Die Inversion - Ein Phänomen, das Berggipfeln Fernsicht und milde Temperaturen bringt

Datum 19.10.2017

Ein Phänomen stellt die untere Atmosphäre auf den Kopf! Steigende Temperaturen mit der Höhe lassen die Bewohner des Berglandes schwitzen. In tiefen Lagen sammeln sich bei grauem Himmel, kühlen Temperaturen und fehlendem Luftaustausch Abgase an.

Unter einer Inversion versteht man in der Meteorologie die Umkehr des normalerweise mit der Höhe abnehmenden Temperaturverlaufs in einer mehr oder weniger dicken Schicht der Atmosphäre.

Inversionen können dabei durch unterschiedliche meteorologische Prozesse entstehen. Grundsätzlich herrschen dabei in den bodennahen Luftschichten im Vergleich zu den darüber liegenden Schichten tiefere Temperaturen vor. Dies kann z.B. durch großräumiges Heranführen von Warmluft in der Höhe erreicht werden. Aber auch die Erwärmung der Luft durch Absinken im Bereich eines Hochdruckgebietes oder die Abkühlung der unteren Luftschichten durch Ausstrahlung führen oftmals zu der Ausbildung einer Inversionsschicht, an der dann markante Temperaturgegensätze auftreten. Lokal vom Erdboden aufsteigende Luft kann eine solche Inversionsschicht nicht durchdringen. Somit stellt eine Inversion eine Art Sperrschicht ("Deckel") dar, die einen Austausch zwischen bodennahen und höher liegenden Luftschichten verhindert (vgl. Abb. 1). Entsprechend können auch Rauch, Dampf oder Autoabgase - von Holzfeuerungen, Kraftwerken oder Verbrennungsmotoren stammend - nicht abziehen. Dadurch halten sich die Luftschadstoffe länger über der Stadt oder dem Ballungsraum. In dieser Dunstglocke kann dann eine ungewöhnlich hohe Konzentration von Luftschadstoffen, wie beispielsweise Ruß, Schwefeldioxid, Kohlenstoffmonoxid und Stickstoffoxid entstehen.

Von einer Bodeninversion spricht man, wenn sich in langen, klaren Winternächten, meist unter Hochdruckeinfluss, der Boden sowie die daran angrenzende Luftschicht durch Ausstrahlung stark abkühlen. Diese bodennahe Schicht ist somit kälter als die darüber liegende. Die obere Begrenzung dieser Bodeninversionsschicht liegt dabei in der Höhe über Grund, in der sich die Abkühlung des Erdbodens nicht mehr auswirkt.

In der vergangenen Nacht von Mittwoch auf Donnerstag bildete sich regional im Zusammenspiel von absinkenden, sich erwärmenden Luftmassen unter Hochdruckeinfluss sowie gleichzeitigem Auskühlen der bodennahen Luftschichten nach Aufklaren genauso eine ausgeprägte Inversionsschicht aus. Während oberhalb der Inversion durch die Absinkprozesse sehr trockene Luft vorherrschte, entstand an der Inversion selber eine feuchte Dunst- bzw. Hochnebelschicht (vgl. Radiosondenaufstieg Idar-Oberstein von 8 Uhr). Die Folge war, dass die Temperaturtiefstwerte in höheren Lagen, beispielsweise des Hunsrücks, des Pfälzer Waldes, des Taunus oder auch der Rhön und dem Odenwald mit Werten zwischen 10 und 15 Grad deutlich höher ausfielen als in Tallagen mit nur 2 bis 5 Grad (vgl. Abb. 2).

In den kommenden Nächten schwindet jedoch die Wahrscheinlichkeit für die Ausbildung von Inversionsschichten deutlich. Durch zunehmenden Tiefdruckeinfluss von Westen und auch auflebenden Wind sowie aufkommende Niederschläge werden die Luftschichten durchmischt. Die Ausbildung einer Sperrschicht ist dann nicht mehr möglich.

Die "Glutsonne"

Datum 18.10.2017

Die Sonne rot, der Himmel "milchig" und orange, obwohl purer Sonnenschein vorhergesagt war. Was da passiert ist, können Sie hier im heutigen Thema des Tages lesen.

Zahlreiche Anfragen erreichten uns hier beim Deutschen Wetterdienst am gestrigen Dienstag von Menschen aus dem Norden und Nordwesten Deutschlands. Sie wunderten sich, warum die Sonne so rot und der Himmel so "milchig" und orange aussähen, obwohl von den Wetterfröschen doch purer Sonnenschein versprochen war. Die Antwort ist schnell gefunden: Rauch und etwas Saharastaub waren die Ursache.

Rauch und Staub konnten zu uns gelangen, weil die Großwetterlage eine entsprechende Luftströmung generierte. Ausgangspunkt ist dabei das umfangreiche Hoch "Tanja", das in den vergangenen Tagen (siehe Bodenwetterkarte unter https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2017/10/18.html) über weiten Teilen Mitteleuropas und des Mittelmeers lag. Tiefdruckgebiete mussten aufgrund der blockierenden Wirkung des starken Hochs ihren Weg nördlich bzw. nordöstlich um das Hoch herum "gehen".

So wurde auf der Vorderseite des Tiefs "Corvin", das sich am Sonntagmittag knapp nördlich von Schottland befand, eine südliche bis südwestliche Strömung von Nordafrika über die Iberische Halbinsel bis zur Nordsee induziert. Aus Nordafrika konnten dadurch Saharastaubpartikel zunächst bis nach England verfrachtet werden. Hinzu kam aber noch der Rauch durch die aktuell leider vielen Waldbrände über Portugal. Am Montag erreichten die mit Saharastaub und Rauch angereicherten Luftmassen, nun auf der Vorderseite von Ex-Hurrikan "Ophelia" mit Zentrum mittags über Irland, auch den Nordwesten bzw. Norden von Deutschland. Dabei war dann etwa ein Bereich nordwestlich einer Linie von der Eifel bis zur Uckermark betroffen. Die Wettermodelle können Elemente wie Staub und vor allem Rauch jedoch nur unzureichend vorhersagen, weshalb es zu den oben angesprochenen Fehlvorhersagen kam.

Eine weitere Zutat, und zwar die Feuchtigkeit, erzeugte dann den Dunst, der den "milchigen" Eindruck des Himmels hervorrief. Mit der Strömung wurden nämlich auch Feuchtefelder nach Norden und Nordosten geführt. Staub und Rauch bzw. Ruß verbanden sich dabei mit dem Wasserdampf (keine Wolkentröpfchen), sodass der "milchige", aber noch transparente Dunst entstand.

Scheint die Sonne nun durch diese Schichten, werden vor allem blaue und grüne Lichtstrahlen gestreut bzw. herausgefiltert, während die übrig bleibenden Rotanteile weiterhin "durchkommen". Das lässt die Sonne rot und im "Gesamtkunstwerk" mit dem Dunst den Himmel "milchig" und orange erscheinen. Verstärkt wird dieser Eindruck in den Früh- und Abendstunden, wenn die Sonnenstrahlen einen längeren Weg durch die Atmosphäre nehmen müssen. Dadurch werden zusätzlich Blau- und Grünanteile des Sonnenlichts herausgefiltert.

Analysen und Vorhersagen von Copernicus (ein meteorologisches Programm der Europäischen Kommission, siehe auch http://www.copernicus.eu) zeigen, dass der Rauch die Hauptrolle für die "Glutsonne" (oder auch "Blutsonne") spielte. Saharastaub ist in den betroffenen Regionen zwar auch vorhanden gewesen, war aber verglichen mit dem Rauch für das beobachtete Phänomen deutlich weniger wichtig.

Am heutigen Mittwoch und am Donnerstag schwächt sich der Effekt (der durchaus mehrmals im Jahr vorkommen kann), vermutlich deutlich ab, weil die Zufuhr von neuen Staub- und Rauchpartikel durch eine Strömungsänderung abbricht und die bereits vorhandenen Partikel mehr und mehr nach Osten verweht werden. Insbesondere in einem Streifen von der Nord- bis zur Ostsee sowie dem direkt angrenzenden Binnenland könnte er aber noch schwach zu beobachten sein.

Mit der Strömungsänderung wird auch die Zufuhr sehr warmer Luftmassen beendet und Tiefausläufer fassen bei uns Fuß. Damit findet nicht nur die "Glutsonne" ihr Ende, sondern auch der "Goldene Oktober".