Inversionen

Eine Inversion ist eine Grenzschicht, ab der die Temperatur mit der Höhe wieder zunimmt. Daher bezeichnet man eine Inversion auch als Temperaturumkehrschicht. Sie kann z. B. durch absinkende Luftmassen aus der Höhe erzeugt werden. Absinkende Luftmassen geraten unter höheren Druck und erwärmen sich dadurch.

Erreicht nun eine Cumuluswolke eine solche Inversion, werden die aufsteigenden Luftpakete durch die Temperaturzunahme an der Inversion rasch kälter als ihre Umgebung. Damit können sie nicht weiter aufsteigen. Da der Auftrieb von unten aber weiterhin besteht, beginnt sich die Cumuluswolke unterhalb der Inversion waagerecht auszubreiten.

Inversion im tiefen Wolkenstockwerk

Liegt die Inversion im tiefen Wolkenstockwerk, also unter 2.000 Metern Höhe, so breitet sich die Cumuluswolke horizontal zu Stratocumulus aus. Dadurch kann ein anfangs locker mit kleinen Cumuluswolken bedeckter Himmel komplett zuziehen, wenn die Cumuluswolken im Tagesverlauf die Inversion erreichen und sich unterhalb von ihr als Stratocumulus ausbreiten. Die entstandenen Stratocumuluswolken können teilweise recht dunkel und bedrohlich aussehen, jedoch fallen aus ihnen höchstens einige Tropfen heraus. Fachgerecht spricht man von Stratocumulus cumulogenitus.

Hier nun ein Beispiel vom 3. August 2007. Das Diagramm des Radiosondenaufstiegs von 12 Uhr über Schleswig zeigt eine Inversion auf der Höhe 800 hPa, also bei etwa 2.000 Metern (roter Kreis im Diagramm unten).

Die folgenden Bilder zeigen die Situation am frühen Nachmittag. Auf den ersten Bild sieht man nahe der Bildmitte eine Cumuluswolke, die in ihrem oberen Teil etwas breiter wird. Darüber sieht man bereits eine Stratocumulusschicht. Auf dem zweiten Bild sieht man, wie sich eine Cumuluswolke im oberen Teil in eine Stratocumulusschicht ausbreitet.

Ist der Himmel schon überwiegend mit Stratocumulus überzogen, sollte man auf das Aussehen der Cumuluswolken achten. Ist eine Inversion vorhanden, werden die Cumuluswolken in ihrem oberen Teil immer breiter und tauchen diffus in die Stratocumulusschicht ein. Dies ist ein deutliches Zeichen dafür, das die Cumuluswolken sich innerhalb der Stratocumulusschicht ausbreiten, so wie es das Bild oben zeigt.

Auf den nächsten drei Bildern sieht man Cumuluswolken, die sich in ihrem oberen Teil zu Stratocumulus ausbreiten.

Auf diese Weise kann der Himmel nach und nach mit Stratocumulus zuziehen, wie es das folgende Bild vom Nachmittag des 3. August 2007 zeigt.

Abends wenn die Erwärmung und die Konvektion der bodennahen Luftschichten aufhört, fallen die Cumuluswolken langsam in sich zusammen. Auch der Stratocumulus nimmt dann an Mächtigkeit ab. Oft ist er nach Sonnenuntergang fast völlig verschwunden und läßt eine kühle Nacht mit dem Durchzug von vereinzelten Stratocumulusresten folgen.

Der eben beschriebene Vorgang spielt sich vor allem in der Zeit zwischen Frühling und dem Herbst ab. Im Winter fällt die Sonneneinstrahlung dagegen so flach ein, das es tagsüber kaum zu einen nennenswerten Auftrieb und damit zur Bildung von Haufenwolken kommt. Die vorhandene Bewölkung wird in dieser Zeit fast ausschließlich von der vorhandenen Wetterlage geprägt. In winterlichen Hochdruckgebieten kommt es allerdings oft durch Ausstrahlung am Boden zur Entstehung einer bodennahen Kaltluftschicht und damit zur Bildung einer Inversion darüber. Unterhalb dieser Inversion bildet sich oft großflächiger Stratocumulus oder Stratus aus.

Inversion im mittelhohen Wolkenstockwerk

Natürlich kann eine Inversion auch im mittelhohen Wolkenstockwerk (2.000 bis 7.000 Metern) liegen. Erreichen Cumuluswolken eine Inversion im mittelhohen Wolkenstockwerk und breiten sich unterhalb von ihr horizontal aus, kommt es zur Bildung von Altocumulus cumulogenitus.

Hier ein Beispiel vom 10. August 2013. Das Diagramm des Radiosondenaufstiegs von 12 Uhr über Schleswig zeigt eine Inversion auf der Höhe 650 hPa, also bei etwa 3.500 Metern (roter Kreis im Diagramm unten).

Die folgenden Bilder zeigen die Situation am 13. August 2013. Das erste Bild zeigt über den Himmel verteilte Altocumulusfelder, deren Höhe bei etwa 3.200 Metern lag, sowie eine große Cumuluswolke am Horizont. Auf diesem Bild ist die Herkunft des Altocumulus (noch) nicht erkennbar.

Das nächste Bild zeigt, wie sich eine große Cumuluswolke mit ihrem oberen Teil in die Altocumulusschicht ausbreitet.

Am Abend war die Situation klar erkennbar. Bänke von großen Cumuluswolken breiteten sich im oberen Teil zu Altocumulus aus.

Auf dem Bild oben sieht man es: Manchmal ist genug Auftrieb vorhanden, dass die Cumuluswolke nach kurzer Pause ihr Wachstum nach oben weiter fortsetzt und die Inversion durchbricht. Der so entstandene Altocumulus löst sich langsam von der Mutterwolke ab und zieht als eigenständige Wolke weiter.

Altocumulus cumulogenitus ist besonders an Schauertagen oft zu sehen. Allerdings ist seine Herkunft nicht immer so eindeutig erkennbar, wie es hier der Fall ist.