Fluctus – die Kelvin Helmholtz-Wellen

Manchmal sehen Wolken aus wie Wellen, die auf dem Meer zu brechen scheinen. Diese so genannten Kelvin-Helmholtz-Wellen sind nach dem britischen Physiker, Mathematiker und Ingenieur Lord Kelvin (1824-1907) und dem deutschen Mediziner, Physiker und Mathematiker Hermann von Helmholtz (1821-1894) benannt. Kelvin (1871) und Helmholtz (1868) behandelten die Entstehung der Wellen in detaillierten Abhandlungen. Häufig findet man sie unter dem Begriff Kelvin-Helmholtz-Instabilität, welcher das Phänomen besser beschreibt, denn sie entstehen durch wellenförmige Instabilitäten einer Scherströmung und sind also durch Wolken sichtbar werdende Scherungswellen. Im neuen Wolkenatlas der WMO werden die Wolkenwellen auch als Unterart Fluctus bezeichnet.

Wenn Warmluft auf Kaltluft aufgleitet, bewegen sich die verschieden warmen und unterschiedlich dichten Luftschichten anfangs mit konstanter Geschwindigkeit gegeneinander. Wird diese Grenzfläche durch vertikale Windscherungen (zum Beispiel durch orografische Störungen) gestört, wird der Strömungsverlauf instabil und wellenförmig. Durch die Windscherung werden die Wellenberge und -Täler gegeneinander versetzt, wodurch die Grenzfläche die Form einer brechenden Welle annimmt. Letztendlich sind die Kelvin-Helmholtz-Wellen also ein Zeichen dafür, daß sich die verschiedenen Luftmassen allmählich vermischen.

Die Literatur beschreibt diese Wolkenart als selten, aber eigenen Beobachtungen zufolge treten sie vor allem an Luftmassengrenzen zumindest im Gebirge recht häufig auf. Manchmal sind sie auch an Föhnwolken oder in Seenebel über einer kalten Wasserfläche erkennbar Bei Inversionswetterlagen sind von Berggipfeln aus derartige Wellen häufig auf einer tiefer liegenden Wolkendecke zu sehen, welche die Kaltluft deckelt. Befindet sich darunter ein Kraftwerk o.ä., dann führt deren warmer Wasserdampf zu Instabilitäten und manchmal auch zu Kelvin-Helmholtz-Wellen.

Text und Fotos: Claudia Hinz

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