Winterthermik in Verbier.
Wieso, weshalb, warum.

Welches sind die Temperatur- und Feuchtigkeitsunterschiede zwischen der thermischen Luft und der sie umgebenden Luft? In der Fachliteratur, die ich mühselig im Laufe der Jahre sammelte, konnte ich keine zufriedenstellende Antwort finden. Ich hoffte aber immer, dank der technologischen Entwicklung eines Tages ein Gerät zu finden, mit dem ich während dem Flug die atmosphärischen Parameter selber messen kann.

Jean Oberson
www.soaringmeteo.com

Im Übrigen denke ich, dass der Gleitschirm dank genauem Steuern und langsamem Flug ideal ist, um solche Experimente durchzuführen. Ende 2006 brachte die Firma JDC (Windwatch-Geräte) das kleine technologische Juwel auf den Markt, von dem ich geträumt hatte: Skywatch GEOS 11. Ich begann also, damit kleinere Thermik zu messen. Das traf sich gut, Winterthermik kann immer wieder erstaunlich sein. Ich freue mich jedoch darauf, im Frühling weitere Messungen durchführen zu können.

Material und Vorgehen
Wetterlage am 27.12.2006: ein ausgedehntes und mächtiges Hoch. Schwache W- bis SW-Winde in den Höhenlagen. Sehr starke Inversion zwischen 800 und 1000 m über Payerne, wie auf der Radiosonde von 12Z (=12h UTC) oder 13 Uhr Lokalzeit ersichtlich (Abb. 1). Am Vorabend erschien das Emagramm des Schweizer Models aLMo (alpine model) mit den Prognosen für den folgenden Tag um 12Z (Abb. 2).
Ausgewählte Flugregion: Verbier im Vallée de Bagnes, bekannt für seine Winterthermik vor der Bergstation Les Ruinettes (Abb. 3). Start um 12 Uhr (Lokalzeit) auf 2400 m (gelber Punkt oben). Die zwei messbaren Steigphasen in der Thermik, die erste Sinkphase ausserhalb der Thermik und die zweite Sinkphase (Endanflug) sind jeweils mit einem lila, dunkelblauen und hellblauen Pfeil dargestellt. Landung um 13 Uhr auf dem Talboden, 860 m (gelber Punkt unten).
Messgerät: Skywatch GEOS 11, dessen Arbeitsspeicher auf eine bestimmte Messgruppe eingestellt ist (z.B. hier: Höhenangaben, Temperatur und Feuchtigkeit; jeweils pro Sekunde). Es können etwas mehr als 24000 Messgruppen gespeichert werden. (Technische Daten: www.jdc.ch/fr/geos11.html). Um gültige Messdaten zu erhalten, muss das Gerät jedoch gegen Sonnenstrahlen geschützt und vor allem gut ventiliert sein. Dies erreicht man, indem man das Gerät in eine selbst gebastelte Kartonröhre platziert. Diese sollte 8 cm Durchmesser und 33 cm Länge haben, auf beiden Seiten geöffnet sein, wegen der Isolierung in 5 mm dickem Schaumstoff eingewickelt sein und schliesslich in Alufolie eingepackt werden, um die Sonnenstrahlen möglichst gut abzuwehren. Die Röhre wird seitlich am Sitz so befestigt, dass die Längsachse parallel zur Flugrichtung ist, und sie innen so stark wie möglich vom anströmenden Fahrtwind ventiliert wird.
Eingesetzte Software: Skywatch Log mit USB Interface, mit dem alle im GEOS 11 chronologisch gespeicherten Angaben auf dem PC heruntergeladen werden können. Die zeitliche Evolution der Daten kann dann grafisch dargestellt werden. Dank einer weiteren Option können alle Daten auch als Textdatei exportiert werden. Weiter kann die Datei als Excel-Tabelle erscheinen, und sie wird automatisch und gesamthaft in Zahlenangaben konvertiert. Mit diesen Zahlen können dann die Berechnungen oder Grafiken gefüttert werden. Insbesondere können Grafiken von Höhen (Y Achse), Temperatur oder Tautemperatur (X Achse) erzeugt werden. Zum Vergleich kann man auch die Daten der 12Z-Radiosonde von Payerne in die Grafiken integrieren.

Abb. 1

Abb. 2 .

Abb. 3 .

Abb. 4 .

Abb. 5 .

Abb. 6 .

Abb. 7 .

Abb. 8 .

Ergebnisse
Auf der Skywatch Log Grafik (Abb. 4) ist die Entwicklung der drei gewählten Parameter (Temperatur T in °C, Luftfeuchtigkeit als Taupunkttemperatur Td in °C und Höhe in m) gegenüber dem Zeitablauf (UTC) ersichtlich. Anhand der Grafiken, die mit dem Kalkulationsprogramm erstellt werden, versteht man den Unterschied zwischen umgebender Luft und Thermikluft jedoch besser (Abb. 5 und 6). Bemerkenswert ist, dass die innerhalb und ausserhalb der Thermik gemessenen Temperaturen und Taupunkttemperaturen (Luftfeuchtigkeit) in beiden Steig- und Sinkphasen sehr ähnlich sind. In der Thermik ist die Luft 0,5 bis 1°C wärmer und 2 bis 4°C feuchter als in der sie umgebenden Luft.
Abbildung 7 vergleicht die Angaben des GEOS 11 in der Mitte des Tals mit denjenigen der Radiosonde um etwa die gleiche Lokalzeit (ca. 13 Uhr). Zwischen 900 und 1700 m ist die Luft in der Vallée de Bagnes etwas kälter und allgemein trockener als über Payerne. Dagegen ist die starke Inversion über dem Mittelland auf 800–900 m im Tal natürlich nicht vorhanden. Die Temperaturgradiente zwischen dem Talboden und ca. 1800 m sind schwach (<0,5°C/100 m), während sie weiter oben 0,65°C/100 m betragen. Dies ist vielleicht eine Erklärung dafür, dass die Thermik unter 2000 m schwach, bzw. nicht vorhanden war. Zwischen 2200 und 2600 m war die Blauthermik dagegen zwar nicht sehr stark, aber dennoch gut organisiert und brauchbar.

Schlussfolgerung
Nun kann man sich vorstellen, wie sich Temperatur und Luftfeuchtigkeit in einer Thermik gegenüber der sie umgebenden Luft vom Boden bis zu ihrem Höhepunkt vermutlich entwickeln (Abb. 8). Im Abschnitt «a» erwärmt der von der Sonne bestrahlte Boden die über ihm liegende Luft, die leichter wird. Doch diese Luft ist träge, und der Temperaturgradient der sie umgebenden Luft schwach. So steigt sie zuerst nur langsam dem Hang entlang, wobei sie aber immer mehr Wärme und Feuchtigkeit speichert. Möglicherweise betragen Temperaturunterschiede 1 bis 2°C und Taupunktdifferenzen bis zu 4 oder 5°C. Weiter oben, im Abschnitt «b», ist der Temperaturgradient stärker, was dazu führt, dass die Geschwindigkeit der steigenden Luft zunimmt. Diese Luftmasse löst sich dann vom Boden, und somit auch von ihrer Wärme- und Feuchtigkeitsquelle, und wird schliesslich zu einer richtigen Thermik. Jetzt nehmen die Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsunterschiede mit der umgebenden Luft durch Ausdehnen und Vermischen (Randturbulenzen) schrittweise ab, bis sie sich angleichen und somit dem Steigen ein Ende setzen. Ein schwächerer Temperaturgradient im Abschnitt «b» hätte eine gute vertikale Ausdehnung der Thermik wohl verhindert. Ausserdem sind die Temperaturen, die in diesem Abschnitt gemessen wurden, den Messungen und Prognosen der Radiosonde von Payerne auf gleicher Höhe sehr ähnlich (Abb. 1, 2 und 7). Also müssen wir uns das nächste Mal beim Emagramm aLMo auf die Abschnitte zwischen 1500 und 3000 m konzentrieren, um in Verbier einen interessanten Winterthermikflug zu planen. Inversionen über Payerne unterhalb von 1500 m haben in der Vallée de Bagnes keinen Einfluss und können entsprechend ignoriert werden. Die ausführlichere Originalversion dieses Artikels (Französisch) befindet sich auf der Homepage www.soaringmeteo.com oder www.cid.ch/meteo.

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