anderungen der h¨aufigkeit und intensit ¨at von ... - IMK-TRO - KIT

8 2 Grundlagen
Strömung auch durch lokale Einflüsse geprägt. So beeinflussen neben der Orografie auch
die Reibungskraft in Abhängigkeit von der Landnutzung und die Stabilität in der planetaren
Grenzschicht das Windprofil. Dabei kann sich das lokale Windfeld erheblich von der
großräumigen Strömung unterscheiden (Adrian und Fiedler, 1991; Whiteman und Doran,
1993). Täler haben beispielsweise einen Kanalisierungseffekt, der zu einer Beschleunigung
und Richtungsänderung des Windes führt (zum Beispiel im Rheintal). Ab einer Geländeneigung
von etwa 25 ◦ besteht im Lee der Hindernisse die Möglichkeit einer Strömungsablösung.
Die Folge kann eine starke Intensivierung der Böengeschwindigkeit sein (Fiedler,
2003). Lux (2007) stellte fest, dass die thermische Schichtung einen maßgeblichen Einfluss
auf die Überströmung von Hindernissen hat. Simulationen mit dem Karlsruher Atmosphärischen
Mesoskaligen Modell (KAMM) haben gezeigt, dass Täler eine Strömungsbeschleunigung
bewirken, die bei einer stabilen Schichtung mit senkrechter Anströmung größer
ist als bei einer neutralen Schichtung mit schrägen Anströmungen. Über Bergrücken ergeben
sich bei einer stark stabil geschichteten Atmosphäre ebenfalls hohe Beschleunigungen
auf der Leeseite, die als Fallwinde bezeichnet werden. Ebenfalls wurde bei Lux (2007) die
Froude-Zahl Fr, die das Verhältnis zwischen Trägheitskraft und Auftriebskraft darstellt, bei
Strömungen über Hindernisse betrachtet:
Fr =
U
NH
mit N =
√
g
Θ
∂Θ
∂z
(2.3)
wobei U die ungestörte Anströmgeschwindigkeit, H die Höhe der Hindernisse, Θ die potentielle
Temperatur und N die Brunt-Väisälä Frequenz sind. Bei einer hohen Froude-Zahl,
das heißt bei geringer Stabilität oder hoher Geschwindigkeit, gibt es eine Tendenz zum
Überströmen der Berge, wobei es an den entsprechenden Querschnittsänderungen zu einer
Beschleunigung kommt. Bei Stürmen mit hohen Windgeschwindigkeiten ist allerdings
der Einfluss der Schichtung eher gering, da hier die vertikale Durchmischung insbesondere
über orografisch strukturiertem Gelände zu einer annähernd neutrale Schichtung mit N→0
führt.
2.2 Klimawandel
2.2.1 Vierter Sachstandsbericht des Intergovernmental Panel on Climate Change
(IPCC)
Im Jahr 2007 veröffentlichte das IPCC seinen vierten Sachstandsbericht (AR4), der einen umfassenden
Überblick über die aktuelle wissenschaftliche Forschung hinsichtlich der globalen
Erwärmung gibt. Die Arbeitsgruppe I (IPCC, 2007b), die die physikalischen, wissenschaftlichen
Grundlagen des IPCC Berichts erarbeitete, fasst Folgendes zusammen:
Die Erwärmung des Klimasystems ist eindeutig. Dies ist anhand zahlreicher Studien
(IPCC, 2007a) bestätigt worden, die den Anstieg der mittleren globalen
Luft- und Meerestemperatur, ein ausgedehntes Abschmelzen von Schnee und
Eis und den Anstieg des mittleren globalen Meeresspiegels zeigen.