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Abgucken, Abkupfern oder Verweisen ist die höchste Form der Verehrung unter Autoren. Diesem Credo will auch ich folgen.

Die Grundlagen zur Meteorologie sollen hier nicht neu erfunden werden. Ich verweise auf folgende Quellen :

Für uns Segelflieger ist an der ganzen Meteorologie am Wesesentlichsten, dass sie uns die Entstehung von Aufwinden so erklärt, dass Aufwinde für uns vorhersehbar und somit geplant nutzbar werden.

Drei Aufwindarten sind von praktischer Bedeutung (in der Reihenfolge der Entdeckung):

  • Hangaufwind
  • Thermischer Aufwind
  • Wellenaufwind

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Thermik ! Davon "leben" wir meistens, denn Hänge und Wellen sind nur an wenigen Flugplätzen verfügbar. Wohl denen an der Porta oder am Teuto oder an der Bergstraße oder in den Bergen !

Wir "normalen" Menschen müssen uns mit Thermik herumquälen. Da ist es eine gute Strategie, sich von dem Phänomen "Thermik" ein schlüssiges Bild zu machen.

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In der Nacht kühlt die Erdoberfläche aus. Sie wird sogar kälter als die umgebende Luft und kühlt damit die unterste Luftschicht aus. Diesen Effekt nennt am "nächtliche Ab- oder Ausstrahlung". Er ist in klaren Nächten stärker ausgeprägt als bei bedeckten Himmel. Die Erdoberfläche verliert die Energie in Form von langwelliger Wärmestrahlung.

In hügeligem oder bergigem Gelände kommt hinzu, dass gegen Morgen die am Boden liegend entstandene kalte Luft von den Hügeln, wo die Ausstrahlung am größten war, in die Täler und Auen abfließt. Dort bildet sich der Morgennebel - Auennebel - Bodennebel.

 

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Horizontaler Schnitt durch die ThermikAn einem mittelprächtigen Tag im hessischen Bergland (woanders ist das ziemlich sicher genauso) mit wenig Wind (< 15 km/h) haben die Bärte einen horizontalen Querschnitt, der wie folgt skizziert ist.

Der Bart ist rot markiert, die dunklere Farbe sollen die Steigkerne anzeigen.

Der Bart ist leicht oval mit der langen Achse in Windrichtung.

Um den Bart herum in Blau-Schattierungen das Fallen, das den Bart umgibt.

Genau in der Windachse ist das Fallen-Polster um den Bart herum am dünnsten. Deshalb ist es sinnvoll, bei Wind die Wolken immer aus der Achse des Windes heraus anzufliegen und von ihnen fortzufliegen. Damit wird das starke Fallen wind-querab vermieden.

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Quelle und       CopyRight bei www.wolkenatlas.deMeteorologie ist ein thematischer Teil der Wissenschaftsdisziplin, die am nahesten am Chaos ist, der Thermodynamik. Deshalb ist es verwunderlich, dass es innerhalb der thermischen Konvektion so viel Organisation und Ordnung beobachtet werden kann.

Wenn man in einer großen flachen, gleichmäßig beheizbaren Pfanne mit Wasser die Temperatur hochfährt, entstehen nacheinander verschiedene Stadien von Ordnung in der konvektiven Umlagerung des Wassers.

Zunächst besteht KEINE Ordnung, aber man kann sehen, dass sich zufällige Wasservolumina umlagern. Dieser Zustand entspricht in der Atmosphäre dem Fall der „gleichmäßig verteilten Wolken“, Cumulus humilis oder congestus, die sich schier zufällig irgendwo bilden und vergehen. Das nebenstehende Bild illustriert diese Situation (© Karlsruher Wolkenatlas / Bernhard Mühr).

Wenn die Temperatur weiter steigt, bilden sich konvektive Zellen, große Kerne, in denen das Wasser hoch brodelt (noch nicht siedet). Das Wasser steigt dann geordnet an den Rändern sechseckiger Zellen hoch und fällt über dem Kern der Zellen ab.

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Physikalisch ist Hangaufwind im Flachland einfach zu erklären :

Wind weht gleichmäßig aus einer Richtung, gegen ein ansteigendes Hindernis. Das Hindernis wird überströmt. Fertig.

HangaufwindprofilGanz so trivial ist es nicht. Aber betrachten wir zunächst den Idealfall im Bild rechts.

Der Wind sollte zumindest nach oben nicht abnehmen, besser ein wenig stärker werden. Die niedrigen Stromlinien werden nach oben abgelenkt. Die Stromlinien verdichten sich sogar etwas, die Windgeschwindigkeit über dem Hang erhöht sich ein wenig. Und vor dem Hang bildet sich dann ein Aufwindfeld.

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Leewellen am Pic de Bure

 

Für dich als Anfänger erscheint es wahrscheinlich so, als seien die Phänomene der Wellenbildung in der Atmosphäre intuitiv erfassbar.

Sei gewarnt. Das ist nur in Teilen so, in anderen Teilen sind die Vorgänge ziemlich vielschichtig. Es gibt viele Typen von Wellen in der Atmosphäre. Ich werde noch darauf eingehen.

Die Wellen, an denen wir Segelflieger das größte Interesse haben, das sind Leewellen.

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Neben den schon beschriebenen Lee-Wellen beherbergt unser Himmel auch noch andere Arten von Wellen-Phänomenen.

 

Thermik-Wellen

Nehmen wir an, uns erreicht ein Hochdruckgebiet und wir sind noch in der Phase deutlich steigenden Druckes mit einer ausgeprägten Inversion oberhalb des Kondensationsniveaus, aber innerhalb der Höhe der Wolken.

Im Sommer sollten wir da einen schönen Thermiktag erwarten, mit Wolken die oben deutlich begrenzt sind. Es gibt keine Gefahr von Überentwicklung.

Wenn jetzt hinzukommt, dass oberhalb der Inversion eine deutlich stärkere, in der Richtung vom Bodenwind abweichende Windströmung herrscht, dann kommt (kann es kommen) zu Thermik-Wellen (Thermik-Onda).

Entstehung, Eigenschaften und Vorhersage von Leewellen - ein allgemeiner Überblick  [Dr. Erland Lorenzen,  Deutscher Wetterdienst - Geschäftsfeld Luftfahrt]  Die Thermik, die Wolken boxen in die Inversion und wölben diese auf. Die Wolken durchstoßen die Inversion und bilden für den Höhenwind ein Hindernis. Es bilden sich zunächst an einzelnen Wolken luvseitig Wellen aus und die Wolken bekommen eine lentikularis-ähnliche Struktur in der Höhe.

Durch die Strömungsmechanik kommt es dann zu Ordnung in den Wolken, so dass sich die Wolken entlang des Bodenwindes reihen.

Und dann liegt es nahe, dass sich im Höhenwind Wellen vor den Wolkenreihen bilden. Thermik erzeugt also auch Wellen.

Die Reihung begünstigt die Thermik unter den Wellenbergen. Eins bewirkt und/oder verstärkt oder hemmt das andere.

Thermikwellen sind leistungsflugtechnisch nicht vorhersehbar und damit kaum nutzbar. Meist ist das luvseitige Steigen auch eher schwach. Aber faszinierend sind solche Flüge immer.
 

 

Scherungswellen

Scherungswellen

Sie entstehen z.B., wenn die Luftmasse oberhalb der Sperrschicht eine höhere Windgeschwindigkeit oder eine andere Windrichtung aufweist als die untere. Sie reibt dann an dieser Sperrschicht wie Wind an der Wasseroberfläche und verursacht ganz vergleichbar regelmäßige Rippeln. 

(Bildquelle : Schwerewelle.de)

Scherungswellen sind leistungsflugtechnisch kaum nutzbar.

 

 

 

 Morning Glory (Credit & Licence: Mick Petroff)

 

Solitone

Wellen entstehen auch durch horizontale Zusammenstösse von unterschiedlichen Luftmassen - die Morning Glory in Nordaustralien - auch eine Welle - ist ein berühmtes Beispiel dafür. Der Fachname dafür ist Soliton.

 

 

Eine wissenschaftlich umfassende Erklärung der Leewellenmechanik findest du in dieser Abhandlung von Erland Lorenzen. Eine schöne Darstellung der Entdeckung der Leewellen durch Wolf Hirth im Riesengebirge findest du hier.

 

Zum Beginn des Kapitels

 

 

Unter dem Begriff "Rotor" werden Strömungsmuster subsummiert, die eine walzenförmige Ausdehnung (mehr oder minder) quer zur Hauptwindrichtung haben.

Rotor unter einer LeewelleSie treten nur bei stärkerem Wind auf und sie werden, im weitesten Sinne, immer durch Scherungen oder Reibung ausgelöst. Sie "kleben" auch immer an einer solchen Scherungs- oder Reibungsfläche. Das können Hindernisse (Berge, Täler) oder Inversionen oder Windscherungen sein. Die letzten beiden Phänomene treten ja auch sehr oft zusammen auf.

Leewellen werden oft, aber nicht notwendigerweise, von Rotoren begleitet.

Die Gemeinde der Meteorologen und Geophysiker ist sich nicht einig, ob Rotore als Teil der Wellen betrachtet werden müssen oder ob sie ein eigenständiges Phänomen bilden, das allerdings sehr oft gepaart mit Leewellen auftritt. Ich betrachte sie als eigenständiges Phänomen.

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