17
Aug
2016

Warum es auf dem Weg zum Gipfel immer kälter wird

Wer kennt das nicht? Ein heißer Sommertag in den Alpentälern. Was würde da besser passen als eine kleine Wanderung zu einen der Gipfel. Wie wäre es beispielsweise mit der Zugspitze. Froh und lustig zieht man los, nimmt aber weder dicke Jacke, noch Schal und Mütze mit . . . es ist ja schließlich angenehm warm draußen.

Doch was für die Politik gilt, lässt sich auch beim Wetter wiederfinden: Je höher man hinauf steigt, desto dünner wird die Luft und desto eisiger bläst einem der Wind entgegen. Auf der Zugspitze sind es aktuell (09 Uhr) 2 Grad bei einem böigen Nordwind. Hat man nun aus lauter Übermut die Utensilien zur Kältebekämpfung vergessen, dann sollte es einen nicht wundern, wenn man schnell wieder den Rückweg ins "Flachland" antreten muss.

Doch warum ist es in größeren Höhen überhaupt kälter, als in tieferen Lagen? Ganz naiv käme man auf die Idee zu vermuten, es würde mit der Höhe wärmer werden, da man sich ja der Sonne annähert. Natürlich wird es prinzipiell wärmer, je mehr man dem Himmelsgestirn näher kommt. Die Sonne ist aber 150 000 000 km weit entfernt, während die höchsten Berge eine Höhe von gerade einmal knapp 9 km haben. Man merkt also schnell, dass diese Argumentation sehr an den Haaren herbeigezogen ist.

Es gibt noch eine andere Überlegung, bei der erneut die Sonne ins Spiel kommt. Ein Teil der von ihr ausgesendeten kurzwelligen Strahlung erreicht den Erdboden und wird von ihm aufgenommen (absorbiert). Gleichzeitig sendet (emittiert) der Erdboden langwellige Wärmestrahlung aus. Diese Strahlung sorgt für eine Erwärmung der unteren Luftschichten. Vor allem an heißen Sommertagen kann man diese Strahlung sogar als eine Art Flimmern über asphaltierten Straßen erkennen.

Aber ist das der eigentliche Grund dafür, dass die Luft mit der Höhe kälter wird? Würde man dieser Argumentation folgen, dann müsste es auf den Bergen ebenfalls warm werden. Schließlich wird auch dort kurzwellige in langwellige Strahlung umgewandelt. Natürlich hat der beschriebene Prozess einen gewissen Einfluss auf die Temperatur am Erdboden. Wäre dem nicht so, würde es zwischen Tag und Nacht keine Temperaturunterschiede geben. Als Antwort auf die Ausgangsfrage, ist diese Begründung allerdings nicht verwendbar.

Was ist denn nun aber die eigentliche Ursache? Es hat gar nichts mit der Sonne zu tun, sondern vielmehr mit der physikalischen Definition von Temperatur. Die Luft besteht aus kleinen Teilchen, die sich bewegen. Durch die Bewegung kommt es zu Reibung und Zusammenstößen zwischen den Teilchen. Das führt zur Erzeugung von Wärme. Je schneller sich die Teilchen bewegen, desto höher ist demnach die Temperatur.

Nun muss man noch bedenken, dass die Masse an Luft einen gewissen Druck auf uns alle ausübt. Und da liegt die Lösung des Rätsels. Der Druck nimmt nämlich mit der Höhe ab. Dies ist recht verständlich, schließlich lässt man so einige Luftmoleküle unter sich, wenn man auf einen Berg steigt.

Soweit so gut, aber was hat das nun mit der Temperatur zu tun? Ganz einfach: Je mehr Druck ausgeübt wird, desto schneller bewegen sich die Teilchen. Eine schnellere Bewegung führt aber wiederum zu einer höheren Temperatur und damit schließt sich der Kreis. Man kennt dies, wenn man bei einer Luftpumpe drückt. Dann wird diese bekanntlich wärmer.

Also: Da der Luftdruck mit der Höhe abnimmt, verlangsamt sich die Teilchenbewegung und damit nimmt die Temperatur ab

Dies ist die einfache Begründung und zumindest für die untere Schicht der Atmosphäre (Troposphäre) ist dies auch tatsächlich so. Meist nimmt dort die Temperatur mit 6 bis 10 Grad pro Kilometer ab. Geht man allerdings in noch höhere Luftschichten, kommen andere Prozesse zum Tragen, die wiederum zu einer Erwärmung mit der Höhe führen. Darauf soll aber an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden. Auch nicht auf die im Winter bei Hochdruck vorliegende Sonderform: Die Inversion. Diese führt nämlich dazu, dass es auf den Bergen wärmer als im Flachland ist.

Dipl.-Met. Marcus Beyer
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 17.08.2016

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