7.1	Kriterien für die Vorhersage von Leewellen im österreichischen Alpenraum

Aufgrund der Ost-West-Orientierung der Ostalpen ist eine meridionale Strömung (Nordföhn -bzw. Südföhnlagen) zur Ausbildung von Wellen notwendig. Damit eine Überströmung der Alpen erwartet werden kann, muß eine gewisse Bodendruckdifferenz zwischen Luv -und Leeseite vorhanden sein. Tab. 7.2 gibt eine Übersicht der zu allen Terminen gemessenen Druckdifferenzen über die Alpen.

 

Aus den Angaben von Tab. 7.2 lassen sich zwischen den angegebenen Stationen folgende Mindestdruckdifferenzen abschätzen, die zur entsprechenden Gebirgsüberströmung notwendig sind:

 

Bozen - Innsbruck:	>5 hPa
Klagenfurt - Salzburg:	>7 hPa
Graz - Linz:	>5 hPa

 

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass wegen der Komplexität der alpinen Gebirge z. B. auch bei mehr oder weniger zonalen Strömungslagen Wellen auftreten können. Für Streckenflüge im Wellensegelflug liefern jedoch nur Nord -bzw. Südföhnlagen die dafür günstigen Bedingungen.

Aus der generellen Windrichtung lassen sich mit Hilfe von Tab. 6.2 jene großräumigen Gebirgszüge erfassen, auf deren Leeseite Wellen erwartet werden dürfen. Bezüglich der notwendigen Windgeschwindigkeit in Kammniveau muß nach Literaturangaben die kammsenkrechte Windkomponente größer als 8-10 m/s (15-20 kt) für Mittelgebirge bzw. größere als 12-15 m/s (25-30 kt) für Hochgebirge sein. (WMO, 1978).

Tabelle 7.3 gibt eine Übersicht über die Windverhältnisse in den Niveaus 850hPa, 700hPa und 500hPa zu sechs Terminen (jeweils Südföhnlagen mit Leewellenbildung). Angegeben ist der Horizontalwind (Windrichtung dd, Windgeschwindigkeit ff), sowie die 180°-Komponente (v) in Knoten.

 

Tab. 7.3:

Übersicht über die Höhenwindverhältnisse (Einheit: kt) zu sechs Südföhnlagen mit Leewellenbildung

 

Aus der Zusammenstellung von Tab. 7.3 ist zu erkennen, dass auch schon Windgeschwindigkeiten von 15 kt in 850 hPa bzw. 20 kt in 700 hPa zur Ausbildung von Wellen ausgereicht haben. Das bedeutet, dass für die Gebirgszüge der Ostalpen, deren Kammniveaus sich zwischen 850 hPa und 700 hPa befinden, eine kammsenkrechte Windkomponente von mindestens 15-20 kt notwendig ist. Dieser Wert liegt etwas unter jenen Angaben, die in der Literatur zu finden sind.
Die generelle Anströmungsrichtung befindet sich im Bereich von 140° - 220° in 850 hPa bzw. 170° - 230° in 700 hPa. Für die hauptsächlich Ost-West-orientierten Gebirge der Ostalpen bewegt sich die mittlere Anströmungsrichtung somit innerhalb von +30° bis +40° zur Gebirgssenkrechten, was genau den Literaturangaben entspricht.

Aus Tab. 7.3 läßt sich für die Niveaus 850 hPa, 700 hPa und 500 hPa folgender Anströmungsbereich bzw. Mindestwindgeschwindigkeit zusammenfassen:

 

 

Was das vertikale Windprofil betrifft, so ist ein mit der Höhe zunehmende kammsenkrechte Windkomponente eine günstige, aber nicht zwingend notwendige Bedingung zur Wellenbildung. Die in der Übersicht von Kap. 6.3 dargestellten Windprofile zeigen, dass auch Wellen aufgetreten sind, wenn die kammsenkrechte Windkomponente mit der Höhe konstant war oder sogar leicht abgenommen hat. Vor allem bei nach oben hin abnehmendem Wind muß der Vertikalverlauf der Stabilität betrachtet werden, um Aussagen über das Auftreten von Wellen treffen zu können. Um den gekoppelten Einfluss des Wind -und Stabilitätsprofils zu betrachten, sollte das Windprofil der kammsenkrechten Komponente und das dazugehörige Profil des Scorerparameters gemeinsam betrachet werden.

 

Aus den Betrachtungen von Kap. 6.3 läßt sich folgern, dass eine günstige Situation für die Ausbildung von Leewellen vorliegt, wenn die kammsenkrechte Windkomponente nach oben hin zunimmt. Im Falle einer nach oben hin konstanten oder geringfügig abnehmendem Windgeschwindigkeit sollte die Abnahme der Stabilität nach oben hin so groß sein, sodass der Scorerparameter die zur Wellenbildung notwendige Abnahme mit der Höhe beibehält (vgl. dazu das Scorer -und Windprofil von Udine, 20.9.99 12z). Ist eine zu starke Windabnahme bzw. zu schwache Abnahme der Stabilität mit der Höhe gegeben, sodass der Scorerparameter mit der Höhe deutlich zunimmt, so können sich die Wellen nicht weiter nach oben ausbreiten. Im Scorerprofil eingelagerten Maxima deuten - bei sonst konstanten Windverhältnissen - auf eingelagerte stabile Schichten (Inversionen) hin, die das Schwingungsverhalten der Atmosphäre unterstützen. Eine Inversion in bzw. knapp oberhalb des Kammniveaus ist eine ebenso günstige, aber auch nicht unbedingt notwendige Bedingung. Wesentlicher ist die nach oben hin abnehmende Stabilität.

Neben der Entscheidungsfrage, ob nun Leewellen zu erwarten sind oder nicht, ist es auch interessant, deren Eigenschaften beschreiben zu können. Um beurteilen zu könnnen, ob vertikal hochreichende Wellen (Vertically Propagating Waves) oder horizontal, stromabwärts weit ausgedehnte Wellen (Trapped Waves) zu erwarten sind, muß der Einfluß der Topographie berücksichtigt werden.

 

Nach Kap. 4   ist die Entstehung von Trapped Waves gegeben, wenn die Bedinung k < l nur in einer schmalen Schicht erfüllt ist. D.h., die Ausbildung von Trapped Waves wird begünstig durch eine

 

a)	hohe orographische Wellenzahl k (schmalen Gebirszüge, enge Täler) und durch eine
b)	rasche Abnahme des Scorerparameters mit der Höhe. Diese ist gegeben durch eine
	-  hohe Stabilität in den unteren Niveaus (z.B. Inversion in Kammniveau), geringe Stabilität darüber und eine -  starke Zunahme der Windgeschwindigkeit der kammsenkrechten Komponente mit der Höhe

 

Ist die Bedingung k < l in der gesamten Troposphäre bei kontinuierlich abnehmendem Scorerparameter erfüllt, dann ist die Tendenz zur Entstehung von Vertically Propagating Waves gegeben. D.h., die Ausbildung von hochreichenden Ausbreitungswellen wird begünstigt durch eine

 

a)	geringe orographische Wellenzahl k, also im Bereich von breiten Gebirgen und weiten Tälern und durch eine
b)	geringe Abnahme des Scorerparameters mit der Höhe, die durch eine
	-  geringe Abnahme der Stabilität mit der Höhe bzw. -  eine geringe Zunahme der Windgeschwindigkeit nach oben hin

gegeben ist.

 

Daraus läßt sich folgern, dass man vertikal hochreichende Wellen vorwiegend im Lee des Alpenhauptkamms und Trapped Waves im Lee des Alpennordrandes (bezogen auf Südföhnlagen) erwarten würde. Bei dieser Annahme, die auch von erfahrenen Segelflugpiloten bestätigt wird, sind jedoch keine Resonanzeffekte berücksichtigt, die von Fall zu Fall auch im Bereich von schmalen Gebirgs -und Talgegenden einerseits zu hochreichenden Wellen führen bzw. andererseits die Wellenbildung völlig unterbinden können. Weiters muß auch berücksichtigt werden, dass nächtliche Strahlungsinversionen (z.B. ein Kaltluftsee in der Po-Ebene) die relative Höhe und Form der Topographie und somit deren Einfluß entscheidend verändern können.