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S Ü D F Ö H N
Die übliche Schul-Lehrmeinung, dass sich die Luft bei Südföhn durch wiederholte feuchtadiabatische Aufstiege und anschliessende trockenadiabatische Abstiege erwärmt, ist weitgehend falsch. Südföhn ist eine Wettersituation zwischen einem von Westen herannahenden Tief und einem nach Osten abziegenden Hoch. Die zirkuläre Umströmung des Tiefs ist der Motor des Föhns. Den eigentlichen Föhn kennzeichnet aber eine äusserst stabile Schichtung im Süden (Italien) - dort kann es in 8km Höhe durchaus 30° wärmer sein (!!!) als bei normalem Wetter mit indifferenter Standardschichtung der Luft!
© Meteo Schweiz
Die Grafik zeigt eine stabile Schichtung im Bereich zwischen Nordafrika und der Schweiz, am Tag des weiter unten genauer beschriebenen kleinen Föhns in Davos. Die gelben Zahlen sind die auf Meereshöhe heruntergerechneten Temperaturen. Bei indifferenter Schichtung müsste rechts in den gelben Feldern überall 24° stehen. So sehen wir aber, dass innerhalb von 4180m Höhenunterschied (5660-1480) die Luft in der Höhe mit 16° (40°-24°) Temperaturüberschuss bereits ausserordentlich stabil ist. 30° Temperaturüberschuss innerhalb von 8km sind also nicht ungewöhnlich.
In diesem Luftpaket herrschte unten Südwind und oben Südwestwind.
Die grosse Frage ist: wieso gleitet die warme Luft nicht einfach in der Höhe über die alte Luft in den Tälern? Wie kommt diese Luft nach dem Passieren der hohen südlichen Alpenpässe bis zum Boden der tiefen Täler und des Alpenvorlandes hinunter? Denn freiwillig sinkt warme Luft niemals ab!
Es ist ganz einfach: Ab einer gewissen deutlichen Windstärke (ab der man den Wind auch erst als Föhn wahrnimmt) wird die alte Luft in den Tälern nicht einfach überströmt, sondern mitgerissen - die Täler werden sozusagen ausgeräumt. Die neue Luft aus dem Süden füllt langsam die Täler, sich dabei beim Absinken um 1° pro 100m erwärmend. Im Sommer ist die Erwärmung oft nicht so gross (im hier dokumentierten Fall sogar kaum nachweisbar!), aber im Winter, wenn die Täler bereits mit Kaltluft gefüllt sind, kann die Erwärmung durchaus 20°C erreichen. Die "Starttemperatur" vor der trockenadiabatischen Absenkung ist diejenige an den tiefsten Punkten des sehr unregelmässigen Randes des Hauptkammes am Südrand der Alpen - das sind die Pässe wie Berninapass oder San Bernadino - über die die südliche Luft nach Norden einfliesst und sich dann beim Abstieg erwärmt.
An diesen Stellen sieht man dann die Wolken von Süden her über die Kante fliessen und sich gleich auflösen: die "Föhnstaumauer":
Stauwolken am Piz Ela im Süden - von da nach Norden bis zu uns und weiter wolkenloser Himmel, die "Föhnlücke"
Früh-Vorhersage
Meist bildet sich Föhn, wenn stabile Hochdruckgebiete langsam nach Osten abziehen und auf etwa gleicher geografischer Breite ein Tief von Westen naht. Das lässt sich auf jeweils aktuellen Isobarenkarten ungefähr erahnen - wenn da sogar zwei regelrechte Zwiebeln nebeneinanderliegen, ist mit sehr kräftigem Föhn zu rechnen. Das "Föhnknie" entsteht durch die Kompression der von Süden anströmenden Luft am Alpenhauptkamm. Über den Alpen kann dadurch ein heftiges Druckgefälle von 28mB innerhalb von nur 150km entstehen!
© Meteo Schweiz - NICHT am 17.4.2020!
aus der sehr guten Publikation "Typische Wetterlagen im Alpenraum"
Eine weitere interessante Möglichkeit ist zu schauen, ob Saharastaub unterwegs ist. Das kann man sich mit SKIRON sogar für ein paar Tage vorhersagen lassen - und hat damit eine gute Föhn-Frühvorhersage (aber nur, sofern auch Saharastaub unterwegs ist):
© SKIRON
aktuelle Föhnlage
Auf Meteo Schweiz wird bei "Messwerten" eine spezielle Karte mit nachgewiesenen Föhnlagen angezeigt. Diese können bei schwachem Föhn durchaus nur sehr lokal sein. Sie werden nur bei deutlichem Föhn ausgewiesen. Beispiel 17.4.2020:
© Meteo Schweiz
Andeer liegt im Hinterrheintal, das mit seiner reinen Nord-/Südausrichtung eine gute Laufstrecke für den Föhn bildet. Das Davoser Haupttal ist nicht so gut gelegen und bildet kein klassisches Föhntal (obwohl schon Föhnböen mit 110km/h auf Davoser Hausdächern gemessen wurden). Entsprechend unterschiedlich fällt der Föhnindex an diesem Tag aus:
© Meteo Schweiz
Nebenbemerkung: Seit 2020 meldet Meteo Schweiz auch Saharastaub-Ereignisse. Saharastaub bildet übrigens sehr ausgeprägte "Bischop'sche Ringe" (Erklärung hier auf EISHIMMEL und den folgenden Seiten).
An diesem Tag (17.4.2020) waren die lokalen Winde im Tal (Station "Auf den Böden") wie folgt:
- bis 10°°: komplette Windstille im Tal und am Parsenn-Hang
- 10°°-11°°: schwacher Südwind und sanfter reiner Hangwind ermöglichte Steigen bis 400m
- 11°°-13°°: starker Talwind - die ersten 30 Minuten konnte noch in über 250m Höhe gestiegen werden (danach nicht geflogen)
- 13°°-14°°: Wechsel! Starker Föhn direkt auf den Hang, mit teils kräftigem laminarem Steigen, und später Thermik bis in grosse Höhen
Wie passt das zur Angabe von Meteo Schweiz? Dazu müssen wir die Besonderheiten der Davoser Geographie verstehen:
Der Föhn in Davos
Das Davoser Tal (Landwassertal) ist KEIN klassisches Föhntal, dazu ist es zu wenig nach Nord-Süd ausgerichtet. Davos hat neben dem südwestlich ausgerichteten Landwassertal noch drei kleine Nebentäler Richtung Südost: Flüela-, Dischma- und Sertig-Tal.
© swisstopo
Meteo Schweiz ermittelt in Davos nur Föhn im Haupttal, nicht jedoch Föhn aus den Nebentälern. Im Winter - und hier zählt der April noch dazu - kommt der Föhn bei uns im Winter aber oft eher aus Richtung Südost und im Sommer eher aus Richtung Südwest.
Ein komplexer Fall
Es geht jetzt vor allem um ein Thema: Von Süden wird eine Luftmasse mit bestimmter Temperatur in 2000m und einer bestimmten Schichtung (mehr oder weniger stabil) über einen Pass nach Norden geschoben und trifft dort auf eine Luftmasse anderer Temperatur (in diesem Fall minimal kälter in 2000m) und anderer Schichtung (in diesem Fall deutlich stabiler in grosser Höhe). Wie verhalten sich die einzelnen Luftschichten?
Versuchen wir zu verstehen, was am 17.4.2020 im Raum Davos vor sich ging: Der Wind blies aus dem Dischmatal genau auf die Startstelle (roter Punkt "Parsenn" in obigem Bild) zu Füssen des darüber liegenden Parsennhangs - besser kann es übrigens kaum sein! Die dazugehörigen Aufzeichnungen von Meteoschweiz:
© Meteo Schweiz
Die Messstation Davos liegt 500m südöstlich und 60m tiefer als der Startplatz an der tiefsten Stelle des Davoser Beckens, am Boden des Talwinds. Wir sehen (vergleiche mit oben):
- bis 10°°: Nachtruhe - nur sehr schwacher Wind aus "umlaufenden" (heisst: völlig zufälligen) Richtungen
- 10°°-15°°: sich aufbauendes Talwindsystem aus NO (beachte Windstärke)
- 16°°-18°°: plötzlicher Umschlag auf SW-Föhn
Folgende Erklärungen dazu:
- Zur Zeit ersten Fluges (10°°-11°°) kam er oben schwach aus Südost (unter 10km/h) und unterstützte den vormittäglichen reinen Hangwind.
- Zur Zeit des zweiten Fluges (13°°-14°°) kam er immer noch aus Südost und drehte langsam auf Süd.
Anschliessend setzte sich der Westwind durch und beendete die Föhnlage.
Zusammenfassend haben wir hier ein wunderbares kleines WETTERJUWEL erlebt, einen Mikro-Föhn: eine Nischensituation, in der sich für kurze Zeit ein Föhnwind aufbauen konnte. So etwas lässt sich leider nicht vorhersehen...
Wer aber zufällig einen Segler der F3J-Grösse parat hatte, kam in den Genuss eines typischen Fluges bei sanftem Föhn, der die Thermik der spätwinterlich trockenen und dunklen Wälder der sonnenausgesetzten Südhänge anfachte - ein Märchen... Und das sieht dann so aus:
(Klick: grosses Bild)
17.4.2020
(Wer sich über die Höhen wundert: die drei aktiven Davoser Piloten haben im Frühjahr 2020 bei ihren Flügen zusammen sicher über 40 Aufstiege mit Ausgangshöhen von 300-400m auf über 1000m geschafft. Modelle: Epsilon V3, Hyperion, Supra-E)
Nach Ende des motorgetriebenen Steigfluges erfolgte das weitere Steigen den Hang entlang sehr ruhig im vom Föhn befeuerten Hangwind (für Kenner der Situation: genau Richtung Höhenweg), bis wegen des Cirrus-gefleckten Himmels sichttechnisch kein Weitersteigen mehr möglich war. Dabei wurden 750m in nur 2½ Minuten nach Motor-Aus erreicht.
Der Föhn sorgte auch für ein völliges Aufklaren des Himmels (bei der Zeitangabe "6 min", die "12 min" lauten sollte [Skalierungsfehler im Dataviewer] wollte der Pilot wegen des schwierigen Himmels eigentlich schon landen), und das Diagramm zeigt eine weitere Besonderheit des alpinen Fliegens in Davos und wohl auch anderer hochalpiner Destinationen: nach einem erneuten Einstieg bei jetzt klarem Himmel und stärkerer Bodenaufheizung konnte eine kräftige Thermik gefunden werden, die ein Weitersteigen zur Sichtgrenze erlaubte. Die Thermik war jedoch jetzt im April nicht oben am Ende des Parsenn-Hangs, sondern senkrecht über der Waldzone - bei dieser Flughöhe war es also praktisch ein Fliegen über Kopf nicht ganz über Talmitte: mit 2,5km (!) Abstand vom Parsenn-Gipfelgrat am Weissfluhjoch, dessen Höhe bei diesem Flug noch um 100m überstiegen wurde.
Etwas weiteres passt nicht zum im Volksmund bekannten Föhn: Wieso bläst er unten und nicht oben? Föhn heisst NICHT, dass immer wärmere Luft aus Süden einfliesst! In dieser Zeit (Mitte April) war es nach einer langen Schönwetterperiode mit von Südwesten herangeführter Warmluft (Tiefdruckgebiet im Westen!) in Davos bereits aussergewöhnlich warm. Als sich jetzt der Abstand von Tief- und Hochdruckgebiet verringerte und damit transalpiner Druckunterschied und Windgeschwindigkeit zunahmen, wurde nicht etwa wärmere Luft in die Südosttäler geblasen, sondern im unteren Bereich minimalst kältere. So floss sie die Flüela-, Dischma und Sertigtäler hinunter, während in grosser Höhe übergeordnete erheblich wärmere Winde unabhängig ihren eigenen Gesetzen folgten. Meteorologischer Föhn ist nur, dass Wind über die Alpen geblasen wird, nicht wie der Volksmund-Föhn, dass er auch zu Erwärmung führt. In diesem besonderen Fall - die südliche Luftmasse war gleich warm oder minimalst kälter - war der lokale Föhn ein Fallwind, wobei Absink- und Ausräumeffekte wohl zusammenkamen.
Die meteorologische Südföhn-Besonderheit für uns Modellflieger ist, das ein schwacher auf den Hang blasender Wind (kann auch ein anderer als Föhn sein) die Thermik anfachen kann. Thermik kann selbst kräftige bodengebundene Winde wie das Talwindsystem oder eben den Föhn aus den Davoser Südosttälern oft durchbrechen. Man muss sich nur in entsprechender Höhe vom Hang lösen und die vorgelagerte Thermik suchen, die an den Südhängen (also im Norden von Davos) je nach Jahreszeit über dem Waldgürtel, über der alpinen Zone darüber oder sogar eher in Gipfelnähe auftritt.
Im Diagramm kann man auch sehen, dass die Thermik wie üblich je weiter oben desto gleichmässiger, stärker und ausgedehnter wurde (ruhigeres Steigen). Die Höhe wurde nur durch die Sichtmöglichkeit begrenzt, man hätte genauso endlos weiter steigen können. Es handelt sich um klassische Blauthermik; die Kondensationshöhe (Wolkenbasis) wäre in dieser trockenen Luft kurz vor der Tropopause...
(In Davos war 25% rel.Luftfeuchte und 1100m höher am Weissfluhjoch erst 50%. Basis in erster Näherung also bei 4700m. Am Folgetag gab es die ersten echten Cumuli des Jahres, mit extrem hoher Basis, geschätzt bei 4000m?)
Föhn und Modellflug
DAVOS:
Vereinsmitglieder können (auf einem nicht öffentlichen Gelände!) im Winterhalbjahr (1.10. bis 1.5.) bei Dischma-Föhn die Parsennhänge befliegen.
Im Sommer können alle nach dem Schnitt der Heuwiesen (meist Anfang August) bei aus Süd kommendem Föhn aus dem Sertig auch auf den Hängen des Usser Erb oberhalb der Waldzone fliegen. Diese Hänge vertragen aber wirklich nur Föhn aus 150° bis maximal 200°, bereits ab SSW wird es dort anstrengend, ab SW geht gar nichts mehr.
ALPEN:
Föhn ist - zumindest in der unteren Talhälfte - eine extrem von der örtlichen Topografie abhängige Angelegenheit. Deswegen können hier kaum Verallgemeinerungen gemacht werden, die für die gesamten Alpen gelten. Aber der obige Bericht möge als Fallstudie dienen, um sich in den lohnenden Komplex der verschiedenen konkurrierenden Winde in Alpentälern einzuarbeiten.
Völlig anders ist die Föhnsituation auf Gipfelhöhe. In Davos gibt es keine geeigneten Flugstellen dafür, weil die Gipfelregionen alle über 2300m liegen und deswegen nur Schotterflächen zum Landen bieten. Für Gebiete mit niedrigeren Flughöhen sei aber folgendes angemerkt:
Starker Föhn ist eine extrem STABILE Luftangelegenheit (je stärker, desto stabiler). Selbst wenn er mit 117km/h auf einen Hang trifft (höchste je von uns beflogene Windgeschwindigkeit), lässt er sich nur mit vorgehaltener Pistole dazu bringen, auch aufzusteigen. Im Normalfall weicht er 100x lieber seitlich aus... Nur exakt nach Süden ausgerichtete, wie Fallen wirkende Talkessel oder Sättel zwischen zwei Gipfeln können den Föhn zum Aufsteigen zwingen. Solche gibt es im Davoser Gebiet leider nicht.
Schwacher Föhn sollte als "Unterstützungsmassnahme" behandelt werden. Wenn er genau auf ein erhitzes Gebiet bläst - bei uns die trockenen dunklen Wälder des Endwinters, woanders können das dunkle Felswände oder wasserarme Karsthänge sein - wirkt er aber gigantisch als "Feueranfacher".