Thermikblase: Frage an die Fachwelt und die, die es noch werden will

[windsack]

Hallo allerseits,

eine Frage, die wir diesen Sommer des öfteren diskutiert haben und dennoch keine vernünftige Antwort zustande gebracht haben war:

(Warning!! Meteorologie)

"warum klebt eine Thermikblase am Boden fest und wandert dann immer noch am Boden weiter, bis sie eine Abrisskante erreicht?"

Warum geht's eigentlich nicht gleich nach oben??


Neben fundiertem Wissen werden auch phantastische oder möglicherweise schizophrene Ansichten, Spekulationen und/oder Halbwahrheiten bestimmt eine wertvolle, unterhaltende Komponente ausmachen.


Gruß, ;-) windsack

[X-Dream Dani]

Halbwarheiten!!

Hallo,

Im Halbwarheiten verbreiten bin ich gut!!!

Also meine Meinung ist, dass sich die Thermikblater das Verhalten den Gleitschirmpiloten abgeguckt hat. Die bleiben auch oft lange unten bis sie sich nach langer Überlegungsfrist entschliessen zum Steigen?!?

Gruss

Dni

[Heiko]

Der Vergleich mit der Luftblase im Kochtopf ist zwar eine schöne Visualisierung, erklärt das WARUM aber keines wegs.

Da werde ich heute Nacht wohl ein paar Stunden Grübeln müssen...

Mal gespannt, was morgen Früh hier so alles steht!

Heiko.

[pipo]

...ein erster Erklärungsversuch:

Wahrscheinlich hat die Luft, die etwa in einem Kornfeld ist, eine geringere Luftfeuchtigkeit als die Umgebungsluft.
Und trockene Luft ist schwerer(!), als feuchte Luft.
Das trockene Luftpaket muß also eine gewisse Temperaturdifferenz zur feuchteren Umgebungsluft erreichen, um aufsteigen zu können.

Ich weiß, daß ich damit das Phänomen nicht ausreichend erkläre, da die trockene Luft, ja dann sofort aufsteigen müßte, wenn die Dichte auch nur minimal geringer, als die der Umgebungsluft ist.
Und dann gäb´s wohl keine 10m Bärte, sondern bestenfalls Nullschieber.

Ich habe einmal ein Modell gehört, das das Phänomen zwar nicht erklärt, aber dennoch bildlich verständlich macht:

An einer Decke kann sich eine große Menge Wasser sammeln, ohne herunter zu tropfen. Es genügt dann aber schon ein kleiner Auslöser, etwa mit dem Finger dran zu greifen, und ein Wasserstrahl ergießt sich von der Decke.

So in etwa stelle ich mir das mit den Thermikblasen vor - nur eben um 180 Grad gedreht.

Wahrscheinlich gibt es auch - wie beim Wasser an der Decke - eine gewisse Haftungskraft zwischen Boden und Luft.


grüße pipo

[CarstenM]

Die Oberflächenspannung ist an allem Schuld.

Sie sorgt dafür, daß kleine Wassertropfen nicht gleich von der Decke fallen.
Auch die Grenzschicht zwischen kalter und warmer Luft hat eine Oberflächenspannung.

Wer es genauer und wissenschaftlicher haben möchte, wende sich an einen Physiker seines Vertrauens. ;-)

[gerifly]

Wasser

Also das mit dem Wasser hat meines Wissens eher etwas mit Kohäsion und Adhäsion zu tun und hängt mit der Schwerkraft und der Erdanziehungskraft zusammen. Wobei das aber auch bei einer Warmluftblase am Boden hinkommt. Verdammt, jetzt bin ich wieder am Anfang. Muss meine Ueberlegungen noch mal von vorne beginnen. Ist halt auch schon spät....

Geri

[gerifly]

Oberflächenspannung

Genau das wollte ich eigentlich sagen. Ist halt schon lange her...

Geri

[pipo]

Das mit dem Wasser hat nichts mit der Oberflächenspannung sondern mit der Adhäsionskraft (Haftungskraft) zwischen Wasser und Decke zu tun.
Wäre die Oberflächenspannung dafür verantwortlich, so wäre dieses Haften ja unabhängig von Material und Struktur an der Decke immer gleich stark ausgebildet.
Denn die Oberflächenspannung ist ja eine Stoffkonstante, die also nicht vom umgebenden Medium verändert wird. (von chemischen Veränderungen einmal abgesehen)

Einzig, daß sich das Wasser dort zuerst tröpfchenweise ausbildet ist eine Folge der Oberflächenspannung.

...das ist jetzt Spekulation:
Aber ich denke vielleicht gibt´s diese Adhäsionskraft, wenn auch in viel schwächerer Form, auch zwischen Luft und dem Boden.

[satministrator]

Hm, die Thermikblase muß wahrscheinlich erst die Abhebegeschwindigkeit erreichen!?

Andi

[X-Dream Dani]

du hast es durchschaut...

satministrator...Deine Antwort gefällt mir bis jetzt am Besten!!!!

Gruss

Dani

[windsack]

tja, ich wusste, das ist was zum beissen :-))

@satministrator
>Hm, die Thermikblase muß wahrscheinlich erst die Abhebegeschwindigkeit erreichen!?<

Genau, und beim Kontrollblick strauchelt sie und reist dann ab, weil sie eine Latschenkiefer übersehen hat.

Weiter so, Leute. Vielleicht kriegen wir's noch raus.

Gruß, windsack

[gerifly]

Ich könnte mir auch vorstellen, dass die Thermikblase immer erst einen Impuls braucht, um sich ablösen zu können. Sei es durch Wind oder sonst was bewegliches.
D. h. es braucht eine durchmischung mit der oben darüberliegenden kälteren Luft.
Das erinnert mich an einen Bericht über die Wüste im Fernsehen.
Ein Skorpion stand da unbeweglich im Sand. Und erst als sich das Tier ein wenig bewegte, bekam die unterste warme Luftschicht einen Impuls und durchmischte sich mit der darüberliegenden kälteren Luftschicht. Die warme Luft begann daraufhin zu steigen und löste somit einen kleinen Schlauch aus. Die Folge davon war dann ein kleiner lokaler Sandsturm.

Gruss GEri

[Stefan Hörmann]

Re: Thermikblase: Frage an die Fachwelt und die, die es noch werden will

Hallo Windsack,

eine Frage, die wir diesen Sommer des öfteren diskutiert haben und dennoch keine vernünftige Antwort zustande gebracht haben war:
(Warning!! Meteorologie)

Oh! Das wird ein langes Posting......*gaehn*

"warum klebt eine Thermikblase am Boden fest und wandert dann immer noch am Boden weiter, bis sie eine Abrisskante erreicht?"

Warum geht's eigentlich nicht gleich nach oben??

Kohasion bzw. Ahäsion! Anhangskraft bzw. Abtriebskraft ist des Rätsels Lösung. Wer bringt es mir in die richtige Reihenfolge. Christian, Du alter Techniker, Du müsstest das wissen. :-)


Wo fang ich denn an.....?

Auch die Luft hat ein Gewicht. Sie drückt mit einem bestimmten Gewicht auf die Erde. Das ist dann der Luftdruck. Die Luftsäule reicht dabei vom Erdboden, idealerweise vom Meeresspiegel, bis weit über die Tropopause hinauf.

Auf Meereshöhe haben wir einen angenommenen Standard-Luftdruck (festgelegt nach der ICAO) von 1013.25 hPa. Auf 5500m reduziert sich der Luftdruck auf noch die Hälfte. Ganz klar, die Atmosphäre ist nach oben hin sehr viel dünner und es drückt weniger Gewicht auf dieser Ebene in 5500m (= 500 hPa).

Zur Thermik:

Während der Nacht kühlen die oberflächennahen Luftschichten wegen der Abstrahlung von Wärme (langwellige Strahlung) stärker aus, als die Luftschichten etwas höher.

-> unten kalt, oben warm = Inversion, finto.

Nach Sonnenaufgang heizt die Sonne die Erdoberfläche mit ihrer Strahlung (kurzwellige Strahlung) die Erdoberfläche auf. Schon früh am Vormittag ist im Sommer der Zeitpunkt erreicht, an dem die Temperatur in bodennähe die selbe Temperatur erreicht hat wie in der Höhe. Die Luftschichtung ist dann, solange die Temperatur mit der Höhe gleich bleibt, isotherm. Klar, wenn überall die Luft gleich warm ist, kann nirgends wo Luft aufsteigen (Falchland).

Meist ab dem späten Vormittag kann sich die bodennahe Luftschicht soweit aufheizen, dass ein Luftpaket am Boden 3-4 Grad wärmer wird als die Umgebungsluftmasse und die Luft in der Höhe. Diesen Temperaturüberschuss am Boden nennt man auch überadiabatische Erwärmung. Die Warmluftblase hat sich auf Grund ihrer Temperaturänderung und der Dichtereduzierung schon viel "leichter gemacht". Es braucht nur einen klitzekleinen Impuls(Abrisskante) und das Ding geht hoch.

Innerhalb der ersten 100m haben wir in der thermisch aktiven Jahreszeit einen Temperaturgradienten von 3-4 Grad. Aber noch löst sich die Warmluftblase nicht nach oben ab, denn die darüberliegenden, wenn auch leichteren Luftmassen, drücken unweigerlich auf die untersten Luftschichten und damit auch auf die Warmluftblase. Oh schreit die Warmluftblase, mir drückt es ja so gewaltig auf die Blase, oh, oh. :-)

Hinzu kommt, dass die Luft am Boden klebt. Man nennt den Fachausdruck dafür Kohäsion oder Athäsion (bitte korrigieren). Er beschreibt den Zustand einer Warmluftblase, die wegen der Anhangskraft am Boden haften bleibt, ähnlich einem Wassertropfen der nicht vom Hahn fallen möchte.

Damit die Warmluftblase gut abgelöst werden kann brauchen wir:

a) einen möglichst hohen Temperaturgradienten am Boden
b) einen Auslöseimpuls
c) eine Luftschichtung die nicht zu stabil ist (höhenwarm)

zu a:

Einen ausreichenden Temperaturgradienten (Flachland) erreichen wir nur von Mitte März bis Mitte September. Zwar sind auch mit einem weniger gut ausgeprägten Gradienten noch thermische Bedingungen gegeben, doch bei 1-2m/sek. Luftmassensteigen geht im Flachland meist schon nix mehr.

zu b:

Am Boden bilden sich kleine Warmluftblasen, sie wabern über die Landschaft , wandern mit dem Gelände oder werden vom Wind weggetragen. Kleine Warmluftblasen schliessen sich zusammen, werden grösser und grösser. Ein Auslöseimpuls kann sein: Fahrendes Auto, Fahrradfahrer, Schwarm Vögel, aufkommender Wind (thermische Ablösung in der Umgebung), ein Gleitschirmpilot, ja gar ein Schleppseil das durch die Luft peitscht kann eine Warmluftblase vom Boden lösen. Auch Schall kann eine Warmluftblase in Bewegung bringen.

zu c:
Ein guter Temperaturgradient ist, wenn wir einen gemittelten Gradienten zwischen 1500 und 3000m von 0.5-0.7 Grad/100m haben. Darunter ist die Thermik nur schwach, darüber stärker. Ein Gradient von 1 Grad/100m ist je nach Feuchte (Südwest- oder Nordostlage) schon stark gewitteranfällig. Ist die Luft bei diesem Gradienten trocken, was oft im Frühjahr der Fall ist, gibts starke Frühjahrsthermik in blau und das open end.

Übrigens: Die Mt. Blanc-Landungen fanden wohl(??? weiss net genau, geht aber gar net anders) bei einer trockenen Nordostlage statt. Hochreichend labil, aber dank grosser Trockenheit der Luftmasse gabs keine Gewittergefahren. Vereinzelte Feuchtefelder entluden sich in Cumuluswolken die als "Turkey Tower" (sehr hochreichende Cumuluswolken (Towering Cumulus=TCU)) die kaum einen Schauer produzieren konnten. Konnte man zur Junior Challenge/Funcup 03 in Greifenburg bald täglich sehen. Zurück zum Thema.

Der Knackpunkt ist also die Anhangskraft der Warmluftblase. Sie möchte, so sie nicht gestört wird, gerne am Boden bleiben, was uns gar nicht recht ist. :-)

Im Gebirge ist die Sache sehr viel einfacher. Da es dort so gut wie kein flaches Gelände gibt, wandert die Warmluftblase, immer am Hang haftend, dem Berg entgegen und nimmt sogar noch die Verwandschaft von nebenan mit in die Höhe. Klar, weil sie eben leichter ist als die Umgebungsluft strebt sie nach höheren Geflilden. Dadurch bringt sich die Warmluftblase selbst in Rage, gerät an Stock und Stein ausser Kontrolle und reisst sich schliesslich oft ganz hektisch und von anderen Winden gestört selbst vom Hang los.

Ist die Schichtung gut, knallt die Blase recht heftig unter des Piloten Schirm und befördert ihn mit seinem siebten Sinn, so er in denn einsetzt, in den siebten Himmel. Die Warmluftblase ist dabei immer bestrebt die kürzeste Strecke zurückzulegen um unseren Schirm zu erreichen, was uns himmlisch freut. :-)

Ähnlich einer Lawine, die den kürzesten Weg ins Tal nimmt, sucht sich die Warmluftblase den kürzesten Weg um am Hang entlang empor zu steigen. Aber wehe man stört sie dabei, dann reist sie ab, ab in den Himmel, zur Freude der Piloten.

Der Auslöseimpuls in den Bergen ist demnach der Berg/die Orographie selber. Zumindest dann wenn die Tageszeit die beste Thermik hergibt.

Allerding wird diese "Talthermik" auch stark durch die Hangthermik gestört, denn das was am Hang abgeht, wird aus dem Tal angesaugt. -> Das Warmluftpaket am Boden drängt automatisch nach bzw. ihm wird richtig schmackhaft gemacht an den Berg zu kommen.

Hmmm,

einerseits will sie am Boden kleben, anderseits will sie steigen.
Einerseits will sie möglich viel Weg zurücklegen um uns zu erreichen, anderseits soll es auch mal ganz schnell gehen um den Windsack richtig in den Wind zu stellen.

Gruss
Stefan

[Stefan Hörmann]

Und trockene Luft ist schwerer(!), als feuchte Luft.
Das trockene Luftpaket muß also eine gewisse Temperaturdifferenz zur feuchteren Umgebungsluft erreichen, um aufsteigen zu können.

Feuchte Luft ist leichter als trockene Luft. Hört sich zwar total bescheuert an und leuchtet auch gar nicht ein, ist aber so. Was feucht ist, verdunstet. Dabei wird Wärme frei -> Verdunstungskälte wird frei, die Luft wird marginal leichter.

Ich weiß, daß ich damit das Phänomen nicht ausreichend erkläre, da die trockene Luft, ja dann sofort aufsteigen müßte, wenn die Dichte auch nur minimal geringer, als die der Umgebungsluft ist.
Und dann gäb´s wohl keine 10m Bärte, sondern bestenfalls Nullschieber.

Ich habe einmal ein Modell gehört, das das Phänomen zwar nicht erklärt, aber dennoch bildlich verständlich macht:

An einer Decke kann sich eine große Menge Wasser sammeln, ohne herunter zu tropfen. Es genügt dann aber schon ein kleiner Auslöser, etwa mit dem Finger dran zu greifen, und ein Wasserstrahl ergießt sich von der Decke.

So in etwa stelle ich mir das mit den Thermikblasen vor - nur eben um 180 Grad gedreht.

Wahrscheinlich gibt es auch - wie beim Wasser an der Decke - eine gewisse Haftungskraft zwischen Boden und Luft.

Der Ansatz war schon sehr gut. Ich würd sagen....10 Punkte. :-)

tschüssle
Stefan

[Andreas Wolkerstorfer]

wie wärs

wie wärs wenn man die in der Frage steckende Aussage bezweifelt? Meines Erachtens wandern die Thermikblasen nämlich nur dann bis zur Absrisskannte den Hang hinauf, wenn sie der Wind dorthin bewegt. Im Falle der Windstille steigen sie sehr wohl gerade auf. Geht ein bisschen Wind, steigen sie halt nicht ganz gerade auf, drücken sich aber auch nicht mehr an den Hang. So einfach sieht es
wolkwolk