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