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Wie entsteht das Wetter überhaupt?

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Wie entsteht das Wetter überhaupt?

Aircraft durch Hoch & Tief: Flug im unterkühlten Luftraum

Es gibt kein schlechtes Wetter. Schlechtes Wetter kann den immer dichter werdenden internationalen Flugverkehr kaum beeinträchtigen. Aber das Wetter fliegt immer mit - vom Start bis zur Reiseflughöhe und wieder hinunter, mehr oder weniger berechenbar.

Aber die Flugzeuge sind heute technisch so ausgerüstet, dass die Piloten selbst bei Schlechtwetterlagen den Flug jederzeit durchführen oder das Gebiet notfalls umfliegen können. "Hatten Sie einen guten Flug?" Die Antwort betrifft meist den Service, Sitzkomfort, vielleicht noch den Nachbarn. Hauptsache, man ist pünktlich gelandet. Ausgerechnet vom Wetter ist bei typischen Abholkonversationen immer seltener die Rede.

Dabei war man doch mitten drin im atmosphärischen Geschehen auf 35'000 Fuss (gut 10'000 Meter) Höhe, irgendwo über den Alpen oder dem Nordatlantik.

Das ist Standard im internationalen Flugverkehr auch bei widrigen meteorologischen Bedingungen. Auf einigen Routen wird der Zeitplan sogar regelmässig unterschritten. Denn die Luftfahrt beherrscht nicht nur den Umgang mit den wechselnden Konditionen in ihren Sphären, ihre Piloten verstehen - beispielsweise durch Rückenwind - sie auch zu nutzen. Das setzt neben ausgefeilter Navigationstechnik die genaue Kenntnis des Wettergeschehens und seine Einbeziehung in eine flexible Routenplanung voraus.

Wie entsteht das Wetter?

Cumulonimbus, typische Schauer- und Gewitterwolken.

Die Sonne ist die treibende Kraft im Wettergeschehen. über alle Jahreszeiten hinweg erwärmt sie die Luft über der Erde - in der Nähe des Äquators stärker als in der Polgegend. Den Wärmeunterschied versucht die Atmosphäre auszugleichen. Wie bei einer gigantischen Wärmekraftmaschine wird die Luft von den Tropen in Richtung Pole transportiert. Durch die Erdrotation und Temperaturdifferenzen zwischen den Polen und dem Äquator zirkulieren die Luftmassen ständig in der Atmosphäre.

Altocumulus, mittelhohe Linsenwolke, die durch Überströmung des Gebirges entsteht.

Stratocumulus, tiefliegende Wolken bei einer Inversionswetterlage in der warme Luft über kalter liegt.

Durch die Erdrotation und Temperaturdifferenzen zwischen den Polen und dem Äquator zirkulieren die Luftmassen ständig in der Atmosphäre.
So entsteht das Wetter mit allen Auswirkungen, die wir kennen: Winde, Wolken, Niederschlag ebenso wie beispielsweise die Hurrikane und Gewitter, die in allen troposphärischen Regionen im Mittel bis auf 16 Kilometer Höhe reichen.

Cirrus fibratus, hohe, faserige Wolken bei hohen Windgeschwindigkeiten.

Die Wärmestrahlung bringt nicht nur die Luft in Bewegung, sie lässt auch die Wassermassen der Ozeane verdunsten und aufsteigen. Mit abnehmender Temperatur in der Höhe können sie zu dichten Wolkenschichten oder lockeren Cumuli kondensieren oder bei grösserer Höhe sogar gefrieren. Ab etwa 7'000 Höhenmetern entstehen so genannte Cirren.

Der Luftraum, in dem sich das Flugzeug während des Reiseflugs bewegt, ist mehr als unterkühlt. Der Sprung von plus zehn Grad Celsius beim Abflug in Frankfurt bis zu den 25 Grad in Palma etwa erfolgt auf üblicher Reiseflughöhe in einer Temperaturumgebung von 40 bis über 60 Minusgraden. Das ist beispielsweise von Tunis nach Johannesburg kaum anders, aber vielleicht turbulenter ...

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Das Wetter wird von Hoch- und Tiefdruckgebieten bestimmt.

Das Prinzip der Coriolis-Kraft

Dem Trägheitsprinzip folgend driftet die Troposphäre, der sieben bis 15 Kilometer hohe Bereich der Atmosphäre, in der sich das Wetter und der Flugverkehr abspielen, relativ zur ostwärts rotierenden festen Erde westwärts.

Dabei ist die Bewegung rein rechnerisch am schnellsten in Äquatorbreite, am geringsten an den Polen.

Aber die Ausgleichsströmungen, die aus der allgemeinen Westströmung entstehen - mit aufsteigenden und sich abregnenden oder -schneienden Luftmassen - lassen ständig Luft nachfliessen.

An den Polen, unter der geringsten Sonneneinstrahlung, sorgen sehr stabile, aber flache Hochs, für den Luftnachschub. Der kräftigste Hochdruckgürtel zieht sich in den Tropen zwischen 30 und fünf Grad Nord wie Süd um die Erde. über den Kontinenten führt seine ständig absteigende Luftbewegung zu Dürre und Wüstenbildung. Die alten Seefahrer nutzten seine konstanten, freundlichen Passatwinde für Reisen in westlicher Richtung.

Warmfronten & Kaltfronten - Rückseitenwetter

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Ostwinde gleichen aus

Darstellung der allgemeinen atmosphärischen Zirkulation mit ihre breitenkreisabhängigen Bodenwinden und der Vertikalzirkulation
(Quelle: Aviation Weather by Peter F. Lester, Jeppesen Sanderson Training Products)

Ostwinde entstehen bei absinkenden Luftmassen, wobei sich Luft erwärmt, der Druck erhöht. Der Corioliskraftgehorchend, der ablenkenden Kraft der Erdrotation, drehen Hochs auf der Nordhalbkugel im Uhrzeigersinn abwärts nach aussen, auf der Südhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn abwärts ebenfalls nach aussen. Dadurch lösen sich Wolken auf und es kommt zur Erwärmung. Umgekehrt symmetrisch verhalten sich Tiefdruckluftmassen. Das ineinander Fliessen dieser beiden dreidimensionalen Rotationsabläufe bewirkt den Luftmassenaustausch, der sich als Wetter äussert.

Am spektakulärsten kann man das bei einem Flug durch die innertropische Konvergenzzone live erleben. In der Tiefdruckrinne am meteorologischen Äquator treffen die Luftmassen der beiden Passatzonen am Boden zusammen und steigen auf. Aus dem Jet betrachtet ist diese "Rinne" in dynamisches Gebirge aus Wolken, die wie im Zeitraffer gefilmt aufbrodeln, sich vereinen, auseinander stieben und Gucklöcher in die Tiefe eröffnen. Bis zu Flughöhen von bis zu 16 Kilometern ragen die Wolkengiganten hinauf. Respektvoll werden sie von den Piloten um oder überflogen. Die Energie der Auf- und Abwinde in den eindrucksvollen Wetterskulpturen ist gewaltig.