Hochliegende Wolken

 
NACHTLEUCHTENDE WOLKEN

Nachtleuchtende Wolken, kurz NLCs (NoctiLucent Clouds) genannt, sind zarte, fasrige, von dünnen Linien, Wellen, Knoten und kleinen Feldern durchsetzte Wolken aus Eiskristallen. Sie leuchten in fahler silber-bläulich-weißer Farbe vom dunklen Dämmerhimmel, wobei ihre Farbe durch die Streuung von aufgrund der Ozonschicht verändertem Sonnenlicht (Chappuis-Absorptionsband) an kleinen Eiskristallen zustande kommt.

Nachtleuchtende Wolken entstehen in großer Höhe von etwa 82-85km im Bereich der oberen Mesosphäre und Mesopause, der kältesten Zone unserer Lufthülle. Wenn die Temperaturen dort unter -120°C sinken, sind die Bedingungen für die Sublimation (Übergang von der gasförmigen in die feste Phase) des Wassers gegeben und Wolken können sich formen. Tatsächlich sinkt die Temperatur in dieser Höhe zeitweise sogar auf -160°C, interessanterweise aber nicht im Winter sondern vorzugsweise in den Sommermonaten, wodurch NLCs in der Nordhemisphäre hauptsächlich von Anfang Juni – Anfang August erwartet werden dürfen und in der Südhemisphäre demgegenüber von Anfang Dezember – Anfang Februar. NLCs sind sehr dünne Wolken in großer Entfernung und können bei hellem Tageslicht nicht gesehen werden. Erst während der nautischen Dämmerung sowie der helleren Phase der astronomischen Dämmerung bei einer Sonnenhöhe zwischen -6° und -16° ist es dunkel genug, die zu dieser Zeit noch oder schon beleuchteten Wolken gut zur Geltung zu bringen. Die Regionen, in welchen NLCs hauptsächlich gesehen werden können, umfassen einen Streifen von etwa 48°-64° geografischer Breite. In Europa sind das Süd-Island, Irland, Großbritannien, Nord-Frankreich, Benelux, Deutschland, der Norden Österreichs, Tschechien, Slowakei, Polen, die Nord-Ukraine, Weißrussland, Russland, das Baltikum, Süd-Finnland und Süd-Skandinavien. Äquatorwärts davon ist die Mesopause meist zu warm, polwärts davon sind hingegen die Sommernächte zu hell.

Betrachtet man die Häufigkeit von Nachtleuchtenden Wolken über einen mehrjährigen Zeitraum, so lässt sich möglicherweise ein Zusammenhang zum 11jährigen Sonnenaktivitätszyklus ableiten. In den Jahren geringerer Sonnenaktivität, wenn die Heliosphäre schwächer ausgeprägt ist, können nämlich interstellare Partikel verstärkt in die Erdatmosphäre eintreten und die Zahl an Sublimationskernen, welche für die Wolkenbildung essentiell sind, erhöhen. Tatsächlich deutet einiges darauf hin, dass bei geringerer solarer Aktivität NLCs häufiger vorkommen als in den Jahren um und kurz nach dem Sonnenaktivitätsmaximum.

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NLCs am frühen Morgen (Flughafen Tower Wien, 24.06.2007)
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NLCs am späten Abend (Wienerwald, Österreich, 25.06.2009)
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NLCs kurz nach Mitternacht (Helsinki, Finnland, 10.07.2010)
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NLCs kurz nach Mitternacht (Helsinki, Finnland, 22.07.2011)
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NLCs am späten Abend zwischen 22:30 und 22:40 Uhr lct (Flughafen Tower Wien, 28.06.2015)

 
POLARE STRATOSPHÄRENWOLKEN

Polare Stratosphärenwolken, kurz PSCs (Polar Stratospheric Clouds), kommen in drei verschiedenen Typen vor. PSC Ia und PSC Ib sind ausgedehnte, wenig spektakuläre Schichten, welche aus Salpetersäure-Trihydrat-Partikel (PSC Ia) bzw. einer Lösung aus Wasser, Schwefelsäure und Salpetersäure (PSC Ib) bestehen. Schwefel gelangt u.a. über Vulkanausbrüche in die Stratosphäre.

Polare Stratosphärenwolken des Typs PSC II bestehen hingegen aus Eiskristallen und entwickeln wunderschöne, teils lentikulare Formen in fantastischen Perlmuttfarben, welche speziell bei niedriger Sonnenhöhe oder noch besser während der bürgerlichen und nautischen Dämmerung, wenn die tiefe Atmosphäre im Dunkeln liegt, besonders faszinierend zur Geltung kommen. Die charakteristischen Formen weisen auf hochreichende Leewellen hin, welche langgestreckte Gebirgszüge in stromaufwärtiger Richtung als günstige Voraussetzung identifizieren. Die irisierenden Farben sind auf die Beugung von Sonnenlicht um kleinste Eiskristalle zurückzuführen.

Polare Stratosphärenwolken treten in der unteren und mittleren Stratosphäre in einer Höhe von etwa 15-29km auf. Sie bilden sich erst bei sehr tiefen Temperaturen, welche für PSC I unter -78°C und für PSC II unter -85°C liegen muss. Dadurch sind sie meist auf polare und subpolare Regionen wie Grönland, Island, Schottland, Skandinavien, Finnland, Baltikum, Russland, Alaska, Kanada, die Arktisinseln sowie Antarktika beschränkt und können selbst dort überwiegend nur in den Wintermonaten Dezember – Februar (Nordhalbkugel) sowie Juni – August (Südhalbkugel) vorgefunden werden. PSCs kommen im Südpolargebiet häufiger vor als im Nordpolraum, da der PNJ (Polar Night Jetstream, ein west-ost-gerichtetes Starkwindband mit Geschwindigkeiten um 100-130kt, welches sich in der mittleren Stratosphäre rund um die Polargebiete während der Polarnacht aufgrund der starken meridionalen Temperaturgegensätze ausbildet) um die extrem eiseskalte Antarktische Landmasse deutlicher ausgeprägt ist als um die Arktis. Der Arktische PNJ wird nämlich durch hochreichende Wellen an Gebirgszügen immer wieder aufgebrochen, wodurch mehrmals im Winter vorübergehend wärmere Luft einfließen kann. Polare Stratosphärenwolken werden in gewissem Sinne auch mit dem Ozonloch in Verbindung gebracht. Die PSCs Typ Ia/Ib erweisen sich nämlich bei der Freisetzung von Chlor aus Salzsäure und Chlornitrat (aus FCKWs) als geeignete Katalysatoren. Chlor ist danach stets ein wesentlicher Faktor für den in jedem Frühling gut zu beobachtenden markanten Ozonabbau in der Arktis und Antarktis.

 
PSC-ÄHNLICHE TROPOSPHÄRENWOLKEN

Keine PSCs, aber Wolken, die diesen seltsam anmutend und auf eine faszinierende Weise ähnlich sahen, konnten am 10. Januar 2015 großflächig über der Schweiz, Süddeutschland, Südtirol und Österreich beobachtet werden. Dabei dürfte allerdings nicht eine Polare sondern eine Subtropische Luftmasse eines weit geöffneten Warmsektors die notwendigen Bedingungen für das Irisieren in großer Höhe bereitgestellt haben.

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Irisieren in der oberen Troposphäre (Pfaffstätten, Österreich, 10.01.2015)
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Beobachtung um 14:21 Uhr lct


Subtropische Luftmassen sind zwar in der unteren und mittleren Troposphäre ausgesprochen warm, die Tropopause befindet sich allerdings stets in großer Höhe und weist in der Regel sehr tiefe Temperaturen auf. So lag sie auch an diesem Tag beachtlich hoch in knapp 14km Höhe mit einer Temperatur um -76°C, welche dem theoretischen Grenzwert für die Bildung von PSC II bereits sehr nahe kommt. Auch die Bedingungen für hochreichende Leewellen waren gegeben. Sowohl die ausgeprägte Inversion in gut 2km Höhe als auch die Anströmung mit außerordentlich hoher Geschwindigkeit (sowohl in Inversions- als auch in Kammhöhe wurden bereits 75-120km/h gemessen) und einer maßvollen Windzunahme mit der Höhe waren perfekt. Nicht ganz ideal war vielleicht die Windrichtung, welche schräg auf die Haupterstreckung der Alpen gerichtet war. Da jedoch mit der Höhe praktisch keinerlei Winddrehung mehr erfolgte, wurde dieses Manko wieder wettgemacht. Letztendlich dürfte auch noch die vertikale Feuchteverteilung die Bildung und Beobachtungsmöglichkeit der hohen irisierenden Bewölkung begünstigt haben. Denn während die Luft in nahezu allen Höhenbereichen relativ trocken war, zeigt der Radiosondenaufstieg Wien ausgerechnet zwischen 11km und 14km Höhe eine feuchtere Schicht.

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Irisieren mit Wellen (Pfaffstätten, Beobachtung um 14:20 Uhr lct)
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Faszinierendes Irisieren (Pfaffstätten, Beobachtung um 13:55 Uhr lct)

 

Andreas Pfoser, 29. Juni 2015

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