Wind- und Temperaturverhältnisse

Oxf. 111.82 (494.26)

Wind- und Temperaturverhältnisse

an ungestörten Schönwettertagen im Dischmatal bei Davos

Von Charlotte Urfer-Henneberger

Gebirgsprogramm, 3. Beitrag

HERAUSGEBER

PROF. DR. A. KURTH, DIREKTOR DER EIDGENÖSSISCHEN ANSTALT FÜR DAS FORSTLICHE VERSUCHSWESEN

Bd. / Vol. 40 Heft/ Fase. 6 1964

14 Bd.40, Heft 6, 1964 389

INHALTSVERZEICHNIS

1 Problemstellung und Versuchsanordnung (von W. Nägeli) 2 Einleitung .

3 Verlauf von Temperatur und Wind an Schönwettertagen 31 Talstation

311 Juni 312 September

32 Hangstationen oder «Alpen»

321 Juni 322 September 33 Kammstationen .

331 Juni 332 September

4 Strömungsverhältnisse im Dischmatal

41 Mitternacht bis Sonnenaufgang am E-Hang . 42 Sonnenaufgang am E-Hang .

43 Ganzes Tal besonnt

44 Einstrahlung am E-Hang nachlassend

45 Sonnenuntergang am E-Hang und im Talgrund 46 Vor Sonnenuntergang am W-Hang

47 Nach Sonnenuntergang bis Mitternacht . 48 Nachsatz .

5 Allgemeine Bemerkungen zur großräumigen Zirkulation 6 Geländeklimatologische Temperaturunterschiede

61 Tagesmittel der Temperatur und der Temperaturgradienten 62 Tagesgang der Temperaturgradienten

63 Temperaturunterschiede zwischen den beiden Hängen . 7 Vergleich mit den Windverhältnissen am Observatorium Davos . Resume - Riassunto - Summary

Literaturverzeichnis

Seite

393 398 399 399 399 403 406 406 408 409 409 411 413 413 416 416 416 417 417 418 418

420 422 422 425 431 433 436 441

391

1 Problemstellung und Versuchsanordnung

Seitens der Alpwirtschaft wurde die alpine Waldgrenze oft um mehrere hundert Meter heruntergedrückt, um neues Weideland zu gewinnen. Dieses Vorgehen erwies sich aber vielfach als unrentabel, indem sich das so gewonnene Areal bald mit Zwerg- strauchheiden und Gebüsch überzog und häufig wieder sich seihst überlassen wurde.

Der ständige Rückgang der Alpwirtschaft trug wesentlich zu dieser Vernachlässigung und zur Einstellung der notwendigen Weidesäuberungen bei und legte den Gedanken an eine Wiederaufforstung dieser ursprünglichen W aldgehiete nahe. Einen besonders starken Auftrieb erhielt diese Idee unter dem Eindruck des furchtbaren Lawinenwinters 1950/51. Da diese Aufforstungen aber nicht zum Schutze menschlicher Siedlungen und Bauwerke vor Lawinen geplant sind, sondern lediglich den darunter liegenden Wald und offenes Kulturland schützen sollen, handelt es sich in erster Linie darum, mit mög- lichst geringen finanziellen Mitteln auszukommen. Wie dies zu erreichen sei, muß aber erst noch abgeklärt werden; eine Aufgabe, welche die Eidgenössische Anstalt für das forstliche Versuchswesen in Birmensdorf ZH vor einigen Jahren übernommen hat, und zwar in enger Zusammenarbeit mit dem Eidgenössischen Institut für Schnee- und La- winenforschung W eißfluh j och/Davos.

Einer dieser Aufforstungsversuche wurde in der potentiellen Waldzone im Dischma- tal bei Davos begründet, und zwar in einem Lawinenanrißgehiet, das heute vorwie- gend von Zwergstrauchheiden und nur vereinzelten niedrigen Waldbäumen besiedelt ist.

Das ausgewählte Gelände liegt am linken Talhang in einer Höhenlage von rund 2000 bis 2250 m über Meer. Es enthält auf einer Fläche von 7,5 ha mehrere Lawinenzüge und Anrißgehiete. In dieser Versuchsfläche, der sogenannten Stillhergalp, galt es zunächst einmal die für eine Aufforstung maßgebenden Verhältnisse hinsichtlich Vegetation, Boden und Klima abzuklären. Im Rahmen dieser Grundlagenforschung wurden die mikroklimatischen Gegebenheiten in dem steilen und sehr stark coupierten Gelände ein- gehend studiert.

Um aber auch gewisse Anhaltspunkte über die klimatischen Besonderheiten in ver- schiedenen Höhenlagen der beidseitigen Taleinhänge zu erhalten, wurden 1959 fünf meteorologische Stationen im Talquerschnitt eingerichtet, von denen hier die Rede sein soll.

Das Dischmatal ist das mittlere von drei Seitentälern, die sich vom Hochtal von Davos aus in nordnordwestlich-südsüdöstlicher Richtung erstrecken. Seine Länge, von der Einmündung in das Davoser Landwasser bis in den von der Grialetsch- und Scalettagruppe begrenzten Talkessel, mißt etwa 15 km. Das Tal verläuft auffallend ge- radlinig, abgesehen von einer leichten Umhiegung nach NW unmittelbar am Talaus- gang. Die Höhendifferenz vom Boden des Haupttales bis zum Quellgebiet des Dischma- haches beträgt rund 1000 m. Die beidseitigen Kammlinien des Tales steigen vom Tal- grund bei Davos in 1550 m Meereshöhe ziemlich rasch auf etwa 2500 m an, um von hier aus langsamer auf etwa 3000 m im Talhintergrund anzusteigen. Nur vereinzelte Gipfel erheben sich über diese allgemeine Firstlinie hinaus. Die Einheitlichkeit der Tal-

393

. Figur l

Querschnitt durch das Dischmatal im Bereich der 5 meteorologischen Stationen (2fache Überhöhung)

m.ü.M. m.ü.M.

2600 , - - -- - - , - - ~ 2600

Brä'mabiie/ 2560

ENE wsw 1

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einhänge wird nur durch zwei kurze, linksseitige Seitentäler in der Mitte und im hin- teren Teil des Dischmas etwas gestört. Sehr einheitlich erscheint auch der geologische Aufbau des Tales, das in seiner ganzen Länge dem kristallinen Deckenmassiv der Sil- vretta mit vorwiegend Gneisformationen angehört. Klimatisch muß das Dischma dem Gebiet der gemäßigt kontinentalen Hochalpen zugeordnet werden. Die heutige Wald- grenze liegt bei etwa 2000 m, doch reicht der stark verlichtete Wald nur etwa bis zur Mitte des Tales, während der hintere Teil völlig waldlos ist.

Von den bereits erwähnten 5 meteorologischen Stationen im Talquerschnitt wurde je eine auf dem linksseitigen und rechtsseitigen Kamm, je eine in der Mitte der beiden Taleinhänge und eine im Talgrund errichtet. Dieser Querschnitt mußte in das vordere Drittel des Tales verlegt werden; einmal, weil man möglichst nahe beim eigentlichen Versuchsgebiet bleiben wollte, sodann aber auch, weil die beiden Einhänge hier sehr ausgeglichen sind, wie dies aus Figur 1 deutlich hervorgeht. Die Kamm• und Hang•

stationen liegen ungefähr in einer Linie, während die Talstation aus topographischen und organisatorischen Gründen etwa 1 ½ km weiter taleinwärts verlegt werden mußte.

Figur 2 zeigt die gegenseitige Lage dieser Stationen im Luftbild, und die nachstehende kleine Zusammenstellung liefert die zugehörigen geographischen Daten:

Name Meeres- Geographische Koordinaten Lokale, Hangneigung Lage höhe nördliche Breite östliche Länge Azimut Gefälle 0/o

m a.T. a.T.

Brämabüel 2560 46° 46' 45" 90 51' 28¹¹ 85 24' 45 Linke Talseite Stillberg 2130 46° 46' 57" 90 51' 56" 60 33 65 Linke Talseite Teufi 1700 46° 46' 30" 90 53' 14" 240 9 16 Talgrund Lucksalp 2104 46° 47' 13" 9° 53' 26" 245 28 54 Rechte Talseite Basler Kopf 2536 46° 47' 22" 9° 54' 09¹¹ 215 22 44 Rechte Talseite 394

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Photo und Bewilligung zur Reproduktion durch den Militärflugdienst Dübendorf Figur 2

Flugaufnahme des Dischmatales mit den 5 meteorologischen Stationen:

1 Basler Kopf, 2 Lucksalp, 3 Teufi, 4 Stillbergalp, 5 Brämabüel

(Im Vordergrund das Haupttal von Davos, im Hintergrund die Grialetsch-Scaletta-Gruppe)

Figur 3

Sonnenaufgänge (oben) und Sonnenuntergänge (unten) auf den 5 meteorologischen Stationen während des Sommerhalbjahres

h Aprtl Mai Juni Juli

04 , - - , - - - - , - - , - - - , - - - , - - - , - -- , - --,----,---,---,---,----,----,--August , - - - - , - - , - - - , , Septembel' 05

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h 04 05 06 07 08 09

h 14 15 16 17 18 19 20 21

Zur Ergänzung dieser Angaben sind in Figur 3 auch noch die Sonnenauf- und -unter- gänge (MEZ) auf den einzelnen Stationen für das Sommerhalbjahr angegeben.

Hinsichtlich der beiden Kammstationen ist zu erwähnen, daß diese nicht unmittelbar auf dem Grat errichtet wurden, sondern etwas unterhalb desselben, um damit ihre ein- deutige Zugehörigkeit zum Dischmatal hervorzuheben. Die Hangstationen liegen beide völlig frei über der heutigen Waldgrenze, und zwar Stillberg um etwa 130 m, Lucksalp um etwa 70 m höher. Auch die Talstation Teufi liegt offen, etwa 40 m vom rechten Ufer des Dischmabaches entfernt und etwas erhöht, um einen allfälligen, lokalen Einfluß des letzteren auszuschalten.

Alle fünf Stationen waren genau mit dem gleichen Instrumentarium ausgestattet, nämlich:

1 englische Hütte mit Thermohygrograph, Maximum-Minimum- und Normalthermo- meter

1 Windweg- und Windrichtungsschreiber

1 schreibender Regenmesser Lambrecht Nr. 1507

2 Regenmesser nach Hellmann, wovon einer mit Grunowschem Nebelfänger.

Die Stationen wurden jeden dritten Tag bedient und kontrolliert. Sie standen aber nur während der Vegetationszeit in Betrieb, wobei der Beginn der Messungen vom

395

Zeitpunkt der Ausaperung abhängig war, während der Abbruch aus Sicherheitsgründen schon Ende September erfolgen mußte. Die Lawinengefährlichkeit und die Abgelegen- heit der Gegend verbot leider eine ganzjährige Messung.

Dem 3tägigen Bedienungsturnus entsprechend wurde der Thermohygrograph für 4tägigen Trommelumlauf eingerichtet und für die Temperaturregistrierung der relativ enge Bereich von - 10° bis + 40° gewählt, so daß eine detaillierte Auswertung der Schreibstreifen ermöglicht wurde. Die Windschreiber sind Eigenkonstruktionen unseres Mitarbeiters P. Roch a t. Der Windwegschreiber besitzt ein Kontaktanemometer, wel- ches dank seines leichten Schalensterns und eines praktisch fast reibungslosen Kontakt- systems schon bei etwa 0,1 m/sec anläuft, andererseits aber auch hohe Windgeschwin- digkeiten unbeschädigt aushält. Auf einem ablaufenden Schreibband mit einer Ge- schwindigkeit von 60 mm/h wird jede hundertste Umdrehung des Schalensterns regi- striert und jede tausendste besonders hervorgehoben. Der Windrichtungsschreiber ist so konstruiert, daß auf dem gleichen Schreibband pro Stunde etwa 80 Richtungspunkte geschlagen werden, was den Entwurf von Windrosen, auch für kurze Zeitintervalle, un- gemein erleichtert. Die beiden Hellmannschen Regenmesser sind im Boden versenkt, so daß der Niederschlag unmittelbar an der Bodenoberfläche gemessen wird, wobei diese zur Vermeidung von Spritzwasser mit einem feinmaschigen Drahtgitter überdeckt wurde. Beginn, Dauer und Dichte der einzelnen Niederschläge können mit Hilfe des Regenschreibers ermittelt werden.

Eine gleiche Station, die aber für die vorliegende Publikation außer Betracht fällt, wurde auch in der eigentlichen Versuchsfläche erstellt und durch einen Robitzsch- Aktinographen sowie einen Sonnenschein-Autographen ergänzt.

Die 5 beschriebenen Stationen standen von 1959 bis 1961 in Betrieb. 1962 wur- den auch die Stationen der rechten Talseite an den Gegenhang verlegt. 1963 wurde nur die untere Hälfte beider Taleinhänge mit Stationen beschickt, wobei die Resultate dieser Aufstellungen, mehr zur Kontrolle, mitbenutzt wurden.

Ursprünglich bestand lediglich die Absicht, die 5 Stationen im Sinne der klassischen Mittelwertklimatologie miteinander zu vergleichen. Durch Zufall fanden wir aber in Frau Dr. Ur f er - Henne berge r eine Meteorologin, die sich in verdankenswer- ter Weise bereit erklärte, das reichhaltige Unterlagenmaterial auch im Sinne der dyna- mischen Klimatologie zu bearbeiten, d. h. die Zusammenhänge zwischen den Tempera- turverhältnissen und den lokalen Zirkulationssystemen zu analysieren, und zwar nach Wetterlagen getrennt. Durch die Auswahl und den Vergleich möglichst vieler Tage des gleichen Witterungstyps, wie ungestörte Schönwetterlagen, Föhn, Bisenlagen, Staula- gen, Fronten, Rückseitenwetter usw., sollte es möglich sein, ein anschauliches Bild über das Wettergeschehen im Dischma zu erlangen und auch allgemeingültige Gesetzmäßig- keiten herauszuarbeiten.

In der vorliegenden Publikation werden lediglich die Verhältnisse an ungestörten Schönwettertagen ohne wesentlichen Gradientwind bearbeitet. Dem rein forstlich inter- essierten Leser mag eine so gründliche Darstellung vielleicht übertrieben erscheinen.

Dabei darf aber nicht vergessen werden, daß wir über die Kräfte, welche das Wetter- geschehen in unseren Alpentälern steuern, noch ziemlich wenig wissen und daß es daher 396

fast unverantwortlich wäre, das im Dischma zusammengetragene Zahlenmaterial nicht möglichst weitgehend auszuwerten.

Herr Dr. Th. Z in g g, Meteorologe am Schnee- und Lawinenforschungsinstitut Weißfluhjoch, hat die Untersuchungen stets mit Rat und Tat gefördert, wofür ihm der herzlichste Dank ausgesprochen sei.

Die Betreuung der Stationen gestaltete sich infolge der großen zu überwindenden Höhendifferenzen und der Notwendigkeit, die Bedienung auch bei denkbar schlechten Witterungsverhältnissen durchzuführen, äußerst mühsam. Dank gebührt daher auch den zahlreichen Beobachtern, von denen nur die Unterförster F. Ruf und A. Streu 1 e genannt seien, vor allem aber P. Roch a t, welcher nicht nur die benötigten Spezial- apparaturen konstruierte, sondern auch in vorbildlicher Weise stets für das reibungslose

Funktionieren der Stationen besorgt war. W. Nägeli

397

2 Einleitung

Für die Auswertung und Bearbeitung des vorhandenen Beobachtungsmaterials stand von allem Anfang an das Interesse an den allgemeinen Strömungs- und Temperaturver- hältnissen im Versuchsgelände und generell in einem einheitlichen und abgeschlossenen Hochgebirgstal im Vordergrund. Ohne Zweifel mußte im vorliegenden Fall eine Stati- stik der meteorologischen Elemente bei bestimmten ausgesuchten Wetterlagen rascher zum Ziele führen und brauchbarere Unterlagen liefern als eine klassische Klimatologie, für welche eine sehr viel längere Beobachtungsreihe Voraussetzung bilden würde. In einer Klimatologie einzelner Witterungstypen kann man sich auch besser den Einzelhei- ten widmen, so daß direkte Zusammenhänge leichter ersichtlich werden.

Schon ein erster Einblick in das Beobachtungsmaterial eines Sommers ließ erken- nen, daß der sogenannte Schönwetterwind nicht ein isoliertes Phänomen darstellt, son- dern daß er als Norm oder Basis für alle andern Witterungstypen zu betrachten ist, bei denen die Einstrahlung eine mehr oder weniger große Bedeutung besitzt (also etwa bei Föhn, Rückseitenwetter, Bise usw.). Daher ist die Analyse des Schönwetterwindes un- zweifelhaft an den Anfang der Untersuchungen zu stellen.

Dem Meteorologen von Weißfluhjoch (2670 m ü. M.), Herrn Dr. Th. Z in g g, oblag die Auswahl der geeigneten Tage mit ungestörter Witterung, die er von seiner

«hohen Warte» aus mit Sicherheit beurteilen konnte. Weiter mußte anhand von Boden- und Höhenwetterkarten festgestellt werden, ob nicht etwa gerade eine Störung abzog

(Kaltluftzufuhr, Bise, bei wolkenlosem Himmel) oder im Anzug war (präfrontales hei- teres Wetter mit Gewitter gegen Abend) und ob nicht in der freien Atmosphäre wenig über Kammhöhe ein starker Gradientwind herrsche (Winde auf dem Säntis in 2500 m ü. M. und auf der 700-mb-Karte möglichst unter 15 kts). In Tabelle 5 sind die in Frage kommenden Tage kurz charakterisiert.

Im Herbst bleibt es in Mittelbünden bei schönem Wetter praktisch wolkenlos; im Hochsommer ist eine leichte Quellbewölkung fast unvermeidlich.

Vom Dischmatal darf man erwarten, daß es ein gutes, eindeutiges und vergleich- bares Bild des Schönwetterwindes liefere, ist es doch in bezug auf die seitliche Begren- zung, die Vegetation und den geradlinigen Verlauf einheitlich gestaltet. Der ver- gletscherte Talabschluß vergrößert die Temperaturgegensätze. Die Aufstellung der Meß- instrumente ist unter sich vergleichbar, und auch im Talgrund besteht die Umgebung der Wetterhütte aus freiem Wiesland.

Die Registrierungen von Wind und Temperatur (in andern Beispielen auch vom Niederschlag) wurden für die ausgesuchten Tage in allen Details ausgewertet, einan- der zugeordnet und miteinander verglichen.

398

3 Verlauf von Temperatur und Wind an Schönwettertagen

31 Talstation 311 Juni

Verschiedene interessante, im Verlauf der Auswertung gemachte Beobachtungen tre- ten im Fall des 29. Juni 1961 (Figur 4) besonders deutlich hervor, finden sich aber in der Regel auch an den 4 andern Schönwettertagen, wobei nur kleine Zeitdifferenzen für den Eintritt der bestimmten Phasen anzubringen sind.

Im Moment des Sonnenaufgangs (07.26 Uhr) hat die Temperatur ihr Minimum be- reits seit etwa 3 bis 4 Stunden hinter sich gelassen. Bis dahin ist der Kurvenverlauf ein unruhiger, was sich mit der intensiven Einstrahlung sofort ändert. In den ersten Sonnenstunden nimmt die Temperatur fast geradlinig 7 bis 10° C zu! Dann aber biegt die Kurve in verschiedenen Stufen und Knicken allmählich zu einem flachen Maximum ab, das zwischen 14 und 17 Uhr erreicht wird. Ein erster Rückgang der Temperatur ist schon 2, in andern Fällen erst½ Stunde vor Sonnenuntergang (am 29. Juni um 18.00 Uhr) zu erkennen; ein rascherer, stufenweiser Abfall setzt aber erst danach ein. In der Nacht, die auf den Schönwettertag folgt, ist die Temperatur 1 bis 4° C höher als in der vorangehenden.

Die große nächtliche Temperaturunruhe, die scharf genug ist, um bei der Auswer- tung nicht einfach übergangen zu werden, setzt etwa um 21 Uhr ein, wenn der Tempe- raturrückgang in der Zeiteinheit nur noch gering ist. Anderseits ist es bei dieser Aus- wertung der unausgeglichenen Kurven kaum mehr möglich, einen festen Zeitpunkt und Wert für das eigentliche Tagesminimum festzustellen. Wir vermuten es zwischen 4 und 5 Uhr und ordnen ihm einen 1 bis 2° C tieferen Wert als dem Ausgangspunkt bei Son- nenaufgang zu.

Die Differenz zwischen Tagesminimum und -maximum beträgt für alle 5 Tage ein- heitlich 14 bis 17° C.

In den nächtlichen Temperaturschwankungen vermutet man natürlich den Ausdruck für das Einströmen der Luftmassen von den Seitenhängen her. Seitlich von oben ein- fallende Luftpakete brauchen keine ausgeprägte horizontale Bewegungskomponente auf- zuweisen, weshalb ihr Auftreten im Windrichtungsdiagramm nicht stark in Erscheinung treten kann. Um so mehr Gewicht erhält in der Windregistrierung jeder einzelne von rund 80 Punkten pro Stunde, der aus der Reihe fällt. Bei genauem Hinsehen findet sich denn auch häufig zu jeder Welle im Temperaturdiagramm oder auch nur zu einem ver- zögerten Temperaturrückgang ein Punkt in der Windaufzeichnung, der von der norma- len nächtlichen Strömungsrichtung abweicht.

Der nächtliche, talausgerichtete Wind variiert um 1 bis 2 m/sec (die Stundenmittel der Windgeschwindigkeit finden sich in Tabelle 1), hält sich ziemlich regelmäßig an die SE-NW-Richtung und dauert bis kurz vor Sonnenaufgang. In allen 5 Fällen nimmt 399

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Figur 4

Tagesgang von Temperatur und Windgeschwindigkeit vom 29. Juni 1961 auf der Station Teufi (Pfeile geben abweichende Windrichtungen an)

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er um 7.30 Uhr (Sonnenaufgang) von mindestens 1,4 m/sec spontan ab, sei es, um schon bald darauf in einen ersten schwachen Talwind umzuschlagen, sei es, um sich erst innerhalb der nächsten Stunde langsam über E darauf einzustellen. In beiden Fällen bleibt die Geschwindigkeit bis gegen 9 Uhr kleiner als 1 m/sec. Von 9 Uhr an weht dann der Talaufwind mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 2 m/sec und nimmt allmäh- lich weiter zu.

Wie schon M. B o u et (1954) nachwies, stehen die Stufen und Verflachungen im steil ansteigenden Temperaturdiagramm in direktem Zusammenhang mit der Luftbe- 400

Brämabüel:

Juni (5 Tage) Juli/ Aug. (4) Ende Aug. (4) Sept. (9 Tage)

Stillbergalp:

Juni(5 Tage) Juli/Aug. (4) Ende Aug. ( 4) Sept. (9 Tage)

Teufi:

Juni(5Tage) Juli/Aug. (4) Ende Aug. ( 4) Sept. (9 Tage)

Lucksalp:

Juni (5 Tage) Juli/Aug. (4) EndeAug.{4) Sept. (9 Tage)

Basler Kopf:

Juni{5Tage) Juli/Aug. (4) Ende Aug. (4)

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Sept. (9 Tage)

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lA 1~ lA lJ 2~ 2A 2~ 2J lJ 2,1 13 lJ lJ lJ 1,1 1,1

Stundenmittel der Windgeschwindigkeit (m/sec) Tabelle 1

7 9 111 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24h

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1,6 2,0 2,6 3,3 3,6 4,0 4,0 4,0 3,6 3,5 3,1 2,8 2,8 2,6 1,9 2,0 2,0 1,7 1,3 1,7 2,0 2,6 3,5 3,8 3,7 4,0 3,5 2,7 2,4 2,6 3,1 2,8 2,2 1,9 2,0 2,0 1,1 1,6 1,9 2,4 3,0 3,0 3,3 3,5 2,6 3,1 3,2 3,1 2,6 2,2 2,4 2,0 1,9 2,0 1,4 1,3 1,8 2,3 2,8 2,8 2,7 2,6 2,4 3,1 3,1 2,7 2,5 2,1 1,9 1,9 1,7 1,6

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2,3 2J 1,1 1~ 13 1~ 2~ 3,1 2~ 2,1 2,1 lJ 1,8 2A 2A 2~ 2,1 2~

1~ 13 lA 1,3 1~ 2~ 2J 3~ 2J 1,8 1~ lA 1~ lJ 13 13 13 1~

1,8 1,7 1,1 1,9 2,4 2,8 3,3 3,6 3,7 3,7 3,7 3,4 2,9 2,0 2,2 1,9 2,0 2,0 1,7 1,7 1,0 1,1 1,8 2,3 2,8 3,0 3,0 3,4 3,4 3,0 2,4 1,9 2,5 2,1 2,1 2,1 2,1 1,9 1,3 1,4 2,0 2,4 2,6 3,1 3,3 3,4 3,3 2,8 2,4 2,4 2,2 2,3 2,2 2,1 2,3 2,3 1,9 1,1 1,8 2,4 2,7 3,0 3,1 3,0 2,7 2,0 2,1 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9

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wegung am Beobachtungsort. In unseren Beispielen können wir feststellen, daß der erste Temperaturanstieg zwischen 7 .30 und 8.30 oder 9 Uhr praktisch mit Windstille zusam- menfällt. Die erste Stufe im Diagramm entspricht dem Zeitpunkt, da der Talaufwind an- hebt und eine Geschwindigkeit von mehr als 1 m/sec überschreitet. Daß dies zugleich der Moment ist, da die Inversion aufgehoben wird, geht aus den Temperaturgradienten (Ab- schnitt 6) nicht hervor, da diese zu einem Punkt am Hang und nicht zur freien Atmo- sphäre gebildet worden sind.

402

Figur 5

Temperatur und Windgeschwindigkeit während der Tagesstunden am 24. Juni 1961 auf der Station Teufi

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21

19

17

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Etwas später, im Juni um 10 Uhr, kann man einen weiteren Knick feststellen, mit dem gleichzeitig eine größere Unruhe im Temperaturverlauf beginnt (vom relativ trägen Bimetallthermometer wiedergegeben durch eine Schwankung von

±

0,2° C) und der mit dem Zeitpunkt zusammenfällt, von dem an der Wind eine Geschwindigkeit von mehr als 2 m/sec annimmt. Mit dieser Geschwindigkeit (2,5 bis 3,5 und sogar 4,5 m/sec) weht dann der Wind mehr oder weniger gleichmäßig bis etwa um 17 Uhr aus NW- NNW. Am 24. Juni 1961 (Figur 5), an dem die Geschwindigkeit relativ klein blieb

( unter 2,6 m/ sec), fanden sich auch tagsüber vereinzelte Registrierpunkte, die auf seit- liche Windstöße schließen lassen. Da gleichzeitig auch die kurzperiodische Temperatur- unruhe unterblieb und die aperiodischen Schwankungen ausgewertet werden konnten, dürfen, analog zu den Nächten, den Seitenwinden vorübergehende leichte Temperatur- abnahmen zugeordnet werden.

In 4 von 5 Fällen steht von 19.30 Uhr an die Windfahne an der Talstation wieder auf ESE, und die Geschwindigkeit des Talabwindes beträgt spätestens ab 21.30 Uhr um 2 m/sec. Die Drehung geht allmählich und bei Geschwindigkeiten von weniger als 1 m/sec vor sich. Ihr geht meistens noch eine Phase mehr WNWlicher Winde voraus (zwischen 17 und 19 Uhr) bei Geschwindigkeiten von 1 bis 3 m/sec. Im Temperatur- diagramm kann man trotz unregelmäßigem Abfall eine verminderte Temperaturab- nahme von dem Moment an erkennen, da der Talwind 2 m/sec erreicht.

(Sobald im Juli über den Kämmen und im Talhintergrund Konvektionsbewölkung [Cu und Ch] auftritt, stimmen die Zeiten des Windwechsels nicht mehr so genau auf Stunden überein, die Temperaturinversion im Talgrund ist weniger ausgeprägt und die Hangwinde sind in ihrer Richtung und Geschwindigkeit nicht mehr einheitlich. Im Juli finden sich als einzige ganz ungestörte Tage nur der 26. und 31. Juli 1961, die sich mit dem 4. und 5. August 1961 in eine Gruppe zusammenfassen lassen und für die Verhält- nisse im Hochsommer zu gelten haben. Vom 26. bis 29. August 1961 ähneln die Ver- hältnisse bereits stark denen im Herbst, die an Beispielen vom September erläutert werden sollen.)

312 September

Es zeigen sich gegenüber dem Juni folgende prinzipiellen Unterschiede: Da der Son- nenaufgang zwischen 8 und 8.10 Uhr, der Untergang zwischen 15.45 und 14.30 Uhr stattfinden, ist der Sonnentag auf nur 6 bis 8 Stunden zusammengedrängt. Daher be- trägt auch die Amplitude der Temperatur nur noch rund 12° C (Figur 6). Gegen Ende des Monats bringt ein schöner Tag keinen Wärmegewinn mehr; der Ausgangspunkt der Temperatur um 0 Uhr wird bis um Mitternacht ziemlich genau wieder erreicht, da sich Ein- und Ausstrahlung die Waage halten. Wie im Juni fällt der erste Knick im Tempe- raturanstieg mit dem Einsatz des Schönwetterwindes von mehr als 1 m/sec zusammen, der zweite, und zugleich der Beginn kleinerer Temperaturunruhe (am Bimetallthermo- meter mit

±

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°

C gekennzeichnet), mit dem Anstieg auf mehr als 2 m/sec. Enger noch als im Sommer ist im Herbst der Übergang vom Talab- zum Talaufwind, wie etwa im vorliegenden Beispiel, auf nur rund 20 Minuten zusammengedrängt. Auch in den 8 403

Figur 6

Tagesgang von Temperatur und Windgeschwindigkeit vom 19. September 1961 auf der Station Teufi (Pfeile geben abweichende Windrichtungen an)

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Bis nach Mittag nehmen Temperatur und Windgeschwindigkeit immer noch zu. Das Maximum der ersteren liegt bei 14 Uhr, der letzteren zwischen 13 und 14 Uhr. Da bald danach auch schon die Sonne im Talgrund untergeht, fällt die Temperatur rasch wieder 404

Figur 7

Temperatur und Windgeschwindigkeit am Nachmittag des 9. September 1960 auf der Station Teufi (Pfeile geben abweichende Windrichtungen an)

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ab. Auffallend ist dabei der typisch gestufte Rückgang. Fast alle Beispiele weisen zwi- schen 15 und 16 Uhr oder auch zwischen 16 und 17 Uhr (Figuren 6 und 7) eine Tem- peraturstufe auf, die noch viel ausgeprägter ist als der Knick zwischen 8 und 9 Uhr morgens. Der Wind nimmt gleichzeitig mit der Temperatur ab und dreht vorübergehend auf Westen, was als Resultante zwischen dem nachlassenden Talaufwind (NW) und einem Querwind (SW) gedeutet werden kann. (In den nächsten Kapiteln gehen wir noch näher darauf ein.)

Zwischen 16.30 und 17.30 Uhr setzt der Talabwind wieder ein, wobei der Über- gang, der sich von NW über NE nach SE vollzieht, etwas mehr Zeit beansprucht als der Wechsel am Vormittag von SE nach NW, nämlich zwischen einer halben und einer ganzen Stunde. In 2 Fällen fand die Drehung von W auf SE direkt statt, indem der Querwind nicht noch einmal durch den Talaufwind abgelöst wurde. Dabei (siehe Fi-

15 Brl. 40, Heft 6, 1964 405

gur 7) verzögert sich der Temperaturrückgang merklich und erreicht nicht den Wert wie an den übrigen Tagen 1.

32 Hangstationen oder «Alpen»

321 ]uni

Die an der Talstation angetroffenen Verhältnisse finden sich zum Teil auch wieder auf den «Alpen», das heißt in der Mitte der seitlichen Hänge; es sind jedoch gewisse prinzipielle Unterschiede zwischen den beiden Hangstationen hervorzuheben (verglei- che Figur 8).

Auf der Stillbergalp setzt nach einem flachen nächtlichen Minimum mit dem Sonnen- aufgang sogleich ein rapider Temperaturanstieg ein, der allerdings nur 3 bis 4

°

C be- trägt und nicht länger als eine Stunde dauert. Auch hier ist der Übergang zu einem gemäßigteren Anstieg von nur 1 °C pro Stunde durch eine Stufe markiert. Wenige Minuten nach Sonnenaufgang auf der Station (zwischen 5.17 und 5.24 Uhr) weht (ab 5.30 oder 6 Uhr) bereits ein Hangaufwind aus ENE mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/sec, nachdem schon etwa eine Stunde zuvor der Hangabwind (WSW-SW) nach- gelassen und vielleicht mehr auf W abgedreht hatte. Der Knick in der Temperaturkurve läßt sich nicht eindeutig einer bestimmten Windgeschwindigkeit zuordnen. Auffällig ist aber, in welchem Maß die Erwärmung von 6.30 Uhr an trotz intensiver Einstrahlung unterbunden ist, weil der lebhafte Hangaufwind adiabatische Abkühlung bringt.

Zum breiten Maximum setzt die Temperatur am Vormittag an. Um 16.50 bis 17 Uhr geht hier die Sonne bereits unter, wobei ihre Strahlen schon Stunden zuvor sehr flach auf den nach NE exponierten Hang auffallen. Von 13.30 oder 14 Uhr an beginnt die Temperatur wieder langsam, weniger als 1

°

C pro Stunde, zu fallen, und die Tempera- turunruhe, die vom Bimetallthermometer anfangs mit

±

0,5 und später noch mit

±

0,3° C angegeben wird, ist nun am Thermogramm nicht mehr feststellbar. In diesen gleichmäßigen Temperaturrückgang greift der Moment des Sonnenuntergangs prak- tisch überhaupt nicht ein.

Dazu entgegengesetzt verhält es sich auf der nach SW exponierten Talseite: Auf der Lucksalp gleicht der Temperaturanstieg morgens dem Rückgang abends auf Stillberg- alp, während abends der Abfall rasch und in Stufen vor sich geht. Auf Lucksalp fallen schon Stunden vor und nach dem eigentlichen Sonnenaufgang die Strahlen parallel zum Hang und auf Unebenheiten des Geländes, so daß der Moment des Aufgangs selber keinen merklichen Wechsel mehr hervorruft. Beim Sonnenuntergang findet jedoch zwi- schen steil einfallender Strahlung und nachfolgendem Schatten ein unvermittelter Über- gang statt. Nachts ist die Temperatur auf beiden Alpen ungefähr gleich hoch. Das mit- tägliche Maximum tritt auf der Lucksalp etwa 2 Stunden später ein als auf Stillbergalp und übertrifft dieses um 2 bis 3° C.

1 Vergleichshalber sei hier auf die Untersuchung von H. A u 1 i t z k y (1955) verwiesen, in der Wind, Temperatur und Sonnenscheindauer an einer Hochgebirgsstation miteinander verglichen wer- den, wenn auch dort allerdings im Mittel über alle Versuchstage.

406

Figur 8

Tagesgang von Temperatur, Windgeschwindigkeit und Windrichtung vom 24. Juni 1961 auf den Hangstationen

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Schon währen:d der Auswertung fiel auf, welch große Ausgeglichenheit die Wind- registrierung über Stunden hinweg an den Talhängen charakterisiert. Selbst gewisse Richtungsänderungen gehen stetig vor sich. Auf Stillbergalp nimmt der Hangaufwind nach dem Wechsel bei Sonnenaufgang noch weiter zu, dreht aber langsam auf N ab.

Gleichzeitig erreicht seine Geschwindigkeit ihr Maximum kurz vor oder nach Mittag (4 bis 5 m/sec). Im Laufe des Nachmittags sind die NNE- bis NNW-Winde weniger heftig. Meist geht die Drehung weiter stetig vor sich, oder der Wind bleibt auch wäh- rend einiger Stunden noch auf W stehen, mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 m/sec.

Erst gegen Mitternacht stellt sich die Windfahne in die Ausgangsstellung (WSW), bei einer Geschwindigkeit von wenig über 1 m/sec.

Auf dem Gegenhang (Lucksalp) wehen bis zum Sonnenaufgang die Hangabwinde mehr oder weniger regelmäßig aus ENE bis ESE, wobei ihre Geschwindigkeit bis zum 407

Sonnenaufgang eher zunimmt und bis 2 m/sec erreicht. Die Drehung beansprucht eine Stunde oder mehr und geht entweder über SE-SW oder NE-NW vor sich. Aber zwischen 8 und 9 Uhr überschreitet die Geschwindigkeit nie 1 m/sec. Spätestens um 9.30 Uhr setzt der Hangaufwind endgültig ein, wobei er aber leicht in der Tallängsrichtung ab- gelenkt bleibt (also auf WNW). Die Stärke nimmt ziemlich gleichmäßig zu und erreicht ein breites Maximum von 3 bis 4 m/sec zwischen 12 oder 13 und 18 Uhr. Nach 19 oder 20 Uhr geht die Geschwindigkeit merklich zurück; denn um 19 Uhr setzt die Drehung tibcr N und NE nach E ein und ist um 20.15 oder 21 Uhr vollzogen. Bis gegen den Morgen hin bleibt die Stärke auf 1,5 bis 2 m/sec.

322 September

Gegenüber dem Juni sind im September folgende Unterschiede zu beobachten (ver- gleiche Figur 9): Auffallend stark ausgebildet ist die Stufe im Temperaturrückgang auf Stillbergalp - konstante Werte über Stunden-, die mit dem analogen Phänomen in der Teufi parallel verläuft. Die Phase des Westwindes tritt sehr viel früher ein als im Som-

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mer und fällt teilweise mit der Temperaturstufe, die sogar aus einem Wiederanstieg bestehen kann (vergleiche Figur 10), zusammen. Der Einfluß dieses Temperaturge- winns, der der adiabatischen Erwärmung durch Absinken der Luftmassen zuzuschreiben ist, geht so weit, daß trotz der klimatischen Begünstigung des nach SW exponierten Hanges (Lucksalp) die Stillbergalp - gleiche Kammhöhe auf beiden Talseiten voraus- gesetzt - die Nacht mit höheren Temperaturen beginnt und rund 1

°

C wärmer bleibt als der eigentliche «Sonnenhang»!

Der N-Wind erreicht auf Stillbergalp ein sekundäres Maximum vor Mittag; das weni- ger einheitliche Hauptmaximum in der W-Richtung liegt zwischen 15 und 19 Uh1·.

Während 3 bis 4 Stunden, bis zur Richtungsänderung auf Lucksalp um etwa 17 oder 18 Uhr, wehen auf beiden Hängen die Winde mit ähnlicher Stärke und aus derselben Richtung.

Die tägliche Thermik hat seit dem Hochsommer merklich ab-, die nächtliche Aus- strahlung zugenommen, so daß die Kräfte, die Hangauf- und Hangabwinde auslösen, ausgeglichen sind und Windstärken von derselben Größenordnung, nämlich von 2 bis 3 m/sec, hervorrufen.

33 Kammstationen

331 ]uni

Die Wind- und Temperaturverhältnisse auf den Kammstationen lassen sich wenig:.:r eindeutig darstellen. Zum Teil nehmen diese Stationen noch an den Vorgängen inner- halb des Tales teil; manchmal jedoch, besonders nachts, spielt sich auf ihnen schon ab, was in der freien Atmosphäre vor sich zu gehen scheint. Zwar folgen auch hier Tempc:-

409

ratur und Wind an Schönwettertagen gewissen Gesetzmäßigkeiten (Figur 11). Obwohl die Temperaturkurven nicht über längere Zeit stetig sind, erkennt man doch eine aus- gesprochene Parallelität zwischen ·den beiden Kammstationen. Manchmal ist am Mor- gen der nach NE exponierte Hang etwas begünstigter und dafür am Mittag oder Abend der nach SW orientierte. Nächtliches Minimum und nachmittägliches Maximum sind sehr flach, und die Tagesamplitude beträgt in dieser Höhe nur noch 6 bis 9° C. Sonnen- auf- und -untergang zwischen 4.35 und 5 Uhr respektive 19.55 und 20.15 Uhr haben auf den Temperaturverlauf keinen großen direkten Einfluß.

In den Windrichtungen sind jeweilen die ähnlichen Tendenzen zu erkennen wie an den entsprechenden Hangstationen. Mit Turbulenz ist aber zu allen Tageszeiten zu rech- nen. Manchmal nimmt deutlich die eine oder andere Kammstation an den Vorgängen innerhalb des Tales teil, indem sich die Richtungen der Hangwinde bis auf die Grate hinauf fortsetzen. Vorwiegend wird aber mit dem Fortschreiten des Tages eine NNW- liche und von der zweiten Hälfte der Nacht an eine SSEliche Richtung von den Winden eingenommen, so daß sich behaupten läßt, daß selbst in Kammhöhe, zumindest in den

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Tagesgang von Temperatur, Windgeschwindigkeit und Windrichtung vom 29. Juni 1961 auf den Kammstationcn

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Vielleicht darf man hierzu die Bemerkung anbringen, daß in neuerer Zeit die mei- sten Autoren gar nicht mehr erwarten, einen «Antitalwind» zu finden. Die einzige Aus- nahme hievon macht die Untersuchung von Büttner und Th y er (1959), die sich auf das Carbon River Valley in Kalifornien bezieht, also aus eine; ganz anderen Klima- zone stammt.

332 September

Im September (Figur 12) schrumpft, besonders gegen Ende des Monats, die Tem- peraturamplitude auf den Kämmen zusammen, unter Umständen bis auf 4

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