Weißt Du, warum es in Göttingen, einer Stadt westlich vom Harzgebirge, im Jahr durchschnittlich viel mehr regnet als in Magdeburg, einer Stadt östlich vom Harz? Die Städte liegen nur etwa 130 km auseinander und trotzdem unterscheidet sich die Menge an Jahresniederschlag so stark. Das liegt an einem vielfach vorkommenden Klimaphänomen, dem sogenannten Steigungsregen. Was genau dieser Steigungsregen ist, wie er entsteht und was denn eigentlich das Harzgebirge mitten in Deutschland damit zu tun hat, erfährst Du hier.
Steigungsregen – Definition
Steigungsregen ist eine Form von Niederschlag. Er entsteht durch aufgestaute Wolken an der Luv-Seite von geographischen Hindernissen.
Die Luv-Seite eines geographischen Hindernisses ist die windzugewandte Seite, also die Seite, auf die der Wind direkt trifft.
Solche Hindernisse, an denen Steigungsregen entsteht, können etwa Berge oder ganze Gebirgsketten sein. Man nennt Steigungsregen auch Stauregen oder orografischen Regen.
Steigungsregen – Entstehung
Steigungsregen entsteht dann, wenn warme, feuchte Luftmassen an geographischen Hindernissen, wie Gebirgen oder Bergen, aufsteigen und dadurch abkühlen. Das Abkühlen der Luftmassen führt später zu starker Wolkenbildung in der Höhe und es beginnt zu regnen. Aber warum kühlt die Luft beim Aufsteigen überhaupt ab und wie genau hängt das dann wiederum mit Wolken und Regen zusammen?
Steigungsregen – Abkühlung aufsteigender Luftmassen
Wird warme und feuchte Luft an der windzugewandten Seite eines Berges, der Luv-Seite, zum Aufsteigen gezwungen, kühlt sie auf ihrem Weg nach oben immer weiter ab.
Das liegt zum einen ganz einfach daran, dass sie sich schrittweise vom warmen Erdboden entfernt und so keine Wärme direkt von der Erde mehr aufnimmt.
Zum anderen kühlt aufsteigende Luft ab, weil mit zunehmender Höhe der Luftdruck immer weiter sinkt.
Steigungsregen – geringer Luftdruck und geringe Lufttemperatur
Den Zusammenhang zwischen Luftdruck und der Lufttemperatur beschreibt das Gesetz von Amontons oder auch 2. Gesetz von Gay-Lussac.
Das besagt, dass der Druck von Gasen bei konstantem Volumen und konstanter Teilchenzahl immer direkt proportional zur Temperatur der Luft ist. Einfacher gesagt bedeutet es, dass die Abnahme des Luftdrucks und die Abnahme der Lufttemperatur in einem Verhältnis von 1:1 stehen.
Mithilfe dieses Gesetzes kann so die Abkühlung der Luft beim Aufsteigen erklärt werden.
Je höher in der Luft, desto geringer wird der Luftdruck. Durch den geringen Luftdruck in der Höhe dehnen sich die aufsteigenden Luftmassen immer weiter aus – was viel Energie kostet. Die nötige Energie für diese sogenannte Expansion wird in Form von Wärmeenergie verbraucht. Die Luft, die aufsteigt, verliert also mit zunehmender Höhe immer mehr Wärmeenergie und wird so kühler. Man nennt solche Luftveränderungen auch adiabatische Zustandsänderungen.
Steigungsregen – Trocken, adiabatische Abkühlung
Je weiter die Luft also nach oben steigt, desto kühler wird sie. Dabei wird sie pro 100 Meter, die sie aufsteigt, um etwa 1° Celsius kälter. Diesen Prozess nennt man auch trocken adiabatische Abkühlung.
Hat die Luft am Boden bei 0 Meter über NN, also 0 Meter über dem Meeresspiegel, beispielsweise 12 °C und beginnt dann an einem Gebirge aufzusteigen, kühlt sie trocken adiabatisch ab. Das bedeutet, bei 100 Meter über NN hat die Luft noch 11 °C, bei 500 Metern über NN nur noch 7 °C.
Steigungsregen – Wolkenbildung durch Kondensation
Jetzt weißt Du, wieso die Luft beim Aufsteigen immer kälter wird. Aber warum bilden sich dann plötzlich so viele Wolken?
Kalte Luftmassen können weniger Wasserdampf speichern als warme. Da die Luft, je höher sie steigt, immer kälter wird, aber noch genauso viel Wasser in der Luft gespeichert ist wie am Boden, wird später eine Luftfeuchtigkeit von 100 % erreicht. Man sagt auch, die Luft ist vollständig gesättigt.
Ab diesem Zeitpunkt kann die kalte Luft den gespeicherten Wasserdampf nicht mehr halten und das Wasser beginnt zu kondensieren. Das bedeutet, der Wasserdampf wird langsam flüssig und es bilden sich Wassertröpfchen – es entstehen Wolken.
Wenn die kleinen Tröpfchen dann schrittweise größer werden und sich miteinander verbinden, sind sie zu schwer und es beginnt zu regnen.
Steigungsregen – Feucht adiabatische Abkühlung
Die Höhe, ab der sich bei einer bestimmten Lufttemperatur Wolken bilden, nennt man auch Kondensationsniveau.
Da durch das Kondensieren von Wasserdampf Wärme entsteht, wird die Luft wieder etwas aufgewärmt. Durch diese entstehende Wärme kühlt die aufsteigende Luft, ab dem Kondensationsniveau, also weiterhin ab – allerdings nicht mehr trocken adiabatisch um 1 °C pro 100 Meter, sondern nur noch um etwa 0,5 °C pro 100 Meter. Man nennt das dann auch feucht adiabatische Abkühlung.
Erreicht die Luft beispielsweise bei 500 Metern über NN und mit 7 °C ihr Kondensationsniveau, kühlt sie ab diesem Zeitpunkt feucht adiabatisch ab. Bei 600 Metern über NN hat die Luft dann also noch 6,5 °C, bei 1000 Metern über NN sind es nur noch 4,5 °C.
Grafisch dargestellt wird der Zusammenhang zwischen der Art der Abkühlung von Luftmassen und dem Kondensationsniveau in Verbindung mit Wolkenbildung noch mal deutlicher.
Steigungsregen – Der Luv-Lee-Effekt
Vielleicht ist Dir beim Lesen bereits aufgefallen, dass bisher nur über die Luv-Seite eines Gebirges oder Berges gesprochen wurde, also der windzugewandten Seite. Aber natürlich hat ein Gebirge, an dem Steigungsregen zu beobachten ist, auch Einfluss auf das Wetter der windabgewandten Seite, der Lee-Seite.
Den Einfluss eines Gebirges auf die Strömungsrichtung der Luft und die damit zusammenhängenden Wetterphänomene nennt man Luv-Lee-Effekt.
Steigungsregen Föhnwind nach Steigungsregen
Haben sich die Wolken abgeregnet, ist die Luft, die die Berge dann überquert, erst einmal sehr kalt und trocken. Da kalte Luftmassen schwerer sind als warme, sinken sie am Berg entlang wieder nach unten.
Dabei erwärmen sich die Luftmassen wieder trocken adiabatisch, also um etwa 1 °C pro 100 Meter.
Die Luft, die unten ankommt, ist also sehr warm. Als Vergleich kannst Du Dir angenehm warme Luft aus dem Föhn vorstellen, weshalb man die nach unten strömende Luft auf der Lee-Seite auch Föhnwind nennt.
Hier kannst Du noch mal genau sehen, wann die Luftmassen in welche Richtung strömen und zu welchem Zeitpunkt sie abkühlen oder sich aufwärmen.
Steigungsregen – Gebirge als Klimascheide
Solche Gebirge, in deren Umgebung Wetterphänomene wie Steigungsregen und Föhnwind regelmäßig zu beobachten sind, sind eine sogenannte Klimascheide.
Eine Klimascheide ist ein Teil der Landschaft, durch den in der Umgebung verschiedene Klimata voneinander getrennt werden. Es herrschen unterschiedliche Verhältnisse von Temperatur, Luftdruck, Niederschlag und Luftfeuchtigkeit.
Durch den Steigungsregen auf der Luv-Seite und den Föhnwind auf der Lee-Seite eines Gebirges herrschen auf den beiden Seiten oft sehr unterschiedliche klimatische Bedingungen. Es werden also zwei Klimata voneinander abgetrennt und damit sind die Gebirge, an denen Steigungsregen und Föhn beobachtet werden kann, meistens Klimascheiden.
Auch bei uns in Deutschland kannst Du eine solche Klimascheide beobachten – nämlich das Harzgebirge in Mitteldeutschland.
Die Luft des vorherrschenden Westwindes bei uns in Europa wird am Harz zum Aufsteigen gezwungen. Dadurch entsteht auch dort der typische Steigungsregen westlich des Harzgebirges im Luv und ein Föhnwind östlich davon im Lee.
Deshalb regnet es beispielsweise in Göttingen, einer Stadt im Westen des Harzes, jährlich um einiges mehr als in Magdeburg, einer Stadt im Osten des Harzes. Außerdem lässt sich tatsächlich beobachten, dass die durchschnittliche Jahrestemperatur in Magdeburg durch den warmen Föhnwind ein wenig wärmer ist als in Göttingen.
Zum Vergleich kannst Du Dir hier die Klimadiagramme mit jährlichem Niederschlag und der durchschnittlichen Temperatur der beiden Städte genauer ansehen.
Steigungsregen – Beispiele an Gebirgen
Neben dem Harzgebirge in Deutschland gibt es noch weitere Beispiele für Gebirge, an denen das Wetterphänomen von Steigungsregen im Luv und Föhnwind im Lee aufmerksam beobachtet werden kann.
Eines davon sind die Alpen in Mitteleuropa. Besonders den warmen Föhnwind im Norden der Alpen auf der windabgewandten Seite, also zum Beispiel in Südbayern, kann man hier genau beobachten und spüren.
Ein anderes, noch markanteres Beispiel ist der Himalaja in Asien. Auf der südlichen Seite, der Luv-Seite, des Himalaja, beispielsweise in Indien, lassen sich besonders starke Regenfälle beobachten – der Sommermonsun dort ist eine sehr ausgeprägte Form des Wetterphänomens Steigungsregen.
Genaueres zum Monsun in Asien findest Du in unserer passenden Erklärung dazu. Lies sie Dir gerne als zusätzliche Information noch durch!
Steigungsregen – Das Wichtigste
- Steigungsregen ist eine Form von Niederschlag und entsteht durch aufgestaute Wolken an der Luv-Seite von geographischen Hindernissen, wie Bergen oder Gebirgen.
- Steigen warme Luftmassen im Luv des Gebirges auf, kühlen sie aufgrund der Entfernung zum Erdboden und des sinkenden Luftdrucks ab.
- Bis zum Kondensationsniveau, die Höhe, ab der sich Wolken bilden, kühlt die Luft trocken adiabatisch ab, also um etwa 1 °C pro 100 Meter. Danach kühlt sie nur noch um etwa 0,5 °C pro 100 Meter ab, das nennt man dann feucht adiabatisch.
- Da kalte Luft weniger Wasser speichern kann, kondensiert der Wasserdampf beim Aufsteigen und es bilden sich schrittweise Wolken. Wenn sich diese abregnen, nennt man das Steigungsregen.
- Im Lee des Gebirges entsteht durch die wieder absinkenden Luftmassen, die sich trocken adiabatisch aufwärmen, ein warmer Wind, der sogenannte Föhnwind.
- Gebirge, an denen diese Wetterphänomene zu beobachten sind und dadurch auf den beiden Seiten des Gebirges unterschiedliche Klimata herrschen, nennt man Klimascheide.
- Bekannte Beispiele für Klimascheiden sind der Harz in Mitteldeutschland, die Alpen in Mitteleuropa und der Himalaja in Asien.
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