Als langjähriger Sylt-Urlauber habe ich schon zu Schulzeiten im Sommerurlaub bemerkt, dass das Wetter auf der Insel oft anders ist als am gegenüberliegenden Ende des Hindenburgdamms, also auf dem Nordfriesischen Festland. Von einer Düne aus beobachtete ich, dass sich auf dem Festland dicke Wolken perlenkettenartig aneinanderreihten, während über meinem Kopf und in Richtung Meer blickend die Sonne schien. Oder es konnte beim Strandspaziergang auf Regenkleidung verzichtet werden, obwohl der Wetterbericht einen verregneten Tag vorhersagte und mir beim abendlichen Recherchieren der Wettermeldungen schnell klar wurde, dass die Meteorologen für das Festland durchaus Recht behielten.
In meinem Meteorologie-Studium erfuhr ich, dass meine Beobachtungen mit den unterschiedlichen Eigenschaften von Meer und Festland zu tun haben, die großen Einfluss auf das Wettergeschehen entlang der Küsten haben können. Das wohl prominenteste Beispiel hierfür ist die Land-Seewind-Zirkulation, die im Thema des Tages vom 16. Juni 2020 erklärt wurde. Ein weiteres wichtiges Phänomen ist die sogenannte "Küstenkonvergenz", die die Küstenlinie mitunter zur Wetterscheide macht. Doch was hat es damit auf sich?
Hauptverantwortlich für die meisten Küsteneffekte sind die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften von Meerwasser und Landoberflächen. Beim Seewind (Landwind) ist die unterschiedliche Erwärmung (Abkühlung) zwischen Meerwasser und Landoberfläche der Auslöser für die Zirkulation. Für die Küstenkonvergenz ist hingegen die unterschiedlich starke Bodenreibung verantwortlich. Über der (vom Wellengang abgesehen) glatten Meeresoberfläche ist der Reibungswiderstand der Luft sehr gering, sodass sie nahezu ungehindert über das Wasser hinweg strömen kann. Anders über dem Festland: Hindernisse unterschiedlicher Größe - von Bäumen und Häusern bis hin zu Steilküsten oder Hügel- und Dünenlandschaften - führen zu einem deutlich größeren Reibungswiderstand, wodurch die Luftströmung abgebremst wird. Man kann sich das wie auf einem eisglatten Gehweg vorstellen, über den man mit den Schuhen leicht hinweg gleiten kann, während das Gleiten rasch abgebremst wird, wenn man Sand auf den glatten Boden streut, der die Reibung stark erhöht.
Aus diesem Grund ist die Windgeschwindigkeit über der See in der Regel deutlich höher als über dem Festland. Nehmen wir nun an, dass der Wind vom Meer Richtung Festland (also auflandig) weht. In diesem Fall strömt die Luft mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit Richtung Küste, wo nun die Luftströmung durch die erhöhte Bodenreibung merklich abgebremst wird (Abbildung 1 [linker Teil] und Abbildung 2). Dadurch strömen die Luftmassen zusammen, da die schnellere Luftmasse über dem Meer quasi auf die sich langsamer bewegende Luft über dem Land "auffährt". In der Fachsprache bezeichnet man dies als "Konvergenz" (genauer: Geschwindigkeitskonvergenz). Bei einer konvergenten Strömung staut sich also die Luft, wodurch ihre Dichte zunimmt. Dabei passiert mit der Luft das gleiche wie im Verkehrsstau. Fährt man vom fließenden Autobahnverkehr in einen zähfließenden Verkehr, verringert sich zum einen die Fahrtgeschwindigkeit, zum anderen erhöht sich die Verkehrsdichte, da die schnelleren Autos von hinten an die langsamer fahrenden Autos aufrücken. Zusätzlich kann auch eine Richtungsänderung des Winds ein Zusammenströmen von Luftmassen bewirken (Richtungskonvergenz). Beide Effekte kann man entlang von Küstenabschnitten beobachten und werden durch Reibung der überströmten Luft an der Landoberfläche verursacht. Da die Geschwindigkeit schneller an die Bodenrauigkeit angepasst werden kann, kommt es zunächst zur Geschwindigkeits- und weiter landeinwärts zur Richtungskonvergenz (Abbildung 1).
Welchen Einfluss hat nun die Küstenkonvergenz auf das Wettergeschehen? Das Zusammenströmen führt dazu, dass entlang von Küstenlinien die Luft zum Aufsteigen gezwungen wird (Abbildung 2). Da die vom Meer kommende Luft meist recht feucht ist, entstehen schnell Wolken. So kann man - wie in meiner eingangs beschriebenen Beobachtung - manchmal über dem Meer keine einzige Wolke am Himmel erblicken, während sich über dem Festland dicke Quellwolken (Abbildung 3+4). Ist die Luft zudem ausreichend labil geschichtet, kann sie entlang der Küste oder über dem angrenzenden Festland bis in große Höhen aufsteigen. Die Folge sind vertikal mächtige Schauer- oder sogar Gewitterwolken (Abbildung 5). Haben sich schon über dem Meer Schauer gebildet, ziehen diese Schauer mit hoher Geschwindigkeit über die vorgelagerten Inseln hinweg, sodass man dort oft nur eine kurze Regendusche abbekommt, während sich die Schauer auf dem Festland stauen und für länger anhaltende Regenfälle sorgen können.
Anders herum funktioniert dieser Küsteneffekt auch. Weht ein ablandiger Wind (vom Land Richtung Meer), wird die Strömung über dem Meer beschleunigt. Wie beim sich auflösenden Verkehrsstau strömen die Luftmassen (respektive Autos) auseinander und die Dichte nimmt ab. Man nennt diesen umgekehrten Prozess Divergenz. In der Folge sinkt die Luft ab und es kommt über dem Meer zu einer Wetterbesserung. Es gibt also eine einfache Erklärung, weshalb die Küste oft eine Wetterscheide ist.
Die Küstenkonvergenz kommt an sämtlichen Küsten der Welt vor. Handelt es sich um gebirgige Küsten, können die Effekte noch deutlich stärker als an der Nordsee ausgeprägt sein.
Dr. rer. nat. Markus Ãœbel (Meteorologe)
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 08.12.2020
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