Kondensationsniveau

 

 

Kondensniveau
Home 
Flugsport 
Meteorologie 
Atmosphäre 
Wasser 
Wasserdampf 
Kondensniveau 

 

Hier erfahren Sie etwas über

Kondensationsniveau

adiabatische Gradienten

Der Boden wird im Verlauf eines sonnigen Tages (durchschnittlicher Sommertag) immer weiter erhitzt, bis zu einem Punkt, an dem die bodennahe Luftschicht so weit aufgeheizt ist, daß sich einzelne "Luftpakete" (Thermikblasen) lösen und nach oben steigen. Diesen Punkt bezeichnet man auch als Auslösetemperatur . Besonders für Gleitschirm- und Segelflieger ist dies eine sehr wichtige Größe, deren Bestimmung die gesamte Tagesplanung beeinflussen kann.

Steigt ein mit Feuchtigkeit angereichertes Luftpaket (z.B. in Form einer Thermikblase) auf, kühlt es sich zunächst trockenadiabatisch ab. Da jedoch die Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasser mit fallender Temperatur abnimmt, wird in einer bestimmten Höhe der Sättigungspunkt erreicht. Der Wasserdampfanteil, der nicht mehr von der Luft gebunden werden kann, fällt in Form von Wassertröpfchen aus. Eine Quellwolke (Cumulus humilis, Cumulus mediocris) entsteht. Diese Höhe ist dann das Kondensationsniveau.

Meteorologisch bezeichnet das Kondensationsniveau also die Höhe, in der die Lufttemperatur dem Taupunkt entspricht. Die Luft ist dann vollständig mit Wasserdampf gesättigt, was einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100 % entspricht. Die Höhe des Kondensationsniveaus hängt neben dem vertikalen Temperaturverlauf (Temperaturgradient) damit entscheidend auch von dem Feuchtigkeitsgehalt des aufsteigenden Luftpakets ab, weil dann die Sättigung schneller erreicht ist.
Mit anderen Worten: Je feuchter die Luft, desto niedriger die Basis.

Die Grundlagen zu den hier dargestellten Vorgängen sind im Kapitel Adiabasie erläutert.

Das Kondensationsniveau ist also die Höhe, in der Wolken entstehen, da der Wasserdampf bei weiter zunehmender Höhe und damit abnehmender Temperatur (in der Standardatmosphäre) anfängt zu kondensieren bzw. in größerer Höhe zu sublimieren (gefrieren, Eiswolken wie zum Beispiel Cirrus). Diese Höhe  wird daher auch als Wolkenuntergrenze oder Wolkenbasis bezeichnet. Die Wolkenhöhe kann beispielsweise über einen Laser-Wolkenhöhenmesser (Ceilographen) oder nachts mit Hilfe des Wolkenscheinwerfers und eines Sextanten mit einer Dreiecksberechnung ermittelt werden. In den weltweit stündlich durchgeführten synoptischen Wetterbeobachtungen werden die Untergrenzen der Wolken von den erfahrenen Wetterbeobachtern meist geschätzt.

airplane.png

In der Luftfahrt wird der Begriff Hauptwolkenuntergrenze (engl. ceiling) genutzt. Die Hauptwolkenuntergrenze beschreibt die Höhe (über Grund oder Wasser) der Untergrenze der niedrigsten Wolkenschicht, die mehr als die Hälfte des Himmels bedeckt und sich unter 20.000 ft AGL (6.096 m über Grund) befindet. Die Angabe erfolgt international einheitlich in ft AGL (Fuß über Grund). Da der Bewölkungsgrad in Achteln gemessen wird, erfordert eine Hauptwolkenuntergrenze also einen Bedeckungsgrad von mindestens 5/8.

Thermikschlauch (Typ Weizenbier)

 

Die Wolkenuntergrenze kann sich je nach Art der Hebung des Luftpaketes unterscheiden:

  • Das Konvektionskondensationsniveau (HKN) oder Cumulus-Kondensationsniveau entspricht dem oben dargestellten Kondensationsniveau, wenn also eine Thermikblase aufgrund einer labilen Schichtung aufsteigt und irgendwann Sättigung eintritt.
  • Das Hebungskondensationsniveau (HKN) ist das Niveau, in welchem Kondensation aufgrund einer erzwungenen Hebung (z.B. durch orographische Einflüsse oder frontale Hebung) eintritt.
  • Das Mischungskondensationsniveau (MKN) ist die Höhe, bei der durch turbulente Durchmischung einer Luftschicht Kondensation einsetzt.

 

Hebungskondensationsniveau

Das Hebungskondensationsniveau (HKN; engl.: lifting condensation level, LCL) bezeichnet die Höhe oder Fläche, bei der durch erzwungene Hebung, meistens durch orographische Effekte (überströmen eines Berges/Gebirges) oder durch Hebungs- und Aufgleitvorgänge an einer Front, erst Sättigung eintritt und im weiteren Verlauf Übersättigung mit Schichtwolkenbildung auftritt. Auch in Bereichen, in denen Windscherung auftritt, kann es zu solch einer Hebung kommen, mit demselben Effekt.

Das mit Wasserdampf noch ungesättigte Luftpaket steigt durch die oben genannten Effekte bis zu dem Punkt auf, an dem Kondensation eintritt. Dabei kühlt sich das Paket bis zu diesem Punkt trockenadiabatisch ab, bis Sättigung erreicht ist. Wird das Luftpaket nun noch weiter über den Punkt der Wasserdampfsättigung hinaus angehoben, kommt es durch weitere Abkühlung zur Kondensation und somit zur Wolkenentstehung. Je nach dem wie hoch dieses HKN nun liegt, unterscheidet man zwischen Kondensation und Sublimation.

Ist an einem bestimmten Punkt Kondensation eingetreten, ist der Aufstieg des Luftpakets nicht etwa beendet. Vielmehr steigt es weiter auf, denn die Hebungsursachen bestehen ja weiterhin. Allerdings findet der Aufstieg nun nicht mehr wie anfangs vom Boden aus trockenadiabatisch statt, sondern wegen der vorausgegangenen Kondensation feuchtadiabatisch.

 

Cumulonimbus-Wolke

Konvektionskondensationsniveau

Konvektionskondensationsniveau (KKN) bezeichnet die Höhe, in der ein aufsteigendes Luftpaket erst mit Wasserdampf gesättigt ist und bei weiterem Aufsteigen kondensiert. Im Unterschied zum Hebungskondensationsniveau erfolgt hier keine erzwungene Hebung z.B. durch Orographie, vielmehr handelt es sich um eine thermische Hebung, die Thermik. Es entsteht also eine durch thermische Einflüsse bedingte Quell- oder Haufenwolke vom Typ Cumulus. Die aufsteigende Luft kondensiert in Höhe des KKN und es wird, wie in einer Art Schlauch, immer mehr "frische" Luft von unten nachgeführt, welche die Quellwolke in ihrer vertikalen Mächtigkeit wachsen läßt. In der Segelfliegerei nennt man diesen "Thermikschlauch" auch einfach "Bart". Bei entsprechender  Temperaturschichtung (Gradient größer als Feuchtadiabate) und ohne störende Einflüsse auf die Wolkenbildung, z.B. durch Windscherung im Anfangsstadium oder Austrocknen der entstehenden Wolke (Cu fractus) würde der Cumulus immer weiter nach oben bis zur Gewitterwolke (Cumulonimbus, Cb) anwachsen und sich, mit Ausprägung und Ausbreitung einer Abwindzone, in der kalte Luft nach unten fließt und somit den Aufwindbereich, den die Wolke zum Wachsen und Leben braucht, wieder selbst zerstören.

Berechnung  der Wolkenuntergrenze

Aus der aktuellen Differenz von Lufttemperatur und Taupunkt am Boden (= Spread oder Taupunktdifferenz) läßt sich mit einer Faustformel die Höhe der Wolkenuntergrenze näherungsweise bestimmen:

  • Spread x 400 = Wolkenuntergrenze in Fuß
  • Spread x 125 = Wolkenuntergrenze in m.

Diese Formel kann im Alltag besonders an Sommertagen angewendet werden, denn die Untergrenzen der Quellwolken werden oft zu tief eingeschätzt. So hat der Beobachter einen guten Anhaltspunkt für die Wolkenuntergrenzen. Die Formel eignet sich aber nur zur Bestimmung der Untergrenzen von konvektiver Bewölkung. Für andere Wolkenbildungsprozesse, die z.B. zur Entstehung einer Stratus- oder Stratocumulusschicht führen (Aufgleitprozesse an einer Warmfront), ist die Faustformel nicht geeignet.

Vergleicht man HKN und KKN, so lässt sich die Aussage treffen, dass das HKN meist niedriger als das KKN liegt. Ist die Atmosphäre aber zum Zeitpunkt der graphischen Ermittlung und des Ballonaufstieges bis zum HKN trockenadiabatisch geschichtet, können KKN und HKN auf einer Höhe liegen.

Beispiel

Die Temperatur beträgt 30 °C, der Taupunkt 10 °C. Das ergibt sich einen Spread von 20 K. Multipliziert man diesen Spread mit 400, ergibt das ein ungefähre Quellwolkenuntergrenze von 8.000 ft, oder, multipliziert mit 125, eine Untergrenze von 2.500 m.

 

Home  Seitenanfang weiter

HomeFlugsportJuraDownloadsFeinstaubÜber michImpressumDatenschutzSitemap