Das Wort Inversion stammt vom lateinischen inversio und bedeutet Umkehr. In Bezug auf die Atmosphäre heißt dies, dass sich die vertikalen Temperaturverhältnisse umkehren. Da der Luftdruck mit der Höhe abnimmt, nimmt normalerweise auch die Temperatur mit der Höhe ab. Bei einer Inversion befindet sich aber eine wärmere Luftschicht über einer kühleren, sodass die Temperatur ab einer bestimmten Höhe wieder ansteigt.
Es gibt verschieden Arten von Inversionen, die sich durch ihre Entstehung unterscheiden: Die häufigste Art von Inversion ist die Boden- oder Strahlungsinversion. Diese entsteht meistens in klaren Herbst- oder Winternächten. Der Boden strahlt Wärmestrahlung (Infrarot-Strahlung) ins All ab. Gibt es keine Wolkendecke, die die Abstrahlung blockiert, so kühlen die Erdoberfläche und mit ihr die bodennahen Luftschichten in der Nacht stärker aus. Da kalte Luft eine höhere Dichte als warme Luft hat, oder anders gesagt, da kalte Luft schwerer ist als warme Luft, bleibt die kalte Luft am Boden liegen. Die darüber liegende Luftschicht kühlt weniger stark aus und es entsteht eine schwache Inversion, die als Sperrfläche wirkt. Dadurch wird der Austausch und die Durchmischung mit der darüber liegenden Warmluft unterbunden. Somit können die bodennahen Luftschichten weiter auskühlen und sich die Inversion im Laufe der Nacht weiter verstärken. Dies funktioniert umso besser, je schwächer der Wind ist. Tagsüber reicht im Winterhalbjahr oft die Sonnenstrahlung nicht aus, um die kalten bodennahen Luftschichten vollständig zu erwärmen, wodurch die Bodeninversion nicht selten auch tagsüber erhalten bleibt.
Eine weitere Inversionsart ist die Absinkinversion. In Hochdruckgebieten sinken Luftschichten großflächig von höheren Schichten in tiefere ab. Beim Absinken steigt der Luftdruck und die Luft wird zusammengedrückt. Dadurch erwärmt sich die Luft. Die Temperatur eines Luftpaketes wird umso höher, je weiter es absinkt. So erwärmen sich Luftpakete, die aus niedrigen Atmosphärenschichten absinken weniger stark, als Luftpakete, die aus der oberen Atmosphäre kommen. Dadurch verändert sich die Temperaturschichtung mit der Höhe. Besonders im Winter bildet sich dann oft ein scharfer Temperaturgradient mit warmer und sehr trockener Luft in der Höhe und kühlerer feuchterer Luft am Boden.
Die letzte Inversionsart ist die Aufgleitinversion. Hier wird in höheren Luftschichten warme Luft herangeführt, die auf eine kalte, schwerere bodennahe Luftschicht aufgleitet. Dies ist häufig bei winterlichen Warmfronten der Fall. Nicht selten entsteht in der höhenwarmen Schicht Regen, der dann in die darunterliegende Kaltluftschicht fällt. Liegt die Temperatur der Kaltluftschicht unter 0 °C, so führt dies zu Glatteis. Durch Inversionen wird der vertikale Luftaustausch unterbunden. Feuchtigkeit und Abgase sammeln sich unter der Inversionsschicht in der bodennahen Kaltluft. Häufig bildet sich an der Grenze zur Warmluftschicht dichter Nebel, aus dem die Berge wie Inseln herausschauen. Auch in den kommenden Tagen erwartet uns eine ausgeprägte Inversionswetterlage. Ein ungewöhnlich kräftiges Hoch breitet sich von den Britischen Inseln nach Mitteleuropa aus. Dadurch erwärmen sich die höheren Luftschichten durch Absinken, während sich gleichzeitig die bodennahen Luftschichten abkühlen. In einigen Niederungen hält sich dann zäher Nebel und Hochnebel bei Temperaturen um 0 °C, während es auf den Bergen sonnig und mild wird.
Dipl.-Met. Christian Herold
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 20.01.2020
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