Geographie-LK · GL3 · Prozesse in der Atmosphäre

Föhn: Luft über dem Gebirge

Bei Südströmung wird feuchte Luft an der Alpensüdseite gehoben, sie regnet sich aus, und in den Tälern der Nordseite weht ein warmer, trockener Fallwind: der Föhn. Das thermodynamische Modell erklärt ihn mit dem Unterschied zwischen trockenadiabatischer und feuchtadiabatischer Temperaturänderung. Hier gehst du den Weg eines Luftpakets über das Gebirge mit.

So gehst du vor

1Wähle ein Beispiel oder stelle die Luft im Luv selbst ein. Gebirge und feuchtadiabatischen Gradienten änderst du im aufklappbaren Feld darunter.
2Schicke das Luftpaket los oder ziehe es mit dem Finger über das Gebirge. Achte auf Temperatur, Taupunkt und Wolken.
3Vergleiche im Diagramm den Weg im Luv (rot) mit dem im Lee (orange) und lies die Werte an den Messpunkten ab.
4Verändere die Feuchte: Wie hängt die Erwärmung im Lee vom Kondensationsniveau ab?

Luftpaket: 500 m, Luv15,0 °C, Taupunkt 7,0 °C, relative Feuchte 59 %

Das Paket steigt auf und ist ungesättigt: trockenadiabatisch.

Beispiele (Modellwerte)

Temperatur am Luv-Fuß

15,0 °C

Feuchte der Luft angeben als

Taupunkt am Luv-Fuß

7,0 °C

Relative Feuchte am Luv-Fuß: 59 %. Kondensationsniveau ≈ Luv-Fuß + 125 m · (Temperatur − Taupunkt).

Gebirge und feuchtadiabatischen Gradienten ändern

Kammhöhe

3000 m

Luv-Fuß

500 m

Lee-Fuß

500 m

Feuchtadiabatisch

0,5 K pro 100 m

Höhe und Temperatur

Rot: Luftpaket im Luv, orange: im Lee, blau gepunktet: Taupunkt (sinkt in ungesättigter Luft um 0,2 K pro 100 m). Grün gestrichelt: Kondensationsniveau.

Messpunkte

Ort	Höhe	Temp.	Taupunkt	rel. F.
Luv-Fuß	500 m	15,0 °C	7,0 °C	59 %
Kondensationsniveau	1500 m	5,0 °C	5,0 °C	100 %
Kamm	3000 m	−2,5 °C	−2,5 °C	100 %
Lee-Fuß	500 m	22,5 °C	2,5 °C	27 %

Luv, trockenadiabatisch: 15,0 °C − 1 K · 1000 m100 m = 5,0 °C

Luv, feuchtadiabatisch: 5,0 °C − 0,5 K · 1500 m100 m = −2,5 °C

Lee, trockenadiabatisch: −2,5 °C + 1 K · 2500 m100 m = 22,5 °C

Auf gleicher Höhe ist die Luft im Lee um 7,5 K wärmer als im Luv: Sie bringt die Kondensationswärme des ausgeregneten Wassers mit. Relative Feuchte am Lee-Fuß: 27 % (Luv-Fuß 59 %).

Modell wie im Skript: Kondensationsniveau aus der Faustregel, feuchtadiabatisch mit festem Wert, relative Feuchte aus der Magnus-Formel (WMO). Alle Beispiele sind Modellwerte, keine Messungen.

Aufträge

Wähle das Beispiel aus dem Skript. Berechne die Temperaturen im Kondensationsniveau, am Kamm und am Lee-Fuß und prüfe sie mit der Simulation. Erkläre, warum die Luft im Lee wärmer ankommt, als sie im Luv gestartet ist.
Lass im Beispiel aus dem Skript alles gleich und verändere nur den Taupunkt. Analysiere, wie der Temperaturunterschied zwischen Lee und Luv auf gleicher Höhe vom Kondensationsniveau abhängt, und gib eine Formel an.
Wähle „Südföhn am Gotthard“. Erkläre, warum es in Altdorf wärmer ist als in Locarno, obwohl Altdorf 250 m höher liegt, und erläutere die Folgen für beide Alpenseiten.
An einem Föhntag regnet es im Luv nicht. Stelle Bellinzona (Luv, 240 m, 13 °C), Kamm 2100 m und Altdorf (Lee, 450 m) ein (Höhen im aufklappbaren Feld „Gebirge …“) und wähle die Feuchte so, dass keine Wolken entstehen. Beurteile, ob das thermodynamische Modell 18 °C in Altdorf erklären kann (Werte aus der Skript-Aufgabe „Föhn ohne Regen“).

Kapitel „Luftdruck, Wind und lokale Windsysteme“ im Skript GL3 Prozesse in der Atmosphäre, Abschnitte „Adiabatische Temperaturänderung“ und „Föhn“.