Warme sonnige Tage im Sommer finden häufig im Zusammenhang mit einer Hochdrucklage mit einem dazu gehörigen flachen Druckgradienten statt. Aber warum enden diese Tage häufig mit lokalen Schauern und Gewittern, ohne dass mit einem Blick auf die Wetterkarte Hebungsfaktoren erkennbar sind?
Grund dafür ist der Tagesgang des Wetters, der zu allen Jahreszeiten aber besonders im Sommer sehr durch die Thermik bestimmt wird. Mit dem Sonnenaufgang gewinnt die Atmosphäre zunehmend an Energie und es wird eine Erwärmung spürbar (Tagesgang der Temperatur).
Warme Luft hat eine geringere Dichte wie Kältere und steigt deshalb auf. Die Folge ist, dass bei lokalen Temperaturunterschieden Thermikblasen entstehen, in denen die Luft aufsteigt. Dies ist ab einem Temperaturunterschied von etwa 2 Grad zur Umgebung der Fall. Da die Temperatur in der Troposphäre (unterste Schicht der Atmosphäre) in der Regel mit der Höhe abnimmt, wird die Luft in der Thermikblase auch beim Aufstieg abgekühlt.
Dies kann auch am Himmel anhand der Bewölkung beobachtet werden. Wasserdampf ist ein Bestandteil der Zusammensetzung unserer Luft in der Atmosphäre. Je kälter die Luft ist, desto weniger Wasser kann diese halten. Die Folge ist ein Anstieg der relativen Feuchte, das Kondensieren des Wasserdampfs und die Bildung von Quellwolken (Cumulus).
Mit einer zunehmenden Erwärmung im Tagesverlauf durch die Sonne, steigt die Luft in den Thermikblasen auch schneller. Am Nachmittag kann dies dazu führen, dass die thermisch bedingten Hebungsprozesse so stark sind, dass die Wolken weiter anwachsen und Schauer und Gewitter entstehen. Wenn am Abend die Energiezufuhr durch die Sonne wieder abnimmt, nimmt auch die Thermik ab. Dementsprechend nimmt auch die Aktivität der thermisch bedingten Schauer und Gewitter am Abend und im Verlauf der ersten Nachthälfte wieder ab.
Für Wetterbeobachtende wird in diesem Blog der Weg von einer Quellwolke zum Gewitter beschrieben.
Wie lässt sich bestimmen ob es zu solchen thermisch bedingten Gewittern kommt?
Neben den zu erwartenden Temperaturen am Tag ist auch die Schichtung der unteren Atmosphäre von Bedeutung. Die Temperatur nimmt in der Troposphäre mit etwa 0,6 bis 1 Grad pro 100 Meter ab. Je stärker die Abnahme der Temperatur der Umgebungsluft mit zunehmender Höhe ist, desto mehr fördert es den Aufstieg der Luft in der Thermikblase. Es ist entsprechend mehr Energie zur Bildung von Schauern und Gewittern vorhanden. Dabei handelt es sich um die Einschätzung der Stabilität beziehungsweise Labilität der Troposphäre. Zusätzlich gibt es natürlich auch andere Faktoren, die Hebung und somit Gewitter fördern.
Wo treten thermisch bedingte Gewitter auf (Hitzegewitter)?
Wo diese Art von Gewittern auftritt ist schwer vorherzusagen, da diese sehr lokal sind und sich oftmals auf wenige Ortschaften beschränken. Abhängig von der Schichtung der unteren Atmosphäre und anderer Hebungsfaktoren können Gebiete eingegrenzt werden, in denen die Schauer und Gewitter bevorzugt auftreten können. Auch bei schwachwindigen Wetterlagen fördern zum Beispiel Gebirgszüge durch die Berg- und Talwindzirkulation die Hebungsgebiete.
Berg- und Talwindzirkulation
Auch bei der Berg- und Talwindzirkulation handelt es sich um ein Wetterphänomen mit Tagesgang, das durch Thermik ausgelöst wird:
Tagsüber erwärmt sich die bodennahe Luft in den Bergregionen schneller als die Tallagen. Dies ist der Fall, da die Berghänge eher durch die Sonne beschienen werden als die Täler. Ausserdem ist in den Bergen ein geringeres Luftvolumen, welches erwärmt werden muss. Da die Luft an den Berghängen nun wärmer ist als die Umgebungsluft, steigt diese auf. Da die Luft zum Druckausgleich neigt, strömt als Ausgleich Luft aus den Tälern zu den Bergen, um dort bodennah die aufgestiegene Luft zu ersetzen. Somit ist der sogenannte Talwind entstanden.
Der Talwind ist so schwach, dass dieser zwar für Quellbewölkung über den Bergen sorgen kann, aber weniger als Ursache für Gewitter zu sehen ist. Eher kann dieser die Positionierung der Thermikgebiete beeinflussen.
Nachts verläuft dies umgekehrt: Die Berghänge kühlen schneller ab als die Täler. Da die bodennahe Luft in den Bergregionen kälter ist als die in den Tälern, folgt ein Absinken an den Berghängen. Die Luft strömt aus den Bergen in die Täler und der sogenannte Bergwind ist entstanden.