Kategorie: Wissen

Hoch RAMESH sorgt derzeit für sehr trockene Luft auf den Bergen, somit kann man hier eine ausgezeichnete Fernsicht genießen. Von exponierten Bergen kann man dann nicht selten über 150 km entfernte Gipfel erblicken, manchmal auch über 200 km. Bei perfekten Bedingungen ist es etwa möglich von der Villacher Alpe aus die Wildspitze in den Ötztaler Alpen zu erspähen oder auch vom Bayerischen Wald aus den Großglockner (etwa 215 km).

Erdkrümmung

Die maximal mögliche Fernsicht hängt in erster Linie von der Erdkrümmung ab, so entfernt sich der sichtbare Horizont mit zunehmender Beobachtungshöhe. Beispielsweise liegt der Horizont für einen stehenden Menschen am Strand in einer Entfernung von etwa 5 Kilometern, während er von einer hundert Meter hohen Klippe schon 39 Kilometer entfernt liegt. Von einem Flugzeug in 10 Kilometern Höhe sind es dann sogar 360 Kilometer.

Atmosphärische Refraktion

Neben der Erdkrümmung spielt auch die unterschiedliche Dichte der Luft in Abhängigkeit von der Höhe eine Rolle. Dies führt nämlich zu einer Änderung des Brechungsindexes der Luft entlang des Strahlverlaufs und bewirkt eine bogenförmige Krümmung des Strahls. Dadurch können entfernte Gegenstände höher erscheinen, als sie tatsächlich sind, weshalb die horizontale Sichtweite etwas erhöht werden kann. Ein Spezialfall davon ist die astronomische Refraktion, die dazu führt, dass der obere Rand der Sonne sichtbar wird, obwohl er sich tatsächlich noch knapp unterhalb des Horizonts befindet. Bei wolkenlosem Himmel ist die Sonne also schon ein paar Minuten vor dem tatsächlichen Sonnenaufgang zu sehen.

300 km und mehr

Innerhalb der Alpen kann man bei perfekten Bedingungen an manchen Standorten sogar 300 km weit sehen, sofern keine anderen Berge im Weg sind. Beispielsweise kann man von den Ligurischen Alpen über die Po-Ebene hinweg bis zu den Südalpen in Italien blicken: Auf manchen Bildern etwa von der Cima Durand sieht man sogar den 304 km entfernten Monte Adamello. Im Extremfall kann man bei perfektem Kontrast kurzzeitig sogar über 400 km weit sehen, wie auf dem folgenden Bild vom Pic de Finestrelles (2826 m) in den Pyrenäen östlich von Andorra mit Blick bis zu den französischen Alpen.

Avui els #Alps s’han deixat veure des del Gra de Fajol, al #Ripollès a més de 430 kms. Abans de sortir el sol. LLums de #Sete i Cap d’Agde. Ventoux a l’extrem de la 3°imatge. La Barre d #Ecrins en la 4°. Feu click a cadascuna. @MeteoMauri @alcantara_alb @ARAmeteo @elpuntavui pic.twitter.com/QgrWCTId50

— Horitzons llunyans (@finestresdaire) September 23, 2018

Die beste Fernsicht gibt es meist zur Dämmerung bei herbstlichen oder winterlichen Inversionswetterlagen. Dazu sind exponierte, hohe Berge am Rande eines Gebirges besonders geeignet, wenn man von dort aus über eine Ebene hinweg zu einem anderen Gebirge blicken kann. Ein paar Bilder vom Schneeberg aus 270 km Entfernung gibt es hier.

Hochdruckwetter und die trockene Luft machen es möglich. Unglaubliche Aufnahmen aus den Westkarpaten (Slowakei). 285 km Sichtweite dieser Tage vom Gipfel des Ostredok bis Schneeberg und Rax… https://t.co/aBZx1IzJ2C

— uwz.at (@uwz_at) January 9, 2020

Quelle Titelbild: www.foto-webcam.eu

Österreich liegt derzeit unter Hochdruckeinfluss und besonders in den Bergen kann man nahezu ungetrübten Sonnenschein genießen. Während es normalerweise mit zunehmender Höhe immer kälter wird, sammelt sich bei einer herbstlichen Hochdrucklage die vergleichsweise schwere Kaltluft aber in den Tälern und Niederungen, sodass sich die übliche Temperaturschichtung in einem bestimmten Niveau umkehrt. Die höchsten Temperaturen werden knapp oberhalb dieses Niveaus erreicht, was etwa am Samstag in sonnigen Lagen um etwa 900 m Höhe der Fall ist. Dank der Subsidenz der Luft im Kern des Hochdruckgebiets kann man zudem eine ausgezeichnete Fernsicht genießen.

Kaltluftproduktion

Aufgrund der von der Erde emittierten, langwelligen Strahlung kühlt sich der Boden und damit auch die Luft in den unteren Luftschichten wesentlich schneller ab, als die Luftmassen in der Höhe. Bevorzugt in Tal- und Beckenlagen entstehen dabei sogenannte Kaltluftseen, die beim niedrigen Sonnenstand im Herbst und Winter auch tagsüber bestehen bleiben. Tatsächlich kühlt sich die bodennahe Luft bei beständigen Inversionswetterlagen im Winter sogar langsam weiter ab, die Kaltluft wird also an Ort und Stelle produziert. Dieser Prozess ist besonders effektiv, wenn am Boden Schnee liegt und der Hochnebel in den Nächten vorübergehend auflockert.

Nebelmeer

Bei einer ausgeprägten Inversionswetterlage ist der Übergang von Warm- zu Kaltluft meist sehr scharf. An der Grenze der beiden unterschiedlichen Luftmassen bilden sich oft Wolken, in den Wetterberichten ist dann von Hochnebel die Rede. Aber auch ohne Wolkenschicht ist es unterhalb der Inversion häufig dunstig, denn durch die fehlende Durchmischung mit der oberen Atmosphäre sammeln sich Schadstoffe langsam an und die Sicht ist getrübt. Eine beständige Inversionswetterlage führt daher auch zu einer schlechten Luftqualität.

Ab Sonntag im Osten viel Nebel

Am Freitag gibt es den meisten Hochnebel aufgrund der nordöstlichen Strömung vor allem entlang der westlichen Nordalpen im Grenzbereich zu Bayern. Am Wochenende dreht die Strömung allerdings auf Südost: Nach einem verbreitet sonnigen Samstag verlagert sich somit der Nebelschwerpunkt ab Sonntag in den Osten Österreichs, besonders im Wald- und Weinviertel bleibt es dann oft ganztags trüb. Zu Wochenbeginn fällt im Osten und Südosten dann bei beständigem Hochnebel stellenweise auch ein wenig Nieselregen. Die Nebelobergrenze liegt am Wochenende bei 600 bis 800 m und steigt zu Wochenbeginn auf rund 1000 m an.

Barometer

In der Regel verbindet man tiefen Luftdruck mit schlechtem Wetter und hohen Luftdruck mit schönem Wetter. Besonders im Winterhalbjahr ist dies allerdings irreführend, da sich das Wetter in den Niederungen bei Hochdrucklagen oft grau in grau zeigt. Paradoxerweise gibt es im Winter meist sogar bei Tiefdruckeinfluss die besten Chancen auf Sonnenschein im Flachland, so kommt etwa im Osten Österreichs vor allem nach Durchzug von Kaltfronten bei lebhaftem Westwind häufig die Sonne zum Vorschein. Die Wetterangaben auf Barometern sind im Winter also oft nicht korrekt. Allgemein ist für Wetterprognosen nicht der absolute Luftdruck relevant, sondern vielmehr seine Änderung mit der Zeit. Beispielsweise kündigt schnell fallender Luftdruck meist Wind und Regen an.

Titelbild © www.foto-webcam.eu

Weite Teile Mittel- und Westeuropas erleben derzeit die ausgeprägteste Hitzewelle des Sommers. Die heißeste Luft nordafrikanischen Ursprungs liegt über Westeuropa, so gab es heute etwa in Teilen Spaniens sowie örtlich auch in Südfrankreich Höchstwerte um 40 Grad. Von Frankreich bis nach Norddeutschland wurden zudem verbreitet Temperaturen zwischen 35 und 38 Grad verzeichnet.

Österreich liegt zwar nur am Rande der heißesten Luftmasse, dennoch hat es für Spitzenwerte bis 35 Grad im Seewinkel gereicht:

• 34,9 Grad Andau (B)
• 34,4 Grad Gänserndorf (NÖ)
• 34,3 Grad Hohenau (NÖ)
• 34,3 Wien Innere Stadt (W)
• 33,8 Grad Wolkersdorf (NÖ)

Mittagssonne

Die Sonnenbrandgefahr steht in direktem Zusammenhang mit dem Sonnenstand und ist den Mittagsstunden am größten. Der UV-Index erreicht beispielsweise in Innsbruck und Wien derzeit zwischen etwa 11 und 15 Uhr hohe Werte über 6, mit der Spitze um etwa 13 Uhr. In dieser Zeit muss man besonders gut auf ausreichenden Sonnenschutz achten.

Nachmittagshitze

Die höchste Lufttemperatur wird im Hochsommer meist erst im Laufe des Nachmittags erreicht, also um oder kurz nach 16 Uhr. Die Verzögerung hat mit der Trägheit der Erwärmung des Erdbodens zusammen. Eine Ausnahme stellen hier manchmal Meeresküsten und Berggipfel dar, weil hier ab Mittag die Seebrise bzw. Quellwolken mitunter eine weitere Erwärmung verhindern. Im Wasser ist der Unterschied sogar noch größer, so weisen Badeseen an windschwachen Tagen meist erst am Abend um etwa 18 Uhr die höchste Wassertemperatur auf.

Aus dem selben Grund erleben wir Anfang August im Mittel auch die wärmsten Tage des Jahres, obwohl der höchste Sonnenstand bereits am 20. Juni erreicht wurde und die Tage seither schon um fast 1,5 Stunden kürzer geworden sind. Tatsächlich steht die Sonne derzeit zu Mittag so hoch wie etwa Anfang Mai, die mittlere Tagestemperatur liegt aber 6 Grad höher.

Aus meteorologischer Sicht ist der ideale Zeitpunkt zum Baden jedenfalls am späten Nachmittag um etwa 17-18 Uhr, wenn die Sonne bzw. die UV-Strahlung nicht mehr so intensiv ist, dafür Luft und Wasser aber noch sehr warm sind.

Titelbild © Adobe Stock

 

Gestern in den Abendstunden entwickelte sich westlich von Graz ein kräftiges Gewitter, das in weiterer Folge die Stadt selbst traf. Beobachten konnte man die Gewitterwolke aber selbst noch von Wien aus:

In unseren Breiten können Gewitterwolken Höhen von 10 bis 12 km erreichen, die eher seltenen Winter-Gewitter hingegen nur etwa 8 km. Mit ein bisschen Schulgeometrie kann man die Entfernung einer Gewitterwolke bestimmen. Verwendet man den Satz des Pythagoras, beachte dabei die Erdkrümmung und die atmosphärische Refraktion – die Lichtbrechung – ergibt die Entfernung des Horizontes zu einem erwachsenen Menschen etwa 5 km. Nun reichen Gewitterwolken aber in angesprochen große Höhen und sind somit noch aus deutlich weiteren Entfernungen sichtbar.
Für eine theoretisch gerade noch sichtbare Gewitterwolke mit einer Höhe von etwa 12 km ergibt sich eine maximale Entfernung von 430 km.

Zeitverzögerung zwischen Blitz zu Donner

Nicht unerlässlich ist aber auch aus dem zeitlichen Abstand zwischen Blitz und Donner auf die Entfernung zu einem Gewitter schließen zu können.

Das Licht eines Blitzes legt pro Sekunde etwa 300.000 km zurück. Selbst bei Gewittern mit einer maximal noch sichtbaren Entfernung von etwa 430 km sieht man einen Blitz somit nahezu gleichzeitig mit seiner Entstehung.
Der Schall hat hingegen nur eine Geschwindigkeit von etwa 300 m pro Sekunde. Tritt ein Blitz in 1 km auf, hört man dessen Donner somit erst nach 3 Sekunden.
Allgemein gilt: Zählt man die Sekunden zwischen Blitz und Donner und teilt diese durch 3, so erhält man die ungefähre Entfernung zum Gewitter in Kilometern.
Beispiel: Liegen zwischen Blitz und Donner etwa 12 Sekunden, trat der Blitz in ca. 4 km Entfernung auf.

 

Titelbild: Cumulonimbus – Quelle: pixabay.com

Luftbewegung in der Atmosphäre

Die Luftmassen in der Atmosphäre sind stets in Bewegung. Grund dafür sind unter anderem die aus Temperaturunterschieden resultierenden Druckunterschiede in der Luft. Diese Druckunterschiede wollen ausgeglichen werden und somit setzt eine Strömung von hohem zu tiefem Luftdruck ein – der uns bekannte Wind. Aufgrund der sich drehenden Erde weht der Wind aber nicht in direkter Linie vom Hoch zum Tief, sondern wird abgelenkt. Man spricht dabei von der ablenkenden Corioliskraft. Diese führt dazu, dass sich ein Tiefdruckgebiet, bzw. genau genommen dessen Luftströmung, auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn dreht und ein Hochdruckgebiet im Uhrzeigersinn.

Wolkenauflösung im Hoch

In den meisten Fällen spüren wir Winde in horizontaler Richtung. Eine ebenso wichtige Rolle spielen aber auch die vertikalen Luftbewegungen. Wir registrieren sie z.B. als Turbulenzen beim Fliegen. Genauso sehen und spüren wir die Auswirkungen der vertikalen Luftströmung beim Föhn aus den Alpen heraus. Hierbei kommt es oft zur Wolkenauflösung. Ein ähnliches Prinzip ist auch bei Hochdruckgebieten vorherrschend: Steigen an einer Stelle großflächig Luftmassen auf, so entsteht in Bodennähe ein Unterdruck, das bekannte Tiefdruckgebiet. Beim Aufsteigen der Luftmassen kühlen diese ab, die enthaltene Luftfeuchte kondensiert und es bilden sich Wolken, aus den nicht selten auch Niederschlag fällt.

Andernorts braucht es aber eine vertikale Ausgleichsströmung, d.h. von oberen Atmosphärenschichten her absinkende Luftmassen – es resultiert in Bodennähe das Hochdruckgebiet. Beim Absinken erwärmen sich die Luftmassen wieder und weil wärmere Luft auch mehr Feuchte aufnehmen kann, führt der Absinkprozess im Hoch zur Wolkenauflösung. Meteorologen sprechen auch von Subsidenz, was im Winter oft zu Inversionswetterlagen führt.

Blauer Himmel

In den letzten Tagen waren aufgrund der Hochdruckwetterlage Wolken eine Seltenheit. Von früh bis spät konnte man einen strahlend blauen Himmel beobachten. Warum aber ist der Himmel blau?

Das Sonnenlicht besteht nicht nur aus der für uns schädlichen UV-Strahlung und der wärmenden Infrarotstrahlung (bzw. noch weiteren), sondern auch aus dem für unser Auge sichtbaren Licht. Dieses beinhaltet von violett über blau, grün, gelb, bis hin zu rot alle Farben.

Das blaue Licht hat aufgrund seiner kurzen Wellenlänge – im Vgl. zu den anderen Farben – die Eigenschaft, von den Luftmolekülen besonders stark gestreut zu werden. Während also alle anderen Farben – nur wenig gestreut – aus direkter Richtung von der Sonne kommen, wird der blaue Anteil des Sonnenlichts in der Atmosphäre in alle Richtungen abgelenkt und erreicht uns somit nicht nur aus direkter Richtung von der Sonne, sondern über den ganzen Himmel verteilt von überall. Folglich erscheint der Himmel bei sauberer und trockener Luft für uns blau. Wenn allerdings viele Aerosolpartikel in der Luft sind, dessen Radius in der Größenordnung der Lichtwellenlänge ist, erscheint der Himmel rund um die Sonne weißlich. Dies passiert häufig wenn sich im Zuge einer Hochdrucklage Schadstoffe in der Luft ansammeln oder wenn es eine erhöhte Konzentration an Saharastaub gibt.

Bereits seit mehreren Wochen gibt es Berichte, dass die Schadstoffbelastungen in großen Ballungsräumen wie etwa China oder Norditalien deutlich zurückgegangen sind. Tatsächlich kann man dies auch in Österreich messen, so ist die Stickstoffdioxidbelastung hierzulande im Vergleich zu durchschnittlichen Werten im März der Vorjahre zurückgegangen. Besonders gut kann man das am Wochenende messen, da derzeit nahezu kein Freizeitverkehr vorhanden ist. An einzelnen Tagen während der Woche gab es zwar auch höheren Belastungen, dies hat in erster Linie aber mit der vorherrschenden Wetterlage zu tun, so gibt es bei windschwachen und stabilen Wetterlagen höhere Belastungen als an windigen Tagen.

#Sentinel5P has captured the strong reduction of #NO2 emissions over Italy during this #lockdown.
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🗓️16 April 2020
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— RUS-Copernicus (@RUS_Copernicus) April 3, 2020

Weniger Flugverkehr

Nicht nur der Straßenverkehr hat deutlich abgenommen, sondern auch der Flugverkehr. Der 7-Tages-Durchschnitt aller auf flightradar24.com nachverfolgten Flüge ist von über 170.000 bereits auf etwa 100.000 gesunken und der Trend geht weiter nach unten (Stand 27.3.20).

Update 4.4.20: Inzwischen liegt der 7-Tages-Durchschnitt bei knapp 73.000 Flügen, damit hat die Anzahl der Flüge weltweit innerhalb von etwa vier Wochen um mehr als 100.000 Flüge abgenommen – dies entspricht einem Rückgang von fast 60%. In Europa hat der Rückgang an den letzten Märztagen sogar die 80%-Marke überschritten. In Summe haben bereits mehr als 100 Fluglinien ihren Betrieb nahezu gänzlich eingestellt. Der Abwärtstrend scheint sich nun aber zu stabilisieren, so hat der Flugbetrieb in China im Vergleich zum dortigen Minimum Mitte Februar auch schon wieder zugenommen.

March’s historic drop in global air traffic. https://t.co/fX97HeTJmz pic.twitter.com/RWoXU3LZJ9

— Flightradar24 (@flightradar24) April 3, 2020

#COVID19 Daily update for 1 April. Looks like we’ve hit the bottom now – flights down 86-88% for each of the last 4 days – skeleton schedules, cargo, repatriation & maintenance flights make up most of what’s left @Transport_EU @CANSOEurope @IATA @A4Europe @eraaorg @EBAAorg pic.twitter.com/ffBWao5cAM

— Eamonn Brennan (@eurocontrolDG) April 2, 2020

Weniger Daten

Damit Wettermodelle gute Prognosen berechnen können, muss der Ist-Zustand der Atmosphäre möglichst genau erfasst werden: Eine schlecht analysierte Ausgangslage stellt eine Fehlerquelle dar und wirkt sich negativ auf die Prognosequalität aus. Daher werden bei der Initialisierung eines Modells unzählige Messdaten verwendet, wie etwa Wetterstationsdaten, Satellitendaten, Radiosondierungen sowie auch Messdaten von Schiffen und Flugzeugen.

#COVID19 – snapshot of what the traffic looked like this Sunday, 29 March, compared to Sunday 31 March 2019 across the @eurocontrol area. @Transport_EU @IATA @A4Europe @ECACceac @ACI_EUROPE @CANSOEurope @eraaorg pic.twitter.com/jctm4JN6R4

— Eamonn Brennan (@eurocontrolDG) March 30, 2020

Allgemein sind Flugzeuge mit vielen Messgeräten ausgestattet, wie beispielsweise Temperatur-, Druck- und teils auch Feuchtigkeitssensoren. Diese fließen in sogenannten AMDAR-Daten ein, welche von Wettermodellen assimiliert werden und ein vollständiges Vertikalprofil von etwa Wind und Temperatur in der Atmosphäre bieten (vom Boden bis zum Flugniveau). Laut einem Bericht des ECMWF ging die Anzahl an Flugzeugmessungen am 23. März im Vergleich zum 3. März in Europa um rund 65% zurück. Global war der Rückgang mit 42% etwas geringer, da besonders in den USA aktuell noch viele Daten gesammelt werden.

Update 4.4.20: Mittlerweile ist die Anzahl der Flugzeugmessungen über Europa um rund 80% zurückgegangen. Während dem ECMWF vor knapp vier Wochen täglich noch knapp über 50.000 Beobachtungen zur Verfügung standen, sind es nun noch etwa 10.000 pro Tag. Die Lufthansa beispielsweise betreibt nur noch etwa 5% der üblichen Flüge und übermittel nahezu keine Wetterdaten mehr.

Auswirkungen

Das ECMWF hat im Jahr 2019 getestet, welche Auswirkungen das Fehlen von Flugzeugmessungen auf die Prognosequalität des weltweit wichtigsten Wettermodells hat. Tatsächlich konnte man besonders bei Kurzfristprognosen von Wind und Temperatur  in Höhen über 10 km einen Rückgang beobachten. Diese Werte sind indirekt auch für das Wetter am Boden relevant, so ist beispielsweise die Temperatur in dieser Höhe für die Labilität der Atmosphäre und somit im Sommer für die Gewitterwahrscheinlichkeit relevant.

Um die fehlenden AMDAR-Daten etwas zu kompensieren, haben einige Wetterdienste damit begonnen, statt nur zwei nun vier Radiosonden pro Tag aufsteigen zu lassen, welche ähnliche Daten liefern. Dennoch muss man aufgrund des weiter nachlassenden Flugverkehrs davon ausgehen, dass die Prognosequalität der Modelle in den kommenden Monaten etwas nachlässt. Dies ist allerdings in erster Linie für Spezialprognosen relevant, während die allgemeinen Wettervorhersagen davon wohl nur marginal betroffen sind.

Update 4.4.20: Laut einem Bereicht der WMO ist in den vergangenen zwei Wochen in manchen Entwicklungsländern auch die Anzahl von Bodenbeobachtungen zurückgegangen. Ob ein direkter Zusammenhang zum Coronavirus besteht, ist noch nicht klar, allerdings werden die Daten dort im Gegensatz zu beispielsweise Europa noch nicht automatisiert übermittelt. Für den täglichen Wetterbericht bleiben die Auswirkungen aber dennoch gering, da die Genauigkeit der Kurzfristprognosen ohnehin schon sehr hoch ist. In der Mittelfrist sieht dies jedoch anders so: Schätzungsweise dürfte eine jetzige 6-Tagesprognose im Mittel nun nur noch die Qualität einer 7-Tagesprognose vor wenigen Wochen haben. Dies hat für den Normalbürger kaum Auswirkungen (mal abgesehen von der etwas schlechteren Qualität der mittelfristigen Prognosen von manchen Handyapps), für Modellentwickler bedeutet das aber ein Rückgang der Prognosequalität um fast 10 Jahre.

Weiterführende Links: ECMWF, WMO, flightradar24-statistics

Der astronomische Frühling beginnt am Freitag um exakt 04:49 Uhr. Zu diesem Zeitpunkt steht die Sonne am Äquator genau im Zenit und die Sonnenstrahlen treffen dort im 90-Grad-Winkel auf die Erdoberfläche. Auf Satellitenbildern verläuft die Tag-Nacht-Grenze in diesen Tagen nahezu wie eine vertikale Linie und verlagert sich von Ost nach West.

Bye bye #inverno: domani, alle 04:49 italiane, l‘#equinozio darà inizio alla #primavera astronomica. Negli Stati Uniti l’equinozio cadrà il 19 marzo e sarà il più anticipato degli ultimi 124 anni #SpringEquinox @NOAASatellites pic.twitter.com/ah7vi32XOy

— Meteo Expert (@MeteoExpert) March 19, 2020

Frühlingsbeginn

Am Freitag wendet sich die Nordhalbkugel der Erde auf ihrer Umlaufbahn der Sonne zu. Dieser Moment wird als Tag-und-Nacht-Gleiche (lat. Äquinoktium) bezeichnet und stellt auf der Nordhalbkugel den kalendarischen Frühlingsbeginn dar. Am Freitag sind daher Tag und Nacht überall auf der Erde nahezu gleich lange.

Mehr als 12 Stunden Licht

Tatsächlich findet die Tag-und-Nacht-Gleiche hierzulande bereits zwei bis drei Tage vor dem Äquinoktium statt. Dies hat zwei Gründe:

• Die Größe der sichtbaren Sonnenscheibe
• Die Brechung des Lichts in der Erdatmosphäre

Der Sonnenuntergang ist der Zeitpunkt, zu dem der oberste Rand der Sonne hinter dem Horizont verschwindet (bzw. umgekehrt beim Sonnenaufgang). Die Definition vom Äquinoktium basiert aber auf den geometrischen Mittelpunkt der Sonnenscheibe. Aus diesem Grund dauert der Zeitraum zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang bereits ein klein wenig länger als 12 Stunden.

Astronomische Refraktion

Eine wesentliche Rolle für die Verlängerung des Tageslichts spielt die Brechung des Sonnenlichts durch die Erdatmosphäre. Durch die sog. astronomische Refraktion wird der obere Rand der Sonne sichtbar, obwohl er sich tatsächlich noch knapp unterhalb des Horizonts befindet. Dies passiert, weil die Lichtstrahlen der Sonne im Weltall zunächst in einem Vakuum unterwegs sind. Die Luft der Atmosphäre hat allerdings eine höhere optische Dichte als das Vakuum, daher werden sie hier umgelenkt.

Bei wolkenlosem Himmel ist die Sonne also schon ein paar Minuten vor dem tatsächlichen Sonnenaufgang zu sehen. Die astronomische Refraktion beträgt etwa 0,6 Grad für horizontal einfallende Lichtstrahlen, wobei dies auch Druck- und Temperaturabhängig ist. Auf unserem Breitengrad findet die tatsächliche Tag-und-Nacht-Gleiche meist schon am 17. März statt.  Dies ist allerdings sehr selten messbar, weil die idealen Bedingungen normalerweise nicht zusammenkommen: kein Dunst am Horizont beim Sonnenaufgang, ganztags wolkenloser Himmel sowie keine Abschattung durch Hügel oder Berge.

Das ruhige Hochdruckwetter hat auf manchen Bergen bereits 12 Stunden Sonnenschein ermöglicht: Am Mittwoch wurden auf dem Corvatsch im Engadin bzw. am Donnerstag auch am Hohen Sonnblick sowie auf der Saualpe exakt 12 Stunden Sonnenschein gemessen.

Der stratosphärische Polarwirbel kann im Winterhalbjahr direkten Einfluss auf das Wettergeschehen in den mittleren Breiten haben. Heuer präsentiert sich der Polarwirbel seit Jahresbeginn außergewöhnlich stark, was in Europa eine anhaltende Westlage zur Folge hat. Der Polarwirbel hat allerdings auch Auswirkungen auf die Chemie der Atmosphäre, insbesondere auf die Ozonkonzentration. Diese Wechselwirkungen kann man meist besonders gut über der Antarktis beobachten, so dürfte der Begriff Ozonloch jedem bekannt sein.

Verkehrte Welt

Sowohl in der Antarktis als auch in der Arktis hatte der Polarwirbel im vergangenen Winter ein ungewöhnliches Verhalten: Über der Antarktis gab es im September 2019, also im dortigen Spätwinter, eine plötzliche Stratosphärenerwärmung. Die daraus resultierenden, ungewöhnlich hohen Temperaturen in der Stratosphäre haben den Ozonabbau deutlich verlangsamt, weshalb das Ozonloch über der Antarktis im 2019 so klein wie zuletzt in den 1980er Jahren war. Knapp ein halbes Jahr später passiert über der Arktis nun das Gegenteil: Ein außergewöhnlich stark ausgeprägter Polarwirbel hat in den vergangenen Tagen nämlich zur Entstehung eines Ozonlochs beigetragen.

Ozonloch

Durch extrem niedrige Temperaturen teils unter -85 Grad können sich einige Substanzen in der Stratosphäre verflüssigen und sogar gefrieren, was die Entstehung von polaren Stratosphärenwolken (engl. Polar Stratospheric Clouds; PSC) zur Folge hat. Diese Wolken, welche ihrem Aussehen nach auch Perlmuttwolken genannt werden, sind von großer Bedeutung für die Entstehung des Ozonlochs. An den Kristallen der PSC laufen Reaktionen ab, bei denen Stickstoffoxide aus der Luft in die Kristalle übergehen, so dass nur die weitaus aggressiveren Chlorverbindungen in der Luft bleiben. Am Ende der Polarnacht werden diese Chlorverbindungen von der eintreffenden UV-Strahlung gespalten und plötzlich stehen sehr viele freie Chlorradikale zur Verfügung, die Ozonmoleküle zerstören können. Eines davon kann den katalytischen Zyklus viele Male durchlaufen und dabei bis zu 100.000 Ozonmoleküle zerstören! Erst wenn die Temperaturen wieder ansteigen und die PSCs verdampfen, wird der Ozonabbau gedämpft.

Ground-based and satellite total column ozone measurements indicate that we are experiencing an Arctic ozone hole – a consequence of the record-cold and strong Arctic polar vortex: https://t.co/13wVQOZ0iY @VitaliFioletov pic.twitter.com/pO8Twk7Rpj

— Ryan Stauffer (@ryans_wx) March 3, 2020

Normalerweise kommt es selten vor, dass in der Arktis solch niedrige Temperaturen auftreten, in der Antarktis dagegen häufig – deswegen finden diese Vorgänge meist in der Antarktis statt. Es handelt sich heuer allerdings um eine außergewöhnliche Situation, welche in diesem Ausmaß keinesfalls jedes Jahr zu erwarten ist.

Gefahren

Der Ozonabbau in der Stratosphäre ist deswegen besorgniserregend, weil die Ozonschicht in der Stratosphäre über 95 bis 99 % der ultravioletten Sonnenstrahlung absorbiert, vor allem die gefährliche UV-B Strahlung. Derzeit liegt der Gesamtozongehalt im Kern des Polarwirbels teils unter 200 DU, also 50% tiefer als normal. Vorerst bleibt dieses Ozonloch innerhalb des Polarwirbels im hohen Norden, im Frühling löst sich der Polarwirbel allerdings auf und die Reste des Ozonlochs können die mittleren Breiten erreichen. Je nach Großwetterlage kann es auch in Mitteleuropa mitunter zu einer ungewöhnlich hohen Sonnenbrandgefahr im Frühjahr kommen.

Titelbild © Env. and Climate Change Canada

Die Atmosphäre der Erde besteht hinsichtlich ihres vertikalen Temperaturverlaufs aus verschiedenen Schichten. Das tägliche Wetter passiert in der Troposphäre, für die Großwetterlagen im Winter auf der Nordhalbkugel spielen allerdings manchmal auch die Geschehnisse in der Stratosphäre eine Rolle. Hier entwickelt sich im Winter nämlich der sogenannte Polarwirbel. Er ist gefüllt mit sehr kalter Luft, die in der Stratosphäre Werte unter -80 Grad erreichen kann. Seine Stärke hängt vom Temperaturunterschied zwischen dem Äquator und den Polen ab, daher erreicht er seine maximale Ausprägung meist im Jänner.

Extreme Kälte

Während es in den vergangenen beiden Wintern je zu einer Spaltung des Polarwirbels kam (mittels einer plötzlichen Stratosphärenerwärmung), präsentiert er sich heuer außergewöhnlich stark. Am 3. Jänner wurden von einer Radiosonde in einer Höhe von 25 km sogar Temperaturen von -96 Grad gemessen, was dem tiefsten Wert seit mindestens 40 Jahren entspricht.

When it is so cold in the Arctic #stratosphere that it goes off the temperature scale.

Sounding from #Reykjavik, Iceland recorded apparently temperature of -96°C (!) at 17 hPa (~25.5 km altitude). pic.twitter.com/zcyrSngg44

— Mika Rantanen (@mikarantane) January 4, 2020

Milder Winter

Der Polarwirbel in der Stratosphäre ist derzeit vergleichsweise gut mit dem Jetstream in der Troposphäre gekoppelt. Seine starke Ausprägung sorgt dabei für relativ mildes, westwinddominiertes Winterwetter in Mitteleuropa und etwaige Kaltlufteinbrüche sind nur von kurzer Dauer. Eine Änderung ist vorerst nicht in Sicht und die Langfristmodelle deuten bis auf Weiteres auch auf überdurchschnittliche Temperaturen in Europa hin. Da das Azorenhoch zudem stark ausgeprägt ist und die Frontalzone weit nördlich verläuft, berechnen die Modelle im Alpenraum bis zum Monatsende nur noch geringe Niederschlagsmengen. Nach derzeitigem Stand ist somit selbst auf den Bergen kein nennenswerter Neuschnee in Sicht.

Stratosphärenwolken

In Höhen über 20 km bei Temperaturen unter -78 Grad treten in den Polarregionen manchmal polare Stratosphärenwolken auf (polar stratospheric clouds), welche nach ihrem Aussehen auch Perlmuttwolken genannt werden. Sie bestehen aus Kristallen von Schwefelsäure oder Salpetersäure (Typ I) bzw. bei extrem niedrigen Temperaturen mitunter auch aus Eiskristallen (Typ II). Wenn die Wolken aus Säurekristallen bestehen, sind sie für Ozonabbau in der Stratosphäre verantwortlich.

Two days ago I saw this magnificent display of polar stratospheric clouds in Finnish Lapland. Just amazing!#pscs #nacreousclouds #lapland #finland pic.twitter.com/ANd5UOLwgL

— Thomas Kast (@ThomasKast1) January 2, 2020

Polar Stratospheric Clouds over Östersund

Another day with a extremely colorful and beautiful sunset here in #Östersund, #Sweden. During the past week we have really been spoiled with sunsets like these. #PSC #weather #PolarStratosphericClouds #sunset pic.twitter.com/dBLpwbbjHS

— Göran Strand (@Astrofotografen) January 4, 2020

pic.twitter.com/xxuwZf6gwK

— Wayne Edwards (@RooneyEdwards) December 31, 2019

Titelbild © Adobe Stock