strahlungsinversion.

Die bodennahe Kaltluftschicht kann zwischen 50 und einigen Hundert Metern mächtig sein. Oberhalb der Inversion weht der Wind in der Stärke, die er nach dem Druckgradienten haben soll. Da die wärmere Luft oberhalb der Inversion aber nicht in die kältere Luft darunter absinken kann, wird der Wind quasi von der Kaltluftschicht am Boden abgekoppelt, weshalb es hier sehr ruhig wird. Am nächsten Vormittag wird die bodennahe Kaltluftschicht von der Sonne erwärmt und die Inversion zerstört, womit der Wind wieder bis zum Boden durchgreift.

Tagsüber greift der Wind bis zum Boden durch
© Mario Lehwald

Abends und nachts bildet sich eine Strahlungsinversion aus,
womit der Wind am Boden von der Höhe abgekoppelt wird
© Mario Lehwald

Natürlich ist der Effekt der Strahlungsinversion nicht immer gleich stark ausgeprägt. Bei bewölktem Himmel ist die Ausstrahlung und damit die Abkühlung der bondennahen Luftschichten deutlich geringer als bei klarem Himmel.