Wenn an einem sonnigen Frühlingstag plötzlich Quellwolken am Himmel erscheinen oder Greifvögel scheinbar mühelos in die Höhe steigen, steckt oft ein unsichtbares Phänomen dahinter: die Thermik. Dieser durch Sonneneinstrahlung erzeugte Aufwind spielt eine zentrale Rolle im täglichen Wettergeschehen. Er beeinflusst nicht nur die Wolkenbildung und Luftbewegungen, sondern wird auch von Segelfliegern und Vögeln aktiv genutzt.
In diesem Beitrag erklären wir, wie Thermik entsteht, welche Prozesse sie antreiben und warum sie für Wetterbeobachter ebenso interessant ist wie für Hobbypiloten und Naturfreunde.
Wie Thermik entsteht
Die meisten Wettererscheinungen können zu jeder beliebigen Tages- oder Nachtzeit auftreten, doch ein Effekt ist direkt an die Sonneneinstrahlung gekoppelt: Die Thermik. Dieser Aufwind entsteht, wenn die auf den Erdboden treffende Sonnenstrahlung diesen aufheizt und in der Folge dann die darüber lagernde Luft erwärmt wird. Dadurch wird sie weniger dicht und damit leichter als die Luft in der Höhe.
In der Folge lösen sich große Luftpakete vom Boden ab und steigen auf, was sich für einen Beobachter durch plötzliche Wind-Böen bemerkbar macht, die von aus der Umgebung nachströmender, kühlerer Luft ausgelöst werden. Diese werden dann ebenfalls nach und nach aufgeheizt und lösen sich vom Boden ab, was als pulsierende Thermik bezeichnet wird.
Vom Aufwind zur Wolkenbildung
Da die Temperatur in der Luft mit der Höhe im Normalfall um ein Grad pro hundert Meter abnimmt, bleibt dieser Temperaturüberschuss für längere Zeit erhalten, auch wenn das aufsteigende Luftpaket von seiner Energiequelle getrennt ist. Weil es sich bei seinem Aufstieg aber auch gleichmäßig abkühlt, wird der in ihr enthaltene gasförmige Wasserdampf bedeutsam.
Kältere Luft kann weniger davon speichern als wärmere, steigt also ein Warmluftpaket mit feuchter Luft auf, setzt irgendwann Kondensation ein. Der vorher unsichtbare Wasserdampf wird jetzt als winziges Wassertröpfchen sichtbar – eine Quellwolke entsteht. Mit den Wolken bildet nun auch der zunächst unsichtbare Aufwind ein deutliches Erkennungszeichen.
Grenzen und Verstärkung der Thermik
Mit dem Beginn der Kondensation wird Wärme freigesetzt, die zuvor im gasförmigen Wasserdampf gespeichert war. Diese Wärme lässt das Luftpaket noch weiter aufsteigen, solange, bis sich ein Gleichgewicht zur Umgebungstemperatur eingestellt hat.
Häufig sorgt eine Inversionsschicht für die Höhenbegrenzung der Thermik: Ist eine Schicht mit wärmer Luft vorhanden, wie sie zum Beispiel bei Hochdrucklagen durch das Absinken von Luft in höheren Schichten entsteht, so stoppt diese den Aufwind. Quellwolken, die sich darunter gebildet haben, können so nicht weiter nach oben wachsen und breiten sich an der Inversionsschicht zur Seite aus. Was in der Folge die Sonneneinstrahlung zurückgehen lässt und damit der Thermik den Antrieb entzieht.
Fehlt eine solche Absinkinversion, zum Beispiel durch ein sich immer weiter abschwächendes Hoch, dann können Quellwolken immer weiter in die Höhe wachsen bis sie mehrere tausend Meter hoch sind. Besonders gut gelingt das, wenn sich am Boden nicht nur einzelne Warmluftpakete ablösen, sondern ein regelrechter Warmluftschlauch entsteht.
Dann wird die von der Seite nachströmende kühlere Luft über der aufgeheizten Fläche so rasch erwärmt, dass sie kontinuierlich nach oben weiter fließt und so eine beständige Aufwindzone schafft.
Thermik als Aufzug für Vögel und Flieger
Solche Aufwinde werden von Vögeln gerne genutzt, um sich ohne Flügelschlag in immer größere Höhen hinaufzuschrauben. Die Aufwindgeschwindigkeit kann zwischen 0,1 und 10 Meter pro Sekunde betragen, unter Gewitterwolken sogar noch deutlich mehr. Auch der Mensch hat die Möglichkeiten der Thermik rasch erkannt, Segel- und Gleitschirmflieger steuern gezielt solche Aufwindbereiche an. Allerdings ist die starke Thermik unter Gewitterwolken gefährlich und kann wie ein nicht anhaltbarer Aufzug Objekte in eisige Höhen befördern.
Im Randbereich der Aufwindschläuche sorgen Abwinde für einen Masseausgleich der Luft, was wiederum Flugzeuge, die solche Zonen durchqueren, durch abrupte Sink- und Steigbewegungen in Schwierigkeiten bringen kann. Besonders schwer einzuschätzen sind solche Situationen, wenn die Luft so trocken ist, dass sich trotz starker Aufwinde keine Wolken bilden. Diese unsichtbare Blauthermik wird von Vögeln und Segelfliegern besonders geschätzt, bringt sie doch großen Höhengewinn, ohne die Risiken einer Gewitterwolke.
Thermik im Jahresverlauf
Da die Thermik von der Stärke der Sonneneinstrahlung abhängig ist, verringert sie sich naturgemäß im Verlauf des Jahres; im Winter ist sie so schwach ausgeprägt, dass nur das Zufließen höhenkalter Luft für ein Auslösen der Aufwinde reicht. So ist die Thermik in unseren Breiten nicht nur vom Tagesgang sondern auch von den Jahreszeiten abhängig – vom Frühling bis zum Herbst beeinflusst sie das Wetter maßgeblich.
