Atmosphäre und Gebirge – - DMG

14
G. Mayr, A. Gohm: Schnelle Strömungen durch Gebirgseinschnitte
Vor dem quer zum Wipptal verlaufenden Gebirgszug
der Nordkette tritt noch ein weiterer
Atmosphärensprung auf; der Bodendruck
steigt zum Fuß der Nordkette hin wieder
leicht an.
Dieser allgemeine Druckfall stromabwärts
vom Einschnitt mit den kleinräumigen Modulationen
durch Atmosphärensprünge tritt
bei allen schnellen Einschnittströmungen auf
und taucht daher auch im Mittel in längeren
Messreihen (Abb. 2-3a und 2-3b) auf. Der
Sprung unmittelbar stromabwärts des Brennereinschnitts
findet sich bei seichtem Föhn
(Strömung nur durch die Einschnitte) und
hochreichendem Föhn (Strömung auch über
den Gebirgshauptkamm), ebenso wie der
Sprung ungefähr in der Mitte des Wipptals.
Der Betrag des Druckfalls ist bei hochreichendem
Föhn größer, da die Luft weiter
(und aus größeren) Höhen herabsteigt.
Das hydraulische Konzept scheint das Wesentliche
der Strömung zu erfassen: numerische Simulationen
mit einem hydraulischen Modell
mit einer homogenen fließenden Schicht
(Abb. 2-3c und 2-3d) zeigen einen qualitativ
ähnlichen Verlauf wie die Bodendruckbeobachtungen.
Dabei ist die Änderung der Obergrenze
der fließenden Schicht im Modell proportional
dem reduzierten Bodendruck.
Die hydraulischen Simulationen machen
auch nochmals deutlich, wie sehr Topographiedetails
die Strömung bestimmen
(Abb. 2-4). Die Strömung wird an vielen Leehängen
der seitlich in das Wipptal hineinragenden
Rücken überkritisch, d. h. dünner und
viel schneller. Und das für die unterschiedlichsten
Dicken und Geschwindigkeiten der
Schicht im Luv (und Lee). Je hochreichender
die Luft über den Hauptkamm kommt, an
desto größeren Bereichen der Leehänge des
Hauptkamms und der seitliche ins Tal mündenden
Rücken kommt es zu überkritischer
Strömung. Bevor das Gelände wieder ansteigt
bzw. enger wird, geht die Strömung in
einem Atmosphärensprung zurück in den
langsameren und dickeren unterkritischen
Zustand.
Die Lage der Sprünge in den Simulationen
wird von Wolkenbeobachtungen bestätigt.
Wenn die Luft abrupt wieder nach oben ausgelenkt
wird, erreicht sie bei typischen Feuchteverhältnissen
im Wipptal das Hebungskondensationsniveau.
Besonders an der Wolkenbasis
und der stromaufwärtigen Wolkenseite
wird die Turbulenz sichtbar durch Wolkenelemente,
die sich rasch verändern.
promet, Jahrg. 32, Nr. 1/2, 2006
Abb. 2-3: Mittlerer Verlauf des reduzierten Drucks, gemessen an automatischen
Wetterstationen entlang der Brennersenke während MAP
für (a) seichten Föhn (=reine Einschnittströmung) und (b) hochreichenden
Föhn (Einschnittströmung und Strömung über den
Hauptkamm); (c) und (d) enthalten die entsprechenden Ergebnisse
von numerischen Simulationen der Höhenänderung der fließenden
Schicht in einem einschichtigen Flachwassermodell. Die
strichlierten Balken überdecken eine Standardabweichung (aus
GOHM und MAYR 2004).
Abb. 2-4: Häufigkeit, mit der die Strömung in einer Vielzahl von numerischen
Simulationen mit unterschiedlichen Anfangsbedingungen
von (a) seichtem und (b) hochreichenden Föhn in einem einschichtigen
Flachwassermodell überkritisch wurde. Isolinien der
Häufigkeit: 25 %, 50 % und 75 %. Gebiete, in denen die Strömung
in mindestens 50 % aller Fälle überkritisch war, sind punktiert. Die
Orte Innsbruck (I) und Brenner (B) sind markiert (aus GOHM
und MAYR 2004).
2.2 Auswirkungen von Reibung, Turbulenz und
Strömungsablösung
Bodenreibung wirkt auf Einschnittströmungen nicht
nur von unten, sondern auch von den rauen seitlichen
Begrenzungen her. Die dadurch erzeugten turbulenten