In der letzten Ausgabe des «Swiss Glider» ging es Martin Gassner darum, mittels Wärmplatten-Versuchen die Theorie zu erhärten, dass bei einem zu grossen Gradienten die Thermik eng und unangenehm wird. In dieser Folge berichtet Ligachef Martin Scheel über weitere Aspekte und Erfahrungen zu diesem Thema.

Schichtung, Thermik, Turbulenz

Der Einfachheit halber möchte ich mich auf ein «Standard»-Bergtal beschränken (siehe Abbildung), den Wind und andere Faktoren vernachlässigen und zuerst einige Begriffe definieren:
Talboden, Talwindbereich: Morgens ist der Talboden oft mit einer Inversion angefüllt, später im Tagesverlauf verschwindet diese, dann setzt oft der Talwind ein, der stabile Luft heranführt und ausserdem die Thermik zerreisst.

Aufwärmbereich 1: In diesem Bereich wärmt die Sonne den Untergrund auf und dieser die anliegende Luftschicht. Wird der Temperaturunterschied zur Umgebungsluft genügend gross, beginnt die warme Luftmasse zu steigen und «fliesst» dem Hang entlang hoch, wobei sie die dort befindliche, noch am Hang liegende warme Luft «mitnimmt» (Aufwärmbereich 2). Sie wird durch «schlechtere» Schichten (Wind, schlechterer Gradient) gestört.

Ablösepunkt: Wegen einer Geländeunebenheit, Waldkante, Schnee oder anderem löst sich die warme Luft vom Boden ab und bildet Blasen oder andere Pakete.

Steigbereich: Je grösser der Temperaturunterschied zur Umgebungsluft, desto schneller steigen diese Pakete. Sie werden ebenfalls durch schlechtere Schichten gestört.

Bremsbereich: Das Warmluftpaket verliert an Geschwindigkeit, da der Temperaturunterschied zur Umgebungsluft zu klein wird. Ist der Gradient im Steigbereich nicht genügend hoch, oder das Warmluftpaket nicht genügend warm, wird dieses schon im Steigbereich verlangsamt. Diese beiden Bereiche sind natürlich in der Praxis oft nicht scharf getrennt.

Nun gehen wir zu unserem eigentlichen Thema über, dem Einfluss des Gradienten auf die Thermik in den einzelnen Bereichen. Vorweg aber als Anhaltspunkt eine alte Faustregel: 0.6°/100 m und weniger gilt als schlecht, 0.7°/100 m und mehr gilt als gut.

Talboden, Talwindbereich: Wie erwähnt, ist der Gradient am Boden morgens häufig negativ (Bodeninversion). Später setzt der Talwind ein, so dass die Thermikbildung auch wieder stark gestört wird. Wichtiger für die Flugplanung ist in diesem Zusammenhang zu wissen, wie weit der Talwind am Nachmittag hochreicht.

Aufwärmbereich 1: Hier wird's interessant! Bei Gradienten von 0.8 und mehr wird der Temperaturunterschied zur Umgebungsluft schnell zu gross, so dass sich schon kleine Luftmengen ablösen und mit starken Steigwerten emporschiessen. Die Blasen sind derart klein, dass selbst gute Piloten nicht immer in der Lage sind, diese auszudrehen. Es kommt dazu, dass wegen der Grösse der Bubble und zusätzlich wegen der hohen Schräglage und dem entsprechend höheren Eigensinken schnell der untere Rand erreicht wird und zu einer nächsten Bubble gewechselt werden muss! Diese kommt (gleichbleibende Bestrahlung vorausgesetzt) bestimmt! Auf die Tatsache, dass diese Bubbles als turbulent empfunden werden, brauche ich wohl nicht näher einzugehen. Im Gegensatz dazu dauert es bei Gradienten von ca. 0.4­0.6 wesentlich länger, bis eine Luftmasse genügend aufgeheizt ist, um mit dem Steigen zu beginnen. In dieser Zeit wärmt sich auch in der näheren Umgebung die Luft auf, und gemeinsam beginnt dann dieses Paket den Weg nach oben. Diese Luftmasse hat sich ebenso, wenn nicht noch stärker, aufgewärmt, und es ist ein einfaches, ein solches Paket zu zentrieren. Aber wehe dem, der eines verpasst ... bis das nächste kommt, steht er wohl am Boden.

Aufwärmbereich 2: Meist wird die entstandene und noch am Hang liegende Warmluft von unten hochkommender Thermik mitgenommen, nur selten und bei hohem Gradienten beginnt sie selbst zu steigen. Dieser Bereich kann zum Dämpfer beziehungsweise angenehmen Beschleuniger zum Bereich 1 werden (vor allem beim Gradienten 0.7), aber den Effekt von 1 auch negativ verstärken.

Ablösepunkt: Das Ablösen der Thermik hat mit dem Gradienten am Ablösepunkt keinen grossen Zusammenhang. Hingegen ist der Temperaturunterschied vom Thermikpaket zur Luftmasse wichtig: Ist er gross, hat das Paket einen grösseren Drang, gerade hochzusteigen. Ist er klein, fliesst die Warmluft eher noch länger dem Hang entlang weiter hoch. An einer Ecke jedoch, wie gezeichnet, wird sich Warmluft meistens ablösen.

Steigbereich: Endlich ist ein hoher Gradient gefragt! Je grösser, desto besser... Die Pakete werden bei einem hohen Gradienten weniger gebremst und können auch angenehme Formen annehmen.

Bremsbereich: Je langsamer das Paket gebremst wird (mässiger Gradient, in dem der Temperaturunterschied zur Umgebungsluft langsam kleiner wird), desto angenehmer (noch schöner ist es für uns natürlich, wenn der Bremsbereich erst über der Basis liegt). Wird das Warmluftpaket durch einen sehr tiefen Gradienten (< 0.3) oder gar durch eine Inversion «angehalten», können Turbulenzen entstehen. Um sich das vorstellen zu können, denken wir an einen Wassertropfen, der ins Wasser eintaucht und dabei zerspritzt.

Störschichten: In allen Bereichen kommen in der Realität meist Luftschichten dazu, die das Hochsteigen beeinträchtigen. Abgesehen vom Wind, sind dies vor allem Schichten mit tiefem Gradienten oder kleinere Inversionen. Das Warmluftpaket muss sich durch diese Schicht(en) hindurchdrängen, und ähnlich dem Wassertropfen, der ins Wasser fällt, entsteht dabei Turbulenz.

In wenigen Sätzen zusammengefasst behaupte ich also folgendes: Unterhalb des Ablösepunktes ist ein mässiger Gradient besser als ein hoher, da sich sonst (zu) kleine Warmluftkörper ablösen und (zu) schnell steigen, was schwierig auszunützen ist und Turbulenz verursacht. Oberhalb des Ablösepunktes ist ein möglichst hoher Gradient gefragt, damit die Thermik ungehindert wegsteigen kann. Stösst die Thermik an stabilere Schichten, hat dies ebenfalls Turbulenz zur Folge. Damit sich keine zu grossen Wolken bilden, ist auf der Höhe der Basis wieder eine stabilere und vor allem auch trockene Schicht erwünscht.

Um das Ganze etwas anschaulicher zu machen, skizziere ich noch den besten und den schlechtesten Fall:

Optimalfall: Im unteren Aufwärmbereich haben wir einen Gradienten von 0.5, weiter oben 0.7 und von der Waldgrenze an 1.0, wodurch die grossen, in berechenbaren zyklischen Abständen hochkommenden Luftblasen im Steigen nicht mehr gehindert werden und gut nach oben wegziehen. Erst kurz unter der Basis wird die Luftmasse wieder stabiler, 0.5 bitte, was die dann ja schon gut vergrösserte Blase zum langsamen Bremsen brächte, wenn da nicht schon ein leichter Saugeffekt einsetzten würde, der uns das schnelle Steigen bis an den Wolkenrand ermöglicht. 400 m höher dann folgt eine stabilere, jedoch extrem trockene Luftschicht, damit es keine Ausbreitungen gibt... Das Ganze wird noch unterstützt durch leicht abfallenden und nicht allzu hohen Luftdruck, und natürlich ist der Wind auch moderat ... Ein Tag, an dem Du dass Gefühl hast, dass Du gut fliegst, ein Tag, an dem alles drin liegt und erst noch ein Tag, der in dieser Hinsicht wenig Gefahren birgt...

Worst case: 1.0 bis knapp unter dem Startplatz (das ist ja auch oft die Höhe, in der wir in Hangnähe Thermik suchen), dann eine Inversion, die aber von den stärkeren Ballen «durchgeheizt» wird. Auch darüber vereiteln diverse Schichten mit tiefem Gradient gemütliches Steigen. Absinkinversion (Absinken der Luftmasse bei Hochdruckaufbau mit eingelagerter Inversion) und Wind erhöhen das Gefühl, heute wirklich nicht in Form zu sein. Da Du den richtigen Startzeitpunkt verpasst, saufst Du zuerst mal unter die Inversion, hast da unten im sonnenbeschienenen Kessel ganz schön Mühe, die engen Blasen zu packen, diverse Klapper, und erst nach 20 Minuten gelingt es Dir, schweissgebadet den Startplatz zu überhöhen. Deine Freunde sind schon lange weg (ach, wie fliege ich heute...), nach der ersten Talquerung sind es aber sie, die unten hängen, und Du derjenige, der sich die stärksten Blasen aussuchen kann, weil sie von den andern schon markiert sind...

Zum Glück sind nicht alle Tage wie diese zwei beschriebenen Extremfälle. In der Realität mischen sich Dutzende von Faktoren (z.B. Wind, Luftdruck Ab-/Aufbau, Luv-/Leeseite von Gebirgszügen und damit verbundene Steig-/Absinkvorgänge, Bodenfeuchte und damit verbunden später Thermikbeginn, Abschattungen und vieles mehr) zusammen und bilden den Tag. Je mehr dieser Faktoren du aber kennst, desto genauer kannst du den Tag planen und bist auf die entsprechenden Verhältnisse vorbereitet. Nicht zuletzt ist dies auch für die Sicherheit wichtig.

Martin Scheel

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