Hebung

 

 

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Hebung

Hebungsprozesse

In den vorherigen Kapiteln wurde erörtert, welche grundlegenden physikalischen Bedingungen einer Luftmasse vorliegen müssen, damit Luft sich in Bewegung setzen kann. Dazu reicht jedoch deren Labilität allein nicht aus. Um ein Luftpaket überhaupt zum Aufsteigen zu bringen, ist ein entsprechender Impuls als Auslösemechanismus nötig.

Was bedeutet Hebung ? 

Hebung bedeutet also, daß zuerst ein äußerer Einfluß ein Luftpaket aus seiner vorherigen Ruhelage befreit und das Luftpaket anschließend aufgrund physikalischen Gegebenheiten weiter aufsteigt. Hebung bezeichnet damit einen Mechanismus, der den Aufstieg der Luft in Gang setzt und so einen Aufwind erzeugt. Dafür gibt es verschiedene Ursachen. Meist wird sie durch unterschiedliche Erwärmung verursacht. Wenn die Sonne die Erdoberfläche erwärmt, werden aufgrund der unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheit Teile der Oberfläche und der darüber liegenden Luftmasse stärker erwärmt als andere. Diese warmen Luftpakete sind weniger dicht als die Umgebungsluft und steigen auf. Die Ursache für die Hebung kann aber auch mechanischer Natur sein. Luft, welche über einen Berghang strömt wird zum Aufsteigen "gezwungen", so daß Hebung einsetzt.

Die theoretischen Grundlagen der Hebung sind im sog. Luftpaket-Modell dargestellt.

Der weitere Aufstieg einer in Bewegung gesetzten Luftmasse vollzieht sich dann je nach Luftfeuchte trocken- oder feuchtadiabatisch. Dies wird im Kapitel Adiabasie erläutert.

Neben der adiabtischen gibt es noch die dynamische Hebung in Zyklonen und an Wetterfronten.

Arten des Hebungsantriebs

Davon ausgehend werden 5 verschiedene Arten von Hebungsantrieb unterschieden:

  • Orographie

Ein wichtiger Hebungsprozeß findet beim Aufgleiten von warmer Luft an einem zur Windströmung quer stehenden Bergzug statt. Dadurch wird sie zum Aufsteigen gezwungen. Beim Aufstieg kühlt sich die Luft aufgrund der adiabatischen Expansion mit einer Rate von ca. 10° C pro 1.000 m bis zur Sättigung ab. Infolge der nun einsetzenden Kondensation entstehen Wolken und ggf. Niederschlag, die sog. Stauniederschläge. Diese können in den Alpen bei Nordwestlagen oder Südlagen bzw. bei Westlagen am Schwarzwald sehr ergiebig sein.

orograpische Hebung
  • Thermik

d.h. die Einstrahlung der Sonne. Thermik entwickelt sich regelmäßig durch die unterschiedliche Erwärmung der Erdoberfläche und der direkt darüber liegenden Luftschicht. So wird z.B. die Luft über einem Acker, über nacktem Fels oder über einer Stadt stärker erwärmt als über Gewässern und Wäldern. Durch die Erwärmung des Erdbodens kann ein darüber liegendes Luftpaket Wärme aufnehmen. Dabei nimmt die Luftdichte des Luftpaket ab. Es wird leichter als die Luft in der näheren Umgebung und beginnt wie ein Heißluftballon zu aufzusteigen. Auch dieses Luftpaket wird sich auf dem Weg nach oben adiabatisch bis zur Sättigung abkühlen. Infolge der nun einsetzenden Kondensation entstehen Wolken (Cumulus- oder Gewitterwolken) und ggf. Niederschlag. Kühlere, dichtere und damit schwerere Luft sinkt ab und nimmt den Platz der aufgestiegenene erwärmten Luft ein. Dieser Konvektionsprozeß läuft weltweit ab von der globalen Zirkulation bis zu lokalen Luftströmungen. Horizontale Luftströmungen nehmen wir als Wind wahr. Ein anderer, sehr wichtiger Prozeß ist der Aufwind an Berghängen. Südhänge werden von der Sonne in einem günstigeren Winkel bestrahlt als andere, was dort zu stärkerer Erwärmung führt.

 

      Konvektion
  • Fronten

Hebung wird auch durch Luftmassenwechsel ausgelöst, also an Fronten, an denen sich eine kalte Luftmasse unter eine warme schiebt, oder wo eine warme Luftmasse auf einer kälteren aufgleitet, also Hebung an Kaltfronten bzw. an Warmfronten und (anfangs) Okklusionen. Fronten sind typische Erscheinungen von Tiefdruckgebieten (Zyklonen). Man unterscheidet dabei Kaltfronten und Warmfronten sowie Okklusionsfronten. Sie unterscheiden sich dadurch, daß im ersten Fall die Kaltluftmasse in Richtung der Warmluftmasse vorstößt, sich unter diese schiebt und die warme Luft dadurch zum Aufsteigen zwingt. Bei der Warmfront Fall schiebt sich die Warmluftmasse über die schwerere Kaltluftmasse und steigt dabei auf. Im dritten Fall der Okklusion hat eine Kaltfront die vorauslaufende Warmfront eingeholt und zwingt die dazwischen liegen wärmere Luft zum Aufsteigen.

 

Kaltfront
  • Konvergenzen

Hebung entsteht außerdem an Konvergenzzonen. Konvergenz findet statt, wenn zwei Luftmassen horizontal zusammenströmen. Der aus diesem Zusammenströmen entstandene "Luftüberschuß" wird durch entsprechende Vertikalwinde wieder abgebaut, in Bodennähe durch Hebung. Diese Hebung bewirkt natürlich bei entsprechend warmer und feuchter Luft ihre adiabatische Abkühlung bis zur Sättigung. Die Luftfeuchte kondensiert und bildet Wolken. Diese Art der Wolkenbildung geschieht häufig in den mittleren Breiten. Ebenso bilden sich deswegen Zyklone entlang der Polarfront. Nahe des Äquators strömen die Passatwinde der Nord- und der Südhalbkugel zusammen, d.h. sie konvergieren und bilden die innertropische Konvergenzzone (ITCZ, engl.: Intertropical Convergence Zone) oder äquatoriale Tiefdruckrinne, eine am Äquator um den ganzen Erdball verlaufende Zone tiefen Drucks. Sie ist die beständigste und großräumigste troposphärische Konvergenz.

 

Konvergenz
  • Advektion

Advektion bezeichnet in der Meteorologie eine horizontale Zufuhr von Luftmassen. Den Gegensatz dazu bildet die Konvektion, die den vertikalen Luftmassenaustausch beschreibt.

Die Advektion ist vor allem im Zusammenhang mit der synoptischen Meteorologie von Bedeutung, da sich diese voa allem mit der großskalige Heranführung von Warm- oder Kaltluftmassen befaßt. Eine Warmluftadvektion bezeichnet also das horizontale Aufgleiten von Warmluft über kältere Luft (vgl. Warmfront). Eine Kaltluftadvektion führt entsprechend kalte Luft heran (vgl. Kaltfront). Bei Heranführen von Luftmassen ändert sich infolge der unterschiedlichen Temperaturen und Dichten der Bodendruck, der bei Kaltluftadvektion ansteigt und bei Warmluftadvektion fällt. Ein charakteristisches Merkmal großräumiger Warmluftadvektion ist eine Drehung des Windes mit der Höhe nach rechts, während bei Kaltluftadvektion der Wind mit der Höhe nach links dreht.

Wegen der Wettererscheinungen bei der Advektion von Luftmassen darf auf das Geschehen an Fronten verwiesen werden.

Konvektion

 

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