21
Nov
2015

Böen und ihre Entstehung

In der letzten Zeit war es in Deutschland verbreitet windig oder stürmisch. Dabei wurden auf dem Brocken im Harz am vergangenen Mittwoch (18. November) wiederholt extreme Orkanböen (> 140 km/h) gemessen, zwischen 5 und 6 Uhr MEZ waren es sogar maximal 170,3 km/h. Aber auch in anderen Regionen traten in der Nacht zum Mittwoch verbreitet Sturmböen oder schwere Sturmböen, in einigen Gipfellagen orkanartige Böen oder Orkanböen auf.

Unter Böen bzw. Böigkeit versteht man kurzzeitige Schwankungen der Windstärke und -richtung. Das Tückische ist, dass Böen mitunter sehr überraschend auftreten können, selbst wenn es noch kurz zuvor fast windstill war. Meist dauert es nur wenige Sekunden, bis der "Spuk" wieder vorbei ist.

Definitionsgemäß spricht man von einer Bö (übrigens im 17. Jahrhundert vom wortmalerischen mittelniederländischen Wort "bui" übernommen), wenn der gemessene Zehn-Minuten-Mittelwert der Windgeschwindigkeit innerhalb weniger Sekunden (höchstens 20, mindestens drei Sekunden anhaltend) um mindestens 5 m/s (18 km/h) überschritten wird. Wenn keine Böen auftreten, spricht man von einer sogenannten "laminaren" Strömung und die Bewegung der Luftteilchen erfolgt geordnet. In einem Windkanal lässt sich diese laminare Strömung am parallelen Verlauf der beispielsweise mit Rauch oder Nebel sichtbar gemachten Strömungslinien erkennen.

Trifft Luft jedoch auf ein in den Windkanal gestelltes Hindernis, so verwirbelt sie hinter diesem. Sie strömt dann völlig chaotisch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in unterschiedlichen Richtungen. Diese Art von Turbulenz kann man auch in der Natur beobachten, wenn die Luftströmung durch Hindernisse wie Häuser, Bäume, Hügel oder auch Gebirge gestört wird. Dabei bilden sich Wirbel mit waagerechter Rotationsachse aus. Diese Wirbel fallen je nach Beschaffenheit der Hindernisse - der sogenannten Rauigkeit - unterschiedlich aus. Entsprechend unterschiedlich ausgeprägt sind auch die Böen, die sich daraus ergeben.

Hindernisse müssen aber nicht zwangsweise eine große vertikale Ausdehnung haben. So wird die bodennahe Luftströmung bereits durch die Beschaffenheit der Erdoberfläche infolge von Reibung abgebremst. Darüber ist die Luftströmung aufgrund der geringeren Reibung aber höher, wodurch sich Wirbel bilden - die Strömung wird turbulent.

Böen können aber auch thermische Ursachen haben: Vor allem im Sommerhalbjahr erwärmt sich der Boden und in der Folge auch die bodennahe Luft durch die Sonneneinstrahlung recht markant. Die erwärmte Luft steigt auf. Zum Ausgleich wird kältere Luft aus höheren Luftschichten nach unten transportiert. Weil, wie oben erwähnt, die Windgeschwindigkeit mit der Höhe zunimmt, gelangt somit Luft höherer Geschwindigkeit nach unten. Sie beschleunigt dort lagernde langsamere Luftpakete kurzzeitig, was ebenfalls der Böigkeit zuträglich ist.

Weiterhin ist es möglich, dass in der freien Atmosphäre - also oberhalb von etwa 1500 Metern - die Geschwindigkeit der an sich laminaren Strömung unter Umständen einen für sie kritischen Wert überschreitet. Dann wird die laminare Strömung anfällig für kleinste Störungen. Wird sie dann turbulent, können Böen mitunter bis zum Boden gelangen.

In den nächsten Tagen wird es aus derzeitiger Sicht nur im Bergland und an den Küsten windig. Langeweile kommt trotzdem nicht auf, denn der Winter stattet uns zunächst in höheren, vorübergehend aber auch teils bis in tiefe Lagen, einen Besuch ab.

M.Sc. Met. Stefan Bach
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 21.11.2015

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