Vielen Dank an Burkhard Martens aus dessen Thermikbuch

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Kapitel 9: Der Temperaturgradient, kurz Temp
oder Emagramm, und was er bedeutet
Der Temperaturgradient gibt an, um wieviel
°C es pro 100 Meter nach oben hin kälter
wird. Je schneller es nach oben hin kälter
wird, umso labiler die Luftschichtung. Labile
Luft ist wichtig, damit Thermik aufsteigen
kann. Deshalb ist es interessant zu wissen,
wie der Temp des Tages aussieht.
Wird es mit zunehmender Höhe nur langsam
kalt oder sogar mal wärmer, ist die
Atmosphäre stabil geschichtet, eine thermische
Entwicklung wird um so unwahrscheinlicher,
je stabiler es wird.
Anhand des Temp kann der Pilot viele
Vorhersagen bezüglich Thermik und Wetter
machen. Kennt er den Temperaturverlauf
mit der Höhe, weiß er dazu die Bodenfeuchtigkeit
und den Taupunkt und die
vorhergesagte Tageshöchsttemperatur,
kann er folgende Werte ermitteln: Basishöhe,
Auslösetemperatur (die Temperatur die
am Boden nötig ist, damit die Thermik Kumuli
bildet), die Gewitterwahrscheinlichkeit
oder erwartete Wolkenmächtigkeit und die
erwartete Thermikgüte.
Das hört sich alles ziemlich kompliziert an.
Anhand von vielen anschaulichen Beispielen
wird es aber einfach erklärt. Die Werte
erhält man von einer Radiosonde.
Auf eine detaillierte Beschreibung des
Diagrammpapiers mit den dazugehörigen
Linien der Isothermen, dem Sättigungsmischungsverhältnis,
den Feucht- und Trockenadiabaten
usw. soll hier verzichtet
werden. Es soll aber ein Verständnis für die
prinzipielle Bedeutung des Temp vermittelt
werden.
Radiosonde
Eine Radiosonde (besser bekannt unter
dem Namen Wetterballon) dient der Meteorologie
zur Messung von Parametern der
Atmosphäre bis in große Höhen.
Die Radiosonde misst Temperatur, Luftdruck
und Luftfeuchtigkeit während der Ballon
in die Höhe steigt. Periodisch werden
die gesammelten Daten per Funk an die
Bodenstation gesendet. Per Richtfunk kann
Höhe starke
Temperaturabnahme
feuchte Luft
trockene Luft
Taupunktskurve
Bild 9.1 Diese Ra-
diosonde wurde im
Isartal gefunden.
Unten hängen Sen-
soren dran, per Funk
werden die Messwer-
te übertragen.
Höheninversion
Temperatur
Windrichtung
schwache
Temperaturabnahme
Temperaturkurve
der Luft
Bodeninversion
Bild 9.2 Aus dem Temperaturverlauf mit der Höhe
(rot) und der Taupunktskurve (grün) erhält man
viele Informationen bezüglich des Wetters. Ist
der Abstand der beiden Linien groß, ist die Luft
in dem Bereich trocken. Berühren sich die Linien,
herrscht 100% Luftfeuchtigkeit, die Radiosonde
ist durch eine Wolke gestiegen. Je steiler die Tem-
peraturkurve nach links läuft, umso labiler ist die
Luft. Läuft die Kurve nach rechts, nimmt die Tem-
peratur zu, eine Inversion liegt in dieser Höhe.

die Position einer Radiosonde gemessen
werden, um die Windrichtung zu bestimmen.
Moderne Radiosonden nutzen dazu
einen GPS-Empfänger.
Im Internet kann sich jeder die Radiosondendiagramme
anschauen. Ein Originaltemp
ist im Bild 9.21, Seite 222 abgebildet.
Die ermittelten Werte werden in ein Diagrammpapier
eingetragen. Im Bild 9.2 ist
das schematisch dargestellt. Die Sonden
werden gegen Mitternacht und mittags gestartet.
Für die eigene Vorhersage des Wetters ist
es wichtig, sich die Sondenwerte anzuschauen,
die wohl am besten für das ausgesuchte
Fluggebiet passen. In den bayerischen Alpen
könnte der Pilot sich die Werte von Innsbruck,
Stuttgart oder München anschauen.
Bei Südlagen treffen die Werte aus Innsbruck
besser zu, weil die Luft aus Innsbruck
zu den Voralpen geführt wird. Bei Nordlagen
treffen eher die aus München zu.
Im Bild 9.2 verlaufen die Linien konstanter
Temperatur vertikal. Da die Temperatur mit
zunehmender Höhe meistens abnimmt, läuft
die Temperaturkurve normalerweise nach
links. Läuft sie nach rechts, liegt in dieser
Höhe eine Inversion. Dieses Diagramm wird
als „Temp“ bezeichnet. Das in der Schweiz
bekanntere Diagramm, das „Emagramm“ ist
im Prinzip ähnlich aufgebaut, nur laufen die
Linien konstanter Temperatur in einem 45°-
Winkel nach links. Das bedeutet, die Kurve
der Lufttemperatur ist nicht so schief wie im
„Temp“. Im Emagram ist die normale Temperaturkurve
damit in etwa eine Senkrechte.
Rechts am Rand des Diagramms werden
die Windgeschwindigkeit und Windrichtung
eingezeichnet. Im Bild 9.2 nimmt die
Geschwindigkeit nach oben hin zu und der
Wind dreht von Ost auf Südost.
Die durchschnittliche Abnahme der Temperatur
mit der Höhe beträgt innerhalb der
Troposphäre (Wetterschicht) 0,65°C/100m.
Dieser Wert, den Schüler immer wieder mit
trocken- und feuchadiabatischen Werten
verwechseln, hat mit der Luft, die gerade
vorhanden ist, nichts zu tun.
Die trockenadiabatische Temperaturabnahme
aufsteigender Warmluft beträgt zirka
1,0°C/100m.
In der Wolke kühlt sich die weiter aufsteigende
Thermik feuchtadiabatisch um zirka
0,6°C/100m ab.
Die feuchtadiabatische Abnahme ist kleiner,
weil bei der Wolkenbildung Kondensationsenergie
frei wird. Die feuchtadiabatische
Abnahme ist außerdem variabel und
wird größer bei sinkender Temperatur. Das
liegt daran, dass kalte Luft weniger Feuchtigkeit
aufnehmen kann und der Einfl uss der
Kondensationsenergie demzufolge geringer
wird. In extrem kalter Luft nähert sich der
feuchtadiabatische Wert dem trockenadiabatischen
an.
Grobe Schnellbestimmung
des Temperaturgradienten
der unteren Luftschichten
Um eine Aussage über die Thermikgüte
zu erhalten, sollen hier Anhaltswerte benutzt
werden. Diese Daten erhält man zum
Beispiel aus dem Segelfl ugwetterbericht.
Höhe Temperatur
Windrichtung
Geschwindigkeit
Meter °C Grad km/h
1000 25 210 5
2000 18 220 10
3000 10 240 10
5000 2 230 20
Der Gradient zwischen 1000 und 2000
Meter berechnet sich jetzt ganz einfach. Die
Temperaturdifferenz von 7 °C (die Differenz
von 25° und 18°) pro 1000m entspricht einen
Temp von -0,7 °C/100m (minus, weil
die Temperatur abnimmt). Als Tabelle erhält
man:
213

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Temp,
(°C/100m)
Höhe 1000
bis 2000 m
Höhe 2000
bis 3000 m
Höhe 3000
bis 5000 m
-0,7 -0,8 -0,4
Tabelle 9.3 Ein ausgesprochen guter Tag: unten
labile Luft, oben eine Inversion. Weitere Erklärungen
im nächsten Absatz.
Die Werte aus Tabelle 9.3 reichen aus,
um eine grobe Vorstellung von der Thermik
dieses Tages zu erhalten. Dieses Beispiel
zeigt einen ausgesprochen guten Streckenfl
ugtag. Im unteren Höhenbereich bis 3000
Meter besitzt die Atmosphäre eine starke
Temperaturabnahme mit der Höhe. Nach
oben hin wird es schnell kalt, was wiederum
bedeutet, die Thermik besitzt starken Antrieb
und steigt damit schnell.
Das fast noch Wichtigere ist die geringe
Abkühlung irgendwo zwischen 3000 und
5000 Meter. Das deutet auf eine starke Inversion
in der Höhe hin und verhindert so
übermäßiges Wachstum der begehrten Kumuli.
Die Gewittergefahr ist sehr gering!
Wäre die Temperatur in 5000 Meter nicht
plus 2°C, sondern zum Beispiel minus 8°C,
so wäre der Temp –0,9. Das würde darauf
schließen, dass bis in diese Höhen keine Inversion
vorliegt und die Gewittergefahr am
Nachmittag wäre erheblich.
Von folgenden Richtwerten
des Temp kann der Pilot ausgehen.
- Ein positiver Gradient existiert in Inversionen,
es entsteht keine Thermik.
- Ein Gradient von 0 (Isothermie) bis –0,2 ist
zum Thermikfl iegen ganz schlecht.
- Ein Gradient zwischen –0,2 und –0,4
lässt auf schwache Inversionen und extrem
schwache Thermik schließen. In der Höhe
ist so ein Temp erwünscht, in Bodennähe ist
er schlecht zum thermischen Fliegen.
- Ein Gradient zwischen –0,4 und –0,5
deutet schwache Thermik an. Das ist gut
um Thermikfl iegen zu erlernen, es ist nicht
zu turbulent in der Luft. Er ist zu gering,
um große Strecken zu fl iegen. Bei diesen
Bild 9.4 Abendliche gewaltig wachsende Wolken deuten auf hohe Labilität hin. Aus dem Temp des Tages
konnte diese Entwicklung abgelesen werden. Es lag keinerlei Inversion vor. Der Temp besaß Werte zwischen
-0,7 und -1,0 und das bis in große Höhen.

Tempwerten dauert es lange, bis sich die
Thermikblasen vom Boden lösen. Wenn sie
sich lösen, steigen sie langsam auf und ziehen
viel aufgewärmte Luft aus der Umgebung
nach sich. Solche Blasen lassen sich
einfach zentrieren, sind ruhig, kommen aber
nur mit großen zeitlichen Abständen
- Ein Gradient zwischen –0,6 und –0,8 lässt
auf starke Thermik schließen. Entsprechend
turbulent ist es in der Luft. Das sind gute
Werte für den großen Streckenflug.
- Ein Gradient zwischen –0,9 und –1,0 lässt
auf stärkste Thermik schließen, daneben
aber auch stärkste Sinkbereiche. Da bei einem
so hohen Temp die Thermikablösung
sehr schnell stattfindet, lösen sich schon
kleinste Blasen vom Boden und steigen sehr
schnell auf. Es entstehen extrem bockige
Verhältnisse. Das ist nicht so gut zum Thermik-
und Streckenfliegen geeignet. Wenn
bei diesen Temp-Werten keine Inversion in
der Höhe gegeben ist - oder trockene Luft
in der Höhe liegt - besteht hohe Gewittergefahr.
Oder die aufsteigenden Kumuli werden
zu groß und bedecken großflächig den Himmel,
was wiederum die nachfolgende Thermikentwicklung
erheblich behindert.
Vergleiche Bild 1,33 Seite 42.
Bild 9.5 Thermik steigt großflächig auf, das Wol-
kenwachstum ist aber nach oben hin begrenzt. Der
Temp des Tages zeigte zwischen 2000 und 3000
Metern eine Inversion, der Gradient betrug dort
-0,3°C/100m.
„Idealtemp“ für starke und
schöne, aber nicht bockige
Thermik
Es wäre schön, wenn am Boden der Gradient
eine Größenordnung von -0,6 hat,
dann entstehen genügend oft und genügend
starke Blasen.
Steigt der Gradient dann kontinuierlich
auf Werte von -0,8 bis -0,9 ist das auch gut,
damit die Blasen zügig nach oben weiter
steigen.
Nun sollte er aber gegen Basishöhe langsam
wieder abnehmen, so zirka -0,4, damit
die Blasen langsam gestoppt werden und
damit die Turbulenzen am Rand der Thermik
kleiner werden.
Eine darüber liegende Absinkinversion
verhindert Gewitter und trockene Luft in diesen
Höhen verhindert, dass sich die Wolken
ausbreiten.
Solch ein Tag ist ein Genuss für Piloten.
Es gibt viel Thermik, nicht zerissen, breit,
mit wenig Turbulenzen, oben raus ist die
Thermik stark und die Basis ist hoch. Das
sind die seltenen Tage für Rekordflüge.
Für Thermikeinsteiger ist es ruhiger, wenn
der Gradient überall -0,5 bis -0,6 beträgt.
Die Thermik ist breit und meist nicht zu turbulent.
Je aktiver der Pilot fliegen kann, um
so größer dürfen die Gradientwerte werden.
Bild 9.6 Anfängertaugliche Thermik. Großflächig,
nicht zu stark und nicht zu hoch gewachsen. Der
Temp betrug in unteren Höhen -0,55 und in 3000
Meter lag eine Absinkinversion.
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Gradientcheck zweier
Bergstationen
Mit einem Gradientcheck zweier Bergstationen
kann sich der Pilot den durchschnittlichen
Temp in dieser Region besorgen. Diese
Daten bekommt man aus dem Internet,
Radio oder telefonisch. Die Temperatur- und
Höhendifferenzen werden geteilt.
Beispiel 1:
Säntis (2500 m) Temperatur 12°C
Jungfraujoch (3573 m) Temperatur 4°C
ergibt einen Temp von -0,75
Erfahrungen der Segelfl ieger ergeben,
dass gute Streckenlagen vorliegen, wenn
der Temperaturunterschied zwischen Säntis
und Jungfraujoch zwischen 6° und 9 °C
beträgt. Dann ist der Temp zwischen -0,56
und -0,84.
Beispiel 2:
Hohenpeißenberg (977 m) Temp. 16°C
Zugspitze (2960 m) Temperatur 2°C
ergibt einen Temp von -0,71
Erfahrungen der Segelfl ieger ergeben,
dass gute Streckenlagen vorliegen, wenn
der Temperaturunterschied zwischen Hohenpeißenberg
und Zugspitze zwischen
12° und 15° C beträgt. Dies entspricht einem
Temp von –0,61 bis –0,76
Ist der Temperaturunterschied geringer
als die angegebenen Werte, ist die Thermik
schwach. Ist der Temperaturunterschied
höher, war es zu labil und durch Überentwicklungen
oder Ausbreitungserscheinungen
war der Thermiktag zu früh zu Ende.
Ermittlung der Wolkenbasis
und Wolkenhöhe
Aus dem Radiosondendiagramm kann der
Pilot nicht nur auf die Thermikgüte schließen,
sondern folgendermaßen auch Basishöhe
und Wolkendicke bestimmen.
Höhe
Höhe der
Blauthermik
Höhenwolke
Feuchtigkeit welche
die Thermik mit nach
oben nimmt
Temperaturabnahme der Thermik
Temperatur z.B. 20 °C
Bild 9.7 In den Temp des Tages zeichnet der Pilot
die erwartete Tagestemperatur (z.B 20 °C) ein.
Mit einer (trockenadiabatischen) Abnahme der
Temperatur von -1°C zieht er eine Linie (blau) zur
Zustandskurve der Luft. In der Höhe, wo sich die
beiden Linien treffen, hört die Thermik auf. Jetzt
stellt sich die Frage: Gibt es auch Wolken? In diesem
Beispiel noch nicht. Um das bestimmen zu
können, zieht er eine Linie (gepunktet grün) vom
Taupunkt des Bodens (das ist die Feuchtigkeit, die
in der Thermik mit aufsteigt) leicht schräg (auf der
Linie des Sättigungs-Mischungsverhältnisses)
nach oben. Berührt die blaue Linie die Temperaturkurve
niedriger als die gepunktete, gibt es keine
Wolken, sondern Blauthermik. Wer hier genau
rechnen möchte besorgt sich ein Stüve-Diagramm
Papier. Da sind auch die ganzen angesprochenen
Linien drauf zu fi nden.
Bild 9.8 Der Rosengarten,
Dolomiten (I), gegen
Abend. Eine im Temp
erkennbare Absinkinversion
ließ weiterhin
gutes Wetter erwarten.