Wer an heissen Sommertagen an einem See oder Meer weilt, dem ist sicherlich schon aufgefallen, dass einem stets ein kühler Wind vom See bzw. Meer entgegenweht. Doch warum weht am Ufer oftmals dieser kühle vom See bzw. Meer kommende Wind? Der Grund liegt im Seewind einem Teil der Land-Seewind-Zirkulation. Im Folgenden versuchen wir das Land- und Seewindsystem physikalisch zu erklären.
Was ist das Land-See-Windsystem?
Bei der Land- und Seewind-Zirkulation handelt es sich um ein thermisch bedingtes lokales Windsystem, welches ausgeprägter an Meeresküsten, in abgeschwächter Form auch an den Ufern grösserer Binnenseen vorzufinden ist. Voraussetzung zur Entstehung des tagesperiodischen Windsystems sind geringe grossräumige Luftdruckgegensätze und möglichst wenig durch Bewölkung behinderte Ein- und Ausstrahlung. Sofern also keine kräftigen Winde aufgrund der Grosswetterlage die Bildung des Land-See-Windsystems verhindern, ist an Meeresküsten und an Ufern grösseren Binnenseen ein tageszeitlicher Wechsel der Windrichtung zu beobachten. Die Ursache der Land- und Seewindzirkulation ist thermischer Natur und ist hauptsächlich auf das unterschiedliche thermische Verhalten von Land und Wasser zurückzuführen.
Wie entsteht die Land- und Seewindzirkulation?
Eine Bedingung für die Entstehung der Land-Seewind-Zirkulation sind Wetterlagen die von ausgeglichenen Druckverhältnissen geprägt sind. In Abbildung 1a) ist dies durch horizontale Isobaren (Linien gleichen Luftdrucks) veranschaulicht. Vormittags nach Sonnenaufgang wird die Landfläche aufgrund ihrer geringeren Wärmekapazität im Vergleich zur Wasserfläche um ein Vielfaches schneller erwärmt. Somit wird die über Land liegende Luft erwärmt, während sich die Luft über Wasser kaum verändert. Die wärmere Luft beginnt über Land aufzusteigen und die Isobaren werden gehoben (vergleiche Abbildung 1b)). Folglich ist auf gleichem Höhenniveau (gestrichelte Linien) der Luftdruck über dem Land höher als über dem Wasser. In der Höhe entsteht also über dem Land ein kleinräumiges Höhenhoch (H) und über dem Wasser ein Höhentief (T). Die Atmosphäre möchte diese vorhandenen Druckunterschiede abbauen und es entsteht in der Höhe eine Ausgleichsströmung vom Land Richtung Wasser (vergleiche Abbildung 1b)). Durch die Ausgleichsströmung in der Höhe sammelt sich über dem Wasser «Masse» an, was zu einem Druckanstieg am Boden und somit zu einem lokale Bodenhoch (H) führt. Im Gegenzug sinkt an Land der Druck am Boden (Abfließen der Luft in der Höhe) und es entsteht ein Bodentief (T) (vergleiche Abbildung 1c)). Somit etabliert sich anschliessend am Boden eine Ausgleichsströmung vom Bodenhoch über dem Wasser zum Bodentief über Land. Dieser Wind bezeichnet man seiner Herkunft nach als «Seewind», der oft kühlere Meeres- oder Seeluft Richtung Land transportiert. Mit den genau entgegengesetzt angeordneten Druckverteilungen in der Höhe und am Boden, erhält man schlussendlich einen geschlossenen Kreislauf, eine Zirkulation.
In der Nacht drehen sich die Strömungsverhältnisse um. Nach Sonnenuntergang kühlt die Landfläche und die darüber liegende Luft stärker ab als über dem Wasser und es entsteht ein thermisches Hoch, über dem Wasser ein thermisches Tief. Durch diese im Vergleich zu tagsüber gegensätzlichen Druckverhältnissen dreht sich die Zirkulation im Laufe der Nacht um, und es stellt sich über dem Boden der sogenannte «Landwind» ein, der vom Land Richtung See weht (vergleiche 1d)).
In der Schweiz findet man die Land- und Seewinde an einigen grösseren Binnenseen wie z.B. am Bodensee, Genfersee, Zürichsee, aber auch am Vierwaldstättersee (siehe Oberwind unten). Das Land-Seewindsystem ist jedoch vor allem in der Nähe der Voralpen und Alpen häufig auch von einem Hang- oder Talwind überlagert.
Der Oberwind: Ein lokaler Seewind im Luzerner Seebecken
Der «Oberwind» (Schönwetterwind) ist ein thermischer Seewind aus südöstlicher bis östlicher Richtung am unteren Teils des Vierwaldstättersees im Luzerner Seebecken. Er erreicht eine Windgeschwindigkeit von 5 bis 10 km/h, manchmal auch etwas mehr. Der Oberwind erstreckt sich vom Eingang des Luzerner Seebeckens, Linie zwischen dem Meggen- und Haslihorn, bis zur Stadt Luzern. Bei sonnigem Wetter setzt er jeweils in der zweiten Vormittagshälfte bis gegen Mittag ein und flaut gegen den Abend hin wieder ab. Er tritt vornehmlich im Sommerhalbjahr auf, seltener in der kalten Jahreszeit und nur bei bestimmten Temperaturverhältnissen.
Entstehung des Oberwinds
Mit der Sonneneinstrahlung heizen sich einerseits die bebauten Gebiete der Stadt Luzern am unteren Teil der Luzerner Seebucht auf, anderseits erwärmen sich auch die südexponierten Hänge am Seebecken, wie beispielsweise die des Dietschibergs. Auf der anderen Seite steht die relativ kühle Wasserfläche der Luzerner Seebucht sowie des Kreuztrichters (Seeteil, wo die vier Seearme aufeinandertreffen). Somit stellt sich eine Luftströmung von relativ höherem Druck über den kühleren Wasserflächen zum relativ niederen Druck über der erwärmten Stadt und den angrenzenden Sonnenhängen ein. Begünstigt wird die Entwicklung des Oberwinds, wenn das überlagerte Windfeld generell südliche Richtungen aufweist. Hingegen dämpfen oder verhindern überlagerte nördliche Winde oder Druckanstieg den Oberwind.
Grundsätzlich wird der Oberwind von der Sonneneinstrahlung gesteuert. Es gibt aber auch eine Schlechtwettervariante. Dabei ist es über dem Vierwaldstättersee bewölkt und an den Voralpen fällt gelegentlich noch etwas Niederschlag. Dagegen scheint im Mittelland schon zum Teil die Sonne. Dadurch setzt ein Ausfliessen von kühlerer Luft vom Vierwaldstättersee Richtung Nordwesten ein. Diese Konstellation kann beispielsweise nach dem Durchgang einer Kaltfront eintreten, wenn Restbewölkung an den Voralpen hängen bleibt.
Ein weiterer Sonderfall des Oberwinds tritt im Zusammenhang mit Schauern oder Gewittern auf. Er ist mit Windgeschwindigkeiten von über 20 km/h deutlich stärker und böiger. Voraussetzung dafür sind meist mehrere Schauer oder Gewitterzellen über Ob- und Nidwalden. Sie verursachen ein Ausfliessen der kühleren Luft Richtung Norden zum Mittelland hin. Über dem Luzerner Seebecken stellt sich vorübergehend ein kräftiger Südostwind ein.