ZAMG und Uni Graz haben erstmals flächendeckend für ganz Österreich die Entwicklung von Temperaturinversionen untersucht. Bei Inversionen ist die Luft in tiefen Lagen kälter als in der Höhe. Wetterlagen mit Inversionen unterstützen die Bildung von Nebel und Hochnebel und können eine höhere Schadstoffbelastung verursachen. Ein Ergebnis der Studie: Seit 1961 hat die Wahrscheinlichkeit für einen Tag mit Inversionswetter im österreichweiten Durchschnitt um 11 Prozent abgenommen.

Im Normalfall wird die Luft in der Atmosphäre mit der Höhe kälter. Eine Ausnahme sind Wetterlagen mit Temperaturinversion (Temperaturumkehr). Dabei ist es in tiefen Lagen kälter als in höheren Luftschichten. Inversionen treten vor allem im Herbst und Winter auf, wenn die Sonne nicht genügend Kraft hat, den Boden deutlich zu erwärmen. In Gebirgsländern wie Österreich sind sie besonders stark ausgeprägt, da die schwere kalte Luft von Gipfeln und Hängen abfließt und sich in Tälern und Becken sammelt, wo sich Kaltluftseen bilden.

Sperrschicht in der Atmosphäre

Markante Inversionen wirken wie eine Sperre in der Atmosphäre und verhindern den Austausch von Luft zwischen tiefen und hohen Luftschichten. Daher sammelt sich viel Feuchte in Bodennähe, was wiederum die Bildung von Nebel und Hochnebel unterstützt. Auch die Belastung mit Schadstoffen kann während Inversionswetter deutlich steigen, da die Abgase aus Straßenverkehr und Industrie nicht durch Wind durchmischt werden.

Daten für 84.000 Punkte in ganz Österreich

Wegen ihrer starken Auswirkungen auf das Wetter wurden die Mechanismen und Eigenschaften bodennaher Inversionen immer wieder intensiv untersucht. Dabei musste man sich bisher mit nur wenigen punktuellen Messungen an Wetterstationen oder mit Wetterballons zufrieden geben.

Die Klimaforscher Johann Hiebl (Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, ZAMG) und Wolfgang Schöner (Universität Graz) untersuchten jetzt erstmals flächendeckend für ganz Österreich die Eigenschaften bodennaher Inversionen und ihre Änderungen in den letzten Jahrzehnten.

Möglich wurde das durch den an der ZAMG entwickelten SPARTACUS-Datensatz. Dafür werden aus den einzelnen Stationsmessungen mit aufwändigen mathematischen Methoden flächendeckende Datenfelder mit 84.000 Punkten über ganz Österreich berechnet. Dabei werden geländebezogene Besonderheiten des Temperaturklimas wie Inversionen, Föhn oder Wärmeinseln großer Städten berücksichtigt. Der Datensatz reicht bis 1961 zurück und wird täglich mit aktuellen Werten ergänzt.

Weniger oft und weniger intensiv

Die wissenschaftliche Untersuchung der Inversionen in Österreich mit den flächendeckenden SPARTACUS-Daten zeigt für den Zeitraum 1961 bis 2017 deutliche Änderungen. „Die markantesten Ergebnisse sind: Die Häufigkeit der Inversionen und ihre Stärke hat in den letzten Jahrzehnten merklich abgenommen", sagt ZAMG-Klimaforscher Johann Hiebl. „In Zahlen heißt das: Die Wahrscheinlichkeit für einen Tag mit Inversionswetter ist im Mittel in Österreich um 11 Prozent zurückgegangen. In Teilen Oberösterreichs und Kärntens macht die Abnahme sogar 30 Prozent aus. Auch der vertikale Temperaturunterschied, den Inversionen verursachen, ist spürbar zurückgegangen, und zwar um durchschnittlich 0,3 Grad. Die Dicke von Inversionsschichten, also ihre vertikale Ausdehnung, zeigte hingegen in den letzten Jahrzehnten keine wesentliche Änderung."

Starke Unterschiede zwischen den Monaten

Interessant sind die Änderungen in den einzelnen Monaten, besonders in den für ausgeprägte Inversionen typischen Jahreszeiten Herbst und Winter. In den letzten knapp 60 Jahren haben die Häufigkeit und Stärke von Inversionen im Oktober, Dezember und Jänner um 20 bis 30 Prozent abgenommen. Demgegenüber zeigten der November und Februar kaum Änderungen.

Klimaerwärmung im Tiefland und im Hochgebirge

Bezüglich der Ursachen für diese Unterschiede zwischen den einzelnen Monaten steht eine genaue Untersuchung noch aus. „Wir wissen, dass Inversionen durch Hochdrucklagen begünstigt werden. Daher vermuten wir einen Zusammenhang mit einer Änderung in der Häufigkeit bestimmter Wetterlagen", sagt ZAMG-Experte Hiebl. „Was wir auf jeden Fall sehr deutlich sehen ist, dass die Temperaturerhöhung der letzten Jahrzehnte in unterschiedlichen Seehöhen und Monaten sehr unterschiedlich ausgefallen ist. Dadurch wurden Inversionen teils vermindert, teils verstärkt. Im November zum Beispiel ist es gleichmäßig über alle Höhenstufen um etwa zwei Grad wärmer geworden. Im Oktober hingegen beträgt die Erwärmung unterhalb von 500 Meter Höhe rund zwei Grad, oberhalb von 1500 Meter hingegen weniger als ein Grad."

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Häufigkeit (oben) und Stärke (unten) von Inversionen haben im Großteil Österreichs in den letzten Jahrzehnten (1961-2017) abgenommen (rötliche Farbtöne) und nur vereinzelt zugenommen (bläuliche Farbtöne). Quelle ZAMG. –>Link zum Bild in Originalgröße

Änderung der Lufttemperatur in unterschiedlichen Höhenlagen: Die Lufttemperatur hat sich im Oktober und Jänner in den letzten Jahrzehnten in den Niederungen deutlich stärker erhöht als im Hochgebirge. Im November erwärmte sich die Temperatur hingegen in allen Höhenlagen gleich stark. Quelle ZAMG. –>Link zum Bild in Originalgröße

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Web-Links

Studie „Temperature inversions in Austria in a warming climate“: https://www.schweizerbart.de/papers/metz/detail/prepub/89671

ZAMG allgemein: www.zamg.at und www.facebook.com/zamg.at