Labilität und Energie

Wie entsteht z.B. eine Rollcloud, Tornado, ...? Was ist die F-Skala etc ...?
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Exilfranke1

Sonntag 27. Juni 2010, 13:22

Entgegen früheren Einwürfen von mir sind Labilität und Energie NICHT dasselbe.

Labilität beschreibt einen Zustand, während Energie eine Erhaltungsgröße ist.

oder wie es Johannes Dahl (Estofex) formuliert:
"Labilität" und "Energie" sind eigentlich zwei vollkommen verschiedene Konzepte. Die Gesamtenergie eines Systems ist eine Erhaltungsgröße (CAPE übernimmt hier die Rolle der potentiellen Energie), während die Stabilität eines Systems die Reaktion auf eine kleine Abweichung eines Gleichgewichts-Zustands beschreibt.
anders formuliert: eine Schichtung kann stabil sein (Absinkinversion), aber dennoch potentielle Energie
aufweisen ("loaded-gun"-Situation).

in der Praxis: bei Energie schaut man auf CAPE-Karten, bei Instabilität auf vertikale Temperaturdifferenzen (> 0,65 K/100m ist instabil) - und der CINH sagt zumindest qualitativ aus, ob die Auslösungstemperatur hoch oder niedrig ist. Denn je höher der CINH, umso mehr Energie muss aufgewandt werden, um die Feuchtauslösung zu erreichen. Das geschieht entweder durch starke Sonneneinstrahlung oder durch kräftige Hebung, die den "Deckel" aushebelt. Alternativ darfs auch am Boden feuchter und in der Höhe trockener bzw. kälter werden.

Der Lifted Index ist ein guter Ratgeber, um abzuschätzen, wie breit die Fläche der potentiellen Energie ist. Bei wenig CAPE und positivem Lifted Index endet die Wolkenobergrenze unterhalb 500 hPa, was nicht zwangsläufig Gewitter bzw. schwere Gewitter ausschließt, da bei gleichzeitig viel Windscherung auch flache Mesozyklonen ("low-topped supercells") entstehen können.

Bei einem Lifted Index von 0 und geringem CAPE (< 100 J/kg) liegt eine feuchtneutrale Schichtung vor. Das Luftpaket befindet sich im Gleichgewichtszustand und ein Hebungsimpuls genügt, um es weiter aufsteigen zu lassen. Derartige Schichtungen mit wenig CAPE und gleichzeitig relativ hoher Windscherung hat man meist bei kräftigen Kurzwellentrögen/Sturmtiefs im Winter.

Ist der Lifted Index deutlich unter -2, dann kann man gedanklich oder im Sounding extrapolieren und die Wolkenobergrenze mit 300 hPa und weniger ansetzen. Dann reichen die Gewitterambosse bis in Höhen von 12 km und höher, und man kann von sehr explosiven Luftmassen ausgehen, wo auch bei wenig Scherung schwere Gewitter mit großem Hagel und feuchten Downbursts möglich sind. Die Kombination von hoher Windscherung und viel CAPE ist auf unserem Kontinent weitaus seltener als in den USA (siehe dazu Brooks et al.,2005), weshalb die absolute Zahl von schweren Tornados (> F3) viel geringer ist. Dafür haben wir häufiger den winterlichen Scherungstyp mit wenig CAPE, der dennoch Tornados >= F3 produzieren kann (z.B. während Kyrill und Emma). Was zeigt, dass die absoluten Mengen von CAPE nicht automatisch über die Heftigkeit von Windschäden entscheidet.

Fazit:

Labilität und Energie sind unterschiedliche Konzepte, der Begriff Labilitätsenergie beschreibt die Energie, die aus der labilen Schichtung resultiert. Irreführend ist es jedoch, die Begriffe Labilität und Energie ausschließlich in Zusammenhang mit CAPE/LI-Karten zu verwenden, da aus diesen Karten nicht ablesbar ist, ob die Schichtung bedingt instabil (kleiner Pups genügt) oder potentiell instabil (gesamte Luftsäule muss gehoben werden) ist.
MarcoKTN
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Montag 28. Juni 2010, 16:30

danke Felix

sehr interessant und verständnissvoll geschrieben!
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Hannes
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Montag 28. Juni 2010, 20:31

do schliaß ih mi glei dem marco au ein sehr interessanter Beitrog *top*
lg Hannes
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ThomasWWN
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Montag 28. Juni 2010, 21:12

oh das ist interessant, danke für diesen lehrreichen Beitrag von dir Felix.
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