Wegener, A,: Die prognostische Bedeutung der Luftspiegelung nach oben.
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Die prognostische Bedeutung der Luftspiegelung nach oben.
Von Alfred Wegener, Graz.
In meiner „elementaren Theorie der atmosphärischen Spiegelungen“!) habe
ich die Bedingung für Luftspiegelung nach oben, d. i. für Totalreflexion an der
über dem Beobachter liegenden Schichtgrenze, abgeleitet. Sie lautet:
el1—)k<n—1,
wo => das Verhältnis der Höhe der Inversion über dem Beobachter zum
Erdradius, k der Refraktionskoeffizient innerhalb der unteren Luftschicht, und
n der Brechungsquotient der Schichtgrenze ist. k ist nun bei einem vertikalen
Temperaturgefälle von 0.5° pro 100 m Erhebung gleich 0.20, bei Isothermie 0.23.
Da unterhalb einer tiefliegenden Inversion das vertikale Temperaturgefälle meist
schwächer als normal ist, dürfen wir für eine orientierende Überschlagsrechnung
k= 0.21 setzen. Der Brechungsquotient n ist vom Temperatursprung an der
Schichtgrenze abhängig, und zwar kann mit genügender Näherung gesetzt werden
n—1 = AT-10—-% Damit können wir die Ungleichung schreiben:
H R
ar Som 107°
oder für R = 6370-109m: rE8-
wobei H in m auszudrücken ist. Diese Bedingungsgleichung zeigt, daß Luft-
spiegelungen nach oben nur dann entstehen können, wenn die erzeugende Inversion
sehr dicht über dem Beobachter liegt. Bei einem Temperatursprung von 5°
darf die Höhe nicht größer sein als 40 m, bei 10° nicht größer als 80 m usw.
Selbst starke Inversionen verlieren also ihre Fähigkeit, Spiegelungen nach oben
zu liefern, wenn sie einige hundert Meter über dem Beobachter liegen. Diese
Beziehung ist von großer Wichtigkeit für das Verständnis der näheren Bedingungen
dei der Entstehung der genannten Spiegelungen.
Auf der Danmark-Expedition, die 1906—08 am Danmarks-Havn bei Kap
Bismark (76%/,° N-Br.) in Nordost-Grönland arbeitete, wurden an 33 Tagen Luft-
spiegelungen nach oben beobachtet. Dabei fiel mir auf, daß sie in der Regel
kurz vor starken Temperatursteigerungen auftraten, so daß man aus diesen Er-
scheinungen mit beträchtlicher Wahrscheinlichkeit auf Erwärmung innerhalb der
nächsten 24 Stunden schließen konnte,
Hierfür sprechen auch theoretische Gründe. Wenn wir von dem bekannten
Bjerknesschen Zyklonenmodell ausgehen und fragen, an welcher Stelle hier die
Bedingungen für Luftspie- Fig. 1.
gelung nach oben gegeben 15.Febr. 16.Febr. 07 77. Febr.
sind, so kommt dafür nur 770 - |
der Raum unmittelbar vor Luftdruck
der warmen Front in Frage.
Denn hier schmiegt sich die
Schichtgrenze dem Erd-
boden an und liegt also
längere Zeit dicht über dem
Beobachter. Bei der kalten
Front dagegen muß sie sich
wegen Ausbildung des Böen-
kopfes steil in die Höhe er-
heben und wird daher die
Iheoretische Bedingung für
Spiegelungen nach oben
nicht erfüllen können. Da-
her muß jedenfalls Erwär-
Starker". Temperaturanstieg am 16. und Hochdruck-Sturm
am 17. Februar 1907 am Danmarks-Hayvn.,
(Die tiefe Temperatur am 15. entspricht den Luftspiegelungen.}
I) Annal. d. Physik, IV. Folge, Bd. 37. 1918, 8. 203—230.
