Es ist ein schöner wolkenfreier Tag - der Tag, auf den Sie sich bereits lange im Voraus gefreut haben: Es geht in den Urlaub. Angenehmer kann der Urlaub nicht beginnen, der Himmel ist wolkenfrei und die Temperaturen sind angenehm warm. Es geht los, der Flieger startet gen Süden, der Wein, das Wasser oder auch der Tomatensaft steht vor Ihnen und der Urlaub ruft. Doch dann plötzlich und völlig unvorhergesehen, sackt das Flugzeug ab und das Glas, das eben noch gut gefüllt vor Ihnen stand, liegt nun auf der Seite und der Inhalt verteilt sich über den gesamten Tisch vor Ihnen.
Was zuvor beschrieben wurde, nennt sich "Clear Air Turbulence" (CAT), was frei übersetzt so viel heißt wie "Turbulenz in wolkenfreier Luft". Daran besonders sind die, für Piloten fehlende visuelle Wahrnehmbarkeit und die eingeschränkte Vorhersagbarkeit des Phänomens. Die Abteilung Flugmeteorologie des DWD ist allerdings in der Lage, Gebiete mit erhöhter Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von CATs auszuweisen. Und somit den Piloten zu erhöhter Aufmerksamkeit bzw. zum Umfliegen des Gebietes raten. Denn solche Turbulenzen entstehen vor allem, wenn sich zwei große Luftmassen mit massiv unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Höhen von 6000 bis 12000 Metern bewegen. Typischerweise haben CATs eine vertikale Ausdehnung von etwa 600 Metern (in wenigen Fällen von bis zu 4500 Metern) und eine horizontale Ausdehnung, die zwischen 20 und 400 km schwanken kann. Das sind jedoch - wie allgemein bei Angaben zur Größe von Turbulenzkörpern - nur statistische Werte, die im Einzelfall größere Abweichungen aufweisen können. Häufig treten CATs in der Umgebung von Jetstreams auf. Jetstreams sind starke Windströmungen, mitunter bis über 500 km/h schnell, die in der Regel einige tausend Kilometer lang sind. Diese werden von vielen Fluglinien genutzt um Flugzeiten von Langstreckenflügen zu verkürzen und somit Kerosin zu sparen. Die Turbulenzen, die auf das Flugzeug einwirken, sind zu spüren, wenn es zum Beispiel zu schnellen Änderung der Geschwindigkeiten der Luft um das Flugzeug herum oder Fallwinden (abwärts gerichtete Winde oder Böen) kommt. Das Flugzeug verliert an Auftrieb und somit kurzzeitig stark an Höhe. Es sackt ab und für einen kurzen Augenblick fühlt es sich an, als sei man schwerelos.
Auftrieb entsteht dadurch, dass die Luft den Flügel unterschiedlich schnell umströmt. Auf Grund der speziellen Form des Flügels überströmt die Luft die Oberseite schneller als die Unterseite. Dadurch entsteht über dem Flügel ein Unterdruck, der durch eine Aufwärtsbewegung des Flügels ausgeglichen wird. Je schneller das Flugzeug ist, desto höher sind der Unterdruck oberhalb des Flügels und dadurch der Hebeeffekt stärker. Wenn das Flugzeug schnell genug ist, wird es sozusagen von der vorbeiströmenden Luft "getragen" und es kann vom Boden abheben.
Die Schwierigkeit in der Vorhersagbarkeit solcher Turbulenzen ist, dass sie im Gegensatz zu Wetterphänomenen wie Gewittern nicht mit einem Radar geortet oder mit dem Auge gesehen werden können. CATs können derzeit - nur punktuell - mit einem Doppler-LiDAR und dem Scintillometer gemessen werden. Dies sind optische Fernerkundungsmessgeräte, anhand welcher sich atmosphärische Eigenschaften wie Temperaturen, Entfernungen, sowie Geschwindigkeiten messen lassen. So ist es den Piloten oft nicht möglich, diese teils auch gefährlichen Bereiche zu umfliegen, da CATs häufig unvermittelt auftreten. Es ist daher besonders wichtig, dass die Piloten, die Flugsicherung und nationale Wetterdienste eng zusammenarbeiten, um frühzeitig andere, in dem von CATs betroffenen Gebiet verkehrende Flugzeuge zu warnen, sodass deren Piloten das turbulente Gebiet umfliegen können.
Praktikant Philip Wefers und M.Sc. Met. Stefan Bach
Deutscher Wetterdienst