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02. März 2011 |

Warum es auf dem Weg zum Gipfel immer kälter wird

Wer kennt das nicht? Die Sonne scheint und es ist angenehm
mild. Was würde da besser passen als eine kleine Wanderung im
Thüringer Wald oder der Besuch des Feldberges im Taunus. Froh
und lustig zieht man los, nimmt aber weder dicke Jacke, noch
Schal und Mütze mit . . . es ist ja schließlich angenehm warm
draußen.

Doch was für die Politik gilt, lässt sich auch beim Wetter
wiederfinden: Je höher man hinauf steigt, desto dünner wird die
Luft und desto eisiger bläst einem der Wind entgegen. Hat man
nun aus lauter Übermut die Utensilien zur Kältebekämpfung
vergessen, dann sollte es einen nicht wundern, wenn man schnell
wieder den Rückweg ins "Flachland" antreten muss.

Doch warum ist es in größeren Höhen überhaupt kälter, als in
tieferen Lagen? Ganz naiv käme man auf die Idee zu vermuten, es
würde mit der Höhe wärmer werden, da man sich ja der Sonne
annähert. Natürlich wird es prinzipiell wärmer, je mehr man dem
Himmelsgestirn näher kommt. Die Sonne ist aber 150 000 000 km
weit entfernt, während die höchsten Berge eine Höhe von gerade
einmal knapp 9 km haben. Man merkt also schnell, dass diese
Argumentation sehr an den Haaren herbeigezogen ist.

Es gibt noch eine andere Überlegung, bei der erneut die Sonne
ins Spiel kommt. Ein Teil der von ihr ausgesendeten
kurzwelligen Strahlung erreicht den Erdboden und wird von ihm
aufgenommen (absorbiert). Gleichzeitig sendet (emittiert) der
Erdboden langwellige Wärmestrahlung aus. Diese Strahlung sorgt
für eine Erwärmung der unteren Luftschichten. Vor allem an
heißen Sommertagen kann man diese Strahlung sogar als eine Art
Flimmern über asphaltierten Straßen erkennen.

Aber ist das der eigentliche Grund dafür, dass die Luft mit der
Höhe kälter wird? Würde man dieser Argumentation folgen, dann
müsste es auf den Bergen ebenfalls warm werden. Schließlich
wird auch dort kurzwellige in langwellige Strahlung
umgewandelt. Natürlich hat der beschriebene Prozess einen
gewissen Einfluss auf die Temperatur am Erdboden. Wäre dem
nicht so, würde es zwischen Tag und Nacht keine
Temperaturunterschiede geben. Als Antwort auf die
Ausgangsfrage, ist diese Begründung allerdings nicht verwendbar.

Was ist denn nun aber die eigentliche Ursache? Es hat gar
nichts mit der Sonne zu tun, sondern vielmehr mit der
physikalischen Definition von Temperatur. Die Luft besteht aus
kleinen Teilchen, die sich bewegen. Durch die Bewegung kommt es
zu Reibung und Zusammenstößen zwischen den Teilchen. Das führt
zur Erzeugung von Wärme. Je schneller sich die Teilchen
bewegen, desto höher ist demnach die Temperatur.

Nun muss man noch bedenken, dass die Masse an Luft einen
gewissen Druck auf uns alle ausübt. Und da liegt die Lösung des
Rätsels. Der Druck nimmt nämlich mit der Höhe ab. Dies ist
recht verständlich, schließlich lässt man so einige
Luftmoleküle unter sich, wenn man auf einen Berg steigt.

Soweit so gut, aber was hat das nun mit der Temperatur zu tun?
Ganz einfach: Je mehr Druck ausgeübt wird, desto schneller
bewegen sich die Teilchen. Eine schnellere Bewegung führt aber
wiederum zu einer höheren Temperatur und damit schließt sich
der Kreis. Man kennt dies, wenn man bei einer Luftpumpe drückt.
Dann wird diese bekanntlich wärmer.

Also: Da der Luftdruck mit der Höhe abnimmt, verlangsamt sich
die Teilchenbewegung und damit nimmt die Temperatur ab

Dies ist die einfache Begründung und zumindest für die untere
Schicht der Atmosphäre (Troposphäre) ist dies auch tatsächlich
so. Meist nimmt dort die Temperatur mit 6 bis 10 Grad pro
Kilometer ab. Geht man allerdings in noch höhere Luftschichten,
kommen andere Prozesse zum Tragen, die wiederum zu einer
Erwärmung mit der Höhe führen. Darauf soll aber an dieser
Stelle nicht näher eingegangen werden. Auch nicht auf die im
Winter bei Hochdruck vorliegende Sonderform: Die Inversion.
Diese führt nämlich dazu, dass es auf den Bergen wärmer als im
Flachland ist.

Dipl.-Met. Marcus Beyer
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale

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