Föhnklimatologie für Südtirol und das Aostatal

Transkript

1 Föhnklimatologie für Südtirol und das Aostatal Objektive Föhnklassifikation Diplomarbeit am Institut für Meteorologie und Geophysik der Fakultät für Geo- und Atmosphärenwissenschaften der Leopold-Franzens-Universität Innsbruck zur Erlangung des Magisters der Naturwissenschaften eingereicht von Werner Verant Januar 2

2

3 Nordwind Die Sonne trifft den Nordwind Ha!, sagt der Nordwind. Ich bin kalt. Die Sonne lächelt. Hah! Ich bin stark, behauptet der Nordwind. Die Sonne lächelt weiter. Hahahah!, prahlt der Nordwind. Ich bin mächtig. Die Sonne lächelt noch immer. In der Ebene sehen sie einen schwarzen Punkt. Der Punkt ist ein Mann in einem schwarzen Mantel. Den werde ich ihm ausziehen, sagt der Nordwind. Das kann ich auch, antwortet die Sonne. Haha!, lacht der Nordwind. Der Stärkere bin allemal ich. Dann lass uns wetten, sagt die Sonne. Der Nordwind weht. Der Mann geht weiter. Der Nordwind brüllt. Der Mann hält den Mantelkragen fest. Der Nordwind rast. Der Mann beugt sich nach vorne, den Mantelkragen fest umschlungen. Die Sonne scheint. Der Mann geht weiter. Die Sonne scheint. Dem Mann wird warm. Die Sonne lacht. Der Mann gähnt, zieht den Mantel aus und setzt sich zur Ruhe. Gewonnen!, sagt die Sonne und lacht dem Nordwind in sein kaltes Gesicht. (Kindergeschichte einer 3. Klasse aus Hofheim nach dem Gedicht Der Himmel fiel aus allen Wolken von Frederik Vahle) i

4 ii

5 Zusammenfassung Föhnwinde sind ein weltweites Phänomen und treten auf der Leeseite von Gebirgen auf, wo sie durch trockenadiabatisches Absinken wärmer und relativ trockener werden. Entstehung und Mechanismus der Föhnwinde werden heute schon sehr gut verstanden. Hingegen ist die klimatologische Häufigkeit der Föhnwinde in den unterschiedlichen Gebieten der Alpen, besonders auf der Alpensüdseite noch weitgehend unerforscht. In dieser Arbeit wird erstmals mittels einer objektiven Methode Nordföhn in zwei geographischen Gebieten der Alpensüdseite klassifiziert. Diese Klassifikation erfolgt für die Talstationen Meran, Gargazon und Tramin in Südtirol (Ostalpen) und für Etroubles und St. Christophe im Aostatal (Westalpen). Als Datengrundlagen dienen in Südtirol 1-Minuten-Daten von Dezember 2 bis November 25 und in Aosta -Minuten-Daten von Jänner 1994 bis September 23. Als Tracer für die Föhnluft wird die potentielle Temperatur verwendet, welche entlang einer Trajektorie zwischen einer Kamm- und Talstation konstant bleibt. Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten dienen als weitere Kriterien zur Föhnklassifikation. Mit zunehmender Entfernung zum Alpenhauptkamm wird Föhn im Allgemeinen seltener. Die Stadt Meran (324 m ü. M.), welche ca. 15 km vom Alpenhauptkamm entfernt liegt, weist im gesamten Beobachtungszeitraum von knapp 5 Jahren eine relative Föhnhäufigkeit von 8 % auf. Das entspricht etwa 34 Föhnstunden. Gargazon (25 m ü. M.), etwa 1 km südlich von Meran im Etschtal gelegen, verfügt für den selben Zeitraum nur mehr über eine relative Föhnhäufigkeit von fast 4 % oder über rund 15 Föhnstunden. Tramin (214 m ü. M.), das 8 km südlich des Alpenhauptkammes im Südtiroler Unterland liegt, kommt auf eine relative Föhnhäufigkeit von 3 %, gleichbedeutend mit ca. 14 Föhnstunden. Etroubles (133 m ü. M.) im Grand St. Bernard Tal verfügt im Beobachtungszeitraum von 1994 bis 23 über eine beachtliche Föhnhäufikgeit von 18 % oder von 15 Föhnstunden. Die Nähe zu einer Gebirgslücke und die Lage in einem Hochgebirgstal sind Faktoren, welche Etroubles zu einer föhnreichen Station machen. St. Christophe (545 m ü. M.) im Haupttal von Aosta weist im selben Zeitraum nur eine relative Föhnhäufigkeit von 7 % oder 57 Föhnstunden auf. Sowohl in den südlichen Ostalpen als auch in den italienischen Westalpen haben Nordföhnwinde ihr jahreszeitliches Hauptmaximum in den Monaten Februar, März iii

6 iv und April. In diesen Monaten begünstigen Nordströmungen, welche über den Alpen zu dieser Zeit klimatologisch im Mittel überwiegen, sowie eine wenig stabil geschichtete Atmosphäre Föhnwinde südlich der Alpen. Ein sekundäres Maximum der Nordföhnwinde tritt über die meisten Sommermonate auf. Als absolut föhnarm erweisen sich der Jänner und Oktober. Im Jänner ist hauptsächlich die große Stabilität der Talatmosphäre für dieses Minimum verantwortlich, die den Föhndurchbruch im Tal verhindert. Im Oktober treten im klimatologischen Mittel häufiger Südwinde über den Alpen auf und begünstigen somit SüdföhnanderAlpennordseite. Die relativ kurzen Datenreihen von 5 bzw. 9 Jahren ermöglichen nur vorsichtige Aussagen zur Klimatologie des Nordföhns südlich der Alpen. In Zukunft werden durch Verfügbarkeit von längeren Datenreihen diese Ergebnisse überprüft und gefestigt sowie die Föhnklimatologie auf einen längeren Zeitraum ausgedehnt werden können.

7 Abstract Foehn winds are a worldwide phenomenon and occur at the lee side of mountains where they become warmer and relatively dryer due to adiabatic descent. Nowadays, the development and mechanism of foehn winds are being understood very well. However, the climatical frequency of foehn winds in the different areas of the Alps, in particular on the southern side of the Alps, is largely unexplored. This study presents for the first time a classification of north foehn in two geographic areas on the southern side of the Alps by means of an objective method. The primary goal is to determine the occurrence of foehn at the valley stations of Meran, Gargazon and Tramin in South Tyrol (East Alps) and at the valley stations of Etroubles and St. Christophe in Aosta Valley (West Alps). The data basis for South Tyrol are 1-min data ranging from December 2 to November 25 and for Aosta Valley -min data ranging from January 1994 to September 23. The potential temperature, which remains constant along a trajectory between mountain and valley station under the assumption of dry adiabatic conditions, is used as a tracer for the foehn air. In general, foehn frequency decreases as the distance from the Alpine crest increases. The city of Meran (324 MSL) which is situated about 15 km from the Alpine crest shows a relative foehn frequency of 8 % during the entire observation period of 5 years, which corresponds to 34 foehn hours. Gargazon (25 MSL) which is located about 1 km in the south of Meran in the Etsch/Adige Valley only shows a relative foehn frequency of nearly 4 % for the same period of time, which corresponds to 15 foehn hours. Tramin (214 MSL) which is situated 8 km in the south of the Alpine crest in the southern part of South Tyrol (Südtiroler Unterland) shows a relative foehn frequency of 3 %, corresponding to 14 foehn hours. Etroubles (133 MSL), which is located in the valley of the Grand St. Bernard shows a considerable foehn frequency of 18 % in the observation period between 1994 and 23, which corresponds to 15 foehn hours. Its proximity to a mountain gap and its location in a high mountain valley are responsible for the high foehn frequence at Etroubles station. St. Christophe (545 MSL), which is located in the main valley of Aosta, only shows a relative foehn frequency of 7 % for the same period of time, which corresponds to 57 foehn hours. v

8 vi In the South-Eastern Alps as well as in the Italian Western Alps, north foehn winds have their primary maximum in the months of February, March and April. In these months, northerly flows, which prevail in climatological mean over the Alps, as well as an atmosphere, which is not very stably stratified, favour the occurrence of foehn winds south of the Alps. A secondary maximum of north foehn winds occurs during most of the summer months. The month foehn minima are in January and October. In January it is mainly the stability of the atmosphere, which prevents foehn from breaking through in the valley. The climatological mean of October shows a more frequent occurrence of southerly winds over the Alps, which favour south foehn on the northern side of the Alps. The data series which were collected over a relative short period of 5 and 9 years, respectively, allow for only cautious statements about the climatology of north foehn on the southern side of the Alps. In the future, when longer time series will be available, the foehn climatologies will be extended and firmer conclusions may be drawn.

9 Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung iii Abstract v Inhaltsverzeichnis vii 1 Einleitung Motivation und Zielsetzung Aufbau der Arbeit Föhntheorie und Mechanismus Föhndefinition Föhntypen Geschichte der Föhntheorie Nordföhn Synoptische Entwicklung des Nordföhns Nordföhn in der Literatur seit Höffinger (1888) - Föhn in Gries bei Bozen Klein (194) - Ergebnisse fünfjähriger Föhnbeobachtung in Tragöss Crestani (1923) - Föhn von den Südalpen bis zur venezianischen Tiefebene Ficker (1943) - Föhn und Föhnwirkungen Bossolasco (195) - Der Föhn in den italienischen Alpen Musso (22) - Föhnklimatologie für Piemont Stationsnetz und Datensatz Topographische Lage der Wetterstationen Stationstypen und Datenmaterial Formatierung und Qualitätskontrolle vii

10 viii INHALTSVERZEICHNIS 4.4 Datenqualität Föhnklassifikation Methoden der Föhnklassifikation Objektive Föhnklassifikation (OFK) Kriterien der objektiven Föhnklassifikation Vor- und Nachteile der OFK Auswirkungen feuchtadiabatischer, adiabatischer und turbulenter Prozesse Anwendung der OFK auf Föhnströmungen in Südtirol und im Aostatal Föhnströmungen in Bezug auf Kamm- und Talstationen Windkriterien Potentielle Temperaturkriterien Meran: Komplexe Orographie zur Föhnklassifikation Überprüfung der OFK durch Fallstudien Nordföhnereignisse vom Nordföhnereignisse vom und Objektive Föhnklimatologie für Südtirol und das Aostatal 17.1 Föhnhäufigkeiten Relative Häufigkeiten Absolute Häufigkeiten Föhnbeginn und -abhebezeiten Föhndauer Kumulative Häufigkeitsverteilung der Föhndauer und Föhndauerklassen Windverhältnisse Geschwindigkeiten der Föhnwinde Richtungsklassen der Föhnwinde Temperatureffekte des Nordföhns Schlussfolgerungen und Ausblick 159 Literaturverzeichnis Danksagung 17 Curriculum Vitae 19

11 Kapitel 1 Einleitung 1.1 Motivation und Zielsetzung In der Vergangenheit wurden sehr viele Aspekte der Föhnwinde in den Alpen erforscht. Ein Aspekt, der bis jetzt fast vollständig vernachlässigt wurde, ist eine Untersuchung über das klimatologische Auftreten von Föhnwinden südlich des Alpenhauptkammes. Die vorliegende Diplomarbeit soll einen Beitrag zu Klimatologie des Nordföhns leisten. Untersucht wird Nordföhn in zwei geographischen Gebieten: in Südtirol (südliche Ostalpen) und im Aostatal (südliche Westalpen). Föhnereignisse werden dabei durch eine objektive Föhnklassifikation (OFK) ermittelt. Das Auffinden von exakten Föhnkriterien an den Talstationen ist dabei die wohl größte Herausforderung für eine gelungene Föhnklimatologie. Die Idee zu dieser Arbeit wurde während eines Praktikums bei der Italienischen Meteorologischen Gesellschaft in Turin geboren. Im Jahrhundertsommer 23 hatte ich die Möglichkeit dort einen Artikel zu FöhnindenAlpenzuverfassen. Folgende Ziele und Fragen sollen in dieser Diplomarbeit behandelt und erläutert werden: 1. Objektive Föhnklassifikation Welche Talstationen eignen sich in Bezug auf Datenverfügbarkeit und orographischer Lage zur Föhnklimatologie und welche Referenzstationen können dafür verwendet werden? Wie müssen die Föhnkriterien der potentiellen Temperatur und der Windrichtung und -geschwindigkeit gewählt werden, um Föhn an den Talstationen zu klassifizieren? Welchen Einfluss hat die lokale Topographie an den Talstationen für das Auftreten und die Eigenschaften der Föhnwinde? 1

12 2 Einleitung 2. Föhnklimatologie Föhnhäufigkeiten Wie häufig tritt Föhn relativ und absolut betrachtet an den jeweiligen Talstationen auf? Wieviel Föhnstunden und Föhnfälle werden verzeichnet? Gibt es Unterschiede in den Föhnhäufigkeiten zwischen den einzelnen geographischen Gebieten? Wann tritt Nordföhn südlich der Alpen auf? Welche Jahreszeiten und Tageszeiten sind föhnreich, welche föhnarm? Wie kann die Föhnhäufigkeit synoptisch interpretiert werden? Wie ist das Einsetzen und Erlöschen der Föhnwinde tageszeitlich verteilt? Gibt es einheitliche Föhnbeginn und -abhebezeiten? WielangistdiemittlereFöhndauer eines Föhnereignisses? Wie sind die kumulativen Häufigkeiten der Föhndauer an den Talstationen verteilt? Windverhältnisse: Wie sind mittlere Windgeschwindigkeiten und Windböen bei Föhn an den Talstationen verteilt? Welche Windrichtungen treten bei Föhn an den Talstationen orographisch bedingt auf? Temperatureffekte: Mit welcher Häufigkeit führt Nordföhn zu Temperaturanstiegen und -rückgängen im Tal? Welche Größenordnung hat die Temperaturabnahme bei Föhndurchbruch? Wie ist die jahreszeitliche Verteilung dieser Temperaturrückgänge bei Föhndurchbruch? 1.2 Aufbau der Arbeit In Kapitel 2 wird der Leser in die Föhnthematik eingeführt. Nach der Definition von Föhn wird beschrieben, wie Föhnwinde funktionieren und welche Typen dabei unterschieden werden. Ein geschichtlicher Streifzug soll dem Leser einen Überblick über verschiedene Föhntheorien verschaffen. Die synoptische Entwicklung und einige interessante Arbeiten zu Nordföhn auf der Alpensüdseite werden im Kaptiel 3 näher behandelt.

13 1.2 Aufbau der Arbeit 3 Im darauffolgenden Kapitel 4 erhält der Leser Informationen zu den Wetterstationen, welche zur Föhnklassifikation verwendet wurden. In diesem Kapitel wird auch die Datenaufbereitung von den Rohdaten bis zu den qualitätskontrollierten Daten beschrieben und besonderes Augenmerk auf die Qualität der Datenreihen gelegt. Im fünften Kapitel wird ein kurzer Überblick über die bestehenden Methoden zur Föhnklassifikation gegeben. Anschließend wird besonders die objektive Föhnklassifikation OFK beschrieben und auch auf ihre Vor- und Nachteile sowie auf Fehlerquellen hingewiesen. Die Anwendung der OFK auf die Talstationen in Südtirol und im Aostatal erfolgt in Abschnitt 5.4. Der Leser soll einen Einblick in die Vorgangsweise erhalten und nachvollziehen können, wie die Bestimmung der Föhnkriterien (Temperatur- und Windkriterien) erfolgt ist und welche Schwierigkeiten dabei aufgetreten sind. In Abschnitt 5.5 werden anhand von zwei Fallstudien die objektive und subjektive Föhnklassifikation getestet und miteinander verglichen. Dabei werden eine Föhnperiode zur Zeit des Hauptmaximums des Nordföhns im März und ein weiteres Föhnereignis im Sommer synoptisch betrachtet und die Ergebnisse der objektiven Föhnklassifikation überprüft. Das Herzstück der Diplomarbeit bilden die Ergebnisse der objektiven Föhnklimatologie für Südtirol und das Aostatal und deren synoptische Interpretation im sechsten Kapitel. Zahlreiche Abbildungen und Tabellen liefern Informationen zu den relativen und absoluten Föhnhäufigkeiten, zu den Föhnbeginn und - abhebezeiten, zur Föhndauer, zu den Windverhältnissen bei Föhn und den Temperatureffekten des Nordföhns. Auf Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen dem Ost-und Westalpenbereich wird hingewiesen. Im abschließenden Kapitel 7 werden die wichtigsten Ergebnisse und neuen Erkenntnisse zusammengefasst und es wird auf mögliche weiterführende Arbeiten in diesem Bereich hingewiesen.

14 4 Einleitung

15 Kapitel 2 Föhntheorie und Mechanismus 2.1 Föhndefinition Eine klare und exakte Föhndefinition bildet die Basis für eine Föhnklassifikation. Hier wird die Definition der WMO (1992) verwendet: Föhn ist ein Wind, welcher auf der Leeseite von Gebirgen auftritt und durch Absinken wärmer und relativ trockener wird. Aufgrund adiabatischer Erwärmung auf der Leeseite tritt Föhn im Allgemeinen als trockener warmer Wind auf. Föhn kann sich aber auch als kalter Wind manifestieren, falls die Erwärmung der Föhnluft durch trockenadiabatisches Absinken nicht ausreicht, um die Temperatur der ersetzten Luftmasse zu überschreiten. Kalte Föhnwinde stehen in Zusammenhang mit der Advektion von kalten Luftmassen, wie es bei der Bora im Dinarischen Gebirge und bei Nordföhn über die Alpen häufig der Fall ist. Die treibende Kraft für Föhnwinde ist eine Druckdifferenz zwischen Luv und Lee eines Gebirges. Diese kann dynamisch oder hydrostatisch bedingt sein. Häufig gibt es eine Kombination aus beiden Effekten. Die Druckdifferenz kann dynamisch durch Gebirgsüberströmung mit einer Komponente senkrecht zum Gebirgskamm entstehen. Dabei tritt eine Asymmetrie des Strömungsfeldes in Luv und Lee auf. Diese Asymmetrie äußert sich dadurch, dass Luft auf der Luvseite in tieferen Schichten blockiert oder stagniert und Luft aus höheren und damit potentiell wärmeren Schichten in die Täler auf der Leeseite absinkt. Das adiabatische Absinken führt zur Bildung eines mesoskaligen Leetiefs und verstärkt die Druckdifferenz zwischen Luv und Lee. Der Druckanstieg durch den Staueffekt im Luv ist dabei wesentlich geringer als der Druckfall im Lee. Föhn ist auch rein hydrostatisch ohne Dynamik möglich. Unterschiedlich tempe- 5

16 Föhntheorie und Mechanismus rierte Luftmassen zwischen Luv und Lee eines Gebirges können eine Druckdifferenz hervorrufen. Föhnwinde treten dann als Ausgleichsströmung unterhalb von Kammniveau auf. Eine stabile Schichtung der luvseitigen Luftmassen ist allgemein förderlich für Föhn. Betrachtet man die Form einer Gebirgskette so ergibt sich ein weiterer Begriff: gap (Gebirgslücke). Einschnitte mit horizontalen oder vertikalen Verengungen am Hauptkamm des Gebirges bewirken Strömungen durch diese. Man bezeichnet solche Strömungen als gap flows, also Strömungen durch Gebirgslücken (Vergeiner 24). Der Begriff gap flow soll als Unterbegriff zu Föhn angesehen werden, er wird nur in Verbindung mit Gebirgslücken gebraucht. Gap flows erfüllen die Föhnkriterien und treten in den Tälern stromabwärts der Gebirgseinschnitte als Föhnwinde in Erscheinung. Gebirgseinschnitte können z.b. wie am Brennerpass eine doppelte Struktur mit einer unteren und oberen Lücke aufweisen. Lower gap flow bezeichnet dann die Föhnströmung durch die untere Gebirgslücke und upper gap flow die Föhnströmung durch die obere Gebirgslücke. 2.2 Föhntypen Hinsichtlich der vertikalen Eigenschaften von Föhn unterscheidet man zwei Föhntypen: hochreichenden Föhn und seichten Föhn (Mayr 1998): Bei hochreichendem Föhn hat der geostrophische Wind auch über Kammniveau bis in die mittlere oder obere Troposphäre eine Komponente senkrecht zum Gebirge (s. Abb. 2.1). Die Überströmung findet nicht nur durch die Gebirgseinschnitte statt, sondern Föhnluft sinkt hochreichend aus Schichten oberhalb des Kammniveaus in die Täler der Leeseite ab. Oberhalb der Föhnströmung ist bei hochreichendem Föhn meist keine ausgeprägte Inversion vorhanden und die Entkoppelung zur stabilen Schicht darüber ist weniger deutlich. Die vertikale Wellenbildung und starke Vertikalbewegung erstreckt sich damit bis über Kammniveau. Der Antrieb für diesen Föhn ist in erster Linie dynamisch, ein großräumiger synoptischer Druckgradient, der für einen Wind mit gebirgsquerender Komponente sorgt. Erst in der oberen TroposphäredrehtdieStrömung oft auf Richtungen parallel zum Gebirgskamm. Damit wird der Effekt der Gebirgsüberströmung stark forciert und Föhnwinde können auch in Tälern auftreten, welche keine direkte Verbindung zum Alpenhauptkamm aufweisen. Hochreichende Föhnluft ist aufgrund der trockenadiabatischen Kompression beim Herabsteigen aus großen Höhen potentiell wärmer, als die Föhnluft, welche seicht die Gebirgslücken überströmt.

17 2.2 Föhntypen 7 Abbildung 2.1: Schematische Darstellung eines hochreichenden Föhns (Steinacker 25): Man sieht eine stabile Kaltluftschicht (Totluft) im Luv des Gebirges, welche bis unter Kammniveau reicht und von einer Föhninversion begrenzt wird. Oberhalb des Kammniveaus befindet sich die potentiell wärmere Föhnluft. Eingezeichnet sind Föhntrajektorien (Linien gleicher potentieller Temperatur). Luft sinkt aus potentiell wärmeren Schichten auf die Leeseite hinab. Im Lee beobachtet man einen Kaltluftsee am Boden, welcher von der Föhnströmung nicht ausgeräumt wird. Die Gebirgsüberströmung verursacht einen hydraulischen Sprung und Leewellen stromabwärts. Neben dem hochreichenden Föhn gibt es auch eine Strömung durch die Gebirgslücken (gap flow), welche häufig hydrostatisch durch Temperaturgegensätze zwischen Luv und Lee forciert wird und im Gegensatz zur hochreichenden Föhnluft potentiell kältere Luftmassen mit sich führt. Bei seichtem Föhn ist die Strömung oberhalb der Föhninversion von der darunterliegenden Föhnströmung, welche bis Kammniveau reicht, vollständig entkoppelt (s. Abb. 2.2). Die Anströmung erfolgt oberhalb von Kammniveau nicht mehr senkrecht zum Gebirge, sondern weitgehend parallel dazu. Als Motor für einen seichten Föhn fungiert primär ein hydrostatisch bedingter Druckunterschied. Dabei liegt aufgrund potentiell kälterer Luftmassen der höhere Druck im Luv und durch das Vorhandensein von potentiell wärmeren Luftmassen der tiefere Druck im Lee. Seichter Föhn tritt als Ausgleichsströmung zwischen Luv und Lee auf. Der unter dem Abschnitt 2.1 erwähnte Begriff gap flow ermöglicht es, die Föhnströmung unterhalb Kammniveau weiter zu unterteilen und ist somit eine Art des seichten Föhns. Stabile Luftmassen aus dem Kaltluftreservoir im Luv fließen bevorzugt durch tiefe Einschnitte am Kamm des Gebirges ins Lee (vergl. Abschnitt 2.1 lower und upper gap flow). Die seichte Föhnluft hat ihren Ursprung damit in deutlich tieferen und

18 8 Föhntheorie und Mechanismus potentiell kälteren Niveaus als die hochreichende Föhnluft. Auch ist im seichten Fall die trockenadiabatische Erwärmung auf der Leeseite durch das Herabsteigen aus geringeren Höhen deutlich vermindert (Vergeiner 1975). Abbildung 2.2: Schematische Darstellung eines seichten Föhns (Steinacker 25): Im Luv ist wiederum eine stabile Schichtung vorherrschend. Die Föhnströmung unterhalb des Kammniveaus ist von der darüberliegenden Schicht völlig entkoppelt. Luftmassengegensätze zwischen Luv und Lee werden durch tiefe Gebirgseinschnitte am Kamm kompensiert. Im Lee verhindert eine Inversion am Boden den Durchbruch des seichten Föhns. 2.3 Geschichte der Föhntheorie Die wissenschaftliche Befassung mit Föhn hat ihren Ursprung Mitte des 19. Jahrhunderts. Es war der Südföhn, der im Wallis, Berner Oberland, Reusstal (Altdorf), Innsbruck und Salzkammergut, die Aufmerksamkeit der Meteorologen auf sich zog. Die erste grundlegende Frage, die sich stellte, war der Ursprung der warmen Föhnluft. Eine erste einfache Erklärung lieferten die Geologen: Föhn sei ein warmer Wüstenwind, welcher von der Sahara warme Luft zu den Alpen transportiere. Unterstützt wurde diese These durch den häufig zu beobachtenden sandbedeckten Schnee (Saharastaub) in den Alpen (Kuhn 1989). In Turin hingegen glaubte man z.b., dass der Westföhn dort aus einem Ast der Äquatorialströmung komme (Rizzo 189). Erst als der Atmosphärenwissenschaftler Rink auf der Ostseite von Grönland Föhnwinde nachweisen konnte und diese nur durch adiabatische Erwärmung eine

19 2.3 Geschichte der Föhntheorie 9 Erklärung fanden und nicht mit dem Ursprung der Luftmassen in Verbindung zu bringen waren, fand die Theorie der Geologen ihr Ende (Kuhn 1989). Eine andere Theorie, die wenig Aufmerksamkeit erlangte, versuchte die Wärme des Föhnwindes mit der Reibung der Luft am Erdboden zu erkären. Julius von Hann ( ), ein renommierter österreichischer Meteorologe, publizierte im Jahr 191 als Direktor der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik in Wien, das Lehrbuch der Meteorologie, welches auch ein eigenes Kapitel über Föhn beinhaltet. Die thermodynamische Föhntheorie Julius von Hanns kann als Basis für die aktuelle Föhntheorie angesehen werden. Einige Auszüge aus seinem Föhnkapitel lauten (Seibert 1985): Die Erwärmung, welche die Föhnwinde den Thälern bringen, rührt also davon her, dass die rasch aus der Höhe herabgekommene Luft sich dynamisch um 1 C pro 1 m Herabsinken erwärmt. Die Erwärmung ist daher umso größer, aus je größerer Höhe die Luft kommt, je höher der Gebirgswall ist, und umso langsamer die durchschnittliche Wärmeabnahme mit der Höhe ist. Von letzterer hängt die Größe der relativen Erwärmung ab. Man hat früher angenommen, dass zur Entstehung von Föhnwinden ein die Alpen (oder überhaupt einen Gebirgskamm) überwehender heftiger S- oder SW- Wind nötig sei, der auf der Südseite in starken Niederschlägen seinen Wasserdampf kondensiert, daher nur langsam abkühlt und dann auf der Nordseite, für je 1m 1 C Temperaturzunahme erfahrend, als sehr warmer Wind auftritt, die hohe Wärme daselbst somit auf die frei gewordene Dampfwärme zurückzuführen sei. Solche Fälle kommen in der Tat vor, und die meisten langen Föhnperioden des Herbstes und Winters haben diesen Ursprung. Auf der Südseite der Alpen heftiger Regen, auf der Nordseite warmes Föhnwetter. Aber eine absolute Bedingung für Föhn ist dies durchaus nicht, und gerade die typischen Föhnfälle kommen auf die früher dargestellte Weise zur Entstehung. [...] Die Wärmeabnahme mit der Höhe ist im Winterhalbjahr fast stets und gerade bei der dem Föhn vorangehenden ruhigen Witterung so langsam, dass ein bloßes Herabsinken der Luft von der Höhe der Alpenkämme genügt, um derselben die Wärme und die Trockenheit des Föhn zu verleihen. (Hann 191) Diese völlig korrekte Erklärung der Entstehung von Föhnwinden fand nur wenig Aufmerksamkeit und schaffte den Einzug in die Lehrbücher nicht. Ludwig von Ficker ( ), anfangs ein Befürworter Julius von Hanns, veröffentlichte 1943 eine etwas abgeänderte Form der thermodynamischen Föhntheorie, die ihren Siegeszug in vielen Lexika bis in die heutige Zeit feiert (Ficker

20 1 Föhntheorie und Mechanismus 1943). Bei der thermodynamischen Föhntheorie von Ficker wird die Bedeutung der Kondensation stark überschätzt, welche den Temperaturunterschied zwischen Luv und Lee nicht zu erklären vermag. Die Annahme, dass die Föhnluft nördlich der Alpen ihren Ursprung in den Ebenen der Alpensüdseite hat, würde gleiche äquivalentpotentielle Temperaturen im Luv und Lee voraussetzen. Dieser Trajektorienverlauf konnte jedoch nie nachgewiesen oder beobachtet werden. Die äquivalentpotentielle Temperatur, welche für feuchtadiabatische Prozesse konstant ist, ist bei Föhn im Luv deutlich kälter, als in den Föhngebieten im Lee. Große internationale Forschungsprojekte wie das ALPEX (Alpine Experiment) 1982 und das MAP (Mesoscale Alpine Experiment) 1999 führten zu einem besseren Verständnis der Föhnwinde und leiteten die Ära der neuen Föhntheorie ein, welche auf Julius von Hann basiert, aber ein detaillierteres Konzept beinhaltet: Der Unterschied der potentiellen Temperatur über den Alpen ist primär eine Folge der Erwärmung der Föhnluft auf der Leeseite auf Grund trockenadiabatischen Absinkens vom Hauptkamm in die Täler (s. Abb. 2.3). Der Kondensationseffekt auf der Luvseite ist für die Entwicklung der Föhnwinde nicht notwendig. Falls es zur Ausbildung von Stauniederschlägen auf der Luvseite kommt, ist der Beitrag der Erwärmung der Föhnluft durch latente Energie zwar auch vorhanden, aber er ist nur additiv und von geringer Bedeutung, da er niemals ausreicht, um die Erwärmung der Föhnluft zu erklären. Die Vielzahl aller Südföhnfälle ist ohne Niederschlag auf der Alpensüdseite. Laut Fliri (1983) beträgt die Niederschlagsbereitschaft (Tagessumme >.1 mm) in den südlichen Ostalpen selbst bei starkem Südföhn in Innsbruck nur 5-7%. Hingegen favorisiert die stabile Schichtung auf der Luvseite die Bildung einer stagnierenden stabilen Kaltluftschicht (Totluft), die bis unter das Kammniveau reicht und nur geringe Windgeschwindigkeiten aufweist. Die hochreichende Föhnluft stürzt aus einer Höhe über Kammniveau in die Täler der Leeseite. Seichte Föhnluft strömt in Analogie zu einer hydraulischen Flachwasserströmung über die niedrigsten Pässe und Senken des Alpenhauptkamms ins Lee. Die Isentropen der äquivalentpotentiellen Temperatur verlaufen auf der Luvseite fast horizontal (stabile Kaltluftschicht), während sie auf der Leeseite dem Gelände folgend zum Boden abfallen (potentiell warme Föhnluft) und dabei die Schicht der Föhnströmung immer dünner wird (Isentropen laufen zusammen). Die stabile Schichtung mit der Föhninversion in Kammniveau bewirkt, dass nahe am Alpenhauptkamm Föhnluft aus tieferen Niveaus absinkt. Weiter stromabwärts mit zunehmender Entfernung zum Alpenhauptkamm steigen Isentropen aus höheren Niveaus zum Boden ab und machen sich durch potentiell wärmere

21 2.3 Geschichte der Föhntheorie 11 Föhnluft bemerkbar. Je dicker die Föhninversion ist, umso größer ist der potentielle Temperaturunterschied zwischen seichter und hochreichender Föhnluft. Aus diesem Grund ist z.b. das Unterinntal bei Föhn potentiell wärmer als das Gebiet um Innsbruck. Das Absteigen der Föhnluft auf der Leeseite kann am Beispiel von Südföhn sehr gut erklärt werden. Ein Südföhnereignis wird typischerweise durch Warmluftadvektion nördlich der Alpen eingeleitet, während südlich der Alpen orographisch bedingt potentiell kältere und stabile Luftmassen liegen bleiben. Somit sind die Isentropen (Linien gleicher potentieller Temperatur) von Süden nach Norden geneigt. Südlich der Alpen erkennt man einen Kältedom, während die Isentropen auf der Alpennordseite abfallen. Dieses Abfallen der Isentropen bewirkt ein Absteigen der Föhnluft, da die Trajektorien der Föhnströmung den Isentropen folgen. Ein zweiter Effekt, der das Absteigen der Föhnwinde auf der Leeseite begünstigt, steht in Zusammenhang mit Turbulenz. Bei der Überströmung eines Gebirges kommt es an der Inversion in der Tropopause der Leeseite zu Windscherung (Geschwindigkeitsscherung), welche Turbulenz induziert. Bei diesem turbulenten Mechanismus werden potentiell wärmere Luftmassen aus höheren Niveaus heruntergemischt und potentiell kältere Luftmassen hinaufgemischt. Netto wird damit auf der Leeseite eine potentiell wärmere Schicht produziert, der Druck beginnt zu sinken. Stromabwärts in der Troposphäre bildet sich eine nahezu neutrale Schichtung. Je effektiver die turbulente Einmischung von potentiell wärmerer Luft ist, umso stärker ist der Druckfall und damit das Absteigen der Föhnströmung auf der Leeseite (Mayr 25). Häufig kann die Föhnluft jedoch aufgrund stabiler Schichtung im Tal nicht bis zum Boden hin durchgreifen. Es gibt drei Hauptfaktoren, welche letztendlich zum Föhndurchbruch im Tal führen: Ausfließen der stabilen Kaltluft durch ein Leetief im Alpenvorland Durchmischung der Talatmosphäre durch fühlbare Wärmeströme gespeist von kurzwelliger Sonneneinstrahlung Turbulenz der Föhnströmung, welche die Kaltluftschicht von oben her erodiert Vorföhniger Talauswind, welcher Kaltluft aus den Tälern Richtung Alpenvorland transportiert, erzwingt verstärkte Subsidenz in der Talatmosphäre und erleichtert damit den Föhndurchbruch im Tal. Die Durchmischung der Talatmosphäre durch kurzwellige Einstrahlung ist im Winter bei schneebedecktem Boden in mittleren Breiten meist zu gering, um Kaltluftseen aufzulösen. Dieser Effekt ist im Sommer und in den Übergangszeiten effektiver. Laut Rakovec et al. (21) ist die turbulente Erosion von Kaltluftseen besonders

22 Föhntheorie und Mechanismus wirksam bei einer Zunahme der Windgeschwindigkeiten über einen längeren Zeitraum. Da Turbulenz die stabile Schichtung von oben her abbaut und somit zu einer Verstärkung der Inversion beiträgt, muss die Windgeschwindigkeit einen bestimmten Grenzwert überschreiten und über einen Zeitraum kontinuierlich zunehmen, um auch den gesamten Kaltluftsee zu erodieren. Je größer die Totale Kinetische Energie und je geringer die Richardson-Flusszahl, umso stärker ist der Effekt der turbulenten Erosion. Abbildung 2.3: Schema der aktuellen Föhntheorie (Steinacker 25): Die Föhnluft sinkt von Kammniveau auf 3 m ü. M. (Temperatur -3 C) trockenadiabatisch ins Lee ab und erwärmt sich dabei um 1 K/1 m auf +27 C. Im Luv gibt es kaum ein Aufsteigen der Luftmassen und keine Niederschlagsbildung, dort ist stabile Schichtung vorherrschend (stagnierende Kaltluft). In den zentralen Ostalpen wird die Mehrzahl der Südföhnfälle ohne Niederschläge südlich der Alpen beobachtet, woher die Bezeichnung Austrian type föhn kommt.

23 Kapitel 3 Nordföhn In diesem Kapitel wird speziell Nordföhn südlich des Alpenhauptkammes näher betrachtet. Seine synoptische Entstehung wird erläutert und mit Hilfe von ECMWF- Karten veranschaulicht. Eine Literaturübersicht gibt Aufschluss über die bestehende Bibliographie zu Nordföhn, wobei eine Auswahl an wissenschaftlichen Abhandlungen detaillierter besprochen wird. Betrachtet man den Alpenbogen (s. Abb. 3.1), so können Nordföhnwinde auf der Alpensüdseite überall dort auftreten, wo der Hauptkamm West-Ost orientiert ist. Nordföhn gibt es also vom Nordwesten Italiens bis an den österreichischen Alpenostrand. Abbildung 3.1: Gebirgsum- und überströmung der Alpen bei synoptischer Anströmung aus dem Sektor Nord. Eingezeichnet sind mit blauen Linien die Umströmungder Westalpen durch das Rhônetal (1), die Umströmung der Ostalpen (11), sowie Föhnströmungen durch einige der wichtigsten Gebirgslücken am Alpenhauptkamm: 2 = Val di Susa, 3 = Grand St. Bernard, 4 = Simplon, 5 = St. Gotthard, = Splügen, 7 = Reschen, 8 = Brenner, 9 = Radstädter Tauern, 1 = Schoberpass (aus MODIS (25)). 13

24 14 Nordföhn 3.1 Synoptische Entwicklung des Nordföhns Die typische synoptische Entwicklung eines hochreichenden Nordföhns könnte wie folgt beschrieben werden: Phase 1 (Abb. 3.2): Ein weiter Trog liegt mit seiner Achse über Westeuropa. Eine Kaltfront nähert sich von Nordwesten her Mitteleuropa. Die Alpen liegen auf der Trogvorderseite in einer südwestlichen Anströmung. Auf der Alpennordseite weht noch Südföhn. Durch die südwestliche Anströmung können in dieser Phase auch feuchte LuftmassenandieAlpensüdseite geführt werden und zu Stau und Niederschlägen führen. (a) (b) (c) Abbildung 3.2: a) Geopotential [1m] in 5 hpa, b) Geopotential [1m], Feuchte [%] und Wind [m/s] in 7 hpa und c) Bodendruck [hpa] in Phase 1 eines typischen Nordföhnereignisses. Die Lage des Alpenausschnitts der Abbildungen b) und c) wird in Abbildung a) anhand eines weißen Rechtecks dargestellt.

25 Synoptische Entwicklung des Nordfo hns Phase 2 (Abb. 3.3): Mit Durchgang der Kaltfront und der darauffolgenden Trogachse wird das Su dfo hnereignis beendet, und die Anstro mung u ber den Alpen dreht rasch auf Nord. An die Alpennordseite wird massiv Kaltluft herangefu hrt, die mit einiger Verzo gerung auch in die inneralpinen Alpenta ler eindringt. No rdlich der Alpen beginnt der Druck anzusteigen, wa hrend er im Lee der Alpen gleich bleibt oder leicht fa llt. In Phase 2 ist zusa tzlich eine Leezyklogenese im Golf von Genua mo glich, welche ein weiteres Fallen des Bodendrucks su dlich der Alpen zur Folge hat und ein Abtropfen des Ho hentroges bewirkt. (a) (b) (c) Abbildung 3.3: a) Geopotential [1m] in 5 hpa, b) Geopotential [1m], Feuchte [%] und Wind [m/s] in 7 hpa und c) Bodendruck [hpa] in Phase 2 eines typischen Nordfo hnereignisses.

26 1 Nordföhn Phase 3 (Abb. 3.4): Nach Durchgang der Trogachse und der damit verbundenen kältesten Luftmassen baut sich auf der Trogrückseite durch die starke Nordanströmung und der potentiell kälteren Luftmassen nördlich der Alpen eine starke Druckdifferenz zwischen Alpennord- und Alpensüdseite auf. Diese Druckdifferenz ist die treibende Kraft für die Föhnströmung. Südlich des Alpenhauptkammes setzt Nordföhn ein, zuerst nahe am Alpenhauptkamm und in den höher gelegenen Tälern, später bei gegebener Intensität auch in den tiefer gelegenen Tälern und Becken oder sogar in den großen Ebenen südlich der Alpen. Die Stabilität der Schichtung im Tal ist ausschlaggebend dafür, ob es zum Föhndurchbruch kommt oder nicht. Der Föhn sorgt für eine rasche Auflockerung der Bewölkung und für einen klaren Himmel. Ist die Kaltluft hochreichend genug, stürzt sie über den Alpenhauptkamm in die Täler auf der Südseite der Alpen. Kommt die Kaltluft relativ seicht an, so strömt sie durch die Gebirgslücken oder wird um die Alpen herumgeführt und erreicht den Südalpenbereich bevorzugt über das Rhônetal oder den östlichen Alpenrand. (a) (b) (c) Abbildung 3.4: a) Geopotential [1m] in 5 hpa, b) Geopotential [1m], Feuchte [%] und Wind [m/s] in 7 hpa und c) Bodendruck [hpa] in Phase 3 eines typischen Nordföhnereignisses.

27 Synoptische Entwicklung des Nordfo hns Phase 4 (Abb. 3.5): Durch die weitere Verlagerung des Troges Richtung Osten schwa cht sich die Nordanstro mung auf der Trogru ckseite zusehends ab. Zusa tzlich hat Kaltluft die Alpen bereits ga nzlich um- oder u berstro mt und die Ebenen su dlich der Alpen von Osten her mit Kaltluft geflutet. Als Folge davon gibt es einen Druckanstieg auf der Alpensu dseite, der die Druckdifferenz zur Nordseite zusammen mit der schwa cheren Nordanstro mung weiter vermindert. Nordfo hn schwa cht sich zunehmend ab, weht nur mehr in hochgelegenen Ta lern nahe am Hauptkamm und kommt schließlich ganz zum Erlo schen. (a) (b) (c) Abbildung 3.5: a) Geopotential [1m] in 5 hpa, b) Geopotential [1m], Feuchte [%] und Wind [m/s] in 7 hpa und c) Bodendruck [hpa] in Phase 4 eines typischen Nordfo hnereignisses.

28 18 Nordföhn 3.2 Nordföhn in der Literatur seit 1888 Literatur zu Nordföhn auf der Alpensüdseite ist im Gegensatz zu jener über Südföhn nördlich der Alpen relativ spärlich. Im Vergleich zu seinem Pendant hat der Nordföhn in der Vergangenheit stets geringere Aufmerksamkeit in der Wissenschaft und auch unter der Bevölkerung erlangt. Der Grund dafür mag wahrscheinlich hauptsächlich daran liegen, dass die Föhnforschung auf der Alpennordseite schon eine sehr lange Tradition aufweisen kann. Innsbruck und Zürich entwickelten sich bereits Anfang des vorigen Jahrhunderts zu Zentren der Föhnforschung. Hingegen waren südlich der Alpen nach dem Zusammenbruch der Donaumonarchie Forschungseinrichtungen der Meteorologie kaum mehr vorhanden und somit erfuhr dort auch die Föhnforschung eine schwarze Zeit. Einzig im Piemont (Turin) und im Tessin erschienen einige Arbeiten zu Nordföhn. Erst seit einem Jahrzehnt erfährt Nordföhn südlich der Alpen wieder größere Beachtung in der Wissenschaft, und die Publikationen dazu werden zahlreicher. Ein weiterer Grund für das geringere Interesse an Nordföhn mag wahrscheinlich auch an den Eigenschaften dieses Föhnwindes selbst liegen: Die meisten Nordföhnereignisse bringen keine markante Erwärmung in den Tälern, wie dies bei Südföhn der Fall ist. Besonders im Sommer und in den Wintermonaten bei starken Kaltlufteinbrüchen mit massiver Kaltluftadvektion kann es mit Föhndurchbruch zu spürbarer Abkülung kommen. Nordföhn wird dann als äußerst unangenehmer böiger, kühler und trockener Wind wahrgenommen. Solche Ereignisse sind natürlich weniger außergewöhnlich und einschneidend als extrem milde Witterungsperioden durch Südföhn im Herbst, Winter oder Frühling. Nordföhn wurde und wird im Gegensatz zu Südföhn von der Bevölkerung in vielen Fällen gar nicht als Föhn wahrgenommen, da Föhn vom Laien nur als warmer trockener Fallwind verstanden wird. Arbeiten, in denen der Nordföhnerwähnt und behandelt wird, sind mir von folgenden Personen bekannt: Sehr ausführliche Fallstudien über Föhn in Bozen-Gries existieren von Höffinger (1888). Weitere synoptische Analysen zu Föhn auf der Alpensüdseite gibt es von Crestani (1923), dessen Arbeit sich auf Gebiete in der Poebene und venezianischen Tiefebene bezieht, sowie von Bossolasco (195), der Föhnfälle im Piemont und in der Lombardei beschreibt. Geier (21) behandelt in seiner Diplomarbeit Fallstudien zu Nord- und Südföhnereignissen in Süd- und Nordtirol, welche im Jahr 1999 während der Feldmesskampagne MAP auftraten. Auch von Verant (24) werden je ein Nord- und Südföhnereignis im selben geographischen Gebiet synoptisch betrachtet. Fallstudien zum Nordföhn nördlich der Alpen beziehen sich hauptsächlich auf Innsbruck. Hann (1891) und Trabert (193) berichten über Nord- bzw. Nordwestföhn in

29 3.2 Nordföhn in der Literatur seit Innsbruck, Hoinkes (1951) über Nordföhnerscheinungen nördlich des Alpenhauptkammes. Wankmüller (1995) behandelt in seiner Diplomarbeit Nordföhn in Innsbruck. Klimatologische Untersuchungen zu Nordföhn im Tessin existieren von Billwiller (192), zum Auftreten der Föhnwinde in der Steiermark vonklein (194). Für Turin, Mailand und Ispra wurden von Bossolasco (195) ebenfalls klimatologische Auswertungen durchgeführt. Eine etwas aktuellere Nordföhn-Klimatologie für zwei Täler im Piemont gibt es von Musso (22). Allgemeine Abhandlungen zur Entstehung des Nordföhns und dessen Eigenschaften gibt es von Ficker (191), Frey (1953) und Tron (199). Kuhn (1978) führte Untersuchungen zu den Temperaturmaxima bei Nord- und Südföhn in Bozen und Innsbruck durch, Gandino et al. (199) untersuchten das bodennahe Ozon bei Nordföhn inispra. Das folgende Kapitel soll dem Leser einen kurzen Überblick über einige dieser nordföhnbezogenen Abhandlungen verschaffen Höffinger (1888) - Föhn in Gries bei Bozen Erste sehr interessante und ausführliche Aufzeichnungen über Föhn südlich des Alpenhauptkammes findet man von Dr. Carl Höffinger, Kurarzt in Gries, veröffentlicht in der Meteorologischen Zeitschrift von Es handelt sich hierbei um die wahrscheinlich erste Fallstudie zu zwei Nordföhnereignissen in Südtirol. Folgende Zitate sollen einen Überblick über diese Föhnfälle geben (Höffinger 1888): Am 9. und 1. Januar trat zu Gries bei Bozen ein auffallend warmer und trockener Ostwind auf, ein wahrer Föhn, der sich am. wiederholte und am 13. allmählich ablief.... Die folgenden detailirten Beobachtungen an der Station Austria Gries in 29 m Seehöhe geben eine klare Vorstellung von dem Verlauf dieser Erscheinung.... Am 8. Reif. Max. 5. R 1 Min Am 9. Morgens Reif. Max. 1.8, Min Um 9 1 h Abends Gewitter in SE. Am 1. Max 1.8, Min... 2 Morgens der Schnee selbst an den Nordhängen bis 9 m hinauf ganz 1 Die Réaumur-Skala ( R) wurde 173 vom französischen Naturforscher René Antoine Ferchault de Réaumur eingeführt. Bezugspunkte der Réaumur-Skala sind der Schmelzpunkt von Eis ( R) und der Siedepunkt von Wasser (8 R) bei Normaldruck ( hpa). Réaumur nahm eine Einteilung zwischen diesen beiden Eckwerten in 8 gleiche Gradabstufungen vor. Réaumurs Arbeit war nicht sonderlich genau, da er seine Temperaturmessergebnisse anhand der Ausdehnung von Weingeist ermittelte, der kein lineares Volumenausdehnungsverhalten aufweist. Umrechnung: T[ C]=T[ R] * 1.25 (Wikipedia 25)

30 2 Nordföhn weggeschmolzen. Am. Max. 1.8, Min.-.3; am 13. Max 13,, Min. 3,. Am 14. und 15. Morgens Reif.Max., Min -4. und Max. 2., Min -5,5. Der Sonnenschein-Autograph gab an jedem dieser Tage (9.-14.) von 9h früh bis 4h Abends fast ununterbrochen Sonnenschein, nämlich.5 bis.9 Stunden. Der Himmel war vollkommen klar vom 8. bis zum 1., Tag und Nacht, nur leichte Cirri zogen meist aus NE und am 9. wurde Abends 9 1 h ein Gewitter in SE beobachtet mit hörbarem Donner. 2 Höffinger erklärt die für den Föhn wesentliche synoptische Entwicklung wie folgt:... durch das südliche Fortschreiten eines am Vortag über Nord-Russland gelegenen Minimums nach Mittel-Russland und Polen verlaufen nun die Isobaren über Mittel-Europa von NNE nach SSW (statt westöstlich, wie am Vortag) und die Gradienten in der Richtung von SW nach NE sind sehr gross geworden, Zürich 78mm, Warschau Es herrschen über Central Europa starke NW-und W-Winde, das Thauwetter ist nördlich von den Alpen durchgebrochen mit großen Regengüssen (Bregenz, Salzburg 41, Ischl 34, Wien 15mm). Der Wettersturz vom 8. zum 9. gehört zu den interessantesten Witterungs-Erscheinungen. Wien hatte am 8. Januar Morgens noch - R,am9.aber5, Budapest hat aber noch -1 ; auch im S der Alpenkette herrschte am Morgen noch Kälte. Da die Isobare 775mm so ziemlich längs der Alpenzüge von SW nach NE verläuft und dann über den Ostalpen nach Norden umbiegt, so erklärt sich das stürmische Einfallen von NE-und E-Winden über Südtirol.... Unter den geschilderten allgemeinen Verhältnissen der Luftdruckverteilung machte sich im Etschlande, speciell in Gries, am 9. und 1., sowie wieder am. und 13. ein im Allgemeinen seltenes Phänomen bemerkbar, das zwar schon einige Male beobachtet, niemals aber noch so genau wie jetzt mit Hilfe der selbstregistrierenden Instrumente (Barometer, Thermometer) der meteorologischen Station Austria Gries. Es ist dies, wie schon oben bemerkt, ein deutlicher, vollkommen charakterisierter Nord- resp. Nordost- und Ost-Föhn, der im Thale selbst in Folge der Reflexion der Winde von den Bergcoulissen, welche Gries gegen directe N- und E-Winde abschliessen, meist als NE und SE-Wind erscheint.

31 3.2 Nordföhn in der Literatur seit Höffinger berichtet auch von einem zweiten Föhnfall, der sich gegen Ende des Monats ereignete: Am 24. und 25. Januar wiederholte sich das Auftreten des Ost-Föhn in Gries bei ähnlichen allgemeinen Witterungs-Verhältnissen. Über dieselbe Nordföhn-Erscheinung Anfang Jänner 1888 berichtet in der Meteorologischen Zeitschrift 1888 auch der deutsche Gerichtsrat Herr Saage aus Danzig, der als Kurgast in Meran verweilte: Ich war am 9. Januar in der Richtung des Iffinger Kopfes zugegangen und passirte dabei die Mündung des engen Passeier-Thals. Obwohl an jenem Tage die Luftströmung eine kalte war, fiel es mir auf, dass aus den genannten, von Nordosten her in den Thalkessel von Meran einlaufenden Thale bald warme, bald kalte Luftströmungen wechselten, etwa alle 1 bis 2 Schritte. Bald wurde der Wind heftiger und ich wurde genöthigt, umzukehren. Als ich meine Wohnung erreicht, hatte sich der anfänglich lebhafte Wind bereits zu einem Sturm umgestaltet, welcher im Laufe des Tages noch an Stärke zunahm. Am Morgen jenen Tages zeigte das Thermometer -3 R, bei stiller Luft, jedoch stieg die Temperatur schnell bis auf +15 R und hielt sich auf dieser Höhe auch noch am 1. Januar (selbst Nachts waren noch +14 ). Auch am 1. tobte der Sturm noch. Am 11. war die Luft ruhig und die Temperatur sank auf das gewöhnliche Maass von durchschnittlich -2 bis (im Schatten). Es ist sonderbar, dass selbst die hiesigen Zeitungen über den Grund dieser Erscheinung streiten und die plötzlich eintretende Erwärmung, welche selbst den drei Wochen alten Schnee zum Schmelzen brachte, nicht recht zu erklären wussten. Dieser Bericht beschreibt sehr gut die Eigenschaften des Föhnwindes, seine Böigkeit mit abwechselnd kalten und warmen Luftströmungen. Interessant scheint auch die Erwähnung der Föhnwindrichtung in Meran aus dem Passeiertal und in Bozen aus dem Sektor Ost (Eisacktal). Am Ende des 19. Jahrhunderts war das Föhnphänomen in den Alpen noch relativ unbekannt und konnte, wie der Gerichtsrat aus Danzig schreibt, selbst von den Zeitungen nicht erläutert werden. Erst in den letzten Jahren des 19. Jahrhunderts begann man damit, sich über diese Erscheinung Gedanken zu machen und eine wissenschaftliche Erklärung dafür zu suchen. Julius von Hann veröffentlichte 1891 eine erste wissenschaftlich fundierte Theorie zu Föhn (vgl. Abschnitt 2.3).

32 22 Nordföhn Klein (194) - Ergebnisse fünfjähriger Föhnbeobachtung in Tragöss Klein (194) berichtet in der Meteorologischen Zeitschrift von 194 über die Ergebnisse seiner 5-jährigen Föhnbeobachtungen in Tragöss (Steiermark). In der Festschrift zur Feier des 5-jährigen Jubiläums der k. k. Zentralanstalt für Meteorologie und Erdmagnetismus berichtete Klein 192 über den Gang der meteorologischen Elemente bei Nordföhn. Beim Luftdruck beobachtete er einen veränderten täglichen Gang des Barometers, der jenem auf Berggipfeln ähnlich ist. Der Temperaturgang zeigte bei Föhn eine geringe Amplitude und die relative Feuchtigkeit war sehr niedrig. Sonst zeigten Bewölkung und Feuchtigkeit bei Föhn nichts von Belang, außer die große Anzahl an trüben Tagen. Nach diesen Parametern wertete Klein seine Beobachtungsreihe von Dezember 1897 bis November 192 subjektiv auf Nordföhn aus. Dabei standen Klein die täglichen Wetterbeobachtungen von 7, und 21 MEZ zur Verfügung. Seinen Aufzeichnungen zufolge umfassten die Jahre von 1897 bis 192 insgesamt 73 Föhntage. Gemeint sind damit Tage, an denen Föhnzuirgendeiner Tageszeit beobachtet wurde. Als föhnreichste Jahreszeiten erweisen sich dabei der Frühling mit 219 Föhntagen und der Sommer mit 2 Föhntagen. Hingegen sind der Winter mit 178 Föhntagen und der Herbst mit 139 Föhntagen relativ föhnarm. Diese ungleiche Verteilung der Föhntage auf die verschiedenen Jahreszeiten resultiert aus der sich im Jahresverlauf ändernden Luftdruckverteilung über dem europäischen Festland. Bezüglich der Eigenschaften des Föhnwindes erwähnt Klein seine erwärmende Wirkung im Winter und seine abkühlende Wirkung im Sommer. Auffallend ist nach Klein das Maximum der Föhnneigung zur Zeit des Temperaturmaximums, für das er noch keine Erklärung findet Crestani (1923) - Föhn von den Südalpen bis zur venezianischen Tiefebene Crestani (1923) hat eine detaillierte Studie über zwei Föhnfälle auf der Alpensüdseite veröffentlicht, mit der er beabsichtigte, die Föhnforschung südlich der Alpen anzuregen. Er beschreibt die Föhnereignisse vom 23. bis 24. Februar 1918 und vom 9. bis 1. Dezember 1921 als grandiose Föhnphänomene, die nicht nur die südlichen Alpentäler und Voralpen, sondern auch die gesamte Poebene und das venezianische Tiefland erfassten, ja sogar bis zur adriatischen Küste vordrangen. Charakteristisch für beide Föhnfälle war eine markante Temperaturerwärmung und Abnahme der relativen Feuchte. Der Druck erhöhte sich in beiden Fällen, der Wind nahm an Stärke zu und drehte am Boden generell auf NW-Richtungen.