Radiosondenaufstiege

Grundlagen zu Radiosondenaufstiegen

Radiosondenaufstiege spielen eine wichtige Rolle im Nowcastingbereich, sowohl in der Gewittervorhersage und all seinen Begleiterscheinungen als auch für Nebel/Hochnebel, Glatteissituationen, alle Arten von Niederschlag und nicht zuletzt auch das Gefahrenpotential bei Sturmwirbeln. Die wesentlichen Parameter und abgeleiteteten Variablen von Radiosondenaufstiegen (ugs. auch: Temps, engl.: Soundings oder Sounding ascents) mit zahlreichen Fallbeispielen werden in dem PDF erklärt, was ich zum Abschluss dieser Einleitung verlinkt habe.

Die Quelle der Radiosondenaufstiege ist, sofern nicht anders angegeben, Wyoming Soundings.

Radiosondenaufstiege und Konvektion

Man unterscheidet zwei Typen von Konvektion:

  • Von Trockenkonvektion - auch Blauthermik, spricht man, sobald sich einstrahlungsbedingt Warmluftblasen vom Boden ablösen und aufsteigen. Dies geschieht irgendwann am Vormittag, wenn sich die nächtlich gebildete Strahlungsinversion durch die Sonneneinstrahlung aufgelöst hat, und ein aufsteigendes Luftpaket wärmer als seine Umgebungstemperatur ist. Nun kann es passieren, dass im Tagesverlauf ein recht starker vertikaler Temperaturgradient am Boden entsteht, z.B. bei trockenen Böden, Asphalt, Sand, etc. Dann verläuft der Aufstieg überadiabatisch. Dabei bilden sich an Strahlungstagen manchmal Kleintromben , z.B. Staub- oder Sandteufel.
  • Von Feuchtkonvektion - auch Wolkenthermik, spricht man, wenn sich thermisch oder dynamisch bedingt, Haufenwolken entwickeln. Sie entstehen, wenn die zwei Voraussetzungen - Feuchtlabilität und Hebung - erfüllt sind und ein Luftpaket vom Wolkenkondensationsniveau bis zur Höhe des freien Auftriebs gebracht wird.

Die Vertikalbewegungen bei konvektiven Prozessen sind viel größer (ab 1m/s) als bei stratiformen Hebungsvorgängen (im Zentimeterbereich), weshalb von aufsteigenden Luftpaketen bereits nach wenigen Minuten weite Strecken in der Vertikalen zurückgelegt werden können, bis hin zur Tropopause. Manchmal reicht es zur Anhebung der Tropopause (Deformation der Inversion zwischen Tropos- und Stratosphäre), selten zu einem echten Durchstoßen ("overshooting top").

Übersicht zu den Parametern im Radiosondenaufstieg

Grundlagen Soundings

  • a) Luftdruck bzw. Höhenangaben

    Diese sind in der Regel in der Ordinate angegeben (y-Achse) und zwar auf der linken Seite wahlweise in hPa oder km , bisweilen auch in Fuß (ft). Grob kann man sagen, dass 1013hPa etwa Meeresniveau, 850hPa 1,5km, 700hPa 3km, 500hPa 5,5km und 300hPa 9km Höhe bedeuten.Die Stratosphäre beginnt in der Regel zwischen 200 und 250hPa (in den Tropen auch höher) was aber jahreszeitlich und infolge der Höhendruckgebilde stark variieren kann.

  • b) Temperaturangaben

    In der Abszisse (x-Achse) wird die Temperatur in °C angegeben - je nach Art der Darstellungsform des Radiosondenaufstiegs (Stüve, Wyoming, Unisys,etc.) variieren die Linien gleicher Temperatur (Isothermen) von senkrecht bis zu 45° zur Abszisse.

  • c) Lufttemperatur

    Im Temp ist die rechte Linie immer die Lufttemperatur , die durch die Radiosonde beim Aufstieg gemessen wurde.

  • d) Taupunkt

    Die linke Linie markiert den Taupunkt (also diejenige Temperatur, auf die abgekühlt werden muss, um Sättigung und Kondensation zu erreichen)

  • e) Trockenadiabaten

    Je nach Diagramm werden auch die Trockenadiabaten in unterschiedlichem Winkel zur Abszisse eingezeichnet. Sie stehen für konstante Temperaturabnahme mit der Höhe in Metern/Kilometern unter trockenen Bedingungen ,d.h. für nicht gesättigte Umgebung (Luftfeuchte <100%). Hierbei gilt eine vertikale Temperaturabnahme von 1K/100m, egal ob die Luftfeuchtigkeit bei 20 oder 95% liegt.

  • f) Feuchtadiabaten

    Bei 100% hingegen handelt es sich um eine feuchtadiabatische Temperaturabnahme,d.h. durch Kondensation wird Wärme freigesetzt, die den Temperaturrückgang abschwächt. Die vertikale Temperaturabnahme beträgt dann zwischen 0,6 und 0,8K.

  • g) (Sättigungs-)Mischungsverhältnis (engl.: mixing ratio)

    Das Sättigungsmischungsverhältnis, i.d.R. gestrichelte , fast senkrechte Linien , ordnet jeder Temperatur eine bestimmte sättigungsspezifische Feuchte zu (so ist der Sättigungsdampfdruck eine Funktion der Temperatur), sodass mit Kenntnis des Temperaturverlaufs und des Taupunkts am Boden relativ leicht das Kondensationsniveau bestimmt werden kann.

  • h) Windstärke und -richtung

    Rechts im Diagramm wird i.d.R. die Windrichtung in Form von Windfiedern angezeigt. Dabei zeigt das dünne Ende die Herkunft des Windes, die Balken am anderen Ende die Stärke des Windes in Knoten (halber Balken 5Kn, ganzer Balken 10Kn, Wimpel 50Kn) an.

Leitfaden zur Interpretation von Radiosondenaufstiegen

(letzte Bearbeitung: Juli 2011)

Inhalt:

  • Crashkurs zu Soundings
  • zahlreiche Fallbeispiele
  • Vorhersage der Soundingparameter mithilfe von NWP (numerical weather prediction = Wettermodelle)

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