Wolkenbilder

Was verraten die Wolken über das Wetter?

Entstehung und Auflösung
Wolken sind stets winzige Wassertröpfchen oder Eiskristalle mit Durchmessern von 0,001 bis 0,01 mm. Sie werden durch einen kaum wahrnehmbaren Aufwind in der Schwebe gehalten. Doch wie entstehen Wolken und wie lösen sie sich wieder auf? Der Grossteil der Wolken entsteht dadurch, dass Luftmassen entweder selbständig aufsteigen (konvektive Wolken) oder durch andere Prozesse gezwungenermassen gehoben werden (advektive Wolken). In beiden Fällen steigt Luft aus tieferen Troposphärenschichten in höhere Schichten, kühlt sich dabei ab, bis die relative Luftfeuchtigkeit 100% erreicht und der überschüssige Wasserdampf kondensiert. Dieser Prozess tritt vor allem dort auf, wo tiefer Luftdruck herrscht. Umgekehrt kommt es zur Wolkenauflösung, wenn Luftmassen absinken. Dadurch wird die Luft erwärmt, sie kann grössere Wasserdampfmengen aufnehmen und sobald die relative Luftfeuchtigkeit unter 100% sinkt, verschwindet die Wolke. Dieser Prozess findet vor allem dort statt, wo ein höherer Luftdruck herrscht. Zur Veranschaulichung dieser Vorgänge dient die Abbildung 1. Die Schweiz befindet sich klimatologisch an der Grenze zwischen dem polaren Tiefdruckgürtel und dem subtropischen Hochdruckgürtel. Je nach Jahreszeit und Wetterlage entweder mehr im Einflussbereich des polaren Tiefdruckgürtels, was zu bewölktem Wetter führt, oder mehr im Einfluss des subtropischen Hochdruckgürtels, was sonniges und wolkenfreies Wetter zur Folge hat.

Wolkenklassifikation
Wolken werden aufgrund ihrer Erscheinung in Cumulus (Haufenwolken) und Stratus (Schichtwolken) eingeteilt. Cumulus-Wolken (Abbildung 2) entstehen in labil geschichteter Luft. Labil heisst, vereinfacht gesagt, eine kältere Luftschicht liegt über einer wärmeren Luftschicht. Die wärmere Luft ist leichter, steigt auf, kühlt sich ab und kondensiert: es entstehen Cumulus-Wolken. Umgekehrt bilden sich Stratus-Wolken (Abbildung 3) in stabil geschichteter Luft. Stabil heisst: wärmere Luft liegt über kälterer Luft. Ein selbständiges Aufsteigen ist nicht möglich, denn die kälteren und somit schwereren Luftschichten sind bereits unten. Hier kann es nur zur Wolkenbildung kommen, wenn die Luftmassen entlang einer Warmfront gezwungenermassen gehoben werden. Aber auch an einem Gebirge können Luftmassen durch eine starke horizontale Anströmung grossflächig steigen.
In der Vertikalen werden Wolken in drei Stockwerke eingeteilt. Tiefe Wolken, die sich in den unteren 2 km der Troposphäre befinden, mittelhohe Wolken (Alto-Wolken), die zwischen 2 und 7 km liegen, und hohe Wolken (Cirrus-Wolken), die sich auf einer Höhe über 7 km befinden. Die Kombination von Erscheinung und Art teilt die Wolken in zehn Gattungen ein. Diese Einteilung ist in jedem allgemeinen Meteorologielehrbuch vorhanden oder kann online über www.wolkenatlas.de betrachtet werden. Hier sind über 1800 Aufnahmen zu Wolken und anderen Wettererscheinungen archiviert.

Abb. 1: Ursachen der Wolkenbildung und -auflösung. Links oben die Erdkugel mit den wichtigsten Klimazonen. Die Schweiz liegt im Spannungsfeld zwischen subtropischem Hochdruckgürtel und polarem Tiefdruckgürtel.
Abb. 2: Cumulus-Wolken lassen auf eine labil geschichtete Atmosphäre schliessen.	Abb. 3: Nimbostratus-Wolke mit tiefer Basis und relativ grosser vertikaler Mächtigkeit.
Abb. 4: Lenticularis-Wolken lassen auf einen starken Höhenwind schliessen und werden nicht von diesem horizontal versetzt. Es ist grundsätzlich falsch, anhand dieser Wolken die Windstärke in der Höhe zu bestimmen.	Abb. 5: Rückseitenwetter: Die tiefliegenden Wolken sind Restwolken einer abziehenden Kaltfront. In der Höhe eine Schicht Cirrocumulus-Wolken.
Abb. 6: Knapp über der Nebelobergrenze: Nimmt die Bise zu, steigt der Nebel. Umgekehrt sinkt die Nebelgrenze bei abnehmender Bise.	Abb. 7: 27. Dezember 2002, 12 Uhr: Druckdifferenz über den Alpen grösser als 10 hPa. Das Wolkenbild lässt aber nicht eindeutig auf Föhn schliessen.
Abb. 8: Föhnfenster über dem westlichen Thunersee.	Abb. 9: Cumulonimbus-(Cb)-Wolke mit grosser vertikaler Ausdehnung.
Abb. 10: Der Niederschlag unter diesem Cb zeigt, wie die kalte Luft zu Boden fällt und den Niederschlag (im Bild nach rechts) ablenkt.

Wind
Hängegleiter wollen stets Informationen über die Windrichtung und -stärke in der Höhe. Wenn kein Internet und keine aktuelle Wetterkarte zur Verfügung steht, bleibt nichts anderes übrig als der Blick zum Himmel. Sind Wolken am Himmel, muss zuerst versucht werden, die Höhe dieser Wolken abzuschätzen. Umliegende Berge sind dabei sehr hilfreich. Sobald die Höhe bekannt ist, muss nur noch der Wolkenversatz beobachtet werden, und schon hat man Angaben über Windrichtung und -stärke in dieser Höhe. Diese Methode darf aber nicht angewendet werden, wenn die Wolken eine geschliffene Form haben, wie zum Beispiel bei Lenticularis-Wolken in Abbildung 4. Denn in diesem Fall bläst ein starker Wind um die Wolke, schleift diese glatt, und die Wolke selbst wird nicht vom Wind versetzt.
Die Windrichtung lässt einen direkten Schluss auf die Wetterlage und den damit verbundenen Wettercharakter zu. Bei wolkenlosem Himmel können auch Flugzeug-Kondensstreifen verwendet werden, um den Höhenwind zu bestimmen. Im Folgenden eine kurze Zusammenfassung der Wetterlagen, der typischen Wolkenbilder, und welche Schlüsse fürs Hängegleiten daraus gezogen werden sollten.

Westwind
Bei Westwind ziehen in mehr oder weniger regelmässigen Abständen Tiefdruckgebiete über die Schweiz hinweg. Diese Tiefdruckgebiete künden sich meist durch den Aufzug einer Warmfront an: Zuerst beobachtet man am westlichen Horizont (oft aus südwestlicher Richtung) aufziehende Zirren, die zunehmend in eine Cirrostratus-Schicht übergehen. Mit dem Näherrücken der Front sinkt die Wolkenuntergrenze, bis schliesslich ein Nimbostratus (Abbildung 3) auch die niedrigen Gipfel einhüllt und es zu regnen beginnt. Da sich bei diesem Aufgleitvorgang wärmere Luft über kältere Luft schiebt, ist die Schichtung stabil, und es entstehen nur stratusförmige Wolken. Diese Warmfronten sind, da der Wind vor der Front kaum an Stärke gewinnt, für die Hängegleiter nicht problematisch. Der einsetzende Regen oder die ungenügende Sicht setzen hier dem Flugbetrieb ein Ende.
Das Wolkenbild im Warmsektor (zwischen Warm- und Kaltfront) kann von stark bedeckt über aufgelockerte Stratocumulus-Felder bis hin zu wolkenlosem Himmel reichen. Kaltfronten haben einen viel steileren Neigungswinkel als Warmfronten. Dabei verdrängt die kältere Luft teilweise die in der Höhe liegende wärmere Luft, und es entsteht eine labile Schichtung. Es kommt dadurch zu sehr ausgeprägten Erscheinungen: Die Luft steigt schlagartig auf, stark quellende Bewölkung und sofort einsetzender Regen sind die Folgen. Im Vorfeld entsteht plötzlich ein kaum vorhersehbarer starker, böiger Wind. Im Sommer kommt es entlang von Kaltfronten zu mächtigen Gewitterwolken, sogenannten Cumulonimben (Abbildung 9). Da sich Kaltfronten im voraus nicht deutlich am Himmel ankündigen, wie z.B. Warmfronten, sind sie für die Hängegleiterfliegerei besonders gefährlich. Oft hat man den Eindruck, man könne vor der Front noch einen Flug machen. Aber die Erfahrung zeigt, dass der Wind oft früher und rascher einsetzt als erwartet. Darum ist bei Kaltfronten besondere Vorsicht geboten. Nach dem Durchzug der Kaltfront steigt der Luftdruck und die Restbewölkung wird kontinuierlich weggeräumt. In Abbildung 5 ist dies zu erkennen. Die Cirrocumulus-Wolken darüber deuten auf eine Instabilität in dieser Höhe. Überall dort, wo die Sonne bereits wieder die Erdoberfläche erwärmen kann, verdunstet die Bodenfeuchte, steigt auf, kühlt sich dabei ab, kondensiert, und es bilden sich Cumuli. Da die unterste Luftschicht nach dem Kaltfrontdurchzug meist noch recht feucht ist, liegt die Wolkenbasis tief.
Für den Wettercharakter der nächsten Tage gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder a) baut sich ein Zwischenhoch auf, welches sonniges Wetter mit sich bringt. Dieses hält jedoch meist nur einen Tag an, bis bereits die Zirren der nächsten Warmfront am westlichen Himmel aufziehen und das ganze Spiel wieder von vorne beginnt. Oder b) ein Hochdruckgebiet dehnt sich über Mittel- bis Nordeuropa aus. Dieses verursacht in seiner Folge zwischen Alpen und Jura oft ein Bisenströmung.

Bise
Im Sommer ist die von Osten heranströmende Luft relativ trocken. Es herrscht allgemein wolkenfreies Wetter mit angenehmen Temperaturen. Da die Luft jedoch kontinentalen Ursprungs ist, bleibt die Sicht eher schlecht.
In klaren Winternächten kommt es an der Erdoberfläche zu einem grossen Wärmeverlust. Die bodennahe Temperatur sinkt, die Luft kühlt sich ab, und es bildet sich Nebel oder Hochnebel. Darüber ist die Luft als Folge des Hochdruckeinflusses (Subsidenz) relativ warm und trocken (Abbildung 6). Ist die Bise nur schwach ausgeprägt, liegt die Nebelobergrenze tief. Kommt es jedoch zu einer starken Bisenströmung, so wird die Nebelobergrenze nach oben gedrückt. Die Höhe der Nebelobergrenze kann also indirekt verwendet werden, um die Stärke der Bise abzuschätzen.

Föhn
Das Wolkenbild bei Föhn ist klassischerweise blauer Himmel mit Lenticularis-Wolken und/oder Staubewölkung am Alpenkamm (siehe «Swiss Glider» August 2002). Leider gibt es viele Föhnfälle, bei denen das Wolkenbild ganz anders aussieht. Es kann z.B. blauer Himmel mit einzelnen Cumuli vorkommen. Ein Wolkenbild, das wir mit einer ganz anderen Wetterlage assoziieren. Oder der Himmel kann mehrheitlich bedeckt sein, wie z.B. am 27. Dezember 2002 um 12 Uhr, als die Druckdifferenz über den Alpen mehr als 10 hPa betrug (Abbildung 7). Aber auch Föhnfälle mit Cumulonimbus-Wolken sind bekannt (siehe «Swiss Glider» März 2003). Und zum Schluss noch eine Föhnlage, die über dem Thunersee ein Fenster in einer relativ kompakten Wolkendecke geöffnet hat (Abbildung 8). Ein rasch änderndes Wolkenbild kann häufig als Kennzeichen einer Föhnlage verwendet werden. Diese paar Beispiele dokumentieren bereits, wie anspruchsvoll es ist, aufgrund des Wolkenbildes eine Föhnlage zu identifizieren. So schön die Wolken auch sind und so viele Informationen wir daraus ableiten, wir kommen letztendlich nicht darum herum, die Wetterprognosen im Internet, Fernsehen oder Radio zu verfolgen.

Gewitter
Cumulus-Wolken, die bereits am Vormittag eine türmchenartige Form annehmen, künden relativ zuverlässig 6–10 Stunden im Voraus Wärmegewitter an. Sobald diese Wolken eine gewisse Mächtigkeit erreichen (Abbildung 9), spricht man von Cumulonimbus- Wolken, die immer zu Gewittern führen. Dabei kommt es neben intensiven Niederschlägen zum Ausbruch kalter Luft, die schlagartig zu Boden fällt und sich radial in alle Richtungen vom Gewitterherd ausbreitet (Abbildung 10). Dieser Wind ist böig und stark und kann für Hängegleiter in der Luft zur tödlichen Falle werden. Mehr zur Abschätzung der Gewittergefahr im Flug im nächsten «Swiss Glider».

Micha Schultze

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