3.3 Faktoren, die die Entstehung von Wellen beeinflussen
Die Entwicklung von Leewellen hängt von den Eigenschaften der Luftströmung und den topographischen Gegebenheiten ab.
3.3.1 Topographische Faktoren
Die hauptsächlichen Einflußfaktoren der Topographie sind die relative Höhe der Bergkette, ihre seitliche Ausdehnung quer zur Windrichtung, sowie die Höhe und Neigung des Leehanges. Im Gegensatz zu einem alleinstehenden Berg, begünstigt eine langgestreckte Bergkette mit annähernd konstanter Höhe die Entstehung von Leewellen, da diese vorwiegend überströmt und weniger umströmt wird. Besonders, wenn die luvseitige Flanke der Gebirgskette konkav gekrümmt ist, wird ein Überströmen begünstigt.
Ein asymmetrisches Gebirgsprofil mit einem flachen luvseitigen Hang und einem steilen Leehang induziert stärkere Leewellen (größere Amplituden und Vertikalgeschwindigkeiten) als ein symmetrisches Profil. In der Praxis kann sich ein solches asymmetrisches Profil im Winter bilden, wenn die luvseitigen Täler mit stagnierender Kaltluft aufgefüllt sind, und die an der Oberfläche der Kaltluftseen vorhandene Inversion die Topographie entsprechend modifiziert. Eine weitere Modifikation ist gegeben, wenn die mit Kaltluft gefüllten Täler der Leeseite bei z. B. durchgreifendem Föhn plötzlich ausgeräumt werden.
Auf den Einfluß der Topographie bezüglich der Welleneigenschaften (Amplitude, Vertikalgeschwindigkeit, etc.) wird in
Kapitel 3.4.2 und
3.4.3 näher eingegangen.
3.3.2 Aerologische Faktoren
Die zwei Hauptfaktoren, die bei der Gebirgsüberströmung die Wellenentwicklung beeinflussen, sind das vertikale Windprofil und Temperaturprofil bzw. die thermische Schichtung der Atmosphäre.
Die Strömung sollte möglichst normal zum Gebirge gerichtet sein und nicht mehr als (theoretischer Wert nach Scorer:
+55°) von dieser Richtung abweichen. (WMO, 1978) Die Windgeschwindigkeit (bzw. die Komponente, die normal zum Gebirgskamm gerichtet ist) muß genügend groß sein, damit einerseits eine Überströmung des Gebirges gewährleistet ist und andererseits lokale Störungen und konvektive Bewegungen die organisierte Wellenströmung nicht überlagern. Für kleine Berge mit einer relativen Höhe bis 1000m ist eine Windgeschwindigkeit von 8-10 m/s (15-20kt) erforderlich, während im Hochgebirge eine Geschwindigkeit von 12-15 m/s (25-30kt) nötig ist. (WMO, 1978)
Das vertikale Windprofil sollte zumindest eine vertikal konstante Windgeschwindigkeit aufweisen. Günstig ist eine Zunahme der Windgeschwindigkeit mit der Höhe auf Werte von 20-25 m/s (40-50kt). Was die Windrichtung betrifft, so erweist sich eine vertikal konstante Windrichtung als optimale Bedingung für die Leewellenentwicklung, wobei eine Richtungsänderung bis zu 20° pro 1000m die Wellenbildung noch nicht stören sollte (WMO, 1978).
Da Leewellen interne Schwerewellen sind, ist das Vorhandensein einer stabilen Atmosphäre eine notwendige Voraussetzung. Wie in
Abb. 3.5 (Kapitel 3.2) ersichtlich, liefert eine stabile Schicht bzw. eine Inversion um oder knapp oberhalb des Kammniveaus eine günstige, allerdings nicht unbedingt notwendige Bedingung für die Enstehung von Leewellen (Scorer, 1951). Eine solche stabile Schicht an der Luvseite bzw. oberhalb des Gebirges bewirkt, dass es bei der vertikalen Auslenkung der Strömung nach oben zu keiner Rezirkulation kommt und die Luft unterhalb der stabilen Schicht den Leehang nach unten strömt (WMO, 1978).
Bei zu erwartender Staubewölkung muß die Atmosphäre im Luv feuchtstabil geschichtet sein, bei nichtgesättigter Atmosphäre genügt eine trockenstabile Schichtung. Im Lee reicht für gewöhnlich eine trockenstabile Schichtung aus, vor allem bei antizyklonalen Strömungslagen. Im Fall einer zyklonalen Strömung bzw. bei generell feuchten Luftmassen ist eine feuchtstabile Schichtung notwendig. Eine nur bedingtstabile Schichtung, kann im Falle auftretender Kondensation zum Zusammen-bruch des Wellenregimes führen. (Durran und Klemp, 1982). Zur Charakterisierung einer Wellenströmung erweist sich eine geeignete Kombination vom vertikalen Wind -und Temperaturprofil als günstig. Die Beziehung zwischen diesen beiden Parametern wird durch den sogenannten Scorerparameter (Scorer, 1951) ausgedrückt.
In
Kapitel 6 werden die hier erwähnten Ausführungen durch nähere Untersuchung vertikaler Wind -und Stabilitätstprofile bei Wetterlagen, an denen das Auftreten von Leewellen durch die Auswertung von Segelflugdaten nachgewiesen wurde, geprüft.
|
