diplomarbeit - universität innsbruck · 2019. 11. 20. · cavalese und ponton erst ab 23. bzw 22....
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Erarbeitung der Feinstruktur der Frontdurchgänge im Inntal.
DIPLOMARBEIT zur Erlangung eines
Magisters der Naturwissenschaften
an der Leopold-Franzens-Universität
in Innsbruck
eingereicht von Helga Kaufmann
Innsbruck. April 1989.
-1-
INHALT: Seite 1. Einleitung und Problemstellung .••.....•••.••••••....••.. 3 2. Die Daten •..••.••.••••..••..•..•.•.•......••••••.•....•. 9
2.1 ALPEX-Daten ..••.••••••••••••••••••••••••••••.•••••••••• 9 2.2 Routinedaten .•.•••...••. , .....•••••......•••.•.••....• 11
2.3 Das Talwindprojekt ••....••••........•.•••.•........•.• ll
2.4 Korrektur der Daten ..••..••..••.•....••• 0 ••••••••• , ••• 12
3. Die Methodik ••••.......••••.••...••••••••....••...••••• 15
3.1 Der D-Wert •••.• , ••••••.•.••••••••••••••••••••••••••.•• 15
3.2 Die Wetterlage ..•••••••....••••••••••...•••....••••... 17
3.3 Der Druckverlauf •.••••••••..•..•..•••••..........••••. 21
3.4 Die potentielle Temperatur .•••..••....•••••••••••...•• 23
3.5 Die äqui valen tpotentielle Temperatur ••...•.•.•..•..... 23
3.6 Die Frontlinien ..•.••......••••••....••••.........•... 26
3.7 Die dreidimensionale Analyse ......••.•......••••.•...• 30
4. Fallstudien ............•....•....••.•................•• 39
4.1 Die Kaltfront des 4.März 1982 ......................... 39
4.1.1 Die Wet terlage ..........•.........•..•••............ 39
4.1.2 Der Druckverlauf ..•••••.••••..••..•••••..••......••. 43
4.1. 3 Die potentielle Temperatur .••....••......••.•••..•.. 43
4.1. 4 Die äquivalentpotentielle Temperatur ................ 43
4.1. 5 Die Frontlinien ..•••..............•.•..........•..•. 47
4.1.6 Die dreidimensionale Analyse ......•••..••........••• 50
4.2 Die Front des 11. März 1982 ........................... 54
4. 2 . I 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6
Die
Der
Die
Die
Die
Die
Wetterlage ...•.......••••••...........•.••.••... 54
Druckverlauf ..•.••.•.........•.••....•........•• 57
potentielle Temperatur .••••...............•....• 57
äquivalentpotentielle Temperatur ....•.•......... 57
Frontlinien .•...............• 0 •••••••••••••• 0 ••• 61
dreidimensionale Analyse ..••••. 0 •• 0 ••••••••••••• 65
4.3 Die Front am 17.März 1982 ............................. 67
4.3.1 Die
4.3.2 Der 4.3.3 Die
4.3.4 Die
4.3.5 Die
4.3.6 Die
Wetterlage .••.•.•.....................••••.....• 67
Druckverlauf ..•........................••.••..•. 70
potentielle Temperatur .................•••••.••• 70
äquivalentpotentielle Temperatur ••..•..........• 73
Frontlinien ..•••••.•••.................•...•...• 73
dreidimensionale Analyse •.••••••...•.•.••••..... 76
4.4 Die Front am 29.April 1982 ............................ 81
4.4.1 Die
4.4.2 Der 4.4.3 Die
4.4.4 Die
4.4.5 Die
-2-
Wetterlage ...
Druckverlauf.
potentielle Temperatur.
äquivalentpoteotielle Temperatur.
Frontlinien ............. .
4.4.6 Die dreidimensionale Analyse.
5. Schlußfolgerungen.
6. Zusammenfassung, ..
Seite
.81
.84
.84
.84
.88
.90
.94
.95
Li teraturverzeichnis ...................................... 97
Nachwort ................................................. 100
-3-
1. EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG
Bereits Margules (1906) beschäftigte sich theoretisch mit
stationären Grenzflächen zwischen z .... ei verschieden tempe-
rierten Luftmassen. Aus den Grenzflächenbedingungen (Dichte-sprung und stetiger Druck) berechnete er den Neigungswinkel
der Frontfläche. Er erkannte weiter, daß an einer Front
die Komponente des Druckgradienten parallel zur Front in
beiden Luftmassen dieselbe ist, während die· Komponente
normal zur Front in der Kaltluftmasse größer ist als in
der Warmluftmasse. Daher ist an einer Front nur eine zyklo-nale Scherups der geostrophischen Windkomponente parallel
zur Front möglich.
Die Vertreter der Bergener Meteorologenschule machten groBe
Fortschritte auf dem Gebiet der Luftmassensynoptik. V.
Bjerknes (1921) schloß aus theoretischen Überlegungen,
daß die großen wandernden atmosphärischen Störungen Wellen-
natur besitzen. Als Entstehungsgebiet dieser Wellen nannte
er die Polarfront. J.Bjerknes et al. (1922) verhalf dieser
Theorie zum Durchbruch. Er beschrieb die Entstehung der
Zyklonen an der Polarfront und ihren wei teren Lebenslauf.
Eine Klassifikation der Luftmassen nach ihren Herkunftsge-
bieten und thermischen Eigenschaften nahm Bergeron (1928)
vor. Er suchte auch nach Eigenschaften, die innerhalb eines
Luftkärpers konserviert werden. Dabei bewährten sich die
potentielle Temperatur, der vertikale Temperaturgradient,
die Feuchtigkeit und die Trübung.
Auch Schinze (1943) widmete sich der Analyse von Luftmassen
und erweiterte die Liste der konservativen Eigenschaften,
wobei besonders die äquivalentpotentielle Temperatur von
Bedeutung ist.
An der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik in Wien wurde ein thermischer Frontparameter (TFP) als Hilfe
zur Frontenanalyse entwickelt (Huber-Pack und Kress 1981).
Die maximale Linie des TFP setzt die Front dort fest, wo
die Änderung des Gradienten der Äquivalenttemperatur ("äqui-
-4-
valente SchichtdickeIl 500/850 hPa) ihr Maximum hat.
Alle diese Uberlegungen gelten für den synoptischen Seale.
Will man aber die Feinstruktur der Fronten untersuchen,
so muß man in den Mesoscale übergehen und dabei auch den
Einfluß der Orographie auf die Frontalstruktur berücksichti-
gen. Habbs (1978) und Browning et al. (1982) beschäftigten
sich mit mesoskaligen Effekten und Regenbändern in frontalen Systemen und ihrer orographischen Modifikation.
In Mitteleuropa haben vor allem die Alpen modifizierende
Wirkung auf die Fronten, die sich diesem Gebirge nähern.
Wenn eine Front die Alpen erreicht, wird sie eine starke
Deformation erfahren. Davon sind vor allem bodennahe fronta-le Strukturen betroffen. Z.B. tritt hier nur noch selten
die klassische Polarfront mit ihren typischen Merkmalen
auf. In der Regel ist nicht eine Frontfläche , sondern eine hyperbarokline Zone vorhanden und die Diskontinuitäten
in Druck und Temperatur sind zeitlich und räumlich verscho-
ben. Das Ausmaß und die Art der Modifikationen der Fronten durch die Alpen sollten im Rahmen von ALPEX (siehe 2.Kapi-
tel) genauer untersucht werden.
Im meso ot-Scale konzentrierte man sich dabei vor allem auf
das "Flow- Splitting", das durch die Alpen verursacht wird
und in vielen Fällen zu einer Zyklogenese im Golf von Genua
führt (Bergeron, 1928), (Pichler und Steinacker. 1985),
(Smith, 1985), (Hoinka, 1985).
Anhand dreistündiger Isochronen einer Kaltfront zeigte
Steinacker (1981) die rletailierte Modifikation dieser Front
durch die Alpen, vor allem das Eindringen der Kaltfront
in die inneren Alpentäler. Davies und Phillips (1984) ver-
glichen die Analysen und Isochronen zweier Fronten, die
sie an hand von Druckregistrierungen, der statischen und
der feuchtstatischen Energie (diese entspricht dem Gesamt-
energieinhalt einer Luftsäule
erarbeitet hatten. Davies (1985)
ohne kinetische Energie)
untersuchte die Verteilung
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meteorologischer Parameter in einem Raum-Zeitdiagramm und zeichnete Isochronen der Front. wobei nur das Druckminimum
als Frontkriterium diente. Blumen et.al. (1985) analysierten die Druckverteilung auf isentropen Flächen und die Vertikal-
bewegung im frontalen Bereich.
Im Herbst 1987 wurde von England und Frankreich ein Frontex-
periment durchgeführt, dem sich die Bundesrepublik Deutsch-
land. Österreich und die Schweiz im deutschen Frontexperi-
ment anschlossen. In dieser Arbeit sollen nur einige Punkte
herausgegriffen werden, die bei diesem Experiment zur Spra-
che gebracht wurden.
Im Alpenvorland und im lnntal sind vor allem drei Phänomene
von Interesse:
(a) Manche Fronten erfahren am Alpennordrand eine Beschleu-
nigung und eilen hier dem Rest der Front voraus (Heimann
und Volkert 1988). Eine mögliche Erklärung dafür lautet
folgendermaßen: Die Kaltluft, die an der Frontrückseite
gegen das Gebirge strömt wird in eine Strömung parallel
zum Gebirge umgelenkt, die durch den Druckgradienten
noch beschleunigt wird. wobei die ablenkende Wirkung der
Corioliskraft die Kaltluft an den Alpenbogen zwingt.
(b)Im Alpeninneren strömt die Kaltluft taleinwärts. Bereits
Krenn (1949) beschreibt diesen Effekt in seiner Disserta-
tion:
"Die Vorstöße der Luftmassen in den Alpenraum erfolgen
nicht direkt in der Einzugsrichtung der Fronten, sondern
die Luft fließt auf den durch das Relief gegebenen, natürli-
chen Wegen in das Innere des Alpenraumes. Denn die Luftmas-
sen, die auf das Hindernis der Alpen treffen, zeigen das
Bestreben, dieses Hindernis zu umfließen, besonders dann,
wenn sie stabil geschichtet sind."
(c)Im Alpenbereich wird die Bodenfront durch das Gebirge
blockiert und die Höhenfront beginnt vorauszueilen.
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Dieses Voreilen der Kaltluft in der Höhe zeigte Steinacker
(1983) in seiner Arbeit über die erste ALPEX-SOP-Kaltfront
(siehe Abh.l). Er analysierte die Isochronen anhand der
äquivalentpotentiellen Temperatur, wobei er auch weitere
Kriterien, wie die Änderung der Windrichtung und Geschwin-
digkeit, des isallobarischen Gradienten. Wolkenarten etc.
berücksichtigte. Nach derselben Methode untersuchte Pfaff
(1988) drei weitere Fronten. Diese erfuhren unterschiedliche Verzögerungen und Deformationen an den Alpen und auch in
diesen Fällen begann die Höhenfront vorauszueilen.
Abb.l:
I,
~ " ,
700m00r FRONT ISOCHRONeS 1982 MARCH 2 0000-18000lolT
SURFACE COLDFRONT ISOCl-fOES 1982 MARQt1 ZIlO- 2 l!OOGMT
Kaltfrontisochronen am Boden (unten) und in 700
hPa (oben) am 2.März 1982 nach Steinacker (1983).
~ • 0
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Mit einem mathematischen Modell versuchte Davies (1984)
die Verzögerung einer Front zu simulieren, die auf einen zweidimensionalen, steilen Gebirgskamm trifft, Mit Hilfe der
daß Flachwassergleichungen in einer i-Ebene in einer semigeostrophischen Näherung
zeigte (während
er,
der
ganzen Zeit bleibt die Windkomponente parallel zur Front
im geostrophischen Gleichgewicht und damit unverändert) der Charakter der Strömung durch zwei dimensionslose Parame-ter (eine Froude-Zahl. die die Erdrotation berücksichtigt
(f2=(f2 a 2/ g' h) wobei: f""vertikaler Coriolisparameter, gs,re-
duzierte
h'""maximale Schwerebeschleunigung, a=Breite
Höhe der Frontfläche) und ein des Gebirges.
Front-Gebirge
Höhenverhältnis (H) ) bestimmt wird. Fronten mit großem
H (hochreichende Fronten) und großem e. (geringe Steilheit des Gebirges, kleine Temperaturdifferenz zwischen Kalt-
und Warmluft) können ein Gebirge fast unbeeinflußt überque-ren, während Fronten mit kleinem H und kleinem G die stärk-ste Modifikation erfahren (siehe Abb.2).
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DIMENSIONLESS DiSTANC;( ACROSS RIOG<:
Abb.2: Höhenprofil von Fronten in sukzessiven Zeitinterval-len nach Davies (1984).
Aufbauend auf diesem Modell entwickelte Schumann (1987) ein wesentlich erweitertes Modell. Er verzichtete dabei auf die semigeostrophische Approximation und ging im Laufe der Arbeit vom zwei- auf ein dreidimensionales Gebirge über. Bei einem vorgegebenen Gebirge ist die Verzögerung der Front in diesem Modell groß. wenn die Front flach.
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die Temperaturdifferenz zwischen die Windgeschwindigkeit normal Atmosphäre stabil geschichtet
Warm- und
zur ist.
Front
Kaltluft groß.
gering und die
erfährt eine starke Verzögerung,
Eine gegebene
wenn das Gebirge
Front hoch
und steil ist.
Ziel dieser Arbeit soll es nUß sein, anhand einiger Fallstu-
dien Kaltfrontdurchgänge im Inntal genauer zu untersuchen.
Besonderes Interesse gilt dabei den Möglichkeiten der Kalt-luft ins Talinnere zu gelangen. sowie der Vertikalstruktur
der Fronten und ihrer Veränderung zwischen Alpenvorland und Inntal.
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2. DIE DATEN
2.1 ALPEXDATEN
Im Rahmen des WMO "Global Atmospheric Research Prograrn"
(GARP) wurde von I.September 1981 bis 30. September 1982
ein groß angelegtes Experiment, das "Alpine Experiment" (ALPEX) durchgeführt. Während der ALPEX-Hauptphase "SOP" von I,März bis 3D.April
1982 wurde ein Druckprofil quer über die Alpen von Nürnberg bis Bologna (:Brenner cross section) mit Mikrobarographen angelegt, wobei die Meßwerte der italienischen Stationen Cavalese und Ponton erst ab 23. bzw 22. April vorhanden
sind. In der vorliegenden Arbeit wurden die Messungen der
Stationen Hohenpeißenberg (HOP), Garmisch (GAR), Wank (WAN), Seefeld (SEE), Innsbruck (lEK), Brenner (BRE) und Brixen
(BRl) verwendet. Was an den jeweiligen Stationen aufgezeich-net wurde, ist in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Druck Tem:Qeratur Hohenpeißenberg (98S,Sm) 1 2 Garmisch (738.Om) 1 0 Wank (l776.Dm) 1 0 Seefeld (1199.8m) 2 2 Innsbruck (S79,3m) 1 1 Brenner (I451.9m) 2 2 Brixen (S92,9m) 2 0
Tab.I: Zusammenfassung der Messungen 1 .•.• Zehnminutenwerte vorhanden 2 .... Stundenwerte vorhanden O •••• keine Werte vorhanden
Wing 2 0 0 0 1 0 0
Außerdem wurden im Alpenvorland untertags stündliche SYNOP-Beobachtungen gemacht. Am Hohen Peißenberg wurde auch wäh-rend der Nacht stündlich und auf der Zugspitze im Dreistun-denintervall beobachtet. In Garmisch wurden die SYNOP-Zeit-reihen von 20 bis 5 UTe un terbrochen. S t undenmi t te I werte
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der Temperatur an den Stationen Wank und Garmisch ..... urden
vom Frauenhaferinstitut in Garmisch zur Verfügung gestellt.
Zum ersten Mal wurden während ALPEX-SOP regelmäßige Radioson
denaufstiege im lnntal, in Schwaz durchgeführt. Auch im
Alpenvorland fanden zusätzliche Aufstiege statt. In Inns-
bruck wurden während einiger interessanter Wetterlagen
Sonden gestartet.
Startzeit der Radiosonden (UTe)
a) Routinesonden
Standardzeiten
München 00, 06, 12, 18 Hohenpeißenberg 00, 06, 12, 18 Schwaz 06, 18
b) zusätzliche Sonden im lontal
Schwaz Innsbruck
Datum Datum
29.4. 11.15 10.3. 12.25 30.4. 11.15 17.3. 11.50 17.00
29.4.
c) zusätzliche Sonden im Alpenvorland
München
Datum
4.3. 15.00 21.00 29.4. 03.00 09.00 15.00 21.00 30.4. 03.00 09.00 15.00 21.00
Hohenpeißenberg
Datum
4.3. 15.00 29.4. 03.00 09.00 15.00 30.4. 03.00 09.00
21.10 22.05
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2.2 ROUTINEDATEN
Von der Wetterdienststeile Innsbruck wurden Monatsbögen
der relativen Feuchte bereitgestellt. Aus Thermohygrogra-
phenstreifen konnten Informationen über den Verlauf von
Temperatur bzw. Feuchte an folgenden Stationen entnommen
werden: See feld • Brenner, Rosenheim, Kufstein. Kirchbichl,
Jenbach, Pertisau, Haimins, Landeck und St.Anten am Arlberg
(siehe Abb.3). Das Einsetzen der Niederschläge wurde aus
Monatsbögen von Klimastationen übernommen.
2.3 DAS TALWINDPROJEKT
Im Rahmen des "Talwindprojektes" des FWF (Vergeiner 1983)
wurde über einen Zei traum von 4 Jahren -Oktober 1978 bis
September 1982- umfangreiches Datenmaterial gewonnen. Von
Abb 3 I lk t . t S kt Anton (SA) Reschenpaß (RE) , Landeck (L), .: nnta ar e m1 an , Imst (IM), Fernpaß (F), Haiming (H), Seefeld (S), Innsbruck (IN), Brenner (B), Achenpaß (A), Pertisau (P), Schwaz (S2), Jenbach (J), Wörgl (W), Kirchbichl (K1), Kufstein (KU) und Rosen-heim (R).
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diesen Daten fanden Stundenmittelwerte der Windregistrierung an den Stationen Kufstein, Kirchbichl, Wörgl und Schwaz des Unterinntals sowie Stundenwerte der Temperatur des Nordkettenprofils von Innsbruck zum Hafelekar in dieser Arbeit Verwendung.
2.4 KORREKTUR DER DATEN
Die Daten, die während ALPEX-SüP gewonnen worden waren (SYNOPS von Bodenstationen, TEMPS usw.), wurden im "Inter-nationalen ALPEX Data Center" (lADC) im "Europäischen Zen-trum für mittelfristige Wettervorhersage" (ECMWF) in Reading gesammelt und aufbereitet. Im Rahmen dieser Verarbeitung wurden U.8. auch Qualitätskontrollen durchgeführt. Ergebnis
dieser zentralen Datenaufbereitung ist ein sogenannter ALPEX-Ilb Datensatz, der an die nationalen Wetterdienste und Institute digital auf Magnetbändern weitergegeben wurde.
Institut der Universität Innsbruck Am meteorologischen wurden die SYNOP- und Radiosondendaten einer weiteren Kon-trolle unterzogen (Steinacker et.al. 1987).
a) Die SYNOP-Zeitreihen: Dazu wurden Zeitreihen des D-Wertes des Druckes (siehe Abschnitt 3.1) und der virtuellen Temperatur von den einzel-nen SYNOP-Stationen gezeichnet. Die Zeitreihen benachbarter Stationen wurden untereinander verglichen. Vor allem wurden Peaks, die nur an einer Station und nicht an den umliegenden auftraten, durch den, am wahrscheinlichsten scheinenden Wert ersetzt. Außerdem wurden Dekadenmittelwerte des Druckes von allen Stationen gebildet. Aus dem Vergleich dieser Mittelwerte konnte festgestellt werden, ob die Werte einer Station systematisch zu hoch oder zu nieder waren.
b) Die TEMPS: Bereits in Reading waren die TEMPS hinsichtlich ihrer verti-
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kalen Konsistenz überprüft worden. Lanzinger (1987) kontrol-
lierte die Sondenaufstiege von Schwaz und München im Rahmen
seiner Diplomarheit auch noch bezüglich ihrer zeitlichen
und horizontalen Konsistenz. Die dabei aufgetretenen Abwei-
chungen waren meist meteorologisch bedingt und wurden daher
nicht korrigiert.
Die für die vorliegende Arbeit verwendeten Sonden enthiel-
ten noch einige überadiabatische Gradienten. Diese Überadia-
basie wurde dadurch korrigiert. daß jeweils die Temperatur
des oberen Punktes so verändert wurde, daß der Gradient
dem adiabatischen entsprach.
c) Die Hangtemperaturen:
Auch die Hangtemperaturen lagen bereits in korrigierter
Form vor (Dreiseitl 1987).
Für die vorliegende Arbeit konnten die meisten Daten ohne
weitere Korrektur übernommen werden.
Der Vergleich des D -Wertes p
stationen im Alpenvorland
(siehe Abschnitt 3.1) der Berg-
mit den Radiosondenmessungen
des Hohen Peißenberges und der Sonde von München ergab,
daß die Dp-Werte der Zugspitze um ca. 10m zu niedrig waren.
Darum wurden diese Werte um 10m erhöht.
Am 24. und 25.März, sowie am 29. und 30. April 1982 fehlten
die Temperaturen auf dem Rastiboden. Dreiseitl (1987) hatte
für das Hangprofil der Nordkette zwei verschiedene vertikale
Mitteltemperaturen berechnet. Zum einen die barometrische
Mitteltemperatur
T = b
",H
! In p(IBK) g p(HAF)
(I)
und zum anderen eine mittlere "Spline"-Temperatur, in der
die Hangtemperatur~n verschieden gewichtet eingehen.
(2)
Abkürzungen: lnnsbruck (lBK), Hungerburg (HUB), Rastiboden
(RAS), Seegrube (SEE), Hafelekar (HAF).
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Aus dem Vergleich der Tagesgänge dieser bei den Mitteltempe-
raturen an anderen Tagen mit ähnlicher Wetterlage wurde die "Spline"-Temperatur rekonstruiert. Daraus konnten dann
die fehlenden Temperaturen des Rastlbodens berechnet werden.
Die während der Nacht fehlenden Druck- und Temperaturwerte auf der Zugspitze wurden linear interpoliert.
Im Alpenvorland wurden die aus den Radiosondenmessungen berechneten potentiellen Temperaturwerte und D -Werte
p in
3000m Höhe mit denselben der Zugspi tze verglichen und
die Differenzen gebildet. Unter der Annahme. daß die Meldun-gen einer Radiosonde in sich konsistent sind, wurden diese
Differenzen den Radiosondenwerten in allen Höhen abgezogen.
L
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3. DIE METHODIK
3.1 DER D-WERT
Um den Druck an verschieden hoch gelegenen Stationen ver-
gleichen zu können. ist es sinnvoll, ein Maß zu verwenden.
das diesen Vergleich ermöglicht, ohne daß eigene Höhenreduk-tionen durchgeführt werden müssen. Diese Bedingung wird vom D-Wert (Bellamy 1945) erfüllt, Der D-Wert des Druckes
(D ) ist folgendermaßen definiert: P
(3)
wobei h(p) die Stationshöhe in gpm"m, p den Stationsdruck
und h (p) die Höhe der Druckfläche p in der US-Standard-s atmosphäre (1976) angibt. Die US-Standardatmosphäre wird durch einen konstanten gekennzeichnet : f'" - ~~ '"
Druck und Temperatur im
vertikalen Temperaturgradienten
O.0065K/gpm. Ausgangsniveau hO betragen:
POs· 1013.25 hPa und TOs· 288.15 K.
Ähnlich dem D-Wert für den Druck kann auch ein D-Wert der Temperatur (D T) definiert werden:
DT
• T (h) - T (h). v s
(4)
T (h) ist die Virtuelltemperatur der aktuellen Atmosphäre v
in der Höhe der Station hund T (h) steht für s der US-Standardatmosphäre in derselben Höhe durch
T (h) • s
T - Y h Os
gegeben ist.
die Temperatur h, wobei T (h) s
(5)
Auch die hydrostatische Beziehung kann durch den D-Wert ausgedrückt werden. Wenn man davon ausgeht, daß sich sowohl die US-Standardatmosphäre, als auch die aktuelle Atmosphäre im lokalen hydrostatischen Gleichgewicht befinden. so erhält
-j6-
man nach Umformung von den Differentialen zu endlichen
Differenzen
AP Ah s
bzw. (6)
Daraus folgt mit Hilfe der Zustandsgleichung idealer Gase
bzw. (7)
mit R als individuelle Gaskonstante für trockene Luft die
folgende Beziehung:
.c.hs T s __ 3
~h Tv
Nach (3) 8ilt (siehe Abb.4):
STANDARDATMOSPHÄRE AKTUELLE ATMOSPHÄRE
• Dp
1
6h Pj
Pj
6hs I ....... ·f··
I Dp P2
P2 . ·········f
Abb.4: Zur Illustration des D-Wertes
Dp(oben ) • h(P j ) - hs(p j ) Dp(unten) • h(P2) - hs (P2)
(8)
(9)
(10)
Bildet man nun die Differenz aus (9) und (10), so erhält
man
( 11)
Setzt man dann (8) in (11) ein, so folgt die hydrostatische
Beziehung in folgender Form
(12 )
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bzw. in der Differentialdarstellung
Das Vorgehen beim Untersuchen der einzelnen Fronten soll nun am Beispiel der Front vom 2.März 1982 demonstriert werden.
3.2 DIE WETTERLAGE
(13)
Für das Studium der Wetterlagen dienten die Berliner Wetter-
karten und die Wetterkarten des DWD. Die Lage der Fronten
wurde den Berliner Wetterkarten entnommen.
Am I.März 1982 00 UTe war die Frontalzone in 500 hPa über
dem Atlantik sehr zonal ausgerichtet. Westlich des Europäi-schen Kontinents lag ein kräftiger Höhentrog, an dessen Vorderseite warme Luft nach Süd- und Mitteleuropa geführt
wurde. Der Höhentrog verlagerte sich rasch ostwärts und lag am 2.März um 00 UTe bereits über dem Kontinent (siehe
Abb.5) und war für das Wettergeschehen im Großteil Europas verantwortlich. Der Jetstream war über Mitteleuropa sehr stark ausgeprägt und seine Achse reichte von den Pyrenäen bis nach Süddeutschland. Am Boden lag ein ausgedehntes Druckfallgebiet über Nord- Mittel- und Westeuropa mit dem Zentrum über den Britischen Inseln. Über dem östlichen Atlantik stieg der Bodendruck. Eine Zyklonenfamilie mit
den dazugehörigen Frontensystemen lag über Nordeuropa. Eine Höhenkaltfront hatte sich vom l.März 1982 um 06 UTe
bis zum 2.März um dieselbe Zeit vom Ärmelkanal bis ins Mittelmeer verlagert. Hinter dieser Höhenfront lag bereits am I.März eine weitere Kaltluftstaffel. Die Höhenströmung über den Alpen kam am 2.März aus Westsüd-west. Am Boden wurde in einer nordöstlichen Strömung kalte Luft gegen die Alpen geführt. Die Höhenkaltfront hatte den Alpenraum schon am Nachmittag des Vortages überquert, ohne dabei eine Verzögerung oder Deformation zu erleiden.
L
-18-
Diese Kaltfront war nur in der Höhe bemerkbar gewesen und hatte die stabile LuftschiCht bodennah nicht ausräumen können. Die nachfolgende Kaltluftstaffel (sie 5011 in dieser
Arbeit untersucht werden) lag am 2.März um 00 ure über
Nordwestfrankreich und erreichte bereits um 06 UTe den
Nordrand der Alpen. Durch die Alpen erlitt die Front eine
Deformation, da der untere Teil der Kaltluft gezwungen
wurde, die Alpen zu umfließen. Die Bodenfront unterlag
einem frontolytischen ProzeB. während die Hähenfront voraus-
zueilen begann. Vergleicht man die Frontenanalyse der Berliner Wetterkarte
(Abb.5 und 6) mit der Analyse der Isochronen von Steinacker
(siehe Abb.l), so fällt auf, daß in der Berliner Wetterkarte
die Front als Boden- und Höhenfront eingezeichnet ist. Diese hatte die Alpen um 06 UTe größtenteils überquert.
Die Isochronen von Steinacker zeigen hingegen, daß die
Bodenfront um diese Zeit in die nach Norden offenen schweizer Alpentäler eindrang. Um 12 UTe hatte die Front nach der Berliner Wetterkarte die Alpen gerade überquert. Bei Steinacker lag die Höhenfront zu dieser Zeit noch über
den Alpen, während die Bodenfront die nach Norden geöffne-
ten österreichischen Gebirgstäler mit Kaltluft füllte.
" "'~, "'~
~'VTPR SatB!!lt$nd-;'i?" (Vertical Tempara1ure Profile
2319112 /
-19-
H
Abbi ldung 5: Herl inl'r W~ttt.'rkane
oben: 5UOhPä 2.3.1982, 00 UTe
unten: lOOOhPa 2.3. 1982, 06 UTC
-20-
, 10",
~8~ \.
Abbildung 6: Berliner Wetterkarte:
Bodenwetterkarte von Mitteleuropa am 2.März 1982 1 12 UTC.
-21-
3.3 DER DRUCKVERLAUF
Als erster der meteorologischen Parameter, durchgang kennzeichnen, soll der Druck,
die einen Front-bzw. der D -Wert
p untersucht werden. Da an allen 7 Mikrobarographenstationen (siehe Abb.7) stündliche Druckmessungen vorhanden sind, liegt es nahe. den Verlauf Stationen zu vergleichen.
des D -Wertes an den einzelnen p
HOHENPEIßENBERG
21 km
WANK GARMISCH
12 km
5 km SEEFELD INNSBRUCK
19 km
t------- BRENNER
N 21 km
S~:-::-::-___ _ W - - E BRIXEN
Abh.7: Lage der Mikrobarographenstationen
Abbildung 8 zeigt den Verlauf des Dp -Wertes während der
ersten untersuchten Periode, der Kaltfront. die in der
Früh des 2.März 1982 die Alpen erreichte. Der untersuchte
Zeitraum beginnt am 1.März um 12 Uhr und endet am 2.März
1982 um 23 Uhr UTe. Die Stationen wurden hier von Norden
nach Süden geordnet. Eine Ausnahme bildet der Wank als
Bergstation, ..... eil nach der klassischen Vorstellung einer rück ..... ärts geneigten Kaltfront (Margules 1906), das Druck-
minimum in der Höhe später erwartet ..... ird. Wie man in Abb.B
sieht, wird diese Er ..... artung nicht immer erfüllt. Die Berg-
stationen geben Aufschluß darüber, ob das jeweilige Front-
merkmal in der Höhe vorauseil t, oder gegenüber den tiefer-
-22-
HOP
GA'
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20
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I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 12 18 o 5 12 le UTe
Abb.B: Der D -Wert an den Mikrobarographenstationen der Brenner-Cross-p Section von I.März, 12 - 2.März 1982, 23 UTC Abkürzungen: Hohenpeißenberg (HOP) , Garmisch (GAR), Wank (WAN) ,
Seefeld (SEE). Innsbruck (IBK), Brenner (BRE), Brixen (BR!)
-23-
gelegenen Stationen verspätet ist. Der in Abb.B gezeigte
Verlauf zeichnet sich durch eine große Amplitude der Schwan-
kungen des D -Wertes und einen scharfen Knick aus, der P
sich rasch nach Süden fortpflanzt. Bereits am Wank beginnt
sich ein zweiter Knick kurz nach dem Minimum zu bilden,
der sich zu einem sekundären Minimum entwickelt. An der
südlichsten Station, in Brixen. läßt sich das Minimum nicht
mehr eindeutig feststellen.
3.4 DIE POTENTIELLE TEMPERATUR
Als nächstes soll das Verhalten der potentiellen Temperatur e während des Kaltfrontdurchganges am 2.März 1982 betrachtet werden. Wie beim D -Wert sind auch hier (Abb.9) die Kurven
P der einzelnen Stationen untereinander gezeichnet. Als
zweite Bergstation, zusätzlich zum Wank, wurde nun auch
die Zugspitze eingetragen.
lung wegfallen, weil keine
an der
Brixen mußte in
Temperaturwerte
Kaltlufteinbruch
dieser Darstel-
Zeitpunkte,
Abschnitt
durch eine
3.6) •
denen
wurden unter Auslassung der
vorlagen. Die
begann (siehe
Bergstationen
strichlierten Linie verbunden. Das Verhalten
von 9 an den Bergstationen unterscheidet sich stark von
dem an den tiefergelegenen ürten. Während auf Zugspitze
und Wank ein stetiger Abfall von 9 erfolgte, wurde an den
anderen Stationen dieser Abfall durch einen Anstieg in
der ersten Tageshälfte des 2.März unterbrochen.
3.5 DIE ÄQUIVALENTPOTENTIELLE TEMPERATUR
Wie bereits in der Einleitung erwähnt wurde, ist die äquiva-
lentpotentielle Temperatur Se ein wesentliches Kennzeichen
einer Luftmasse. Um die Luftmassen der einzelnen Stationen
untereinander vergleichen zu können, wurden die Werte aller
Stationen in dasselbe Koordinatensystem eingetragen
(Abb.lD). Zu Beginn der ersten Periode befanden sich die
Stationen in unterschiedlichen Luftmassen mit einer Spann-
weite der äquivalentpotentiellen Temperatur von 11 oe. Nach
der Abkühlung in der Nacht vom 1. auf den 2.März erfolgte
8
-24-
17 16 15 17
" 15 , 14 , , , ,
, , 2l , 12 HOP
21 I 20 I
25 I I
24 I GAR I 23 I
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19 I I 18 I
17 I I
[0 (1 "AN
1 I I I
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, ZUG 13 , , 12 , 11
, SEE
24 I
23 I I
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21 I I
I IB< I I I I I I I I ,
I
aRE I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 12 18 o 6 12 18 ure
Abb.9: Zeitreihen der potentiellen Temperatur vom 1. März, 12 - 2.März
1982, 23 ure. Abkürzung: Zugspitze (ZUG)
I 'e
I
30
15
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15
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-25-
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12
ZUG----IIOP
GAR SEE 'BI BiE
18 uTC
Abb.ID: Zeitreihen der äquivalentpotentiellen Temperatur vom l.März,
12 -2.März 1982/23 ure.
-26-eine allgemeine Erwärmung, Im Laufe des Vormittags fand
dann mit einer schnellen Abkühlung, der Kaltlufteinbruch
statt. Am Ende der Periode fand man überall die gleiche Luftmasse vor. Die Differenz zwischen auf der Zugspitze und dem niedrigsten nur mehr 2,5°C.
3.6 DIE FRONTLINIEN
in dem höchsten Se'
Innsbruck betrug
Nachdem in den vorhergehenden Kapiteln die einzelnen Größen
getrennt
werden,
betrachtet wurden, soll nun
einen Überblick über die der Versuch gemacht
zeitliche Reihenfolge
der Frontmerkmale zu geben. Dazu wurden verschiedene Linien
definiert. Die Linie. die mit dem Buchstaben D gekennzeich-
net ist. verbindet die Zeitpunkte des Druckminimums an
den einzelnen Stationen. Die e und 8 -Linien bezeichnen e die Zeitpunkte, an denen die potentielle bzw. die äquiva-
lentpotentielle Temperatur vor dem Kaltlufteinbruch das
Maximum hat. Wenn vor der Abkühlung Isothermie herrschte,
fällt die Linie mit dem Beginn der Abkühlung zusammen.
N gibt das Einsetzen des Niederschlages an. Der Wind wurde
vom Auftreten der ersten Frontmerkmale bis zum endgültigen
Eindringen der Kaltluft stündlich etwas oberhalb der Statio-
nen eingetragen. Zu den Winden an den Stationen Hohenpeißen-
berg, Garmisch und Innsbruck kommen noch die Winde auf der
Zugspitze und dem Patscherkofel hinzu. die Information
über die Wind verhältnisse in der Höhe bieten. Am rechten
Rand der Abbildung ist das Nord-Süd-Profil mit seinen höch-
sten Erhebungen vereinfacht dargestellt. Die schraffierte
Fläche stellt die Höhe der niedrigsten Übergänge dar.
Abbildung 11 zeigt den Verlauf dieser Linien während der
Kaltfront am 2.März 1982. An den einzelnen Stationen konnte
man in den Registrierungen als erstes Kennzeichen einer
Bodenfront einen Druckanstieg erkennen. Ein bis zwei Stunden
später setzte Niederschlag ein. Als letztes erfolgte erst
die durch den Luftmassenwechsel bedingte Abkühlung. Im
Alpenvorland kam die Kaltluftstaffel sehr schnell und unge-
hindert voran und die einzelnen Frontmerkmale folgten knapp
aufeinander. Der Druckanstieg sowie der Niederschlag pflanz-
-27-
ten sich sehr schnell über die Alpen fort. Der Austausch
der Luftmassen hingegen erfolgte wesentlich langsamer,
vor allem in den Tallagen, 10 denen alte Kaltluft eingela-
gert war. die erst ausgeräumt werden mußte. Dadurch ist es auch
Seefeld dringen
bruck.
zu erklären, daß an den höher gelegenen Stationen
und Brenner die Kaltluft zwei Stunden früher ein-
konnte als an den Talstationen Garmisch und Inns-
Eine ähnliche Darstellung wurde auch für das lootal gewählt. Wegen des Fehlens von Druckmessungen mußte dabei jedoch
auf e, e e und die geschlossene D -Wertlinie verzichtet p werden. Eingetragen sind die Linie der aktuellen Temperatur,
bei der
Abkühlung
wie bei 8 und Be die Zeitpunkte der beginnenden
verbunden wurden. die Linie des Niederschlagbe-
ginns und die Linie des Windsprunges sowie die Windpfeile
von 5 Stationen des Unterinntals. An Hand dieser bei den
Darstellungen sollte zuerst untersucht werden, ob es einen
typischen Verlauf dieser Linien gibt, ob die Reihenfolge
der Linien immer dieselbe ist. oder ob sie sich bei einer
Front verändern kann.
Abb.12 zeigt diese Darstellung für den 2.März 1982. Aus
den Windregistrierungen und der Temperaturlinie soll das
Eindringen der Kaltluft ins Inntal rekonstruiert werden.
Über den Arlberg erfolgte ein langsames Einfließen. Diese
aus Westen einfließende Kaltluft dehnte sich im Laufe des
Vormittages im Oberinntal bis in den Raum von Haiming aus.
Einen weiteren Einzugsweg fand die kalte Luft in der Seefel-
der Senke. In Innsbruck und Schwaz strömte sie direkt aus
Norden mit Nordföhn ein. Die Kaltluft, die im Alpenvorland
sehr schnell vorangekommen war, bewirkte schon um 9 Uhr
UTe eine Abkühlung in Rosenheim. Von dort strömte sie über
Kufstein mit Nordostwind ins Inntal hinein. Auch dieses
Einfließen erfolgte sehr langsam. Bei
Achental ins Inntal. Auch dieses Tal
Jenbach mündet das
bietet der Kaltluft
eine Einzugsmöglichkeit ins Inntal. In Pertisau, das am
westlichen Ufer des Achensees liegt. wurden der Temperatur-
verlauf und der Beginn des Niederschlags aufgezeichnet.
-28-
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HOP Se" 9-1\ 'i ' . , ." " I " "
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GAR N , "- ~ ). '~ F 0- "-
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STP , , , , , , , SRE , a
SRI
, 5 , 7 S , 10 11 12 14 15 16 17 ure
Abb.l1: Verlauf der Frontmerkmalslinien im Nord-Süd-Schnitt am 2.März
1982.
Abkürzungen: Mittenwald (MIT).Steinach PIon (STP).
ROS
<UF
KIR
JEN PER
SCHW
o
l 4 5 6
I
, , ~
, 7 B
-29-
N T
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'/
, 9 10 11 12 B 14 15 16 17 18 un
Abb.12: Verlauf der Frontlinien im Inotal am 2.März 1982 Abkürzungen: Rosenheim (ROS), Kufstein (KUF) , Kirchbichl (KIR),
Wörgl (WÖR), Jenoach (JEN). Pertisau (PER), Schwaz (SCHW) , Hai-
ming (HAI), Landeck CLAN), St.Antan am Arlberg (ST.A).
-30-
Die Punkte dieser Station wurden mit denen des Inntals nicht verbunden. Es zeigt sich aber, daß die Abkühlung dort wesentlich früher erfolgte als in Jenbach.
In Abbildung 13 wurde der Temperaturverlauf an den Inntal-
stationen während der ersten Periode dargestellt. Er ist
ähnlich dem Verhalten der potentiellen Temperatur in Abbil-
dung 9. Der zeitliche Beginn der Abkühlung an den einzelnen Stationen wurde durch eine strichlierte Linie verbunden.
3.7 DIE DREIDIMENSIONALE ANALYSE
Um näheren Einblick in das Geschehen im Frontalbereich zu erlangen, soll nun auch die vertikale Struktur untersucht werden. Im Inntal stehen hierfür die stündlichen Temperatur-
messungen des Hangprofiles der Nordkette zur Verfügung.
Auch im Alpenvorland ist durch die groBe Dichte der Bergsta-
tionen die Errichtung eines Profiles möglich. Während aber
im Alpenvorland sowohl Temperatur als auch Druckmessungen
vorhanden sind, muß im Inntal der Druck mit Hilfe der hydro-
statischen Beziehung (13) berechnet werden. Dazu kann als
erstes der D-Wert der Temperatur (DT ) mit der Gleichung
DT : T H + DTv
+ h r - 288.15
TH····Hangtemperatur
(14)
DTv ..•. Virtuellzuschlag
bestimmt werden. Es lagen zwar keine Feuchtemessungen vor,
doch weil der Einfluß der Feuchte auf DT nur gering ist,
wurde für jede Höhe ein konstanter Virtuell zuschlag angenom-
men (zwischen 0,7 und O,4°C mit der Höhe abnehmend). Aus
dem D-Wert der Temperatur kann dann mit Hilfe der hydrosta-
tischen Beziehung (13) der D -Wert des p untersten Hangpunktes
da der D -Wert in p Innsbruck selbst ja berechnet werden,
bekannt ist. Mit demselben Verfahren können die D -Werte p an allen Hangstationen ermittelt werden. Um einen Vergleich
zwischen dem Alpenvorland und dem Inntal anstellen zu kön-
nen, wurden die Werte in heiden Regionen für die gleichen
Höhenni veaus berechnet. Es wurden hierfür die Höhenni veaus
2700m, 2200m, 1700m, 1200m, 900m und 738m gewählt, weil
-31-
Abb.13: Zeitreihen der Temperatur im Inntal vom 1.März! 12 bis 2.März
1982, 23 UTC.
-32-
bei den vorliegenden Stationen dieser Höhenbereich am besten
erfaBt werden zwischen zwei
konnte. Dazu benachbarten
wurden Stationen
die Dp-Werte jeweils
linear interpoliert.
Ein Beispiel für die Zuverlässigkeit der
Werte zeigt ein Vergleich mit den D -Werten P
(Abb.14). Sehr gut stimmen dabei die Werte
berechneten D-P
der Radiosonden im Inntal über-
ein, denn die Sonde und die berechnete Kurve sind weitgehend parallel. Im Alpenvorland ist die Übereinstimmung zwischen
den Werten der Bergstationen und denen der Sonde des Hohen
Peißenbergs gegeben. Die Abweichungen zwischen diesen bei den
Kurven sind durch die Interpolation der berechneten Werte
bedingt. Die Sonde von München hingegen zeigt auf Grund
der großen horizontalen Entfernung eine Abweichung in der
Größenordnung von 10m.
Mit Hilfe der Hang- und Bergstationen im Alpenvorland und im Inntal konnte die Vertikalverteilung des D -Wertes und
P der potentiellen Temperatur bis in die Höhe des Kammniveaus
berechnet werden. Um aber die Bodenfront mit der Höhenfront vergleichen zu können. mußte die, aus den Radiosonden gewon-
nene Information Verwendung finden. Dazu mußten zuerst
die Höhen der Druckflächen bestimmt werden (Lanzinger 1987). Und zwar kann aus der virtuellen Temperatur und dem Druck mit Hilfe der hydrostatischen Grundgleichung (8) und der Zustandsgleichung idealer Gase (9) die Schichtdicke zwischen
zwei Druckflächen folgendermaßen berechnet werden:
.6 z=
Tv ..•• Mitteltemperatur der
PI R -ln-- T P2g v Schicht
Damit waren alle Voraussetzungen erfüllt, und 9 auch in größeren Höhen zu bestimmen.
(15)
um den D -Wert P
Die errechneten Dp - und 8-Werte aus den Hang- und Bergsta-
tionen sowie aus den Radiosonden wurden in ein Zeit-Höhen-diagramm eingetragen, wobei die Abszisse die Zeitachse
und die Ordinate die Höhenachse darstellt. Die Darstellung
reicht bis in eine Höhe von 5500m. Die Länge des Zeitinter-
valls beträgt 36 Stunden, wobei die Zeit von rechts nach
3000111
2500
2000
1500
1000
500
, \ , \ , \ , \
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1
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/ " / '
-50 -40 oPlm J
Abb.14: Vergleich der berechneten Profile mit den Radiosondenwerten
am 17.März,12 ure 1982.
-34-
links verläuft. Die Darstellung wurde in dieser Art gewählt,
um das Eindringen der Kaltluft von Westen her durch eine
geeignete Achsentransformation anschaulich zu machen. In dieses Zeit- Höhendiagramm wurden nun Linien gleichen Dp -
Wertes von 20 zu 20m bzw. gleicher potentieller Temperatur
im Abstand von 2.5°C eingetragen. Diese Analysen wurden
anschließend in einen Quader übertragen, der außer der Zeit-
und der Hähenachse auch noch eine Nord-Süd-Komponente
enthält (siehe Abb.15). Der vordere Rand des Quaders stellt
das lnntal bei Innsbruck dar. der hintere das Alpenvorland
bei Garmisch. In der Mitte des Quaders befindet sich bis
in 2700m Höhe der Alpennordrand. Durch ihn wird das Fortkom-
men der Fronten am stärksten behindert. daher herrschen
hier auch die stärksten Gradienten.
Als nächster Schritt wurden die gleichen Linien im Norden
und im Süden zu den Flächen gleichen D -Wertes bzw. isentro-p pen Flächen verbunden. Die dunklen Flächen sind zu den
höheren Werten gerichtet. die helleren Flächen schauen
zu den niedereren Werten.
Nun soll diese Darstellung für die erste Periode betrachtet
werden (Abb.l6). Zu Beginn der Periode herrschte im Alpen-
vorland und im Inntal ungefähr das gleiche Druckbild. Nur
in der Höhe war der Gradient im Alpenvorland etwas stärker.
Der Druck nahm dann gleichmäßig in allen Höhenlagen ab.
Die Rinne des tiefsten Druckes war bereits im Alpenvorland
gut ausgeprägt, aber im Inntal war sie noch wesentlich
steiler und schmäler vorhanden. Ihre Achse stand im Alpen-
vorland bis zur Höhe von ca. 2000m senkrecht und wies in
gröBeren Höhen eine Neigung nach hinten (entgegen ihrer
Zugrichtung) auf. Im Inntal reichte die senkrechte Achse
bis ca. 2700m und die Neigung darüber war geringer als
im Alpenvorland. Daraus ergibt sich. daß der Trog in der
Höhe Garmisch und Innsbruck fast gleichzeitig passierte.
während am Boden die geringe Verzögerung von einer Stunde
auftrat.
Betrachtet man
(Abb.I7), so ist
das Bild der potentiellen
dieses im Alpenvorland und im
Temperatur
Inntal sehr
ähnlich. In bei den Regionen bezeichnete eine rasche Zunahme
/~-------
/
/ //~~---y--/ 7-~
/ / /
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I /{ / + // / / -----~( -~/ ------{' I
mlm
lffilm
3JXlm
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m
V3; t +3) o tO+2/, tO+l8 t
O+12 V" '0
Abbildung 15: Schematische Darstellung des Zeit- Hähenschnittes der dreidimensionalen Analyse.
s
w '-" I
N
-36-
der potentiellen Temperatur nach oben eine stabile Schich-
tung. Besonders stark war diese in der bodennahen Schicht
zu bemerken, wo besonders nachts Kaltluftpolster zu liegen
kamen. Der Einbruch der Kaltluft zeichnete sich nicht so
deutlich ab wie der Trogdurchgang. Es erfolgte eine relativ gleichmäßige Abkühlung während der ganzen Periode. Ausgenom-
men von dieser Gleichmäßigkeit war,
die Schicht unterhalb lOOOm. Hier den Abkühlungen immer wieder Phasen während in der Höhe die stärkste herrschte unterhalb lOQOrn zeitliche
wie schon erwähnt, finden sich zwischen
der Erwärmung, und Abkühlung erfolgte,
Isothermie. Versucht man den Beginn der stärksten Abkühlung in allen Höhen durch eine Linie zu verbinden, so ergibt sich im Alpenvorland
eine Achse, die leicht nach vorne geneigt ist. Im Inntal
findet man diese Linie erst oberhalb 1000m. Sie ist bis
ca. 2700m rückwärts geneigt, darüber ist die Vorwärtsneigung
jedoch wesentlich stärker als im Alpenvorland . Zwischen
1000 und ZODOm Höhe ist vor der stärksten Abkühlung sogar
eine kurze Erwärmung zu sehen, deren Ursache wahrscheinlich
ein Kondensationsprozeß ist.
Der Einfluß des Niederschlags auf die 9-Flächen läßt sich
folgendermaßen
erfährt warme
beschrei ben: Im Bereich einer Kaltfront
durch kältere Luft. Diese Luft eine Hebung
Hebung führt zu Kondensation und schließlich zu Nieder-
schlag. Der Niederschlag kann aber in tieferen Schichten
wieder verdunsten und bewirkt dort eine präfrontale Abküh-
lung. Solange keine Verdunstung und keine Kondensation
auftritt, bleibt die potentielle Temperatur einer Luftmasse
erhalten. Kondensation bewirkt also eine Hebung und Verdun-
stung eine Abnahme der potentiellen Temperatur.
Im Vergleich zu Abbildung 16 und 17 zeigen Abbildung 18
und 19 die Struktur der D - bzw. 9-Flächen an einem Strah-p
lungstag, dem 25.März 1982. Auf Abbildung 18 ist im Inntal
ein
im ausgeprägter Tagesgang
Alpenvorland nur sehr
des D -Wertes vorhanden, während p schwache Druckschwankungen zu
erkennen sind. Abbildung 19 zeigt einen typischen Tagesgang
der potentiellen Temperatur zufolge der Ein- und Ausstrah-
lung an einem Strahlungstag im Frühling.
-37-
Abb . 16 : Dreidimensionale Darstellung des Dp-Feldes zwischen Inntal
und Alpenvorland vom I . März, 12 bis 2 . März,24 tn'C 1982.
Abb . 17 : Dreidimensionale Darstellung des 9-Feldes zwischen Inntal und Alpenvorland vom I.Hän, 12 bi s 2 . Härz,24 trrC 1982 . (Maß stab sie he Abbi Id unR 15. 5 . 35)
Abb . 18:
- 38-
Dreidimensionale Darstellung des und Alpenvorland vom 24.März, 12 bis
o - Feldes p 25 .März, 24
zwischen Inntal lITC 1982 .
Abb .19 : Dr e idime nsional e Darstellung des 8-Feldes zwischen I untal und
Alpenvorland vom 24 .Mä r z, 12 bis 25 . Mä r z,24 ure 1982 . (Maßstab siehe Abbi ld ung 15. 5 . 35)
-39-
4. FALLSTUDIEN
Während ALPEX-SOP wurden im Alpenraum 16 Kaltfrontdurchgänge registriert: 1.-2.März. 4.März, lO.-II.März, 13.März, 16.-lB.März, 20.März, 30.-31.März, 2.-3.April, 6.-7.April, 8.April, 9.April, 1I.-l2.April, 24.April, 27.April und 29.-30.April 1982 (entnommen aus den Berliner Wetterkarten). Von diesen wurden 5 für nähere Untersuchungen ausgewählt, die sich voneinander in Intensität und Verhalten im Alpen-
raum unterschieden (die Fronten am 2 •• 4 .• 11.. 17.März
und am 29.April 1982). Die Zeitspannen. die für die Untersu-chung gewählt wurden, betragen jeweils 36 Stunden. Sie
sollen in Zukunft als erste bis fünfte Periode bezeichnet
werden.
4.1 DIE KALTFRONT DES 4.MÄRZ 1982
4.1.1 DIE WETTERLAGE
Am 3.März 1982 um 00 UTe lag in 500 hPa ein stark ausge-prägter Höhentrog über dem Atlantik. Seine Nordwest-Südost gerichtete Achse reichte von Schottland bis weit über den Atlantik. An der Vorderseite dieses Höhentroges wurde warme Luft über Westeuropa nach Norden transportiert. Über Süd-italien lag ein Kaltlufttropfen, an dessen südlicher Seite ein Teil der Frontalzone verlief. Dadurch herrschte über
Mittel- bis Südwesteuropa eine nordwestliche Höhenströmung.
Bis zum 4.März 00 UTe hatte sich die Trogachse unter Drehung östlich verlagert und reichte nun von der Nordsee bis an die Westküste der Iberischen Halbinsel (siehe Abb.2D). Der Kaltlufttropfen war unter Abschwächung südöstlich gewan-dert. Europa befand sich nun an der Trogvorderseite in einer südwestlichen Höhenströmung, die durch sehr hohe
Windgeschwindigkeiten gekennzeichnet war, besonders über den nördlichen Teilen Frankreichs und Deutschlands. Am Boden befand sich ein großes Druckfallgebiet über dem west-lichen Europa mit dem Zentrum über der Nordsee. Ein kräfti-ges Bodentief lag über dem südlichen Norwegen mit einer
.'
-40-
. ' . I"~' , ,,-... ~..,' 'I
Abbildung 20: Berliner Wetterkarte oben: SOOhPa 4.3.1982, 00 ure unten: lOOOhPa 4.3. 1982, 06 ure
-41-
ausgeprägten, relativ flachen Kaltfront (sie soll näher untersucht werden), Diese Front hatte in Norddeutschland erhebliche Niederschläge verursacht. Im süddeutschen Raum
war die Niederschlagstätigkeit schon wesentlich geringer. In der Früh des 4.März 1982 erreichte die Front, die am
Vortag um 06 UTe an der westeuropäischen Küste gelegen war, die Alpen. Sie konnte dieses Gebirge aber nicht über-
queren (siehe Abh.2I), sondern die Kaltluft wurde gezwungen. die Alpen zu umströmen. In weiterer Folge führte sie zu
einer Zyklogenese im Golf von Genua (Pichler und Steinacker
1985). Am 5.März 1982 konnte die ursprüngliche Front nicht
mehr gefunden werden.
-42 -
Abbildung 21 : Ber l i ner Wetterkarte:
Bodenwetterkarte von Mittele uropa am 4.März 1982, 12
UTe .
-43-
4.1.2 DER DRUCKVERLAUF
Im Druckbild zeichnet sich die Front nur sch .... ach ab (Abb.22), Die Amplitude des D -Wertes war gering, sie wurde p jedoch nach Süden hin etwas stärker. Nach einer langsamen
Abnahme und einem schwach ausgeprägten Minimum folgte eine
etwas stärkere Zunahme von Dp
' Das Druckniveau war an diesem Tag im Vergleich zum 2.März 1982 viel höher,
4.1.3 DIE POTENTIELLE TEMPERATUR
Wesentlich deutlicher als im Druckverlauf war die Front
im Verhalten der potentiellen Temperatur ausgeprägt
(Abb.23). Hier zeigt sich an allen Stationen eine deutliche
Abkühlung. Und diese ist wesentlich stärker als die der
ersten Kaltfront am 2.März 1982. Auch die Erwärmung, die
der Abkühlung vorausging, war in diesem Fall stärker ausge-
prägt als im ersten. Und wiederum unterschied sich der Verlauf von 9 vor der Kaltluft an den Bergstationen deutlich
von dem an den anderen Stationen. denn dort ist vor dem
Kaltlufteinbruch keine ausgeprägte Temperaturänderung zu
finden. Dies läßt darauf schließen. daß sich wiederum in
den unteren Schichten. entsprechend der Tageszeit. eine Kalt-luftschicht im Inntal ausgebildet hatte und die Kaltfront
dort maskiert auftrat.
4.1.4 DIE ÄQUIVALENTPOTENTIELLE TEMPERATUR
Ähnlich der potentiellen Temperatur verhielt sich auch
Se (Abb.24). Auch hier trat vor der Abkühlung eine rapide Erwärmung auf. Die Amplitude dieser Erwärmung war jedoch
wesentlich größer als bei e. Dies hängt mit einer schnellen
Zunahme der Feuchtigkeit zusammen. Und am Ende auch dieser
Periode befanden sich alle Stationen in der gleichen Luft-masse. Am Brenner fällt auf. daß dort die Abkühlung geringer
war als an den anderen Stationen. Daraus ist bereits er-
sichtlich. daß sich die Front nach Süden hin abschwächte.
30
30
30
20
40
30
60
50
60
50
70
60
-44-
\ \ \ \
\ \ \ \ \
\ \ \ \ \ \ \
/ / / \ \ \ \ \ \ \
HOF
GAR
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SEE
lBK
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I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 12 18 0 6 12 18 ure
Abb.22: Der D -Wert an den Mikrobarographenst8tionen der Brenner-Crossp Section von 3.März,12 - 4.März 1982,23 ure
14 13 1 2
9 [. Cl , 18 17 16
19 18
" 13 12
" "
-45-
I I I I I
________ HOP
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, , , , , , , ZUG
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I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 12 18 • 6 12 18 ure
Abb.23: Zeitreihen der potentiellen Temperatur vom 3.März,12 - 4.März
19B2,23 UTC.
lBK
BRE
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30
25
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-' , , , , \ " , I \
'. f'\ '. I , -'. I 'J
\, ,\ ~ \ \ I \' \ ,/ )' , , ,
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-46-
, ,
..... \ \ \ \ \ \ '-
":\ ZUG
'-- BRE
Abb.24: Zeitreihen der äquivalentpotentiellen Temperatur vom 3.Mär~
12 -4.März 1982,23 UTC.
-47-
4.1.5 DIE FRONTLINIEN
Auch im Bild der Frontlinien (Abb.2S) unterscheidet sich
diese Front stark von der ersten. Denn in diesem Fall ver-
liefen die Linien eher geschlossen. nur der Niederschlag
setzte erst um Stunden später ein. Sie kamen auch nur we-
sentlich langsamer nach Süden voran als bei der Front zwei
Tage zuvor. Die Bergstationen wiesen vor Frontdurchgang
einen Südwind auf. im Tal hingegen konnte der Föhn wegen
der stabilen Schichtung nicht durchbrechen. Ein weiterer
Effekt. der durch die eingelagerte Kaltluft in den Tallagen
verursacht wurde ist I daß die Abkühlung dort erst um eine
Stunde später einsetzte als an den höher gelegenen Statio-
nen.
Winde der unteren Talschichten folgen dem horizontalen Luftdruckgradienten. Die Reaktionszeit dieses Talwindes, wenn sich das Vorzeichen des Druckgradienten umkehrt, liegt zwischen einer halben und einer Stunde (Vergeiner 1983, Nickus 1983). Diese schnelle Reaktion ist auf den Einfluß der Reibung zurückzuführen. Vergeiner schloß aus den Meßer-gebnissen des Talwindprojektes des FWF, daß an Tagen mit Kaltluftadvektion aus Nord bis West (Nordstau) auf Grund der positiven Druckdifferenz zwischen Alpenvorland und Inntal der Wind im Inntal fast ganztägig taleinwärts gerich-tet ist. An Tagen mit Kaltfrontdurchgang setzt die Kaltluft-advektion erst nach Aufbau des Staukeils im Norden der Alpen ein. Diese Kaltluftadvektion verursacht dann eine Umkehrung des Druckgradienten zwischen Inntal und Alpenvor-
land und damit die Drehung des Talwindes taleinwärts.
Wie schon erwähnt, mußte die Kaltluft des 4.März 1982 das Gebirge umströmen. Weil die Kaltluft nicht hochreichend genug war, konnte sie die nördlichen Kalkalpen nicht über-queren und mußte talaufwärts ins Inntal eindringen (Abb.26). Dieses Einfließen erfolgte wesentlich schneller als das Vordringen nach Süden (siehe Abb.25). Von Kufstein pflanzte
sich die Abkühlung rasch ins innere Tal fort. Im Westen reichte die Kaltluft schon höher, daher konnte sie ab ca.12
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Abb.25: Verlauf der Frontmerkmalslinien im Nord-Süd-Schnitt am 4.März
1982.
-49-
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Abb.26: Verlauf der Frontlinien im Inntal am 4.März 1982
-50-
UTe auch über den Arlberg ins Iontal gelangen. Denn im
Oberinntal begann die Abkühlung ungefähr gleichzeitig .... ie
im Unterinntal. Und auch in diesem Fall wurde das Achental
von Norden her mit Kaltluft gefüllt, die aber nicht bis
ins rontal vordrang. Der Charakter des Temperaturverlaufes
an den Talstationen (siehe Abb.27) ist wiederum vergleichbar
mit dem der potentiellen Temperatur in Abh.23.
4.1.6 DIE DREIDIMENSIONALE ANALYSE
Die geringe Druckamplitude prägt auch die dreidimensionale
Darstellung (Abb. 28). Während Dp in den unteren Schichten
schon zu Beginn der Periode abnahm, nahm er in der Höhe ab ca. 3500m noch zu. Am 3.März 1982 um 18 UTe begann
aber auch in der Höhe der Druck zu fallen. Die Rinne des
tiefsten Druckes wies im Alpenvorland unterhalb 2000m eine
Ausbuchtung nach vorne auf, darüber war sie stark nach
hinten geneigt. Oberhalb 4000m ist die Rinne des tiefsten
Druckes nicht mehr zu erkennen. Ganz anders schaut dieses
Bild im Inntal aus. Hier war diese Rinne wesentlich stärker
ausgeprägt und steiler. Denn die mesoskalige Troglinie
(strichliert eingezeichnet) erfuhr in den unteren Schichten
eine Verzögerung gegenüber dem Alpenvorland um 4 Stunden,
da sie im Fortkommen durch die nördlichen Kalkalpen behin-
dert wurde. In der Höhe hingegen überquerte die Trogachse das Inntal früher als das Alpenvorland.
Einen starken Einfluß des Gebirges auf die Front läßt auch
die dreidimensionale Darstellung der potentiellen Temperatur
(Abb.29) erkennen. Die Schichtung während der zweiten Perio-
de war ähnlich wie während der ersten sehr stabil. Besonders
unterhalb 1500m war die Drängung der isentropen Flächen
sehr stark. Und den Luftmassenwechsel kann man auch bei
dieser Front
sich in der
hatte, begann
erst oberhalb 900m erkennen.
Höhe die Kaltluft schon lange
auch am Boden die Abkühlung. Im
Erst nachdem
durchgesetzt
Alpenvorland
war die Linie des Beginns der stärksten Temperaturabnahme
(strichliert eingezeichnet) in den unteren Schichten sehr
-51-
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Abb.2?: Zeitreihen der Temperatur im Inntal vom 3.März, 12 bis 4.März
1982, 23 UTe.
-52-
steil und oberhalb 2000m nach hinten geneigt. Die Kaltluft schob sich keilförmig unter die wärmere Luft. Der untere
Teil der Front erfuhr am Alpennordrand eine starke Verzöge-
rung, und die Höhenfront, die auf kein Hindernis stieß,
begann voraus zu eilen. Im Inntal war die Höhenfront gegen-
über dem Alpenvorland unverändert vorhanden und überquerte
Innsbruck nur kurz nach Garmisch. Der Teil der Front unter-
halb des Kammniveaus erlitt nicht nur eine Verzögerung,
sondern auch eine starke Deformation. Vergleicht man die
Zeitpunkte des Frontdurchganges in Abb.29 mit der Frontana-
lyse in der Berliner Wetterkarte (Abh.2l), so fällt auf,
daß die eingezeichnete Front der bodennahen Front ent-spricht. Die Höhenfront hat Innsbruck aber bereits um 09
UTe überquert. Es wäre daher besser, in der Wetterkarte
Höhen- und Bodenfront getrennt einzuzeichnen.
Abb . 2S , Dreidimensionale Darstellung und Alpenvorland vom 3 .März, 12
-53-
des D -Feldes zwischen p
bis 4 .März, 24 ure 1982. I nn tal
Abb.29: Dreid imensionale Dars tellung des 9-Feldes zwischen Innta! und
Alpenvorland vom 3.März, 12 bi s 4.März, 24 lITC 1982. (Maßstab sie h e Abbildun g i S . S . 35 )
-54-
4.2 DIE FRONT DES II.MÄRZ 1982
4.2.1 DIE WETTERLAGE
Im Laufe des lO.März 1982 passierte ein Höhentrog den Alpen-
raum. An seiner Rückseite befand sich ein weiteres Vorticity-
maximum in 500 hPa, sodaß bereits um 00 UTe eine zweite
Trogachse über den Britischen Inseln zu erkennen war. Bis
zum II.März 00 UTe verlagerte sie sich bis zum Französischen Mittelgebirge (siehe Abb.30). Durch ein Blocking mit dem
Hoch über Nowaja Semlja und dem Tief über Rußland fächerte
sich die Frontalzone über Osteuropa auf und ein Teil der
Höhenströmung wurde über Nordeuropa bis weit nach Norden
geführt.
Mitteleuropa befand sich an der Vorderseite des Höhentroges
in einer südwestlichen Höhenströmung. Die Jetachse dieser
Strömung war stark ausgeprägt und reichte vom Atlantik über die Bretagne, bis zu den Alpen. Das Fallgebiet des
Badendruckes vor der Trogachse hatte sein Zentrum über
Dänemark und erfaßte beinahe ganz Europa.
Am Boden bestimmte ein Islandtief das Wettergeschehen. Seine Kaltfront, die am Vortag um 06 UTe noch über den
Britischen Inseln gelegen war, war sehr schnell vorangekom-
men und überquerte in der Früh des 11.März 1982 bereits okkludiert die Alpen, ohne eine stärkere Deformation oder
Verzögerung zu erleiden (siehe Abb.3l). Sie soll nun genauer
untersucht werden.
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-55-
Abbildung 30: Berliner Wetterkarte
oben: 500hPa 11.3.1982. 00 UTe unten: lOQOhPa 11.3. 1982, 06 ure
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-56-
Abbildung 31: Berline r We tterk~lrt e :
Bodeuwetterkarte von Mitteleuropa am 1I . Ni:irz .1982, 12
UTe,
Abbildung 32 zeigt
-57-
4.2.2 DER DRUCKVERLAUF
den Verlauf des D -Wertes p während der
dritten untersuchten Periode. Ähnlich wie bei der ersten
Front fällt sofort der stark ausgeprägte Knick auf. der
sich rasch nach Süden fortpflanzt. In Brixen, nach Überque-
ren des Alpenhauptkammes ist der Knick nicht mehr so scharf
ausgeprägt, wie er an den nördlicheren Stationen war. aber
das Minimum ist noch deutlich zu erkennen. Auch die Amplitu-
de erfuhr beim Überqueren der Alpen nur eine schwache Abnah-
me.
4.2.3 DIE POTENTIELLE TEMPERATUR
Im Verlauf der potentiellen Temperatur (Abb.33) zeigt sich
ein Bild, wie man es von einer Kaltfront erwartet. Nach
einer Zeit der Isothermie oder geringer Temperaturschwankun-gen begann eine kontinuierliche Abkühlung, bis dann 9 wieder
auf einem niedrigeren Wert konstant blieb. Und wie bei
den bei den vorher betrachteten Fronten unterschied sich
die Zugspitze im 9-Verlauf von den anderen Stationen. Denn dort ging der Abkühlung eine Erwärmung voraus, die durch
die Warmluftzunge bedingt war, die in dieser Höhe vorhanden war. Nun stellt sich die Frage, welchen Einfluß die Alpen-
überquerung auf den Verlauf der potentiellen Temperatur
hatte. Es scheint, als ob die Kaltfrontokklusion eine Ab-
schwächung erlitten hätte, da die Amplitude der Abkühlung
nach Süden hin abnahm.
4.2.4 DIE ÄQUIVALENTPOTENTIELLE TEMPERATUR
Sie unterscheidet sich im Verlauf (Abb.34) nur schwach von der potentiellen. Und zwar trat vor dem Kaltlufteinbruch
eine Zunahme der Feuchtigkeit und damit eine stärkere Erwär-
mung ein. Außer der Zugspitze zeigten alle Kurven einen
ähnlichen Verlauf und lagen in einer Temperaturspanne von
6°C. Ab 06 UTC ist deutlich zu sehen, daß sich alle Statio-nen in derselben Luftmasse befanden. Die Abnahme der Ampli-
-58-
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Abb.32: Der Dp-Wert an den Mikrobarographenstationen der Brenner-Cross-Section von 1O.März, 12 - ll.März 1982,23 UTC.
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Abb.33: Zeitreihen der potentiellen Temperatur vom lO.März, 12 - ll.März
1982, 23 UTC.
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Abb.34: Zeitreihen der äquivalentpotentiellen Temperatur vom 1O.März,
12 -1J.März 1982,23 UTC.
-61-
tude von 9 nach Süden hin war also nur durch ein niedrigeres
Ausgangsniveau der potentiellen Temperatur an den dortigen
Staionen bedingt.
4.2.5 DIE FRONTLINIEN
Der Niederschlag setzte an den meisten Stationen in der
Nacht, außerhalb der Beobachtungszeit von Klimastationen
ein, und der Zeitpunkt ist daher nur an zwei Stationen be-
kannt. Aber trotz des Fehlens einiger Daten kann der Charak-
ter dieser Okklusion erkannt werden (Abb.35). Die Linien
verlaufen eng beieinander und pflanzen sich rasch nach
Süden fort. Die kurze zeitliche Distanz zwischen der D-
und der 6-Linie weist darauf hin, daß das Druckminimum
bei dieser Okklusion im bodennahen Bereich thermisch bedingt war. In der Höhe dagegen eilte die Abkühlung dem Trog um
mehrere Stunden voraus. Die Schichtung der Luft im bodenna-
hen Bereich war in diesem Fall nicht stabil. Dadurch konnte
die Kaltluft auch in den Tallagen ohne Verzögerung eindrin-
gen. Auf Grund der fehlenden Stabilität konnte der präfron-
tale Föhn bis ins Tal durchbrechen. Mit Durchgang der Okklu-
sion endete die Föhnströmung
sich eine Nordwestströmung
schwache Südwind noch bis 20
in der Höhe und
ein. In Innsbruck
UTe erhalten.
es stellte
blieb der
Im Inntal (Abb.36) herrschte in der Früh des 11.März 1982
mit Ausnahme von Innsbruck, wo ein schwacher Föhn regi-
striert wurde, Talauswind. Da die Kaltluft hochreichend
war, konnte sie über die Seefelder Senke ins Oberinntal
einfließen. Gleichzeitig füllte sie von dort aus auch das
Unterinntal bis in den Raum von Kirchbichl. Auch im Alpen-
vorland war die Kaltluft sehr schnell vorangekommen und
begann über Kufstein taleinwärts ins Inntal zu strömen,
wodurch sich eine
Kirchbichl bildete.
Konvergenzzone zwischen Kufstein und
Nachdem die Abkühlung begonnen hatte,
strömte die Kaltluft von Wörgl bis Schwaz direkt aus Norden
über das Gebirge ins Tal. An den Stationen des Inntals
bewirkte die Kaltluft während der tageszeitlich bedingten,
-62-
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Abb.35: Verlauf der Frontmerkmalslinien im Nord-Süd-Schnitt am l1.März
1982.
-63-
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Abb.36: Verlauf der Frontlinien im Inntal am II.März 1982
-64-
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Abb. 37: Zeitreihen der Temperatur im Inntal vom 1O.März, 12 bis 1l.März
1982, 23 UTC.
-65-
langsamen Abkühlung eine rasche, verstärkte Abnahme der Temperatur (siehe Abb.37).
4.2.6 DIE DREIDIMENSIONALE ANALYSE
Einen ausgeprägten Trog kann man im dreidimensionalen Bild des D -Wertes (Abb.3a) erkennen. Der Druck fiel gleichmäßig p in allen Höhen sehr stark, wobei der D-Wert im Alpenvorland
durchgehend etwas niederer war als im lontal. Die Rinne
des tiefsten Druckes stand bis 3000m senkrecht und wies
darüber eine Neigung nach hinten auf. Die zeitliche Verzöge-
rung des Passierens dieser Linie im lontal gegenüber dem Alpenvorland war nur sehr gering. Auch eine nennenswerte Deformation läßt sich nicht erkennen. Dieser Trog konnte
die nördlichen Kalkalpen also ungehindert überqueren.
Die Analyse der isentropen Flächen während dieser Periode
(Abb.39) unterscheidet sich von den anderen Fällen vor allem dadurch, daß die potentielle Temperatur im Alpenvor-
land nach oben hin nur langsam zunahm und die Luft im Inntal
bis 2500m trockenadiabatisch geschichtet war. Es mußte also keine alte Kaltluft ausgeräumt werden, die bei Durch-
gang der Kaltfrontokklusion eine anfängliche Erwärmung
am Boden bewirkt hätte. Die Kaltluft eilte schon im Alpen-
vorland in der Höhe etwas voraus. Die Achse des Beginns
der stärksten Abkühlung kam in den unteren Schichten inner-
halb von 3 Stunden von Garmisch bis Innsbruck, erlitt aber
oberhalb 1200m eine stärkere Verzögerung. In 5500m überquer-
te sie Garmisch und Innsbruck beinahe gleichzeitig. So
wurde die im Alpenvorland sehr steile Achse durch die nörd-lichen Kalkalpen stark deformiert. Sie war von 1200m bis
2200m nach hinten und darüber stark nach vorne geneigt. Am Ende der Periode herrschten
in Innsbruck und in Garmisch. dieselben Temperaturen
Abb . 38 ,
-66-
Dreidimensionale Darstellung des und Alpenvorland vom l O.März, 12 bis
D -Feldes zwischen p
1l.Närz, 24 UTC 1982. rnnta!
Abb.39 : Dreidillien!üonale Darstellung des 9-Feldes zwischen Inntal und Alpenvorland vom 1O.März, 12 bis l1.März, 24 UTC 1982.
(Maßstab sie he Abbildung 15 . S.35)
-67-
4.3 DIE FRONT AM 17.MÄRZ 1982
Die Front, die den Alpenraum am 17.März 1982 erreichte.
erinnert stark an die Front des 4.März 1982. Denn auch
sie konnte auf Grund der herrschenden Höhenströmung und einer neuen Entwicklung im Golf von Genua die Alpen nur
in der Höhe überqueren.
4.3.1 DIE WETTERLAGE
Bereits am 16.März 1982 begann sich durch einen Warmluftvor-stoß nach Norden zwischen zwei Höhentiefs eine Omegakonfigu-ration über üsteuropa aufzubauen. Die Zentren dieser Tief-
druckgebiete lagen über Schottland und Griechenland. Bis zum 17.März 1982 00 UTe hatte sich in 500 hPa ein Hoch-
druck gebiet über Westrußland ausgebildet. über Italien lag ein Hochkeil, der durch eine Hochdruckbrücke mit diesem Hochdruckgebiet verbunden war (siehe Abb.40). Durch diese
Situation wurde die Frontalzone östlich der Alpen in zwei
Äste aufgespalten.
Der Alpenraum befand sich am südöstlichen Rand der Zyklone,
mit dem Kern über der Nordsee, in einer WSW-lichen Höhen-
strömung. Die Jetachse verlief im nördlichen Ast der Fron-
talzone vom Golf von Biscaya bis Schweden.
Das für Nord- und Mitteleuropa wetterbestimmende Bodentief
lag über Schottland. Zu diesem Tief gehörte ein sehr ausge-
dehntes Frontensystem. Es reichte um 00 UTe von Skandinavien
über Nordeuropa bis zu den Pyrenäen. Gegenüber dem Vortag
war die Kaltfront nur sehr wenig weitergekommen und über
dem Alpenvorland hatte sich eine Welle gebildet. In der
Früh des 17.März 1982 näherte sich die Front von Westen
her den Alpen. Sie konnte diese aber nur in der Höhe über-
queren. Der untere Teil der Kaltluft floß dem Alpennordrand
entlang und führte am Folgetag zu einer Zyklogenese im
Golf von Genua.
In der Berliner Wetterkarte (Abb.41) ist die am Nordrand
der Alpen schleifende Front als Boden- und Höhenfront darge-
stellt. Sie soll in dieser Arbeit näher untersucht werden.
-68-
11.3.1982
Abbildung 40 : Berliner Wette rkarte
oben: 500hPa 17.3.1982, 00 ure unten: lOOOhPa 17 . 3. 1982, 06 UTC
L7 . 3.1982 . '''~~
Abbildung 41: Berliner Wetterkarte : Bodenwetterkarte von Mitteleuropa am t 7.März 1982, 12 UTe.
-70-
4.3.2 DER DRUCKVERLAUF
Bereits aal Verlauf des Dp-Wertes (Abb.42) ist zu erkennen, daß der boden nahe Teil dieser Front die Alpen nicht überque-ren konnte. Schon im Alpenvorland war die Amplitude der
Druckschwankußg im Vergleich zu den anderen Fällen eher klein. Der Knick war dort jedoch noch deutlich ausgeprägt. In Seefeld hingegen kann nicht mehr von einem Knick gespro-chen werden. Der Druck fiel dort nur sehr langsam, und auch der
gegenüber
auf das Minimum folgende Druckanstieg erfuhr
dem Alpenvorland eine Abschwächung. Zeitlich gesehen erlitt das Druckminimum durch die nördlichen Kalkal-pen eine starke Verzögerung (6 Stunden zwischen Wank und Seefeld) . Am Brenner war die Front im Druckbild kaum noch
vorhanden.
4.3.3 DIE POTENTIELLE TEMPERATUR
Betrachtet man den Verlauf der potentiellen Temperatur
(Abb.43). so fällt die starke Erwärmung auf. die der Abküh-
lung durch die Kaltluft vorausging. Und wie bei den ersten beiden Fällen war auch hier diese Erwärmung in der Höhe geringer als im Tal. Daß die Abkühlung an der Zugspitze früher erfolgte als an den Talstationen. spricht für eine
Vorwärtsneigung der Front. Dadurch, daß die Kaltluft die Alpen zu Mittag erreichte, ist es schwierig, die diabati-
schen und die advektiven Einflüsse auf den Temperaturverlauf
zu trennen. Das Maximum konnte durchaus durch den Tagesgang
bedingt sein, und die Kaltluft sich erst in einem späteren Beginn von verstärkter Abkühlung bemerkbar machen. Daher
wurde an den südlicheren Stationen eine sekundäre Abküh-lungslinie eingezeichnet. Die erste Abkühlung konnte sich
rascher nach Süden fortpflanzen als das Druckminimum, die zweite Abkühlungslinie kam nur sehr langsam nach Süden.
Am Brenner war die Abkühlung nur noch sehr schwach . Die Tagesamplitude
nur 4°C. der potentiellen Temperatur betrug dort
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Abb.42: Der D -Wert an den Mikrobarographenstationen der Brenner-Grossp
Sectian von 17.März! 00 - lB.März 1982,11 UTe.
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Abb.43: Zeitreihen der potentiellen Temperatur vom 17.März/00 - 18.März
1982, I! UTC.
HOP
GAR
WAN
ZUG
SEE
IBK
BRE
-73-
4.3.4 DIE ÄQUIVALENTPOTENTIELLE TEMPERATUR
Die äquivalentpotentielle Temperatur (Abb.44) zeigt beinahe
einen symmetrischen Verlauf. der sich nur durch die Zeit-
punkte von Erwärmung und Abkühlung vom e -Verlauf eines e Strahlungstages unterscheidet. Nach einer raschen Erwärmung
folgte eine etwas langsamere Abkühlung, wobei die Amplituden
von Abkühlung und Erwärmung annähernd gleich groß waren.
So befanden sich die Stationen am Ende der Periode in etwa
demselben Temperaturniveau wie zu Beginn. Nur die Zugspitze
verzeichnete eine größere Abkühlung. Die Amplituden der
e -Schwankungen waren im Vergleich zu denen der potentiellen e Temperatur größer. nahmen aber auch nach Süden hin ab.
4.3.5 DIE FRONTLINIEN
Auch im Verlauf der Frontlinien (Abb.4S) ist eine Ähnlich-
keit zwischen der Front vom 4. März 1982 und dieser zu
erkennen. Die Frontlinien, die im Alpenvorland zeitlich
stark verschoben waren, liefen im Inntal zusammen. Nur
der Niederschlag setzte erst einige Stunden später ein.
Die sekundäre Abkühlungslinie wurde mit e' bezeichnet. An
den Bergstationen herrschten südliche Winde und auch in
Innsbruck konnte der Föhn an diesem Tag durchbrechen. An
dieser Station brach er 3 Stunden nach dem Passieren der
D - und 8-Linien zusammen. Der Zeitpunkt des Zusammenbruchs p der Föhnströmung läßt darauf schließen, daß erst die e' -Linie durch die Advektion der Kaltluft verursacht wurde.
An den Bergstationen drehte der Wind erst um Mitternacht
auf Nord. Auf Grund der Föhnströmung war die Luft im Inntal
gut durchmischt, in Garmisch dagegen mußte auch an diesem
Tag erst eine alte Kaltluftmasse ausgeräumt werden. Daher
konnte die Abkühlung in Seefeld früher beginnen als im
nördlicher gelegenen Garmisch.
Die Frontlinien im Inntal (Abb.46) zeigen, daß das Einflie-
ßen der Kaltluft ins Inntal sehr rasch erfOlgte. Die beiden
wichtigsten Einzugswege der Kaltluft ins Inntal waren in
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Abb.44: Zeitreihen der äquivalentpotentiellen Temperatur vom 17.Mär~
00 -18.März 1982, 11 lITC.
-75-
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Abb.45: Verlauf der Frontmerkmalslinien im Nord-Süd-Schnitt am 17.März
1982.
-76-
diesem Fall von Westen her über den Arlberg und von Nord-
osten her über Kufstein talaufwärts. Die ausgeprägte Süd-
strömung verhinderte vermutlich zusätzliches Einfließen der Kaltluft über die Seefelder Senke. Auch im Inntal fiel
der beginnende Einbruch der Kaltluft nicht an allen Statio-
nen mit dem Temperaturmaximum zusammen (siehe Abb.47). Im Unteriontal, bis Jenhach erfolgte die Abkühlung gleich-
zeitig mit der Drehung des Windes taleinwärts. Von 12h bis 15 UTe lag eine Konvergenzzone zwischen Wörgl und Schwaz. Dann setzte sich auch in Schwaz der Taleinwind durch und eine Konvergenzzone war nun zwischen Schwaz und
Innsbruck. Um ca. 17 UTe setzte auch in Innsbruck nach
Zusammenbruch des Föhns der Taleinwind ein. Durch das länger anhaltende Einfließen schließlich zu einem schlag.
von Kaltluft talaufwärts kam es
Stau und damit auch zu Nieder-
4.3.6 DIE DREIDIMENSIONALE ANALYSE
Zuerst soll wieder die Anslyse des D -Wertes (Abb.48) be-p
trachtet werden. Zu Beginn der Periode war das Druckniveau im Alpenvorland tiefer als im Inntal. Nach starkem Druckfall folgte im Alpenvorland bald die Rinne des tiefsten Druckes. Sie war schmal und bis an den Oberrand der Abbildung senk-recht. Nach dem Trogdurchgang war der vertikale D -Gradient p auf die Schicht bis Kammniveau begrenzt. Oberhalb herrschte kurze Zeit nur ein sehr schwacher Gradient. Bereits 5 Stun-den nachdem das Druckminimum Garmisch passiert hatte, begann der Druck wieder zu fallen. Im Inntal war die Rinne des tiefsten Druckes stark deformiert. Bis in die Höhe von 2000m ist das Druckminimum nicht eindeutig zu erkennen, denn eigentlich folgten drei Rinnen tiefsten Druckes aufei-nander. Oberhalb 2QOOm sieht man nur mehr eine Linie, die bis 2500m etwas nach vorne und darüber stark nach hinten geneigt ist. Sowohl am Boden als auch in der Höhe erfuhr der Trog zwischen Garmisch und Innsbruck eine starke Verzö-gerung.
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10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 uTe
Abb.46: Verlauf der Frontlinien im Inntal am l8.März 1982
-78-
Abb.~~ Zeitreihen der Temperatur im Inntal vom 17.März,OO bis l8.März
1982, 11 UTC.
-79-
Die isentropen Flächen (Abb.49) fielen zu Beginn der Periode vom Alpenvorland nach Süden steil herunter, da die im Inntal herrschende Föhnströmung viel wärmer war als die Luft im
Alpenvorland. Wie schon in Abschnitt 4.3.5 erwähnt, war
die Luft im Inntal gut durchmischt und bis Kammniveau adia-batisch geschichtet. Im Alpenvorland dagegen war die Schich-
tung sehr stabil. Die Linie des Beginns der stäksten Abküh-
lung war in Garmisch steil und oberhalb 20DOrn nach vorne geneigt. Der untere Teil dieser Kaltfront mußte das Gebirge
umfließen und kam daher nur langsam nach Innsbruck. Oberhalb
des Gebirges stieß die Front auf das Hindernis der Föhnströ-
mung. Besonders stark war diese Behinderung in ca. 2700m
Höhe. Bis in dieses Ni veau war die Front im Inntal nach hinten geneigt, darüber wies sie eine Vorwärtsneigung auf,
die sich gegenüber der im Alpenvorland etwas verstärkt
hatte. In der Bodenkarte der Berliner Wetterkarte (Abb.41)
liegt die Front als Boden- und Höhenfront um 12 ure am
Alpennordrand • Für die Bodenfront stimmt diese Lage auch
mit Abb.49 überein. Die Höhenfront hat Innsbruck jedoch
um diese Zeit bereits überquert.
Abb.48:
-80-
Dreidimensionale Darstellung des
und Alpenvorland vom 17.März, 00 bis o -Feldes zwischen p I B. März, 12 lITC 1982.
Inntal
Abb.49: Dreidimensionale Darstellung des 9-Feldes zwischen Inntal und
Alpenvorland vom l7.März,00 bis la.März, 12 lITC 1982 . (Maßstab siehe Abbildung 15. S . 35)
-81-
4.4 DIE FRONT AM 29.APRIL 1982
Diese Front unterschied sich von den anderen untersuchten
vor allem durch die Höhenströmung, von der sie gesteuert
wurde. Denn diese führte die Front direkt aus Norden gegen
die Alpen. Aber auch in diesem Fall mußte der untere Teil
der Kaltluft den Alpenbogen umströmen.
4.4.1 DIE WETTERLAGE
Bereits am Vortag des 29.April 1982 lag ein kräftiges Hoch
über dem Atlantik mit dem Zentrum westlich von Island. Ein über Dalmatien gelegener Kaltlufttropfen spaltete die
Frontalzone in zwei Äste auf. Der nördliche Ast verlief
in 500 hPa über Skandinavien. Die Polarfront wurde um den
Kaltlufttropfen herumgeführt und der Jetstream in zwei Stränge über Ost- und über Mitteleuropa geteilt. Der süd-
liche Ast der Frontalzone reichte von der Ostsee bis ins
Mittelmeer. Unter diesem Ast lag Mitteleuropa im Bereich
einer nordöstlichen Höhenströmung. Bis zum 29.April 00
ure verlagerte sich das Hochdruckgebiet etwas westlich
und der Ialtlufttropfen südwestlich (siehe Abb.50). Dadurch
wurde die Höhenströmung über Mitteleuropa auf Nord gedreht
und der nördliche Ast der Frontalzone wanderte südwärts.
Der Polarfront jet war schwächer geworden und sein Rest
befand sich über der Adria und Süditalien. Die Zentren
des europäischen Bodendruckfallgebietes
Nordsee und der Ostsee.
lagen über der
Auch am Boden war das Hochdruckgebiet westlich von Irland
ausgebildet. Über Skandinavien befand sich eine Zyklonen fa-
milie. Von einer Zyklone über der Ost see ging das Fronten-
system mit der hier untersuchten Kaltfront aus. Diese war
am 28.April 1982 noch über Nordeuropa gelegen und näherte
sich am 29.April von Norden her den Alpen. In der Berliner
Wetterkarte (Abb.51) ist vor der Kaltfront noch eine Konver-
genzlinie eingezeichnet. Diese zeigte jedoch keine Auswir-
kungen auf die hier angestellten Untersuchungen und war
am Folgetag auch nicht mehr zu analysieren. Da die Kaltfront
im rechten Winkel zur Höhenströmung verlief I kam sie sehr
-82 -
Abbj Idung 50 : Ik- r l i r1l'r W(' I H~ r ·k tl ll. e
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s ie s ic h ungehind e rt n a c h Siid e n f o rt . De r Tcil der Front .
der Ruf die Al pe n traf, wur d e d ur c h die s e s Gebirge geb r em s t . Die s e De formati o n der Fr OTlt he wirkte i n d e r Na c h t auf den
3 0 . Ap rjJ 1982 eine Zykl og enes e im Go lf von Genua .
1982 - -AlJbildung 51 : Berliner Wetterkurte :
Bodenwe tt erka n t> VOll Mitteleuro pa mn 29 . April 1982, 12 UTC .
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-84-
4.4.2 DER DRUCKVERLAUF
Die Amplitude des Dp-Wertes entspricht der
geopotentiellen Höhe der Druckfläche. Der Front (Abb.52) hatte eine Amplitude von ca.
Schwankung der
D -Wert dieser p SOm, die nach
Süden hin bis zum Brenner konstant blieb und sich erst
südlich des Alpenhauptkammes etwas abschwächte. Das Minimum
war ein flacher Knick, der sich rasch nach Süden fortpflanz-
te. Auch in Brixen ist das Minimum noch eindeutig erkennbar.
4.4.3 DIE POTENTIELLE TEMPERATUR
Ähnlich wie bei der Front am 17.März 1982 fiel auch bei
dieser Front der Einbruch der Kaltluft in die Zeit der
tageszeitlieh bedingten Abkühlung. Bis zu diesem Zeitpunkt
verhielt sich die potentielle Temperatur wie an einem Strah-
lungstag (Abb.53). Der Beginn der verstärkten Abkühlung
wurde auch in diesem Fall durch eine zweite strichlierte
Linie gekennzeichnet. Der Einbruch der Kaltluft setzte
sich etwas langsamer als das Druckminimum unter Abschwächung nach Süden fort.
4.4.4 DIE ÄQUIVALENTPOTENTIELLE TEMPERATUR
Die e -Kurven der verschiedenen Stationen, auch der Zugspit-e ze, liegen während der ganzen Periode relativ nahe beieinan-
der (Abb.54). Während bei der potentiellen Temperatur Erwär-
mung und Abkühlung ungefähr gleich groß waren, überwog bei e die Abkühlung. Denn der mittlere Tagesgang der äqui-e valentpotentiellen Temperatur ist geringer als der der
potentiellen. Dies ist auf den Einfluß der Feuchtigkeit
zurückzuführen, die unter Tag ein Minimum aufweist. Am
Hohen Peißenberg ist zwei Stunden nach dem Maximum ein sekundäres Maximum zu erkennen. Ähnlich verhält es sich
auch bei den anderen Stationen. Das erste Maximum fiel
jeweils mit dem Maximum von 9 zusammen. Das zweite war
an den Stationen verschieden stark ausgeprägt. In Garmisch
fiel es mit dem Beginn des Regens zusammen; in Innsbruck
40
40
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-85-
I I I I 18
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Abb.52: Der D -Wert an den Mikrobarographenstationen der Brenner-Crossp Seetion von 29.April, 00 - 3D.April 1982
1 11 UTe.
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Abb.53: Zeitreihen der potentiellen Temperatur vom 29.April, 00
3D.April 1982, 11 UTC.
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6 ure
Abb. S4: Zeitreihen der äquivalent potentiellen Temperatur vom 29.April, 00 - 3D.April 1982, 11 UTC.
-88-
und auf dem Brenner traf es sich ungefähr mit dem Druckmini-murn.
4.4.5 DIE FRONTLINIEN
Ungewöhnlich war die Reihenfolge der Frontlinien an diesem
Tag (Abb.55). Bald Dach der durch die Tageszeit bedingten
Abkühlung setzte der Niederschlag am Hohen PeiBenberg und
kurz darauf auch in Garmisch und Innsbruck ein. Erst einige
Stunden später begann, in Verbindung mit der verstärkten
Abkühlung (mit S'
Auf der Zugspitze
1982 04 UTe. Die
sprung auf. Die
gekennzeichnet), der
fiel er noch weiter
Front wies auch keinen
Windgeschwindigkeiten
Druck zu steigen.
bis zum 30.April ausgeprägten Wind-
waren während der
ganzen Periode eher gering. Die vorherrschende Windrichtung
in der Höhe war Nordwest. Am Patscherkofel wurde der Nord-
westwind kurz durch einen Südwind unterbrochen, konnte
sich danach aber wieder einstellen. Auf dem Hohen Peißenberg
registrierte man Westwind. In Innsbruck und Garmisch konnte
keine signifikante Windrichtungsänderung festgestellt wer-
den.
Im Inntal (Abb.S6) verzeichneten die meisten Stationen
intermittierende Niederschläge, die bereits in der Nacht
zum 29.April begonnen hatten. Auch hier waren die Winde
sehr schwach und nicht an allen Stationen konnten markante
Windsprünge festgestellt werden. In Wörgl und Kufstein
begann der Wind um 16 UTe inntaleinwärts zu wehen, in
Schwaz erfolgte der Windsprung erst um 21 UTe. In Innsbruck
hingegen herrschte den ganzen Tag ein Nordwestwind vor.
Die erste strichlierte Linie ist wiederum das Temperatur-
maximum, das diabatisch bedingt ist. Die zweite Linie (T)
soll wie 9' den Beginn der Kaltluftadvektion kennzeichnen
(siehe auch Abb.S7). Dieser Beginn ist hier nicht leicht
und in Innsbruck gar nicht feststellbar, denn der Zeitpunkt
von S' aus Abb.55 paßt ,
nicht zu den, mi t T gekennzeichneten
Punkten an den anderen Stationen. Der Nordwestwind in Inns-
bruck und der frUhe verstärkte Temperaturabfall in Haiming
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Abb.55: Verlauf der Frontmerkmalslinien im Nord-Süd-Schnitt am 29.April
1982,
-90-
lassen darauf schließen, daß die Kaltluft hochreichend genug war, um über die Seefelder Senke ins Ioota! zu gelan-gen. Von dort aus konnte sie ins Oberinntal und auch ins
Unterinntal bis in den Raum von Schwaz vordringen. Der
östlichere Teil des Tales wurde von Osten her mit Kaltluft gefüllt.
4.4.6 DIE DREIDIMENSIONALE ANALYSE
Bereits zu Beginn dieser Periode (29.April 1982 00 UTC) war die Lage der D -Flächen im Alpenvorland und im Innta! p sehr ähnlich (Abb.58), Auch während der ganzen Periode
blieb diese Ähnlichkeit im D -Feld p
erhalten. Der Druck diesem nahm langsam und
Tag eher flach und
gleichmäßig ab. Der Trog war an
in allen Höhen
Er war bis Kammhähe senkrecht und
neigt. Nach Trogdurchgang lagen
gleich stark ausgeprägt. darüber nach hinten ge-
die D -Flächen dichter p beieinander als davor. Der Trog verlief im lnntal ein wenig
steiler als im Alpenvorland und war auch schärfer ausge-
prägt. Im Talbereich erlitt er zwischen lnnsbruck und Gar-
misch eine sehr kurze Verzögerung, in der Höhe konnte er
die nördlichen Kalkalpen ohne Verzögerung überqueren.
Auch bei der dreidimensionalen Darstellung des 9-Feldes
(Abb.59) ist eine große Ähnlichkeit im Temperaturniveau
zwischen lnntal und Alpenvorland erkennbar. Die Schichtung
der Luft war zu Beginn der Periode im Norden und im Süden
stabil. Die Kaltfront war in den unteren Schichten gut
ausgeprägt. Oberhalb 2000m erfolgte die Abkühlung langsamer
und im Alpenvorland sogar in mehreren Schüben. Die Fläche
des Beginns der stärksten Abkühlung war im Alpenvorland
nach hinten geneigt. Am stärksten war diese Neigung zwischen
2000 und 3500m. Wie auch bei den anderen Fronten bewegte
sich der obere Teil der Front unabhängig vom unteren Teil
fort und begann vorauszueilen, während die bodennahe Front
das Gebirge nur langsam überwinden konnte. Da die Abkühlung
in der Höhe in Schwaz früher erfolgte als am Hohen Peißen-
berg, kann man annehmen, daß die, aus dem nördlichen Mittel-
europa vorstoßende Front in ihrer Einzugsrichtung eine
östliche Komponente besaß. Am Boden dagegen trat zwischen
lnnsbruck und Garmisch eine Verzögerung von 3 Stunden auf.
-91-
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Abb.56: Verlauf der Frontlinien im Inntal am 29.April 1982
-92-
Abb.57: Zeitreihen der Temperatur im Inntal vom 29.April,OO bis 3D.April 1982/ 11 UTC.
Abb.58: Dreidimensionale
und Alpenvorland
-93-
Darstellung des D -Feldes zwischen Inntal p
vom 29 . April, 00 bis 3O . April, 12 lITC 1982 .
Abb . 59 : Dreidimens i onale Darstellung des 9-Feldes zwischen Inntal und
Alpenvorland vom 29.April,00 bis 3D . April , 12 UTC 1982.
(Maßstab siehe Abbildung 15. S.35)
-94-
5. SCHLUSSFOLGERUNGEN
Zum Abschluß dieser Arbeit sollen noch einmal die wichtig-
sten Ergebnisse der angestellten Untersuchungen zusammenge-faßt ..... erden: Durch die Analyse der Frontlinien im Inntal
konnte die Hypothese bestätigt werden, daß die Kaltluft
auf verschiedenen Wegen ins Inntal gelangen kann. je nachdem wie hochreichend sie ist, und wie die Schichtung der Atmos-phäre beschaffen ist. Man kann dabei auf Grund der vorlie-
genden Studie drei Fälle unterscheiden. Im ersten Fall handelt es sich um eine hochreichende Kaltluft in einer
gut durchmischten Atmosphäre, die die nördlichen Kalkalpen
ohne Umwege mit Nordföhn überquert. Ein Beispiel für diesen Fall war die Front, die am 2.März 1982 die Alpen überquerte. An diesem Tag betrug die Zunahme der potentiellen Temperatur
mit der Höhe im Alpenvorland oberhalb 2700m in der Kaltluft nur O,14°C pro 100m. Die Abkühlung zwischen 06 und 12 UTe reichte bis 7100m Höhe (die Höhen wurden den Radiosonden des Hohen Peißenberges entno.mmen). Im zweiten Fall fließt
die Kaltluft über die Pässe ins Inntal. Die größte Bedeutung
kommt dabei dem Arlbergpaß und der See felder Senke zu. Eine untergeordnete Rolle spielen das Achental und der
Fernpaß. Ein Beispiel hiefür war die Front am 11.März 1982. Die Schichtung in der Kaltluft im Alpenvorland war an diesem Tag stabiler als am 2.März 1982. Zwischen 2600 und 3300m
befand sich eine stabilere Schicht, in der die potentielle
Temperatur um O,6°C pro 100m zunahm. Darüber betrug dieser Gradient nur noch O,3°C pro 100m. Auch bei dieser Kaltfront
reichte die Abkühlung hoch hinauf (bis 8400m). Eine niedere Kaltluft in einer stabilen Atmosphäre kann nur auf dem
tiefstgelegenen Weg ins Inntal eindringen, und das ist von der Talmündung aus, über Kufstein taleinwärts. So ver-hielt es sich am 4.März 1982. Schon vor Einbruch der Kalt-luft war die Schichtung oberhalb 3100m sehr stabil, darunter
war die Luft adiabatisch geschichtet. Die Abkühlung erfolgte
nur unterhalb der stabilen Schicht, wodurch auch unterhalb
3000m eine Stabilisierung eintrat.
Einen anschaulichen Zeit-Höhenschnitt bildet die dreidimen-
-95-
siaDale Analyse des Dp - bzw. 9- Feldes. Mit Hilfe dieser
Darstellung zeigte sich vor allem die Zwei- oder Mehrfach-
teilung der Kaltfronten. Oft ist diese Entkoppelung von Boden- und Höhenfront schon im Alpenvorland gageben. Sie
wird im Alpenbereich noch weiter verstärkt. Weiters wurde
durch diese Darstellung anschaulich gemacht, daß die Phasen des Druck und des Temperaturfeldes in den unteren Schichten zusammenfallen. In der Höhe jedoch sind Druck- und Tempera-
turverlauf entkoppelt.
Einen wesentlichen Einfluß auf das Verhalten von Fronten
im Alpenraum kommt der Höhenströmung und der Lage der Front zu dieser zu. Fronten, die annähernd im rechten Winkel zur Höhenströmung liegen, können die Alpen ohne Probleme überqueren, während bei jenen, parallel zur Höhenströmung die Kaltluft das Hindernis langsam umfließt.
In dieser Arbeit wurden nur fünf Fallstudien gemacht. Weil das Datenmaterial so klein ist, ist es nicht möglich daraus allgemein gültige Regeln für das Verhalten von allen Fronten abzuleiten. Dies könnte jedoch Ziel einer zukünftigen Arbeit
sein.
6. ZUSAMMENFASSUNG
Mi t Hilfe eines reichhaltigen Datenmaterials wurde die Feinstruktur von fünf Kaltfronten untersucht. Zu diesem Zweck wurden Zeitreihen des Dp-Wertes, der potentiellen und der äquivalent potentiellen Temperatur an einigen Statio-nen entlang der Brenner-Cross-Section graphisch dargestellt und untereinander verglichen. Weiters wurden die Zeitpunkte, an denen die Frontmerkmale (Druckminimum, beginnende Abküh-lung, Einsatz des Niederschlags) an den einzelnen Stationen auftraten zu Frontlinien verbunden. Sie geben Auskünfte über zeitlichen Abstand und Reihenfolge der Frontmerkmale. Anhand der Frontlinien im Inntal wurde versucht. das Ein-fließen der Kaltluft ins Inntal zu rekonstruieren. Dabei kristallisierten sich drei Fälle heraus. Im ersten Fall
-96-
strömt die Kaltluft mit Nordfähn über die nördlichen Kalkal-
pen ins lontal, im zweiten Fall findet sie ihren Weg über
Pässe und Senken und im dritten fließt sie von der Talmün-
dung aus taleinwärts ins lontal Als letztes wurde in
einem Zeit- Höhenschnitt das D - bzw. Q-Feld zwischen Alpen-p vorland und lontal dargestellt, womit vor allem die Entkop-
pelung von Boden- und Hähenfront anschaulich gemacht werden
konnte.
-97-
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An dieser Stelle Eltern bedanken, und mir mit viel
-100-
7. NACHWORT
mächte
die mir
Geduld
ich mich als erstes bei meinen
dieses Studium ermöglicht haben
beigestanden sind. Mein Dank gilt
auch allen, die zum Entstehen dieser Diplomarbeit beigetra-gen haben, vor allem Herrn Professor Pichler für die Themen-
steilung und die umsichtige Betreuung der Arbeit. Besonders zu Dank verpflichtet bin ich auch Herrn Dozenten Steinacker und Herrn Dozenten Vergeiner, die mir mit Ideen und frucht-
baren Gesprächen immer wieder weitergeholfen haben. Auch bei allen Institutsangehörigen mächte ich mich bedanken,
vor allem bei jenen, die mir sehr hilfsbereit bei meinen
anfänglichen Kämpfen mit dem Computer beigestanden sind.