Berg-Tal-Wind

Die Berg- und Talwind-Zirkulation ist ein thermisch bedingtes lokales Windsystem. Sie gehört damit zu den tageszeitlichen Winden. Sie tritt im Gebirge häufig bei ruhigen, sonnenreichen, austauscharmen Hochdruck-Wetterlagen auf. Die treibende Kraft dieses Windsystems ist die Sonneneinstrahlung. Tal- und Bergwinde sind somit, wie andere Winde auch, thermisch, d.h. durch Temperaturdifferenzen angetriebene Winde.

Die Berg-Talwind-Zirkulation tritt im Gebirge an Schönwettertagen tagesperiodisches auf. Der tagsüber wehende Talwind wird von der infolge des Hangneigung stärkeren Sonneneinstrahlung und damit stärkeren Erwärmung der Hänge (Weinbergeffekt) angetrieben. Der Antrieb des vom späten Abend bis zum Morgen wehenden Bergwinds ist die gegenüber dem Tal stärkere Ausstrahlung und Abkühlung der Luft über den Hochflächen und Hängen. Die Berg-Talwind-Zirkulation ähnelt dem Tageszyklus des Land-/Seewindsystems, ist aber wegen der Vielgestaltigkeit des Geländereliefs und der sich daraus ergebenden Überlagerung mit dem Hangauf- und -abwind weitaus komplexer.

Entscheidend für die Ausbildung dieses Windsystem sind im wesentlichen 3 topographisch bedingte Faktoren, die zur Folge haben, daß sich die Luft über den Gebirgshängen schneller erwärmt als im Tal:

• Günstigerer Einfallswinkel: Die zur Sonne exponierten Hänge und die angrenzende Luft erwärmen sich schneller (Weinberg-Effekt).
• Kleineres Luftvolumen: Gegenüber der vorgelagerten Ebene muß in den Gebirgstälern nur ein weit kleineres Luftvolumen erwärmt werden (Volumeneffekt).
• Geringere Luftdichte in den Hochlagen: Im Vergleich zur dichteren Luftmasse in der Ebene wird in den Hochlagen entsprechend weniger Energie benötigt, um die "dünnere" Luft zu erwärmen.

Tagsüber erwärmt die Sonne den Boden der Berghänge und dadurch auch die boden-, d.h. hangnahe Luft, was insbesondere auch von der Ausrichtung zur Sonne, der Oberflächenform und dem Bewuchs abhängig ist. Dadurch erwärmt sich im Tal die bodennahe Luft am beschienen Hang rascher als die hangferne Luft. Diese warme Luft steigt dann an diesen Hängen auf. Als Ausgleich strömt von unten her Luft nach. Wegen des beschränkten Luftvolumens im Tal wird schließlich zunehmend Luft aus dem Vorland ins Tal gezogen und es entsteht im Laufe des Vormittags ein Wind, der das Tal hinauf weht, der Talwind. Nach Sonnenuntergang kühlt sich die hangnahe Luft ab. Sie wird kälter und schwerer und beginnt hinunter ins Tal zu strömen. Im Talgrund fließt die Luft von mehreren Seiten zusammen. Nun setzt sich die Luft zum Talausgang in Bewegung und es entsteht der Bergwind, der nachts aus dem Tal hinausweht.

Diese Art von Zirkulation findet man nicht nur in Hochgebirgen wie den Alpen, sondern kann durchaus auch in den Mittelgebirgen beobachtet werden. Das Berg-Tal-Windsystem ist damit ein weiteres Beispiel für ein kleinräumiges, regionales Windsystem, das durch Temperaturunterschiede und dem daraus entstehenden Wind erzeugt wird.

Talwind

An einem von der Sonne beschienenen Berghang setzt nach Sonnenaufgang schon bald eine starke Erwärmung des Bodens ein, wodurch sich die hangnahe Luft rascher erwärmt als die hangfernere Luft (Weinbergeffekt). Infolgedessen verringert sich die Luftdichte der warmen Luft und es setzt dort thermischer Auftrieb ein. Weil warme Luft leichter ist als kalte, steigt sie in Blasen an den Sonnenhängen auf. es entsteht Hangaufwind. Insoweit darf auf das Kapitel "Thermik" verwiesen werden. Dadurch bildet sich an den Hängen im Vergleich zu der über der Talmitte liegenden Atmosphäre ein tieferer Luftdruck aus. Infolge des Druckausgleichs, strömt Luft nun vom Tal zu den Bergen – der Hangaufwind entsteht (siehe Abbildung oben, 1. Zeile). Außerdem erwärmt sich die Luft über den Bergen insgesamt etwas schneller als über dem Flachland, wie die vg. 3 Faktoren zeigen, weshalb der Luftdruck über den Bergen rascher und stärker zu sinken beginnt. Zwischen den Bergen, insbesondere den Alpen, und dem Flachland entsteht damit ein Druckgradient, mit höherem Druck in der talvorgelagerten Ebene und tieferem Druck über dem Gebirge. Es bildet sich schließlich über den Bergen ein Hitzetief, das Luft aus Talvorland ansaugt. Um die aufgestiegenen Luftmassen zu ersetzen, stellt sich allmählich eine aus dem Vorland die Täler hinauf fließende Ausgleichsströmung ein. Et voilà: Der Talwind ist entstanden, der tagsüber das Tal hinauf weht.

Der Hangwind oder Hangaufwind setzt zunächst am Vormittag ein. Seine maximale Geschwindigkeit beträgt im Regelfall 2 - 3 km/h. Der Hangaufwind erfaßt unmittelbar meist nur eine 15 - 40 m mächtige Luftschicht, die direkt am Hang durch Unebenheiten und Bewuchs bereits wieder durch Reibung gestört ist. Den stärksten Hangaufwind findet man mittags bei höchster Sonneneinstrahlung ca. 15 - 30 m über dem Hang. Darüber wird er allmählich wieder schwächer. Dieses Maximum gilt es im Segelflug optimal zu nutzen. Das heißt, es ist möglichst dicht am Relief zu fliegen. Das wiederum heißt, in Bodennähe zu fliegen. Und dies wiederum heißt, daß das nur bei souveräner Beherrschung des Fluggeräts und großem fliegerischen Können angängig sein darf. Am Gebirgskamm löst sich die aufwärts strömende Luft vom Hang ab und steigt weiter auf. Geschieht dies, kann der weitere Flug in herkömmlich thermischer Manier angelegt werden, so die Arbeitshöhe über dem Grat das zuläßt. Bei entsprechender Luftfeuchte bilden sich nämlich an diesen Stellen oftmals Cumuluswolken.

Die aufsteigende Luft kühlt sich über dem Gebirgskamm schließlich wieder ab und sinkt über dem ursprünglichen oder einem benachbarten Tal oder auch über dem Vorland wieder in tiefere Lagen ab. Während des Nachmittags gewinnt der Talwind deutlich an Stärke und übertrifft nicht selten 20, 30 km/h, im Einzelfall kann er aber auch weit stärker und teilweise sehr böig sein. Dadurch kann es auch zu Störungen des Hangaufwinds kommen, was bei dessen Nutzung im Segelflug zu beachten ist. Bei entsprechend angeströmten Hängen kann sich der Hangaufwind aber auch deutlich verstärken. Um die Mittagszeit können sich abhängig von der Wetterlage (Schichtungsstablilität und Luftfeuchtigkeit) über den Berggipfeln und -kämmen häufig die ersten Quellwolken bilden, da die Luft aus den Tälern und dem Vorland, welche die Hänge hinauftransportiert wird, meist feucht ist. Auch sie wird erwärmt und steigt ebenfalls auf, wodurch sie sich abkühlt und relativ gesehen feuchter wird. Wenn sie das Kondensationsniveau (100 % Luftfeuchte) erreicht, bilden sich Wolken. Über den Tälern selbst bleibt der Himmel wegen der absteigenden Tendenz der Luft dagegen oft wolkenlos oder nur von einzelnen vom Höhenwind abgetriebenen Cumuli bedeckt, weil sich die absinkende Luft erwärmt und dabei relativ trockener wird. Da die abgetriebenen Cumuli nicht mehr vom Hangaufwind gespeist werden, ist für Segelflieger darunter die Thermiksuche regelmäßig erfolglos. Der Talwind kann durch überregionalen Wind infolge des Druckausgleichs zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten verstärkt oder vermindert werden.

Bergwind

Kurz vor, spätestens aber mit dem Sonnenuntergang kommen Hangauf- und Talwind zum Erliegen. Nach zeitweiligem Stillstand der Luftbewegung kehrt sich das Windsystem schließlich um. Die Luft über den Hochebenen und den Berghängen des Gebirges kühlt sich durch die stärkere Ausstrahlung schneller ab als die Luft über dem Tal in vergleichbarer Höhe. Die nun kühlere, dichtere und somit schwerere Luft strömt die Hänge hinab, fließt im Tal zusammen (konvergiert) und sorgt so für frische Luft am Talgrund, der Hangabwind hat eingesetzt (siehe Abbildung ober rechts, 2. Reihe). Somit dreht sich in den Nachtstunden die Windrichtung, der Wind weht nun von den Hängen ins Tal. Wegen des begrenzten Talvolumens sammelt sich die kühle Luft am Talgrund und beginnt schließlich sich in Richtung Talausgang in Bewegung zu setzen. Der kühle Bergwind stömt dann ins Vorland hinaus. Normalerweise ist der nächtliche Bergwind deutlich schwächer als der Talwind während des Tages, mitunter ist er kaum zu spüren, sorgt jedoch am Talgrund oder im Vorland für frische Luft. Typischerweise beginnt er 2 bis 3 Stunden nach Sonnenuntergang und dauert bis kurz nach Sonnenaufgang an.

In den höher gelegenen Tälern entsteht aufgrund der Höhenlage kältere Luft als in den tiefen Lagen und im talvorgelagerten Flachland. Somit bildet sich über den Bergen ein Kältehoch, im Vorland ein Tief aus. Infolge dieser Druckverhältnisse beginnt die kalte Luft durch das Tal hinaus in die Niederung abzufließen. Dieses Abfließen ist der Bergwind. Die Hangabwinde und der Bergwind sind regelmäßig deutlich schwächer ausgeprägt als die Hangauf- und Talwinde.

Oft wird das weitere Abfließen der Luft aus dem Tal durch orographische Gegebenheiten verhindert, so daß ein "Kaltluftsee" im Tal entsteht, der bei tieferen Temperaturen schnell zu Nebelbildung führt. Der Bergwind streicht dann über diese kompakte Kaltluftmasse hinweg, so daß man ihn im Talgrund kaum oder gar nicht spürt. Über der Talmitte kann sich am frühen Abend, solange sich dort noch wärmere Luft befindet, eine sog. Umkehrthermik bilden. Gelegentlich kommt es durch die Strömungskonvergenz dazu, daß diese Luft bis zum Kondensationsniveau aufsteigt und sich Wolken bilden, in diesem Fall meist kleinere, flache Quellwolken (Stratocumuli).

Umkehrthermik"

Eine Unterart der Konvergenz kann gelegentlich bei abendlichen Segelflügen angetroffen werden. Obwohl die Sonne längst keine Hänge mehr bestrahlt, dort also kein thermisches Steigen mehr herrscht, findet man mitunter mitten im Tal ein sanftes Steigen, während dort tagsüber nur Fallen zu finden war. Kühle Hangabwinde strömen in Talmitte zusammen und bewirken die Hebung der wärmeren Luftmasse im Tal. Besonders ergiebig ist diese "Umkehrthermik" dann, wenn das Talwindsystem lange anhält und damit der normalerweise schon kurz nach Sonnenuntergang im Tal einsetzende abendliche bzw. nächtliche Bergwind erst verzögert einsetzt. Deswegen ist die "Umkehrthermik" auch nur bei relativ ruhiger Windbewegung bzw. Windstille anzutreffen. Schon so manchem hat diese "Umkehrthermik" noch zum Heimflug verholfen. Manchmal kann diese Erscheinung, die im Grunde nur eine Form lokaler Konvergenz darstellt, auch zur Auslösung von nächtlichen Schauern oder Gewittern führen, wenn die Luftmasse hinreichend labil und sehr feucht ist.

Segelfliegen im Gebirge

Wegen der bereits angesprochenen Besonderheiten und Gefahren des Segelfliegens im Gebirge wird auf die Präsentation "Segelfliegen in den Alpen" verwiesen.