Kaltluftsee

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Während der Nacht bilden sich Kaltluftseen durch Zufluss von Kaltluft die durch Bodenkontakt abgekühlt ist sowie der lokalen Ausstrahlung langwelliger Strahlung. Tagsüber zerfällt die Inversion zumeist 3 h nach Sonnenaufgang. Nur bei sehr kalten Wintern und Schneedecke können sich Inversionen in Kaltluftseen auch über mehrere Tage erhalten.

Ein Kaltluftsee ist eine Ansammlung lokal gebildeter Kaltluft in abgeschlossenen konkaven Geländeformen oder an Hindernissen infolge Kaltluftstaus.[1] Kaltluftbildung setzt ein, wenn die Strahlungsbilanz negativ ist (der Erdboden strahlt über Wärmestrahlung Energie gegen den Weltraum ab). Durch die langwellige Abstrahlung wird die Oberfläche und die darüberliegende bodennahe Luftschicht ausgekühlt. Die verhältnismäßig dichte Kaltluft fließt hangabwärts und sammelt sich zuunterst an (geschlossener Kaltluftsee ohne oberirdischen Abfluss) bzw. wird dort aufgestaut (offener Kaltluftsee, hier übersteigt der Zufluss von Kaltluft den oberirdischen Abfluss). Gegenüber der freien Atmosphäre bildet sich eine Temperaturinversion aus, welche in Extremfällen mehr als 30K betragen kann.[2] Zu einer solchen Temperaturumkehr kommt es besonders bei Hochdrucklagen im Herbst und im Winter. Frostgefahr und Nebelbildung, insbesondere Hochnebel im Übergangsbereich zwischen Kaltluft unten und wärmerer Luft oben, sind im Vergleich zur Umgebung erhöht. Kaltluftseen sind insbesondere in Karstlandschaften verbreitet, in denen durch Korrosion des Untergrundgesteins abflusslose Senken entstehen.[3] In Uvalen wurden auch die tiefsten regionalen und subkontinentalen Fröste außerhalb der (sub-)polaren Zone ermittelt.

Voraussetzungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Eine wesentliche Voraussetzung tiefer Fröste ist ein hoher sky-view factor (= geringe Horizontüberhöhung). Der sky-view factor ist definiert als Anteil des sichtbaren Himmels (Ω, graue Fläche) über einem bestimmten Beobachtungspunkt. Hier in einer zweidimensionalen Darstellung anhand eines Kältesees der Süd-Dinariden
In der geschlossenen Depression des Funtensees werden die tiefsten Fröste in Deutschland gemessen. Ein relativ hoher sky view factor ist dafür unablässlich, da er die Intensität der langwelligen nächtlichen Ausstrahlung maßgeblich bestimmt.

Die Ausbildung eines Kaltlufsees erfolgt in orographischen Senken, die sich durch Geologie, Geomorphologie und Klima in vielerlei Größen ausbilden können,[4] jedoch gehäuft im alpinen Karst auftreten.

Entscheidend für die Wirksamkeit der geomorphologischen und klimatischen Voraussetzungen sind die Höhe und das Einzugsgebiet der Wasserscheiden. Je größer sie sind, desto mehr Kaltluft strömt abwärts und sammelt sich über dem Senkengrund an.[5] Des Weiteren ist die Abflußschwellenhöhe der Senken relevant. Die langwellige Ausstrahlung wird dann überwiegend über die Form der Senke bestimmt, je geringer die Horizontüberhöhung, desto größer ist die nächtliche Ausstrahlung. Daher haben echte Dolinen mit stärkerer Horizonteinengung eine geringere Ausstrahlung als Uvalen, da sie über unregelmäßigere und größere Formen verfügen, eine geringere Horizontüberhöhung und einen höheren Sky-view Faktor haben.[6]

Der bekannteste Kaltluftsee Deutschlands, die Funtensee-Uvala (1601 m ü.NN) liegt im Nationalpark Berchtesgaden und steht beispielhaft für alpine Kaltluftseen. Die Uvala hat hier knapp 0,75 km² Fläche und ist aus der Korrosion verkarstungsfähiger Karbonate schon im Jungtertiär angelegt worden. Die Uvala ist wie alle vergleichbaren alpinen Senken polygenetischen Ursprung, da sie durch Glazialerosion und in geringerem Ausmaße fluviale beziehungsweise fluvioglaziale Erosion weiter ausgeformt wurde.[7] Das alpine Kaltlufteinzugsgebiet reicht bis zum Großen Hundstod (2594 m) im Steinernen Meer.

Die folgenden meteorologischen und topographischen Voraussetzungen begünstigen die Abstrahlung und führen in Kombination zu extrem tiefen Temperaturminima:[8]

  • eine kalte Ausgangsluftmasse mit niedriger Luftfeuchtigkeit
  • Windstille
  • wenig oder keine Bewölkung
  • frisch gefallener Neuschnee
  • eine geringe Horizontüberhöhung
  • große Höhenlage

Ökologische Bedeutung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Kaltluftseen (auch lokale) sind ungeeignet für den Anbau der meisten Obstarten, da sie extrem spätfrostanfällig sind. In stark reliefierten Gebirgen können Kaltluftseen als Standorte kälteliebender Pflanzenarten, die sonst aufgrund für diese ungünstiger makroklimatischer Verhältnisse dort nicht mehr Vorkommen, zu Reliktstandorte ausgebildet werden. In extremen Fällen kommt es unter Umständen zur Ausprägung einer inversiven Vegetationsstufenanordnung, in dem die kälteangepasstesten Biozönosen die tiefsten Stellen einnehmen. Klassische Beispiele inversiver Stufung wurden aus den Dinariden beschrieben. Hier zeigen einige Dolinen die Stufenabfolge Schneetälchen – Krummholzkiefer – Fichtenwald – Buchenwald die von unten (kälteste) nach oben (wärmste) erfolgt.[9][10]

Bekannte Kaltluftseen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Deutschland
Bekannte Kaltluftseen in Deutschland sind der Funtensee (tiefste bisher gemessene Temperatur in Deutschland: −45,9 °C am 24. Dezember 2001[11]) oder die Doline Albstadt-Degerfeld (Tiefste bisher gemessene Temperatur in Baden-Württemberg: −36,1 °C[12]).

Österreich
In Österreich wurde im Grünloch im Zeitraum zwischen dem 19. Februar und dem 4. März 1932 mit −52,6 °C die tiefste bekannte Temperatur in Mitteleuropa gemessen.[8] Am Scheichenspitzkar im Dachsteingebirge wurde am 2. Januar 2008 −48,4 °C gemessen.[13]

Schweiz
In der Schweiz wurde die tiefste bisher gemessene Temperatur von −52,5 °C am 7. Februar 1991 auf der Glattalp registriert[14]. Aus der Combe des Amburnex im Waadtländer Jura ist eine Minimaltemperatur von −46 °C bekannt.[15][16] In La Brévine wurde am 12. Januar 1987 mit −41,8 °C die tiefste in einer Ortschaft in der Schweiz registrierte Temperatur gemessen.[17]

Weitere Stationen aus dem Messnetz von MeteoSchweiz, die in offenen Kaltluftseen in Hochtälern liegen und an denen sehr tiefe Temperaturen auftreten können, sind Samedan, Ulrichen und Andermatt.

Italien
Am 10. Februar 2013 wurde in der Doline Busa Nord di Fradusta auf 2607 m. ü. M. eine Temperatur von −49,6 °C gemessen.[18]

Slowenien
In der auf 1592 m. ü. M. gelegenen Senke Mrzla Komna wurde am 9. Januar 2009 eine Temperatur von −49,1 °C gemessen.[19]

USA
Am 1. Februar 1985 wurde in Peter Sinks eine Temperatur von −56,3 °C (−69,3 °F) gemessen.[20]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Kaltluftsee. In: Lexikon der Geowissenschaften. Band 3: Instr bis Nor. Spektrum Akad. Verlag, Heidelberg 2001 ([1]).

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Stefan Gubser: Wechselwirkung zwischen Föhn und planetarer Grenzschicht. 1. Januar 2006, doi:10.3929/ethz-a-005207902.
  2. Bernhard Pospichal: Struktur und Auflösung von Temperaturinversionen in Dolinen am Beispiel Grünloch. Hrsg.: Universität Wien, Institut für Meteorologie und Geophysik. Wien Oktober 2004.
  3. Whiteman C. D., T. Haiden, B. Pospichal, S. Eisenbach, and R. Steinacker, 2004: Minimum temperatures, diurnal temperature ranges, and temperature inversions in limestone sinkholes of different sizes and shapes. J. Appl. Meteor. 43: 1224–1236.
  4. Volkmar Konnert 2004: Standortkarte Berchtesgaden. - Nationalparkverwaltung Berchtesgaden, Berchtesgaden, Forschungsbericht 49: Hier S. 7. ISBN 3-922325-52-1
  5. Volkmar Konnert 2004: S. 7
  6. Whiteman C. D., T. Haiden, B. Pospichal, S. Eisenbach, and R. Steinacker, 2004b: Minimum temperatures, diurnal temperature ranges, and temperature inversions in limestone sinkholes of different sizes and shapes. - J. Appl. Meteor. 43: 1224-1236.
  7. Klaus Fischer 2005: Geomorphologie der Berchtesgadener Alpen. Nationalparkverwaltung Berchtesgaden, Forschungsbericht 50: Hier S. 66.
  8. a b Manfred Dorninger: Topografische und meteorologische Faktoren für extrem tiefe Temperaturminima in Kaltluftseen. In: Deutscher Wetterdienst (Hrsg.): Promet – Meteorologische Fortbildung. Band 98, 2016, ISSN 2194-5950, S. 43–58.
  9. Dobrowski, S.Z. 2011: A climatic basis for microrefugia: the influence of terrain on climate. Global Change Biology 17: 1022–1035.
  10. Antonić, O., Kušan, V., Hrašovec, B. 1997: Microclimatic and Topoclimatic Differences between the Phytocoenoses in the Viljska Ponikva Sinkhole, Mt. Risnjak, Croatia. Hrvatski meteorološki časopis 32: 37–49.
  11. Andreas Wagner: Wetterextreme. MeteoGroup Unwetterzentrale, August 2009, abgerufen am 20. Dezember 2016.
  12. Albstadt – Wetter. Abgerufen am 20. Dezember 2016.
  13. David Eckart, Reinhold Lazar, Manfred Dorninger: Temperaturbeobachtungen in Dolinen in den Nördlichen Kalkalpen. In: Klimaforschungsinitiative AustroClim (Hrsg.): Tagungsband des 10. Österreichischen Klimatags „Klima, Klimawandel und Auswirkungen“ 13. und 14. März 2008. 2008.
  14. Glattalp Wetterdaten. Elektrizitätswerk des Bezirks Schwyz, abgerufen am 17. Dezember 2016 (PDF).
  15. B. Bloesch, F. Calame: L’air du temps. In: G. Capt, O. Jean-Petit-Matile, J. Reymond (Hrsg.): Le Parc jurassien vaudois. éd. 24 Heures, Lausanne 1995, S. 23–33.
  16. Combe des Amburnex. kaltluftseen.ch, abgerufen am 26.08.2017.
  17. Rekorde Schweiz. Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz, abgerufen am 17. Dezember 2016.
  18. Depressioni fredde. Agenzia Regionale per la Prevenzione e Protezione Ambientale del Veneto, abgerufen am 23. August 2013.
  19. Gregor Vertačnik: Sibirsko jutro na Komni – rekordni mraz 9. januarja 2009. In: Slovensko meteorološko društvo (Hrsg.): Vetrnica. Nr. 1, 2009, ISSN 1855-7791, S. 19–25 (slowenisch, meteo-drustvo.si [PDF]).
  20. Selected U.S. City and State Extremes. National Climatic Data Center, 19. Februar 2002, abgerufen am 20. Dezember 2016.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]