Der Föhn

Manch einer mag bei diesem Wort zuerst an einen Haartrockner denken - und tatsächlich: Bei diesem Bad- und Frisöraccessoire bestehen gewisse Parallelen zur Meteorologie.

Zunächst einmal handelt es sich bei einem Föhn im meteorologischen Sinne um einen warmen, trockenen und meist böigen Fallwind. Aufgrund der evidenten Ähnlichkeit wurde auch die Bezeichnung für die "Heißluftdusche" vom Föhnwind abgeleitet. Bis zur Rechtschreibreform 1996 wurde das elektrische Gerät "Föhn", entsprechend dem Markennamen einer bekannten deutschen Hausgerätefirma mit Sitz in Frankfurt, als "Fön" geschrieben, um es vom Föhnwind zu unterscheiden.

Es gibt typische Föhnregionen:

Am bekanntesten dürfte das bayrische Alpenvorland dafür sein, die Alpen selbst, es gibt aber auch im Mittelgebirge Föhn. Speziell an den Alpen tritt er häufig an von Süden nach Norden ausgerichteten Tälern auf und wird dort kanalisiert. Ohne diesen Effekt wird der Föhn auch in der Höhe gestreut, das passiert zum Beispiel am Walchensee. Klassische Föhntäler sind der Achensee in Tirol, zwischen Wetterstein und Karwendel nach Bayern hinein bei Mittenwald, oder Bad Tölz und Lenggries und obwohl der Walchensee selten davon profitiert, gibt es am Kochelsee im Frühjahr und Herbst Fönstürme die auf kleinstem Raum bis über 10 Bft. erreichen können.

Weitere bayerische Föhntäler sind das Inntal von Kiefersfelden bis etwa Rosenheim, die Täler südlich des Chiemsees (Priental, Tiroler Achen, Inzell) und stellenweise auch das Berchtesgadener Land, das Illertal von Oberstdorf bis Sonthofen und bläst es auch in Murnau.

In der Schweiz weht der Föhn vom Rheintal manchmal bis an den Bodensee an das deutsche Ufer zwischen Lindau und Friedrichshafen und erreicht dabei Sturmböen und schiebt Wellen bis zu einem halben Meter an.

Auch an den Mittelgebirgen gibt es den Föhn, doch hier eher in abgeschwächter Form. Bei Süd- bis Südwestwind sind das die Regionen um Aachen (Eifel), Dortmund (Sauerland), Wernigerode (Harz) und Chemnitz-Aue (Erzgebirge).

Der Begriff "Föhn" wird auch in anderen Gebieten als Bezeichnung für die dort im Lee der Gebirge auftretenden warmen Winde verwendet, wenn sie keine eigenen Namen aufweisen, wie z.B. in den deutschen Mittelgebirgen. Der Chinook ist ein bekanntes Beispiel für einen solchen föhnartigen Wind, welcher an den Osthängen der Rocky Mountains auftritt..

So, nun aber endgültig zur Meteorologie...

Was genau ist Föhn?

Nach der Definition der Weltmeteorologischen Organisation (WMO) ist Föhn " in der Regel ein Wind auf der Leeseite eines Gebirges, der beim Abstieg eine Erwärmung und Trocknung erfährt."

In der Regel führen Föhnlagen zu starker Bewölkung, öfter auch Niederschlag und relativ kühlen Temperaturen auf der Luvseite (windzugewandte Seite) von Gebirgen und sonnigem und trockenem Wetter mit höheren Temperaturen auf der Leeseite (windabgewandte Seite) des Gebirges. Auf den Alpengipfeln gibt es dabei häufiger Sturm- oder sogar Orkanböen, die sich bis in die Täler auf der Leeseite ausbreiten können. Deshalb gibt es Föhnwinde auch Weltweit und nicht nur an und in den Alpen.

Ursprünglich galt die Bezeichnung Föhn nur für die an den Alpen auftretenden Fallwinde. Da aber in der Folge auch ähnliche Effekte an anderen Gebirgen als Föhn bezeichnet wurden, führte man schließlich die Bezeichnung "Alpenföhn" ein.

Wie entsteht eigentlich Föhn?

Dazu gibt es mehrere Theorien. In den meisten Lehrbüchern findet man noch die "thermodynamische Föhntheorie", die auch als "Schweizer Föhntheorie" bezeichnet wird. Nach dieser Theorie staut sich die Luft an der Luvseite und wird zum Aufsteigen gezwungen, wodurch sich Wolken und Niederschlag bilden. Durch die Niederschlagsbildung wird Kondensationswärme frei, die die Luft erwärmt. Beim Aufsteigen der Luft verringert sich die Abkühlung somit auf nur noch etwa 0,65 Grad pro 100 m. Auf der Leeseite sinkt dann diese Luft ab und erwärmt sich trockenadiabatisch mit 1 Grad pro 100 m. Somit kommt die Luft auf der Leeseite wärmer an. Durch den warmen Fallwind lösen sich zudem die Wolken auf. Das Problem an dieser Theorie ist, dass Niederschlag auf der Luvseite nötig ist. Jedoch tritt Föhn auch häufig ohne Niederschlag auf. Des Weiteren wird der Grund für das Absinken der Warmluft auf der Leeseite, was zu Sturmböen führen kann, nicht erklärt, denn dynamische Prozesse fehlen in dieser Theorie.

Hier die ausführliche thermodynamische Föhntheorie:

Nach dieser ist Voraussetzung für die Entstehung des Föhns auf der Nordseite der Alpen zunächst eine Luftdruckverteilung, die ein Überströmen der Alpen von Süden her ermöglicht. Typischerweise befindet sich hoher Luftdruck südöstlich der Alpen und tiefer Luftdruck über Westeuropa. Die Natur ist bestrebt, diese Luftdruckgegensätze auszugleichen und so wird die Luft vom hohen zum tiefen Luftdruck in Form von Wind über die Alpen hinweg gesaugt.

Dabei wird die Luft, die einen gewissen Feuchtegehalt hat, an der Südseite (in diesem Fall auf der Luvseite) der Alpen zum Aufsteigen gezwungen. Dabei kühlt sie sich ab. Das tut sie mit dem sogenannten trockenadiabatischen Temperaturgradienten, der 10 K/km beträgt (in diesem Fall entspricht 1 K = 1 °C). Je kälter die Luft wird, desto weniger Wasserdampf kann sie enthalten. Irgendwann ist die Luft gesättigt, die Luftfeuchte beträgt also 100 % und es kommt schließlich zur Kondensation.

Oberhalb des Kondensationsniveaus kühlt sich die Luft immer weiter ab. Das geht nun aber nicht mehr so schnell von statten, sondern nur noch mit etwa 5 bis 6 K/km (feuchtadiabatischer Temperaturgradient), was daran liegt, dass bei der Kondensation ständig Wärme frei wird, die der Luft zugeführt wird. Die Folge der Kondensation sind Wolken, die sich auf der Luvseite abregnen können.
Diese Wolken sind in diesem Fall von Norden her häufig als Föhnmauer zu sehen. Irgendwann hat die Luft den Gebirgskamm erreicht und überströmt diesen.

Dabei hat sie durch das Ausregnen im Luv einen Teil ihrer Feuchte eingebüßt. Jedoch ist sie nicht vollständig frei von Wasserdampf. Daher kann es sein, dass sich auch nördlich des Kamms (also im Lee) noch Wolken bilden, wenn auch mit deutlich höherer Wolkenbasis. Bis zur Wolkenbasis sinkt die Luft unter feuchtadiabatischer Erwärmung ab, unterhalb dieser dann wieder unter trockenadiabatischer Erwärmung.

Nehmen wir an, ein fiktives Luftpaket mit einer Temperatur von 10 °C startet auf der Südseite der Alpen im Zentrum von Bozen (ca. 300 Meter über dem Meer) seine Reise. Dann steigt es mit 10 K/km trockenadiabatisch auf, bis in einer Höhe von 1500 Metern über dem Meer (angenommener Wert) die Wolkenbildung einsetzt. Zu diesem Zeitpunkt hat es eine Temperatur von -2 °C erreicht. Bis zur Kammhöhe, die hier mit 3000 Metern angenommen wird, kühlt es sich mit 5 K/km feuchtadiabatisch, also um weitere 7,5 K ab. Das Luftpaket hat also in Höhe des Kammes eine Temperatur von -9,5 °C. Die Wolkenbasis im Lee liegt fiktiv bei 2800 Metern.

Es bleiben also noch 200 Meter zu beachten, in denen sich die Luft feuchtadiabatisch erwärmt - und zwar insgesamt um 1 K. Somit wären wir an der Wolkenuntergrenze auf der Nordseite des Alpenkamms bei -8,5 °C angelangt. Nun macht sicht das Luftpaket auf den Weg nach Garmisch-Partenkirchen, das auf 700 Metern über dem Meeresspiegel liegt. Dabei erwärmt es sich wieder trockenadiabatisch und zwar um 21 K. Daraus resultiert eine Endtemperatur von 12,5 °C. Der Temperaturzuwachs von 2,5 K bzw. °C erscheint jetzt nicht so groß, jedoch gilt es zu beachten, dass Garmisch-Partenkirchen ja auch eine größere Ortshöhe hat als Bozen. Würde man die Luft in ein Tal strömen lassen, das ebenfalls 300 Meter über dem Meer liegt, wäre der Effekt noch deutlicher und die Luft hätte sich auf 16,5 °C erwärmt.

hydraulische Föhntheorie

Ein anderer moernerer Ansatz, die Entstehung von Föhn zu erklären, ist die dynamische oder auch hydraulische Föhntheorie. In dieser spielen die hydrologisch-hydraulische Analogie der Föhnströmung, die "gap dynamic" und stehende Wellen eine Rolle.

Vereinfacht dargestellt bleibt bei dieser Theorie die anströmende Luft im Luv des Gebirges liegen und bildet so eine Art "Kaltluftsee". Die Föhnluft im Lee kommt aus darüber liegenden Luftschichten aus einer Höhe von 2000 m - 4000 m. Sie ist gegenüber der "Oberfläche" des "Kaltluftsees" wärmer und trockener und fließt über den Kamm. Dort "stürzt" die Luft auf der Leeseite "hinunter" und erwärmt sich dabei um 1 Grad pro 100 m. Ursache dafür ist ein sogenannter hydraulischer Sprung.

Man kann sich diesen Prozess als Wasser vorstellen, das über ein Wehr fließt. Dabei wird die potenzielle Energie (Lageenergie aufgrund der Höhenlage) der Luft in kinetische Energie (Bewegungsenergie) umgewandelt, wodurch es zu einer Beschleunigung der Luft kommt. Zur Entwicklung der starken Winde tragen auch weitere Effekte, wie das Durchströmen von engen Gebirgspässen sowie Talformen, Turbulenzen usw. bei. So wirkt sich der Föhn in jedem Tal unterschiedlich aus.

Schwierig für die Vorhersage ist, wann sich der Föhn gegenüber der häufig vorhandenen bodennahen Kaltluftschicht im Lee durchsetzen kann und wann er zusammenbricht.

Theorie hin oder her - kommen wir kurz auf die Auswirkungen des Föhns im Allgemeinen zu sprechen. Der Wind kann sich nicht nur auf den Alpengipfeln, sondern auch in den Tälern recht böig zeigen. Das macht dann in Verbindung mit den warmen Temperaturen (siehe unten) das "Föhngefühl" perfekt.

Tolle Fernsicht, bedingt durch eine aerosolarme Luft, ist ebenfalls charakteristisch für Föhnlagen. In erster Linie bekommt man aber häufig die höheren Temperaturen zu spüren: So lag zwar ganz Deutschland am Dienstag im Einflussbereich einer für die Jahreszeit warmen Luftmasse, jedoch konnte föhnbedingt an fünf Messstationen des DWDs sogar ein Sommertag (Temperaturmaximum > 25 °C) beobachtet werden. Im Alpenumfeld waren Wielenbach (25,5 °C) und Oy-Mittelberg-Petersthal (25,1 °C).

Dort sorgte der Alpenföhn gegenüber der Umgebung für höhere Temperaturen. Nun fehlen aber noch drei Stationen aus unserem Messnetz: Bad Mergentheim-Neunkirchen meldete 25,9 °C (nördlich der Hohenloher Ebene). Einen Sommertag konnten auch Bad Kreuznach (25,4 °C - nördlich des Pfälzer Berglandes) und Darmstadt (25,3 °C - nördlich des Odenwaldes) verbuchen. Die letzten drei Beispiele zeigen, dass Föhn auch im Lee von Mittelgebirgen durchaus wirksam sein kann

Der Föhn in den Nordalpen

Der Föhn tritt nicht zu jeder Jahreszeit und nicht gleich häufig auf. Es gibt 2 Maxima im Jahr, die erste Januar 1 - 4 Föhntagewird im Frühjahr, gegen Ende Mai und die zweite im Oktober erreicht. Dies liegt daran, dass die planetarische Frontalzone besonders häufig im Bereich des Alpenraums oder knapp nördlich davon liegt. Das wiederum sorgt für eine stärkere Tiefdruckausbildung und damit gibt es öfters Föhn.

Die typische Wetterlage bei Südföhn an der Alpennordseite ist die Annäherung eines kräftigen Tiefs aus  Westeuropa. An der Vorderseite baut sich über dem Alpenraum eine straffe Südströmung auf. Der Luftdruckunterschied zwischen Alpensüd- und Alpennordseite setzt die Föhnströmung in Gang.

Während die beiden Maxima in den höheren Tälern am Alpenhauptkamm vergleichbar sind, ist in den tiefer gelegenen Tälern wie dem Inntal das Maximum der Föhnhäufigkeit im Frühjahr noch ausgeprägter als das im Herbst. Ausschlaggeben dafür ist der Sonnenstand, der im April und Mai deutlich höher ist und damit die Bildung von stabilen Kaltluftseen in den Tallagen verhindert. Im Herbst kann sich der Föhn bei schwach ausgeprägten Luftdruckunterschieden kaum gegen die Kaltluftseen in den tieferen Tälern durchsetzen, die warme Luft gleiten auf der kühlen Luft auf und kann diese nciht aus dem Weg räumen. Der Föhn weht dann auf und über den Bergen. Aus genau dem selben Grund nimmt die Föhnhäufigkeit im Winter weiter ab. In den Sommermonaten schwächt sich dagegen die Höhenströmung im Alpenraum klimatologisch ab, weshalb in dieser Zeit Föhn seltener weht.

Die Föhnstatistik für Innsbruck führt folgende statistische Werte auf:

Quelle: Diplomarbeit vo Andreas Ortner

  • Januar 1 - 4 Föhntage
  • Februar 1 - 5 Föhntage
  • März 3 - 8 Föhntage
  • April 4 - 9 Föhntage
  • Mai 4 - 9 Föhntage
  • Juni 1 - 5 Föhntage
  • Juli 1 - 3 Föhntage
  • August 1 - 4 Föhntage
  • September 2 - 5 Föhntage
  • Oktober 2 - 6 Föhntage
  • November 1 - 6 Föhntage
  • Dezember 1 - 4 Föhntage

Der Föhn setzt in den überwiegenden Fällen am späten Vormittag/Mittag gegen 10.00 bis 13.00 Uhr ein, das Föhnende liegt sehr häufig in den Abendstunden zwischen 17.00 Uhr und Mitternacht.

Die Dauer des Föhns beträgt meist nicht länger als 20 Stunden, im Mittel weht er um die 10 Stunden.

Fazit: "Mittel der Föhntage pro Jahr von 46,1 Tagen mit einer Standardabweichung von 11,5 Tagen. Das absolute Minimum lag bei 21 Tagen im Jahr 1955 und das absolute Maximum von 80 Tagen im Jahr 1972. Die Monate mit der größen Föhnhäufigkeit sind April und Mai bzw. etwas geringer Oktober und November. Die Föhnärmste Zeit ist der Sommmer dicht gefolgt vom Winter.

Die Maxima des Föhndurchbruchs liegen um die Mittagszeit, die des Föhnendes in den Abendstunden, was aber nich heißen soll, dass der Föhn ein Phänomen ist, welcher nur am Tag auftritt. Es wurden auch Föhnereignisse registriert, die eine Dauer von über 100 Stunden hatten, doch diese sind eher selten. In Innsbruck hat ein Föhnereignis eine mittlere Dauer von etwa 9-10 Stunden. Die Wahrscheinlichkeit für Föhnfälle über 20 Stunden beträgt nur etwa 10%. Weiters wurde eine Trendanalyse durchgeführt, welche eine Abnahme von 2 Tagen, das sind in etwa 3,5-4%, pro Jahrzehnt ergab."

Föhn Links

http://de.wikipedia.org/wiki/F%C3%B6hn

Schweizer Föhn:

http://www.meteoschweiz.admin.ch/home/klima/vergangenheit/klima-der-schweiz/berichte-rund-ums-jahr/foehn.html

Bilder:

http://www.windinfo.eu/de/windsurfen/galleries/bilder_galerie_2008/1412_urner_see_bei_foehn.html

http://www.windinfo.eu/de/windsurfen/galleries/bilder_galerie_2013/achensee_1819_mai.html

http://www.windinfo.eu/de/community/bilder_galerie/bilder_galerie_2009/2307_kochelsee_hammer_foehn.html

http://www.windinfo.eu/de/windsurfen/galleries/bilder_galerie_2009/221209_kochelsee.html