Wolken zeigen Atmosphärenschichtung

Wolken am Himmel sehen nicht nur schön aus oder zeigen uns gelegentlich die Thermik an. Sie können uns auch viel darüber verraten, was gerade in der Atmosphäre über unseren Köpfen los ist. Weht dort oben ein kräftiger Wind, ist die Luft stabil oder labil geschichtet? Das Wolkenbild gibt uns dazu viele Hinweise.

Zum Foto: Entstanden in Südfrankreich. Die lang gestreckten Cirren deuten auf kräftigen Wind in der Höhe hin. Die "Zinnen" auf dem Kondensstreifen zeigen eine gewisse Labilität. Der Tag war fliegbar, aber die Thermik eher "zerrissen".
Bei den Wolken werden grundsätzlich zwei große Gruppen nach ihrer Entstehungsart unterschieden: Konvektionswolken und Advektionswolken. Konvektion bedeutet die vertikale Umlagerung von Luftmassen, vereinfacht gesagt nichts anderes als Thermik. Die typische Wolkenart hierfür sind Cumulus-Wolken. Advektion wiederum bezeichnet das horizontale Zusammentreffen unterschiedlicher Luftmassen, beispielsweise wenn sich bei einer heranrückenden Warmfront wärmere Luft über kältere schiebt. Hierfür sind Schichtwolken (Stratus) charakteristisch.

Für die vertikale Ausdehnung von Wolken ist hauptsächlich die Temperaturschichtung der Atmosphäre verantwortlich. Bei einer labilen Schichtung nimmt die Temperatur der Luft mit der Höhe schneller ab als ein einzelnes Luftpaket (Thermikblase) abkühlt, wenn es aus tieferen Schichten kommend in dieser Luft aufsteigt. Der thermische Aufstieg wird darum nicht gebremst. Wolken in einer labilen Schichtung haben also eine große vertikale Ausdehnung. Bei einer stabilen Schichtung ist es umgekehrt. Hier nimmt die Temperatur der Luft mit der Höhe langsamer ab. Ein aufsteigendes Luftpaket hat darum schon nach kurzem Aufstieg keinen Temperaturvorsprung mehr und bleibt gewissermaßen hängen. Wolken in einer stabilen Schichtung sind darum eher flach.

Mit diesem Vorwissen im Hinterkopf, kann man nun getrost den Blick zum Himmel richten und das Wolkenbild betrachten. Ein Beispiel: Sind Schichtwolken zu sehen, ist klar, dass auf Höhe dieser Wolken die Atmosphäre eher stabil ist und zudem Wind vorherrscht, der für die Advektion sorgt, die zur Wolkenbildung nötig ist. Hängen unterhalb dieser Stratusschichten noch Cumulus-Wolken, müssen die unteren Luftschichten freilich noch labil sein.

Allgemein kann gesagt werden:
  • Quellwolken (Cumulus) sind Zeichen für einer labile Schichtung ohne allzu starke Horizontalströmung (Konvektion).
  • Schichtwolken (Stratus) deuten auf eine stabile Schichtung bei i.d.R. starker Horizontalströmung (Advektion) hin.
  • Keine Wolken oder bodennaher (Hoch-)nebel sind typisch für eine stabile Schichtung mit wenig Wind (z.B. Hochdrucklage)
  • Sind Konvektionswolken auf ein Wolkenstockwerk begrenzt (z.B. Altocumulus - mittelhohe Wolken), haben sie in der Regel eine stabile Unterschicht und teilweise auch eine stabile Oberschicht. Da sie ja nur in einem Wolkenstockwerk vorkommen, muss die Wolkenbildung in den anderen Stockwerken unterdrückt sein.

Besonders anschaulich zeigt diese Grafik (Quelle: M.Forkel)die Zusammenhänge zwischen Wolkenbild, Höhenwind und Atmosphärenschichtung. Die Kürzel der Wolkentypen bedeuten Ci = Cirrus, Cc = Cirrocumulus, Ac = Altocumulus, Sc = Stratocumulus, Cs = Cirrostratus, As = Altostratus, St = Stratus, Cu = Cumulus, Ns = Nimbostratus und Cb = Cumulonimbus.

Erscheinen übrigens Wolken ganz unterschiedlicher Gattungen am Himmel, ist das stets ein Zeichen für eine etwas kompliziertere Schichtung der Atmosphäre. Da können sich mehrere labile und stabile Schichten mit unterschiedlich starken Windströmungen abwechseln. Häufig sind solche Situationen Vorboten für einen Wetterwechsel.

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