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a) 1. Stadium (Vorstadium). Über der kalten Störungsschicht warme, langsam abfliessende Luft (Inversion) b) 2. Stadium (antizyklonales Föhnstadium).. Die kalte Bodenschicht zieht den Föhn in die Täler herab. c) 3. Stadium (stationäres Föhnstadium). Die Luft steigt auch auf der Südseite der Alpen auf, die Föhnmauer bildet sich, die kalte Störungsschicht ist abgeflossen, die Föhnströmung fliesst in den Tälern. Abb. 32. Föhnstadien (nach H. von Ficker) - 32 - inntale, wo die Kammhöhe der südlich gelegenen Pässe weit über der Höhe des Brennerpasses liegt, beobachtete H. Von Ficker oft Windstille, auch wenn im tiefer gelegenen Innsbruck bereits starker Föhn wehte. Erst auf der Kammhöhe liess sich wieder stürmische Luftbewegung feststellen. Die verschiedene Dauer des Föhn-windes in den einzelnen Tälern kann deshalb nur unter genauer Berücksichtigung der orographischen Verhältnisse, der Gestaltung des Reliefs der Erdoberfläche erklärt werden. Die von H. Von Ficker untersuchten Föhnfälle erlaubten die Aufstellung von drei typischen Stadien der Föhnentwicklung: Im ersten Stadium, dem Vorstadium herrschen antizyklonale Verhältnisse. Die Alpen liegen gewöhnlich am Rande einer Hochdruckzone. Es herrscht stabile Temperaturumkehrung (Temperaturinversion). Die tieferen Luftschichten bestehen aus dichter, relativ kalter Luft, die langsam entsprechend der Richtung des Luftdruckgefälles abfliesst. Darüber lagert ebenfalls langsam absteigende, gleichfalls als Südwind abfliessende relativ warme und trockene Luft. In der Höhe tritt starke, in den Föhntälern langsame Erwärmung (oben trockenadiabatische Erwärmung, in den Föhntälern Erwärmung der potentiell kalten Luft) ein. Im zweiten Stadium, dem sogenannten ersten antizyklonalen Föhnstadium fliesst die kalte Luft aus den Föhntälern ab, die relativ warme und trockene Luft der Höhe sinkt in die Föhntäler nieder unter gleichzeitigem Abfluss nach Norden als Südwind: Der Föhn bricht in den Föhntälern durch. Auf der Südseite der Alpen ist noch keine aufsteigende Luftbewegung zu beobachten. Mit dem dritten Stadium, dem zweiten stationären Föhnstadium treten die typischen Föhnerscheinungen auf: Die Höhen werden relativ feucht, auf der Südseite der Alpen fallen bei aufsteigender Luftbewegung Niederschläge, auf der Kamm-höhe bildet sich die Föhnmauer, in den Föhntälern steigt die Temperatur auf ihren Maximalwert, während die relative Feuchtigkeit meistens etwas zunimmt. Schliesslich dringt auf der Rückseite des Tiefdruckgebietes kalte Luft vor, welche sich von Norden nach Süden ausbreitet, sich unter die warme Föhnluft schiebt und den Föhn nach und nach auch im Talhintergrund zum Erlöschen bringt. Der Durchbruch des Föhns erfolgt im Inntal und im nördlichen Alpenvorland in gleicher Höhe gleichzeitig .. 84 . Auf der vor den Alpen gelegenen Ebene fliesst die warme Föhnströmung über der kalten, bodennahen Luftschicht in mehr oder weniger grossen Höhe hinweg: Der Föhn bricht im allgemeinen nicht durch kalte Luftschichten zum Boden durch, sondern letztere fliessen ab und der Föhn sinkt als Ersatz herab» 85 , Bei Nordföhn liegen dagegen gewöhnlich prinzipiell andere Verhältnisse vor: Auf der Nordseite der Alpen staut sich kalte Luft, «schwillt bis zur Kammhöhe, tritt auf die Südseite über, senkt sich und verdrängt die warme Luft» 86 , Die «Innsbrucker Föhnstudien» bilden unzweifelhaft einen Höhepunkt der Föhnforschung, trotzdem H. VON FICKER zum Teil aus technischen Gründen nicht alle jene Messungen durchführen konnte, welche vielleicht zur restlosen Abklärung des Föhnproblems notwendig gewesen wären. Es ist zu vermuten, dass in den schweizerischen Alpen, wo der Föhn ja viel häufiger als in den Ostalpen weht, sich gewisse Besonderheiten zeigen werden. In den schweizerischen Zentralalpen wird das FICKER'sche Schema der drei Föhnstadien wohl zum Teil modifiziert werden müssen, weil z. B. beim Gotthard der Übergang von der Süd- zur Nordseite der Alpen 84 «Innsbrucker Föhnstudien IV«, 8.37. 85 1. c. 8.60. 86 1. c. 8.60. Siehe auch II. von FICKER, «Transport kalter Luftmassen über die Zentralalpen». Denkschr. etc. Wien 1906, Bd. LXXX.
- 33 - viel weniger breit ist und die Täler der Zentralalpen viel offener gegen das Mittelland sind. Ob gewisse Einzelheiten der Wild'schen aerodynamischen Theorie des Föhns zur Erklärung lokaler Eigentümlichkeiten der Föhnströmung Verwendung finden können, muss die Zukunft zeigen. In den letzten Jahren sahen sich die Meteorologen oft gezwungen, zur Erklärung mancher Feinheiten der meteorologischen Erscheinungen Turbulenzerscheinungen zu berücksichtigen 87 . So dürften Wirbelbildungen bei der Ausbildung der Föhnmauer auftreten, können einzelne böenartige Föhnstösse turbulenter Natur sein, wenn auch H. von Ficker hervorhebt, anlässlich seiner Ballonfahrten 88 in Föhnströmungen habe er verhältnismässig wenig Wirbelbildungen konstatieren können. Diese Ballonfahrten bei Föhn bilden eine wertvolle Ergänzung der «Innsbrucker Föhnstudien». Die warme Föhnströmung sinkt in die Täler herab, ohne dass ein Einbiegen der Föhnströmung in die Talrichtung zu beobachten ist. Gebirge werden quer zur Streichrichtung übersetzt. Auch in engen Tälern, wie den westöstlich verlaufenden Tälern des Karwendelgebirges, die der Föhn senkrecht zum Streichen der Kämme passiert, sinkt die Föhnströmung am Leehang in die Tiefe und steigt am Luvhang wieder empor. Die Strömungslinien drängen sich über den Kämmen zusammen und treten über den Tälern auseinander. Die unterste Strömungslinie schmiegt sich dem Bodenrelief eng an. Die Störung der Föhnströmung kann noch 1000 m über der Kammhöhe festgestellt werden. Der Ballon wird auf der Südseite der Bergkämme stark gehoben. Von der Kammhöhe weg wird der ausbalancierte Ballon auf der Leeseite in die Täler hinabgedrückt, um am jenseitigen Hang wieder automatisch aufzusteigen. Am 6. Oktober 1911 sank im absteigenden Luftstrom der Ballon «Tirol» von 3200 m auf 1600 m und wurde dreimal durch die Föhnströmung in die Täler des Karwendelgebirges Abb. 33. Ballonfahrt über das Gebirge während Föhn (nach H. v. Ficker). ∏ Föhnströmung … Bewegung des Ballons hinuntergerissen. Die horizontale Geschwindigkeit betrug etwa 20 m/Sek., die vertikale Fall- oder Steiggeschwindigkeit des Ballons etwa 6-7 m/Sek., während die vertikale Steiggeschwindigkeit der Föhnströmung wohl bis 10 m/Sek. betrug. H. von Ficker hat auf der Leeseite der Kämme bei Föhnballonfahrten noch nie Saugwirbel beobachten können (was vor allem gegen die Theorie von Wild, wie auch gegen die Theorie von R. Streiff-Becker spricht). Auch die von R. Billwiller jun. und de Quervain im Reusstal durchgeführten Registrierballonaufstiege bei Föhn 89 erbrachten den klaren Nachweis vom vertikalen Absteigen der Föhnströmung. Nach H. von Frickers Föhnstudien schien den meisten Meteorologen das Föhnproblem, das nach H. von Ficker selbst zu den «besterklärten Erscheinungen der atmosphärischen Physik» 90 gehört, keiner monographischen Behandlung mehr bedürftig zu sein. 1916 orientierte R. Wenger 87 So zur Erklärung der Bildung der Zirrokumulus- und Altokumuluswolken. Siehe auch Untersuchungen über die Feinstruktur des Windes» von R. Becker. Met. Zeitschr., 1930, 8.183. Auf die Tatsache, dass in den Schweizeralpen der Föhn oft ohne vorgängigen, talabwärts wehenden Wind plötzlich einsetzt, weil in den schweizerischen Föhntälern Inversionen selten sind und besonders im Reusstal die Temperaturschichtung vor Föhn eine wenig stabile zu sein pflegt, machte schon 1912 R. Billwiller jun. (Verhandlungen der Schweiz. Naturforsch. Gesellschaft Altdorf) aufmerksam. 88 «Beobachtung vertikaler Luftbewegungen bei Ballonfahrten im Gebirge.» H. v. Ficker, Met. Zeitschr., 1912, 8.292. «Ballonaufstiege bei Föhn», H. v. Ficker, Met. Zeitschr., 1913, S.213ff. «Föhnuntersuchungen im Ballon«. Sitzungsber. d. Kais. Akad. d. Wiss. Wien, 1912. 89 «Registrierballonaufstiege in einem Föhntal.» R. Billwiller und A. de Quervain. Met. Zeitschr., 1912, S.249. Der Aufstieg erfolgte am 22. März 1911. Von drei Ballonen wurde nur einer wieder am obern Zürichsee aufgefunden. Der Aufstieg fand in Erstfeld am Morgen um 7 Uhr 55 statt bei einer Temperatur von 12,6°, einer relativen Feuchtigkeit von 37%, Südwind von 5-6 m/Sek. am Boden, 10,8 m/Sek. in 500 bis 600 m und 13,4 m/Sek. von 600 bis 720 m. Bei 2300 m wurde eine starke Abnahme der Steiggeschwindigkeit von etwa 5 m auf 0,5 m/Sek. beobachtet. In der gleichen Höhe trat ausgeprägte Temperaturinversion auf. Von 2700 m ab wurde wieder grössere Vertikalgeschwindigkeit und adiabatische Abnahme der Temperatur beobachtet. Eine zweite Zone geringer Vertikalgeschwindigkeit des Ballons (d.h. absinkender Luftströmung) und gleichzeitiger Temperaturinversion wurde bei 3800 m festgestellt. 90 «Innsbrucker Föhnstudien IV», S.1.
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