DIPLOMARBEIT - Universität Innsbruck · 2019. 11. 20. · Cavalese und Ponton erst ab 23. bzw 22....

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

-5-

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.

-6-

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

-7-

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).

" " 0<, j·,o_o

'0 .··0_2~ " " ~ '< _0

'0 H' 2.~

/' 1.0 H·40

~ -~ z

~ I

" 0-

'.0 " ,..~.

0 ·'0 '0' 0

..... ".~ , , 0' '0

OWENSDLESS QlSTA/>.CE ACl'!OSS ROGE

00

·'0 ·0' 0 o~ 10 ---0"

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.

-8-

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.

-9-

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

-10-

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

-11-

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).

-12-

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-

-13-

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).

-14-

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

-15-

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 )

-17-

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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10

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10

10

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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

20 I I

19 I I 18 I

17 I I

[0 (1 "AN

1 I I I

14 I

, ZUG 13 , , 12 , 11

, SEE

24 I

23 I I

21 I

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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6

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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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SEE t_ \ t IB{

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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

r /

'/

, 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

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-33-

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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

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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-

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\ \ \ \ \

\ \ \ \ \ \ \

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lBK

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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

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-45-

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Abb.23: Zeitreihen der potentiellen Temperatur vom 3.März,12 - 4.März

19B2,23 UTC.

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..... \ \ \ \ \ \ '-

":\ 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


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-


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.


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.


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.


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).


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.


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-


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.


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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-71-

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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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-72-

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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 o 6 11 18 o 6 UTC

Abb.43: Zeitreihen der potentiellen Temperatur vom 17.März/00 - 18.März

1982, I! UTC.

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-73-


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.


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-


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.


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 ec, z u Mittag li be T' Nunl dC'lIt sc hlancl und arn Abend er r eicht e

s ie di e A l pen . Ös tli c h un d we s t J ic h d e s Alp cnboge n s bewegte

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-


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.


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.


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

I I I I I I I I I I I I I I o 6 12

-85-

I I I I 18

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I I I I I I I I I I I I I o 6 lJTC

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.

30

25

20

15

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-87-

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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.


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.


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-

ROS T, N 1

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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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schungsvorhaben "3556" des Fonds zur Förderung der wissen-schaftlichen Forschung

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.

DIPLOMARBEIT - Universität Innsbruck · 2019. 11. 20. · Cavalese und Ponton erst ab 23. bzw 22....

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