Moderne Vermessung der Luftschichten im Kärntner Gailtal

In Nötsch im Gailtal wurde von der ZAMG von 6.11.2014 bis 17.5.2019 ein Ceilometer betrieben (Abb. 1). Mit einem Ceilometer werden mit Hilfe eines Laserstrahls Wolkenhöhen und die vertikale Aerosolverteilung gemessen. Aerosole sind Schwebeteilchen wie z.B. Staub und Wolkentropfen. Aus der Laufzeit und Intensität des rückgestreuten Lichtsignals kann auf Wolkenhöhen und die vertikale Aerosolverteilung geschlossen werden.

In einem alpinen Tal wie dem Kärntner Gailtal können die Luftschichtungen sehr komplex sein. Dies kann die vom Ceilometer gemessene Staub- und Wolkentropfenverteilung deutlich veranschaulichen (Abb. 2). Im Gailtal bildet sich besonders im Winter nachts eine bodennahe Schicht mit hohem Aerosolgehalt aus, begrenzt durch die untersten schwarzen Punkte. Tagsüber wird die Durchmischung meist besser. Am dargestellten Tag war zunächst sehr wolkenreiche Luft mit Niederschlag vorhanden, die Wolken lösten sich um die Mittagszeit auf.

Abb. 2: Zeit-Höhendiagramm der Rückstreuintensität in den untersten 4 km über Grund (blaue Flächen: sehr aerosolarme Luft; türkise und grüne Flächen: Reflexionen an Aerosolen, rot und gelb: Niederschlags- bzw. Wolkentröpfchen, schwarze Punkte: Aerosolschichtgrenzen, weiße Punkte: Wolkenuntergrenzen) gemessen am 8.2.2019 mit dem Ceilometer in Nötsch.

Ohne ein solches Instrument wissen wir über die vertikale Luftverteilung meist nur wenig. Bergwanderer kennen das Phänomen, dass man aus der klaren Luft auf einem Berg in die dunstigen Täler herabblicken kann. Ceilometermessungen helfen, die Schichtungsverhältnisse im Detail zu erfassen und Daten für die Ausbreitung von Luftbeimengungen zu erhalten. Aus den Aerosolschichthöhen werden sogenannte Mischungshöhen abgeleitet, die jenen vertikalen Bereich in der Atmosphäre beschreiben, in dem turbulente Durchmischung stattfindet. Der mittlere Tagesgang der Mischungshöhe ist an diesem Standort ausgeprägt. Nach Sonnenaufgang steigt die Mischungshöhe bis zum Nachmittag stetig auf über 1000 m an und sinkt danach wieder bis auf ein nächtliches Niveau von ca. 150 m über Grund.

Abb. 3: Mittlerer Tagesgang der Mischungshöhe im Zeitraum 6.11.2014 bis 17.5.2019.

Das Ceilometer in Nötsch war ursprünglich Teil eines kleinen Messnetzes, mit dem erfasst wurde, ob hohe Aerosolkonzentrationen auf Bergen (wie der Villacher Alpe) von den Tälern zu den Gipfeln heraufgemischt wurden oder ob es sich um Ferntransport, z. B. Staub aus der Sahara, handelte. Nach dem Abschluss des Projekts steht es für neue Einsätze zur Verfügung. Die Entscheidung wurde dadurch erleichtert, dass der Flugsicherheitsdienst Austro Control in Hermagor im Gailtal ebenfalls ein Ceilometer betreibt und die Daten der ZAMG zur Verfügung stellt.