Wie entsteht nächtliche bodennahe Kaltluft in Senken?
Kühlt sich die Luft in Bodennähe ab (wenn ja warum, wenn die Erdoberfläche doch Strahlungsenergie abgibt und damit doch eigentlich die bodennahe Luft erwärmen müsste) oder erwärmt sie sich, steigt auf und kalte Luft sinkt zum Boden und erst dadurch entsteht die bodennahe Kaltluft?
Luft wird durch Strahlung auch nicht erwärmt, sondern nur durch Konvektion, d.h. die Luft erwärmt sich tagsüber an der Erdoberfläche.
Der Boden kühlt sich nachts durch Abgabe von Strahlungsenergie ab und ann in Folge dessen die Luft auch nicht mehr erwärmen. Hinzu kommt der von Dir beschrieben Prozess, dass kalte Luft von den Bergen in die Talsenke strömt und sich dort sammelt.
ciao, EJ
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Wie entsteht nächtliche bodennahe Kaltluft in Senken?
Kühlt sich die Luft in Bodennähe ab (wenn ja warum, wenn die
Erdoberfläche doch Strahlungsenergie abgibt und damit doch
eigentlich die bodennahe Luft erwärmen müsste) oder erwärmt
sie sich, steigt auf und kalte Luft sinkt zum Boden und erst
dadurch entsteht die bodennahe Kaltluft?Luft wird durch Strahlung auch nicht erwärmt, sondern nur
durch Konvektion, d.h. die Luft erwärmt sich tagsüber an der
Erdoberfläche.
Wie Du richtig gesagt hast ist die Konvektion der Hauptweg der Wärmeübertragung in der unteren Atmosphäre, also der Troposphäre.
Sie macht etwa 80% der Wärmeübertragung zwischen Erdboden und den unteren Luftschichten aus, erwärmt diese, jedenfalls soweit sie noch kälter sind und diese Luftpakete steigen dann auf und werden durch kältere absinkende Luftpakete ersetzt.
Über IR-Strahlung wird somit auch nur der geringere Teil der Wärmeenergie übertragen. Ein Großteil davon entweicht über das Atmosphärisch stets offenne Strahlungsfenster ins All. Der Rest wird zwar von den Treibhausgasen emitiert, allerdings über die gesammte Troposphäre, wobei man berücksichtigen muß, das die Temperatur niemals vom Absender (Erdboden) zum Empfänger (Luft) steigen kann!
Das widerspricht dem 2. Hauptsatz der Thermodynamik und ist weder über Konvektion noch über Strahlung erreichbar.
Nachts ist es vielmehr so, dass die aufliegenden Luftschichten den Erdboden erwärmen, welcher dann die Energie über Strahlung wieder abgibt.
Der hier ursprünglich erwähnte Effekt ist natürlich in Tallagen am besten zu beobachten, da es hier zu verminderter Advektion (horizontale Luftbewegung- Wärmetransport) kommt.
MfG Christian
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Ein Beispiel:
Man stelle sich in den Alpen ein Tal vor, dass am Anfang offen (Zugang zum Mittelland) und am Ende von einer höheren (höher als die beiden Seitenwände) Bergkette umgeben ist.
Winter, am Abend…
Nullgradgrenze liegt auf 500m
trockenadiabatischer Temperaturgradient, Temperaturänderung 1°C/100m
Temperatur auf 1000m -5°C
Kalte Luft mit höherer Dichte fliesst die Bergkette hinuter ins Tal und räumt dort die bodennahe Warmluft aus, es bildet sich ein sogenanter Kaltluftsee, Temperatur sinkt am Talboden auf z.B. -5°C
deshalb ist oftmals die Temperatur am Ende des Tals (an der Bergkette) wesentlich tiefer als am Talausgang.(Luftmassenausgleich)
anderes Beispiel:
an exponierter Lage, z.B. wieder ein Tal ist relativ kalte Luft vorhanden, in der Höhe bildet sich ein Hochdruckgebiet, eigentlich würde die komprimierte und damit wärmere Luft auch an den Boden gelangen, in diesem Beispiel ist aber zwischen 700m und 1500m eine relativ starke Luftströmung vorhanden (Düsenwirkung), die einen Austausch der unterschiedlichen Luftmassen verhindert. Somit ist im unteren Bereich bodennahe Kaltluft, die durch die starke Luftströmung mit polarer Kaltluft weiter versorgt wird und in der Höhe die relativ warme Luft. (Inversionslage, Temperatur steigt mit der Höhe an).
Das letzgenante Beispiel ist häufig zu beobachten, wenn über Deutschland / Polen ein Hochdruck- und über dem Mittelmeer ein Tiefdruckgebiet liegt und die Windrichtung in den Voralpen NO ist. Es bildet sich dann die in der Schweiz als Biese und in Frankreich als Mistral bezeichnete Wetterlage. Windrichtung ist dann oft Ostdeutschland - Bodensee - schweizer Voralpen - Genfersee usw. Bildung von Hochnebel, bodennahe Kaltluft bleibt oder wird durch Zufuhr verstärkt, in der Höhe Hochdruckgebiet, in den Bergen schönes Wetter mit dem bekannten Nebelmeer. Austausch der unterschiedlichen Luftmassen wegen der starken Luftströmung nicht möglich. In den Voralpen im Früjahr / Herbst oft wochenlang Hochnebel
Gruss Marc