6.3	Vertikale Wind - und Scorerprofile zu mehreren Wetterlagen

In diesem Teil sollen nun die Vertikalprofile des Scorerparameters und des Windes der Stationen Mailand, Udine, Bologna, Graz und Laibach diskutiert werden. Hinsichtlich des Windes handelt es sich jeweils um die 180° - Komponente, sofern nichts anderes angegeben ist. Im folgenden ist eine Übersicht über die vertikalen Wind -und Scorerprofile der genannten Stationen zu insgesamt sechs Wetterlagen zu finden. Dabei handelt es sich jeweils um Südföhnlagen, bei denen das Auftreten von Lee -und Gebirgswellen durch die Auswertung von Segelflugdaten (Kapitel 5) belegt ist. Das Profil des Scorerparameters ist durch übergreifende Mittelung gefiltert, um den abnehmenden Trend nach oben hin besser erkennen zu können. (vgl. Kap. 6.1.2)

 

(a)   Mailand:

In der Übersicht von Mailand ist zu entnehmen, dass praktisch zu allen Terminen der Wind (bzw. die Südkomponente) nach oben hin kontinuierlich zunimmt. Aufgrund des zunehmenden Windes zeigt das Profil des Scorerparameters eine stetige Abnahme mit der Höhe. Was den Fall vom 6.11.97 betrifft, so ist die Verringerung des Scorerparameters bedingt durch Abnahme der Stabilität, während die Windverhältnisse nach oben hin praktisch unverändert bleiben. Das am 4.3.99 vorhandene Minimum der Windgeschwindigkeit zwischen 6000m und 10000m Höhe, welches durch eine Änderung der Windrichtung von 195° (6000m) auf 240° (7500m) bedingt ist, zeigt im Profil des Scorerparameters keine Auswirkung. In diesem Bereich wird dieses Windminimum durch die geringe Stabilität mit einem vertikalen Temperaturgradienten von 0,90°C/100m bis 0,93°C/100m überkompensiert (Kap. 6.2.3), sodaß eine stetige Abnahme des Scorerparameters bis zur Tropopause gegeben ist.

 

(b)   Udine:

Was die Aufstiege von Udine betrifft, so zeigen die vertikalen Windprofile einen nicht mehr so stetigen Verlauf wie die von Mailand. Am 20.9.99 wird die Windabnahme von 45kt in 6000m auf 20kt in 10000m durch die geringe Stabilität überkompensiert (Kap. 6.2.3). Somit ist eine kontinuierliche Abnahme des Scorerparameters mit der Höhe gegeben, die im großen und ganzen auch an den übrigen Terminen erfüllt wird. Eine Ausnahme scheinen die Profile vom 4.3.99 bzw. vom 6.11.97 zu sein. Im Profil vom 4.3.99 wird das durch Winddrehung bedingte Windminimum in ca. 5500m durch die Stabilität nicht überkompensiert, wodurch auch im Scorerprofil ein Maximum zu finden ist. Eine Abnahme des Scorerparameters ist also nur in der unteren Troposphäre gegeben. Den Segelflugauswertungen zufolge wurde in den Wellensteiggebieten Höhen bis zu 4800m Höhe erreicht, also jene Höhe in der die Windgeschwindigkeit ihr Minimum bzw. der Scorerparameter sein Maximum hat. Am 6.11.97 sind die Wind -und Stabilitätsverhältnisse mit einer Inversion knapp unterhalb von 4000m bis zu einer Höhe von 6000m annähernd konstant. Darüber nimmt die Südkomponente des Windes deutlich ab, die in der Zunahme des Scorerparameters oberhalb von 6000m deutlich wird. Die Segelflugpiloten erreichten zu diesem Termin im Lee des Schneeberges (Richtung der Kammsenkrechten: 230°) Höhen bis 6000m, im Lee des Hochschwabs (Richtung der Kammsenkrechten: 180°) Höhen bis 3700m. Zum Aufstieg vom 27.4.98 ist zu sagen, dass das in 7000m Höhe vorhandene Windminimum bzw. Maximum des Scorerparameters oberhalb der von den Segelflügen erreichte maximale Höhe von 4900m liegt. (vgl. Tab. 6.3)

 

(c)   Bologna:

Die Wind -und Scorerprofile der Radiosondenaufstiege von Bologna zeigen alle die für Wellen günstige Bedingung der Zunahme des Windes bzw. Abnahme des Scorerparemters mit der Höhe. Zum Termin vom 6.11.97 ist anzumerken, dass kein 12z - Aufstieg, sondern nur jener von 00z verfügbar war. Zu diesem Zeitpunkt war die Südwindkomponente nur schwach ausgeprägt, während in den höheren Niveaus noch eine Westkomponente dominierend war. Daher wurde auch das Windprofil der 230°-Komponente und das dazugehörige Scorerprofil geplottet. Mit einer Südwindkomponente von 20 kt in 850 hPa, 18 kt in 700 hPa und einem starken Rückgang darüber dürften zu diesem Zeitpunkt noch kaum Wellen aufgetreten sein, während für NW-SO -orientierte Gebirge mit einer kammsenkrechten Komponente von 230° (z.B. Schneeberg) die Bedingungen für Wellen schon günstiger waren.

 

(c)  Graz und Laibach:

Was die Wind -und Scorerprofile der Radiosondierungen von Graz und Laibach betrifft, so zeigen diese Profile deutliche Fluktuationen, was darauf hindeuten läßt, daß keine ungestörte horizontale Strömung vorliegt, wie es in der Theorie vorausgesetzt wird. Während im Grazer Aufstieg vom 10.4.98 der klassiche Fall der Windzunahme bzw. der Abnahme der Scorerparameters mit der Höhe vorhanden ist, so ist die geringe Windgeschwindigkeit mit 7 kt aus 200° in 850 hPa bzw. 8 kt in 2000m Höhe beachtenswert. Durch den mit der Höhe zunehmenden Wind werden in 700 hPa 20 kt erreicht, mit einer weiteren Zunahme nach oben hin. Durch die Zunahme mit der Höhe waren trotz der geringen Windgeschwindigkeiten (20 kt in 4000m) Wellen vorhanden. Segelflugpiloten erreichten in den Ennstaler Alpen Höhen bis 6000m.

Vergleicht man die Grazer Profile vom 6.11.97 mit jenen von Bologna des 6.11.97, so sind sich diese trotz einer Zeitdifferenz von sechs Stunden ziemlich ähnlich. Bis 4000m Höhe erreicht die 180°-Komponente 20-30kt bzw. die 230°-Komponente 30-40kt, während oberhalb die Windgeschwindigkeit stetig abnimmt. Demzufolge nimmt der Scorerparameter oberhalb von 4000m deutlich zu. Durch den mit der Höhe abschwächenden Wind bzw. zunehmenden Scorerparameter dürften nur Wellen in den untersten Schichten aufgetreten sein. Tatsächlich erreichten die Segelflugpiloten im Lee des Hochschwabs (Richtung der Kammsenkrechten: 180°) nur Höhen bis 3700m, bzw. im Lee des Schneeberges (Richtung der Kammsenkrechten: 230°) bis 6000m, was mit der Zunahme des Scorerparameters oberhalb von 3500m (180°-Komponente) bzw. oberhalb von 5000m (230°-Komponente) gut in Übereinstimmung gebracht werden kann. (vgl. Tab. 6.3)

Zum Termin des 19.5.99 ist zu sagen, dass der Wind der Grazer Radiosondierung nach oben hin annährend konstant bleibt bzw. oberhalb von 4000m mäßig abnimmt. Der Scorerparameter nimmt im großen und ganzen bis 7000m Höhe ab. Das markante, jedoch nur schmale Maximum des Scorerparameters in 2500m Höhe, das durch eine Inversion bedingt ist, übt nur geringen Einfluß auf dessen Gesamtstruktur (vgl. Kap. 6.2.3). Nach dem gefilterten Profil ist der Trend der Abnahme bis 6-7000m Höhe gegeben. Während am Grazer Aufstieg zum Termin des 19.5.99 die Wind -und Stabilitätsverhältnisse für das Auftreten von Wellen günstig erscheinen, so scheint dies bei der Radiosonde Laibach vom 19.5.99 zum selben Termin nicht der Fall zu sein. Grund dafür ist das ausgeprägte Minimum der Windgeschwindigkeit in 3000m Höhe von 8 kt mit einer Windrichtung aus 105° (180°-Komponente: <5 kt). Demzufolge nimmt der Scorerparameter in diesem Bereich auch deutlich zu. Aus den Segelflugauswertungen wurden in der Steiermark im Raum Ennstal-Hochschwab Höhen bis 4400m erreicht. Aus diesem Grund, und, dass im Grazer Aufstieg dieses Windminimum nicht vorhanden ist, läßt sich schließen, dass dieser Rückgang der Windgeschwindigkeit des Horizontalwindes durch störende Vertikalbewegungen bedingt ist. (D.h., die Radiosonde hat sich bereits in einer Strömung mit Gebirgswellen befunden).

Während der Grazer Aufstieg vom 27.4.98 nicht verfügbar ist, so erkennt man im Aufstieg von Laibach des 27.4.98 deutlich eine mit der Höhe zunehmende Windgeschwindigkeit bzw. abnehmenden Scorerparameter bei allerdings sehr geringen Windgeschwindigkeiten. Dennoch wurden um 6.45 UTC in der Hochschwabwelle Höhen bis knapp 4000m erreicht. Während das im Scorerprofil ausgeprägte Maximum in 2300m Höhe durch eine Inversion bedingt ist, deuten die starken Fluktuationen im Wind -und Scorerprofil in der oberen Troposphäre darauf hin, dass die horizontale Strömung nicht ungestört war. Dennoch ist der Trend der Abnahme auch hier deutlich zu erkennen.

Zu den Profilen von Graz vom 20.9.99 03z ist zu sagen, dass aufgrund der abnehmenden Geschwindigkeit der 180°-Komponente oberhalb von 2000m (850 hPa: 22 kt, 700 hPa: 10 kt) und keiner eindeutigen Abnahme des Scorerparameters mit der Höhe man keine Wellenbildung erwarten würde. Trotzdem wurden bereits um 5 bis 8 UTC im Bereich von Schneeberg - Veitsch - Hochschwab Wellen vorgefunden, in denen Höhen um 4 - 4500 m erreicht wurden. Die zusätzlichen Profile der 230°-Komponente zeigen ein ähnliches Bild mit einer Windabnahme nach oben hin, allerdings ist diese nicht mehr so stark als die der 180°-Komponente. Erst das gefilterte Profil des Scorerparameters der 230°-Komponente läßt einen Trend der Abnahme nach oben hin - zumindest in der unteren Troposphäre - erkennen (es ist zu beachten, dass in diesem Fall die Skala der sekundären x-Achse aus Gründen einer besseren Übersicht vergrößert wurde). In dem hier betrachteten Fall bleibt die Frage offen, ob sich die Strömungsverhältnisse innerhalb von einigen Stunden soweit geändert haben, dass dann eine Wellenbildung durch ein entsprechend ausgeprägtes Windprofil möglich war oder ob andere, evt. nichtlinerare Effekte (z.B. lokale Erhöhung der Windgeschwindigkeit durch Kanalisierungseffekte) eine Rolle spielen, die hier unberücksichtigt bleiben.

Der um 9 Stunden später durchgeführte Aufstieg in Laibach (20.9.99 12z) läßt sich ohne Filterung schwierig interpretieren, weil auch das Windprofil dieser Sondierung durch größere Schwankungen charakterisiert ist (Windminimum der 180°-Komponente in 2500m?), die sich entsprechend auf das Profil des Scorerparameters auswirken. Im gefilterten Profil des Scorerparameters der 180°-Komponente wird die Abnahme nach oben hin deutlich, die allerdings nur unterhalb von etwa 5500m gegeben ist. Interessant ist der starke Rückgang der 230°-Komponente oberhalb von 4000m. Um 12 bis 13 UTC wurden im Lee des Hochschwabs und des Schneebergs auch nur Höhen bis 4500m erreicht. Pilotenberichten zufolge waren nur unterhalb von 4500m Wellen anzutreffen. Dies bestätigt die bekannte Tatsache, dass die Amplitude von Gebirgswellen durch mit der Höhe stärker abnehmenden Wind, die einer signifikanten Zunahme des Scorerparameters gleichkommt, gedämpft wird und somit die wellenförmige Strömung auf untere Schichten beschränkt bleibt.

Zum Aufstieg von Graz zum 4.3.99 06z ist sagen, dass auch hier die Südkomponente mit 9 kt in 850 hPa bzw. 19 kt in 700 und 500 hPa ziemlich schwach ausgeprägt ist. Dennoch wurden Wellen im Lee des Hochschwabs und des Schneeberges vorgefunden, wobei Höhen bis 4800m erreicht wurden. Es ist allerdings anzumerken, dass die Segelflüge erst in der Zeit von 13:00 bis 16:30 UTC durchgeführt wurden, also 7 bis 10 Stunden nach diesem Radiosondenaufstieg, wodurch die Repräsentativität dieser Radiosondierung zu hinterfragen ist.

 

Zusammenfassend läßt sich also sagen, dass an den Rasostationen Mailand, Udine und Bologna zumeist eine nach oben hin zunehmende bzw. konstante Windgeschw. der 180°-Windkomponente vorgefunden wurde. Bei vorhandenen Minima im vertikalen Windprofil bzw. bei nach oben hin abnehmendem Wind ist bei Betrachtung des (gefilterten) Scorerprofils nach wie vor eine Abnahme nach oben hin in der gesamten Troposphäre gegeben, was dafür spricht, dass Wellen in der gesamten Troposphäre zu erwarten sind. Bei den Aufstiegen von Udine (4.3.99, 6.11.97 und 27.4.98) ist ein nach oben abnehmender bzw. konstanter Scorerparameter in der unteren Troposphäre vorhanden, was erwarten läßt, dass Wellen nur in der unteren Troposphäre aufgetreten sind.

Die Tatsache, dass die Radiosonden Graz und Laibach keine ungestörte horizontale Strömung aufweisen (wie in der Theorie gefordert), macht eine Auswertung bzw. Interpretation der ungefilterten Scorerprofile äußerst schwierig. Erst die gefilterten Profile lassen eine zumindest in der unteren Troposphäre vorhandene Abnahme mit der Höhe erkennen.

 

Untenstehende Tabelle (Tab. 6.3) stellt die von den Segelflügen erreichte maximale Höhe jenen Höhen gegenüber, ab der der Scorerparameter nach oben hin deutlich zunimmt. Zudem ist jenes Gebirge angegeben, in dessen Lee die Maximalhöhe erreicht wurde.
Dazu sei angemerkt, dass flugtaktische Überlegungen (z.B. aufgrund nicht vorhandener Sauerstoffversorgung an Bord) die erreichten Flughöhen beeinflussen und diese nicht als tatsächliches Ende des Wellenaufwindgebietes gesehen werden können. Die von den Segelflugzeugen erreichte maximale Höhe kann als jene Höhe interpretiert werden, zu der die vertikale Ausdehnung der Wellen mindestens gereicht hat.

 

	20.9.1999	19.5.1999	4.3.1999
Von Segelflugzeugen erreichte max. Höhe:	7600m (13:30 UTC) Sek.Glocknerwelle 4500m (5 u. 12-13 UTC) Hochschwab/Schneeberg	5800m (11:30 UTC) Großglocknerwelle 4400m (13:30 UTC) Ennstaler Alpen	4800m (15:30 UTC) Hochschwab
Mailand	10000m [12 UTC]	7000m [12 UTC]	9000m [12 UTC]
Udine	11000m [12 UTC]	8000m [12 UTC]	4000m [12 UTC]
Bologna	10000m [12 UTC]	9000m [12 UTC]	9000m [12 UTC]
Graz	2500m (180°-Komp.) 5000m (230°-Komp.) [03 UTC]	7000m [12 UTC]	8000m [06 UTC]
Laibach	5500m (180°-Komp.) 4000m (230°-Komp.) [12 UTC]	5500m [06 UTC]	Fehlt
	6.11.1997	10.4.1998	27.4.1998
Von Segelflugzeugen erreichte max. Höhe:	6000m (8 UTC) Schneeberg 3700m (13 UTC) Hochschwab	6000m (10 UTC) Ennstaler Alpen	4900m (13 UTC) Kaisergebirge 4000m (7-8 UTC) Hochschwab
Mailand	11000m [12 UTC]	8000m [12 UTC]	9000m [12 UTC]
Udine	6000m [12 UTC]	9000m [12 UTC]	5000m [12 UTC]
Bologna	3500m (180°-Komp.) 4000m (230°-Komp.) [00 UTC]	8000m [12 UTC]	Fehlt
Graz	4000m (180°-Komp.) 5000m (230°-Komp.) [06 UTC]	8000m [06 UTC]	Fehlt
Laibach	Fehlt	Fehlt	10000m [06 UTC]

Tab. 6.3:

Gegenüberstellung der von den Segelflugzeugen erreichte Maximalhöhe mit jenen Höhen oberhalb derer der Scorerparameter deutlich zunimmt. In Klammer ist jene Uhrzeit, zu der diese Maximalhöhe erreicht wurde, bzw. die Uhrzeit des Radiosondenaufstieges

 

Aus der Zusammenstellung von Tab. 6.3 ist ersichtlich, dass die von den Segelflugzeugen erreichte max. Höhe, also jene Höhe zu der die Wellen mindestens gereicht haben, unter oder im Bereich jener Höhe liegt, bei der der Scorerparameter, - bedingt durch eine deutliche Abnahme der Windgeschwindigkeit - beginnt nach oben hin zuzunehmen. Dies bestätigt die bekannte Erfahrung, dass bei einem deutlichen Rückgang der Windgeschwindigkeit bzw. Zunahme des Scorerparameters die Amplitude der Wellen gedämpft wird, und nur darunter eine ausgeprägte Wellenströmung vorhanden ist. Keine der in Tab. 6.3 angegebenen Maximalhöhen, die von den Segelflugpiloten erreicht wurde liegt deutlich oberhalb der Höhe, bei der der Scorerparameter nach oben hin zunimmt. Lediglich am 4.3.99 ist im Aufstieg von Udine und am 6.11.97 im Aufstieg von Graz eine Windabnahme (bezüglich der kammsenkrechten Komponente) bzw. Zunahme des Scorerparameters ab 4000m bzw. 5000m Höhe gegeben, während im Lee des Hochschwabs 4800m bzw. im Lee des Schneebergs 6000m erreicht wurden.

Somit kann man davon ausgehen, dass sich Wellen so weit nach oben hin erstrecken, solange die kammsenkrechte Windkomponente nicht wesentlich abnimmt bzw. der Scorerparameter zunimmt. Mit dem Beginn einer Windabnahme schwächt sich aufgrund der Dämpfung der Amplitude die Wellenströmung ab, sodass mit zunehmender Höhe kaum Wellen beobachtet werden.

Interessant ist, - wie es oben schon angesprochen wurde - dass am 20.9.99 um 5 UTC im Lee des Schneebergs und Hochschwabs Wellen angetroffen wurden, in denen die Segelflugpiloten Höhen bis 4500m erreicht haben, obwohl nach dem Grazer Radiosondenaufstieg von 3 UTC die Windgeschwindigkeit (180°-Komponente) von 35 kt in 2000m auf 10 kt in 3000m deutlich abgenommen hat.