Wie entsteht Steigungsregen? – Aufklärung für Erdkunde

Wie entsteht Steigungsregen

Steigungsregen bezeichnet eine Form der Regenentstehung, die an geographischen Hindernissen, wie zum Beispiel an Bergen, stattfindet. Er wird daher auch orografischer Regen genannt (orografisch = die Hangneigung und -richtung des Geländes betreffend). Wesentlich sind die Prozesse der Kondensation von Wassertropfen bei aufsteigenden Luftmassen (Wolkenbildung) und das Wachstum der Tropfen durch Zusammenstoßen und Verschmelzen beteiligt.

Trockenadiabatischer Aufstieg auf der Luvseite

Treffen Luftmassen auf ein Gebirge, werden sie zum Aufstieg gezwungen. Die windzugewandte Seite von Erhebungen wird Luvseite genannt. Je höher die Luft steigt, desto mehr kühlt sie ab – und zwar während des trockenadiabatischen Aufstiegs um 1 °C pro 100 m. Trockenadiabatisch bedeutet, dass die Luftfeuchtigkeit von 100 % noch nicht erreicht ist und dementsprechend keine Wolkenbildung stattfindet.

Das adiabatische Prinzip an sich bezieht sich auf die Zustandsänderung eines Stoffes ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung. Aufgrund der fallenden Temperatur nimmt gleichzeitig die Wasserdampfkapazität der Luft ab. Die Luftfeuchtigkeit nimmt immer weiter zu.

Feuchtadiabatischer Aufstieg auf der Luvseite

Ab einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100 % kondensiert der Wasserdampf zu Wasser, sobald er den Taupunkt erreicht. Es bilden sich Wolkentröpfchen, die durch Zusammenstoßen und Verschmelzen immer größer werden. Erreichen sie ein Gewicht, das sich durch Luftreibung und Aufwinde nicht mehr halten lässt, entsteht nach dem Prinzip der Schwerkraft Regen. Im Bereich des feuchtadiabatischen Aufstiegs findet so entlang der Luvseite einer Erhebung Wolkenbildung und Niederschlag statt.

Dieser Niederschlag ist es, der als Steigungsregen oder Stauregen bezeichnet wird. Die Intensität hängt von der Hangneigung, der zu überwindenden Höhe und der Feuchte der Luft ab. Da bei der Kondensation des Wasserdampfs latente Wärme abgegeben wird, sinkt die Temperatur nur noch um 0,4 – 0,7 °C pro 100 m (im Mittel spricht man von 0,5 °C pro 100 m).

Da sich die Wolken auf der windzugewandten Seite (= Luv) vor Überschreiten des Gipfels abregnen, wird von der Wetterseite eines Gebirges oder Berges gesprochen. In diesem Bereich entstehen bei Klima der gemäßigten Breiten gelegentlich gemäßigte Regenwälder: Hier können dank des Steigungsregens mehr als 2000 mm Niederschlag pro Jahr auftreten. Sie zeichnen sich durch eine hohe Biodiversität aus und sind besonders schützenswert.

Föhnwinde auf der Leeseite

Sobald die Luftmassen den höchsten Punkt des Hindernisses überschritten haben, fallen sie wieder ab. Da keine weitere Kondensation stattfindet, erwärmt sich die Luft hangabwärts durchgehend trockenadiabatisch – also mit 1 °C pro 100 m. Ein trockener, warmer Fallwind entsteht auf der Leeseite, der Föhn genannt wird. Faktoren, die seine Entstehung begünstigen, sind:

  • die niedrige Temperatur am Kamm des Gebirges,
  • die Hangneigung des Geländes und
  • ein potenzielles Tiefdruckgebiet auf der Leeseite im Gegensatz zu einem Hochdruckgebiet auf der Luvseite.

Infolge dieser Vorgänge kann es zu einigen charakteristischen Erscheinungen kommen:

  • Föhnmauer – eine Wolkenwand entlang des Kamms, an dem die Luft hinabströmt, oder an der Kaltfront des Tiefdruckgebiets
  • Föhnfenster – das Schönwettergebiet zwischen den Föhnmauern
  • Föhnsturm – Föhnwind mit hohen Luftgeschwindigkeiten
  • Föhnlinsen – charakteristische Wolken aufgrund der Schwingungen der Luft auf der Leeseite

Das bekannteste Beispiel in Deutschland ist der Föhnwind der Alpen.

Beispiel

Ein einfaches Beispiel soll die Abkühlung der Luftmassen entlang des Hanges erklären.
Die Luftmassen müssen ein Hindernis von 2500 m Höhe überwinden. Am Fuß des Hanges beträgt die Temperatur 10 °C. Die Luft kühlt trockenadiabatisch pro 100 m um 1 °C ab. Das heißt, dass sie nach 500 m nur noch eine Temperatur von 5 °C hat. Nun ist das Kondensationsniveau erreicht, es bilden sich Wolken und Niederschlag entsteht: der Steigungsregen. Im Verlauf kühlt sich die Luft feuchtadiabatisch um 0,5 °C pro 100 m ab. Nach weiteren 500 m beträgt die Temperatur also 2,5 °C, nach 1000 m 0 °C und an der Spitze des Berges schließlich -5 °C.

Fallen die Luftmassen auf der Leeseite als Föhnwind, erwärmen sie sich über diese Strecke von 2500 m mit 1 °C pro 100 m. Das ergibt eine Erwärmung von 25 °C, sodass am gegenseitigen Fuß des Hanges eine Temperatur von 20 °C erreicht wird.

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