Atmosphäre und Gebirge – - DMG

promet, Jahrg. 32, Nr. 1/2, 2006 G. Mayr, A. Gohm: Schnelle Strömungen durch Gebirgseinschnitte
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Kontrollpunkt Brennereinschnitt mit einer Höhe von
2100 m NN liegt die Inversion dann in 2100 m + 2/3
(2700–2100) m = 2500 m NN. Da die Geschwindigkeit
dort gleich der Phasengeschwindigkeit sein muss, können
wir Gl. (1) mit h=600 m und ∆�=3 K, � 0= 300 K benutzen
und erhalten für die Geschwindigkeit am Brennerkamm
knapp 8 m/s.
Schießt die Strömung überkritisch leeseitig des Einschnitts
hinunter, beschleunigt sie weiter und wird dünner.
Der reduzierte Bodendruck entlang der Strömung
wird geringer. Ein Übergang zurück in einen unterkritischen
Zustand erfolgt abrupt und turbulent in einem
„hydraulischen Sprung“, wodurch die Strömung wieder
dicker und langsamer wird. Wo der Sprung liegt, hängt
ab von der Luftmasse im Lee, den topographischen Eigenheiten
und Details der Strömung selbst. Das Konzept
des hydraulischen Sprungs kommt aus der Fluiddynamik.
Das Analogon dazu in einer stabil geschichteten
Atmosphäre möchten wir im weiteren als „Atmosphärensprung“
bezeichnen, mit den Identifikationsmerkmalen
einer abrupten Verdickung und Verlangsamung
der Schicht, eines Anstiegs des reduzierten Bodendrucks,
von Turbulenz und (bei ausreichender
Feuchte) Wolkenbänken, die sich vor allem an der
Unterseite und der stromaufwärtigen Seite rasch ändern.
Abb. 2-2: (a) Vertikalschnitt entlang des tiefsten Teils der Brennersenke mit Isentropen
(ausgezogen in 2 K Abstand), Nordkomponente des Horizontalwindes (schattiert;
siehe Balken und 2,5 m/s Isotache strichliert, Höhe der Autobahn (fett
strichliert), Föhnmauer (weiße Wellenlinie) und der mittleren Topographie
über die Wipptalbreite (fett ausgezogen). (b) Potentieller Temperaturverlauf
aus der Automessung entlang der Autobahn und (c) der reduzierte Druck.
Beispiel
Die hydraulische Theorie kann selbst beim Verständnis
einer komplexen Strömungssituation helfen. Messungen
eines Forschungsflugzeugs, von Radiosonden an
drei Standorten, eines instrumentierten Autos, eines
Doppler-Sodars und mehrerer automatische Wetterstationen
sind in Abb. 2-2 zu einem Querschnitt entlang
der Wipptalachse vereint. Die stromaufwärtige
Luft unterhalb der Höhe des breiten Einschnitts
strömt nicht auf die andere Seite. Die Luft darüber
steigt ins Lee hinab: etwa 5 km stromabwärts des Passes
erreicht Luft vom oberen Einschnitt erstmals den
Talboden. Die Automessungen zeigen, dass die potentielle
Temperatur innerhalb eines Kilometers um nahezu
3 K steigt. Durch das Absinken löst sich die Stratocumulusbewölkung
auf. Vom Lee zum Luv hin schauend
ist eine „Föhnmauer“ sichtbar.
Die stabile Grenzfläche zwischen der Einschnittströmung
und der darüber liegenden Atmosphäre sinkt
nach Norden hin ab. Dieses generelle Absinken wird
moduliert von mehreren abrupten Anstiegen der Isentropen,
die immer mit Variationen der lokalen Topographie
zusammenhängen (vgl. die fett ausgezogene
mittlere Topographie): die Strömung schießt einen Rücken
hinunter und springt dann wieder in einen langsameren,
vertikal ausgedehnteren Zustand zurück.
Der reduzierte Bodendruck
(Abb. 2-2c) ist konstant bis etwa
5 km stromaufwärts vom Einschnitt.
Wie die Grenzfläche und
im Einklang mit der generellen
Beschleunigung und dem Seichterwerden
der Strömung fällt auch
der reduzierte Bodendruck bis
zum Inntal hin. Darüber moduliert
gibt es leichte Druckanstiege im
Bereich der Atmosphärensprünge,
z. B. bei km 7-8 und 16.
Bei der Interpretation von
Abb. 2-2 muss man berücksichtigen,
dass die Strömung auch quer
zum Tal variiert und dass die Flugzeug-
und Radiosondenmessungen,
aus denen der Vertikalschnitt
hauptsächlich konstruiert wurde,
nicht immer direkt über der Automessung
(Abb. 2-2b und 2-2c)
liegt. Nicht jeder Sprung im Vertikalschnitt
ist daher an genau der
gleichen Stelle in der Bodenmessung
auffindbar – und umgekehrt.
Änderungen in der seitlich begrenzenden
Topographie modifizieren
die Strömung ebenso wie
Änderungen des Unterrandes und
können gleichfalls Sprünge (auch
in der Talmitte) verursachen.