Wetterkunde Folge 1: Welche Parameter das Wetter für Segler beeinflussen

In dieser Serie:

• Teil 1: Die Grundlagen. Wind, Luftdruck, Temperatur, Feuchte und mehr. Welche Veränderungen diese Parameter im Zusammenspiel bewirken
• Teil 2: Von Hochs und Tiefs. Welchen Einfluss die Druckgebilde auf die Windentwicklung nehmen, wie sie entstehen und welche Konstellationen Seglern unter Umständen gefährlich werden
• Teil 3: Wetter-Risiken. Ob Nebel oder Gewitter, Hagel oder Hurrikans: Woran Segler frühzeitig erkennen, dass Ungemach droht. Plus: Wie lokale Effekte das Wetter vor Ort beeinflussen
• Teil 4: Routenplanung. Mit Wetterinformationen, speziellen Diensten und Apps den eigenen Törn optimal vorbereiten – wie das geht und worauf man dabei tunlichst achten sollte

Von Sebastian Wache

Teil 1: Die Grundlagen

Alle reden über das Wetter für Segler, und jeder weiß es besser. Außerdem stimmen Wetterprognosen eh nie oder wenn, dann allenfalls für die nächsten drei Tage. So die gängigen Vorurteile. Zugegeben, hundertprozentig genaue Vorhersagen kann in der Tat niemand garantieren. Dennoch macht die Beschäftigung mit dem Wettergeschehen Spaß, trotz all der damit einhergehenden Unsicherheiten. Dazu muss man keinesfalls Meteorologie studiert haben. Auch Laien können ein sehr gutes Gefühl für die verschiedenen Parameter und Eigenarten entwickeln, die das Wetter und auch die Modelle, mit denen es berechnet wird, mit sich bringen. Wer ein wenig Zeit investiert, lernt beispielsweise rasch, unterschiedliche Vorhersagen zu interpretieren, sodass einen später auf See keine bösen Überraschungen erwarten. Nicht mehr mit unvorhergesehenen Wind- und Niederschlagsentwicklungen konfrontiert zu werden, das ist heutzutage tatsächlich möglich – der modernen Technik und auch dem Internet mit seinen schnellen Kommunikationswegen sei Dank!

Bevor man sich kopfüber in die Welt der Messdaten und bunten Wetterkarten stürzt, sollte man sich ein wenig mit den Grundlagen beschäftigen. Der ein oder andere kennt vielleicht noch ein paar Dinge aus den Sportbootführerschein- oder Segelscheinkursen. Anderen hingegen mangelt es möglicherweise vollständig an meteorologischem Knowhow, selbst wenn sie schon länger segeln. Daher soll hier mit dieser insgesamt vierteiligen Wetterreihe ein Grundstock an Wetterwissen gelegt werden, auf dem jeder anschließend weiter aufbauen kann.

Wetter, Witterung und Klima

Losgehen soll es zunächst einmal mit den unterschiedlichen Parametern des Wetters für Segler, die Wind und Niederschläge beeinflussen. Dazu müssen wir aber erst klären, was Wetter eigentlich ist. Im Grunde bezeichnet der Begriff nichts anderes als den aktuellen physikalischen Zustand der Atmosphäre. Nehmen Sie beim Lesen dieses Artikels doch einmal kurz den Kopf hoch, und schauen Sie aus dem Fenster oder aus dem Cockpit. Dann ist das, was Sie nun sehen, Wetter und damit der aktuelle Zustand der Atmosphäre um Sie herum.

Sollte sich ein bestimmtes Wetter, das für die Jahreszeit typisch ist, über mehrere Tage halten können – beispielsweise eine Nebellage im Herbst oder eine Hitzeperiode im Sommer –, dann sprechen wir von Witterung. Als dritter Begriff kommt das Klima hinzu. In ihm spiegelt sich die Statistik vom Wettergeschehen der mindestens 30 zurückliegenden Jahre. Hört man also, dass es im letzten Monat 1,5 Grad wärmer oder um 150 Prozent nasser war, dann liegt dem eine 30-jährige Klimareferenzperiode zugrunde. Anhand solch einer Statistik, die gewisse Wetternormen definiert, kann man dann ablesen, inwieweit etwa der aktuelle Zustand der Atmosphäre vom „Normalzustand“ abweicht.

Kommen wir aber zurück zum Wetter, also den Geschehnissen, die sich tagtäglich über unseren Köpfen abspielen. Beginnen wollen wir hier mit dem ersten Parameter: der Temperatur. Jeder weiß, wie sie gemessen wird: mit einem Thermometer. Auch die Einheit ist bekannt: Grad Celsius. Für die gesamte Welt gilt das allerdings nicht, denn in den USA wird mit Grad Fahrenheit gearbeitet. Da entsprechen zum Beispiel 32 Grad Fahrenheit null Grad Celsius, 68 Grad Fahrenheit 20 Grad Celsius. Und um noch einen draufzusetzen, ist die eigentlich wissenschaftlich korrekte Einheit für die Temperatur Kelvin. Sehr verwirrend, daher bleiben wir hier bei der für uns greifbaren und bekannten Einheit von Herrn Celsius.

Das sagt die Temperatur aus

Die Temperatur, in welcer Einheit auch immer, ist ein Maß dafür, wie kalt oder warm ein Gegenstand ist. Bei uns Meteorologen ist dieser Gegenstand die Luft, besser gesagt ein Luftpaket. Denn wir betrachten immer ein Standardvolumen von einem Kubikmeter Luft, also einem mit Luft gefüllten Kasten von je einem Meter Länge, Höhe und Breite. Je nach Erwärmung oder Abkühlung kann dieses Luftpaket wärmer oder kühler sein. Um bei den Messungen eine Vergleichbarkeit zu erhalten, werden sogenannte Wetter- oder Thermohütten genutzt. Das sind Messkästen, die in zwei Meter Höhe über dem Boden installiert sind und die verschiedene Messinstrumente beinhalten. Eines davon ist das Thermometer.

Damit sich so ein Messkasten nicht übermäßig in der Sonne aufheizt und außerdem im Innern stets von Luft durchströmt wird, ist er weiß gestrichen und hat auf allen Seiten Lamellen. So wird gewährleistet, dass stets die Schattentemperatur ermittelt wird. Die Installation in Höhe von zwei Metern soll zudem Einflüsse vom Boden verhindern, wie gegebenenfalls eine Wärmeabstrahlung. Temperaturen, die Sie im Wetterbericht hören oder in einer Wetter-App sehen, sind also Werte für eine Höhe von zwei Metern.

Zusammenspiel von Temperatur, Luft und Wasserdampf

Die Temperatur spielt in der Meteorologie eine sehr große Rolle, insbesondere ihre Eigenschaft, dass kalte Luft eine höhere Dichte aufweist als wärmere. Kalte Luft ist somit also auch schwerer. Das wissen viele Menschen aus eigener Erfahrung: Öffnet man im Winter das Fenster eines beheizten Zimmers, um frische Luft hereinzulassen, wird es schnell und zuerst an den Füßen kalt.

Kalte Luft sammelt sich also am Boden. Beeindruckend zeigen lässt sich das mit einem Wimpel oder Stander. Diesen einfach mal im Winter beim Lüften oben ins Fenster halten und danach unten. Das Fähnchen weht dabei in zwei unterschiedliche Richtungen aus: oben hinaus ins Freie, unten herein ins Zimmer. Kalte und warme Luftmassen sorgen auf diese Weise für eine voneinander getrennte Zirkulation.

Doch die Temperatur besitzt noch weitere Eigenschaften. Ziehen wir noch einmal unser Luftpaket heran, dann kann das nicht nur wärmer oder kälter sein, sondern wir können auch Wasserdampf in das Paket stecken. Wasser gib es in drei Aggregatzuständen auf der Erde: flüssig, fest und gasförmig. Vor allem der unsichtbare Dampf ist überall zu finden, selbst in den trockensten Wüsten unseres Planeten. Die Menge an Dampf unterscheidet sich allerdings bisweilen stark, je nach Jahreszeit und Region. Und hier kommt die Temperatur wieder ins Spiel. Je wärmer ein Luftpaket ist, desto mehr Wasserdampf, sprich Feuchtigkeit, kann es aufnehmen. Das entsprechende Maß dafür ist die absolute Feuchte. Sie besagt, wie viel Gramm Wasserdampf in dem Kubikmeter Luft stecken. Ein anderes, den meisten Seglern geläufigeres Maß dafür ist die relative Luftfeuchte, angegeben in Prozent.

Einige haben auch ein Hygrometer am Kajütschott hängen, worauf man ablesen kann, wie feucht es unter Deck ist. Die präzisesten Hygrometer werden noch immer mit Pferdehaaren bestückt. Sind die Haare nass, dehnen sie sich aus. Sind sie trocken, ziehen sie sich wieder zusammen. Ein mit den Haaren verbundener Zeiger schlägt entsprechend der Umgebungsfeuchte in die eine oder die andere Richtung aus. Er steht dann nicht selten beispielsweise auf 60 oder 70 Prozent Luftfeuchte.

Einfach gesagt, gibt diese Zahl an, wie viel Prozent Wasserdampf im Luftpaket enthalten sind von den 100 Prozent, die hineinpassen könnten, bis es voll wäre. Unendlich viel Wasserdampf kann nicht in dem Paket stecken. Es gibt vielmehr eine sogenannte Sättigungsgrenze, und die liegt bei 100 Prozent. Bei einer relativen Luftfeuchte von 60 Prozent wäre also noch Platz, bei 100 Prozent nicht mehr. Soll dennoch mehr Dampf ins Paket, dann funktioniert das nur über den Weg, dass ich es wärmer mache.

Wärmere Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen. Ein bisschen kann man sich das Ganze wie einen Schwamm vorstellen: Er saugt Wasser auf und ist irgendwann voll, das Wasser tropft heraus. Das wärmere Luftpaket steht nun für einen größeren Schwamm. Da passt mehr Dampf hinein. Im Umkehrfall muss das Luftpaket Feuchtigkeit wieder abgeben, sobald sich die Luft abkühlt – beziehungsweise der Schwamm kleiner wird. In diesem Fall ist der sogenannte Taupunkt erreicht. Das ist die Temperatur, auf die ich die Luft herunterkühlen muss, sodass der Wasserdampf flüssig und damit dann auch für uns Menschen sichtbar wird: in Form von Wolken. Die sind nichts anderes als sichtbar gemachter Wasserdampf, indem Luft durch einen bestimmten Prozess zum Abkühlen gebracht wurde. Diese Prozesse geschehen tagtäglich und fast überall rund um den Globus.

Wichtig zu wissen ist in diesem Zusammenhang ferner, in welchem Verhältnis warme beziehungsweise kalte Luftmassen Feuchtigkeit aufnehmen können. Denn das geschieht keineswegs gleichmäßig. Wärmere Luft nimmt deutlich mehr Wasserdampf auf als kühle Luft. Ein Beispiel: In ein Luftpaket mit einer Temperatur von 15 Grad Celsius passen maximal 12,8 Gramm Wasserdampf. Steigt die Temperatur auf 30 Grad Celsius an, so sind es bereits 30,3 Gramm. Mit jedem Grad Celsius mehr passen ungefähr sieben Prozent mehr Wasserdampf ins Paket.

Da Wasserdampf gleichzeitig ein Energieträger in der Atmosphäre ist, kann sich jeder vorstellen, was es heißt, sollte diese Energie bei Abkühlungsprozessen freigegeben werden: Es drohen heftige Unwetter. Dazu in den nächsten Folgen mehr.

Luftdruck und Wind

Schauen wir uns noch zwei weitere Parameter an: den Luftdruck und den Wind. Der Luftdruck ist hierbei der Druck, der von der gesamten Luftsäule über uns ausgeht und auf jedes Partikel und Atom drückt – somit auch auf uns Menschen. Im Mittel beträgt der Druck auf der Erde zirka 1.013,25 Hektopascal oder Millibar. Das entspricht einem Gewicht von 10.000 Kilogramm, die auf eine Fläche von einem Quadratmeter drücken. Geht man nun in den Bergen wandern, lässt man einen gewissen Anteil der gesamten Atmosphäre unter sich, hat also weniger Luftpartikel der restlichen Luftsäule über seinem Kopf. Der Luftdruck sinkt somit. Beim Tauchen hingegen kommt neben dem Atmosphärendruck zusätzlich der Wasserdruck dazu. Der Druck steigt nochmals deutlich stärker.

Doch zurück zum Parameter, der uns als Segler interessiert, dem Bodendruck. Er unterliegt täglichen Schwankungen, ist also nie gleich. Zumindest nicht überall. Dort, wo doch mal derselbe Wert gemessen wird, können wir Meteorologen Linien zeichnen, welche die betreffenden Messpunkte miteinander verbinden. Was dabei herauskommt, sind die berühmten Bodendruckkarten. Sie zeigen, wo auf der Erde höherer Luftdruck vorherrscht und wo niedrigerer. An dieser Stelle ist nun allerdings räumliches Vorstellungsvermögen gefragt. Denn Luftmassen strömen nicht nur horizontal, sondern sie werden auch zum Auf- und Abstieg gezwungen. Ein solches starkes Absinken zeigt sich im Druckzentrum eines Hochs, ein starker Strömungsauftrieb dagegen im Kern eines Tiefs.

In Hochs drückt also mehr Luftmasse von oben auf den Boden. In unseren Breiten weisen sie meist Bodenwerte von 1.020 bis 1.035 hPa auf. Ein besonders ausgeprägtes Hoch kann es auch mal auf bis zu 1.050 hPa bringen. Flache Tiefs liegen dagegen meist bei Werten zwischen 1.000 und 1.010 hPa. Stärkere erreichen hierzulande geringere Luftdrücke von bis zu 975 hPa. Auf dem Atlantik in Orkantiefs oder im Kern von Tropenstürmen können die Kerndrücke sogar unter 920 hPa fallen.

Wetterstationen messen mittels eines Barometers stets den Druck vor Ort. Eine Bergstation zum Beispiel zeichnet grundsätzlich immer einen geringeren Luftdruck auf als eine Station auf Meeresniveau. Um beide Werte am Ende aber doch vergleichen und in einer Bodendruckkarte einzeichnen zu können, werden sie mit Hilfe von Formeln auf Meereshöhe heruntergerechnet. So kann man auch mit Messungen in Regionen abseits der Meere arbeiten. Und diese Wetterkarten sind es auch, die uns wichtige Informationen liefern: vor allem über den Wind, unseren letzten Parameter.

So entsteht Wind

Wind ist, physikalisch betrachtet, Bewegung von Luft. Doch wie gerät diese Luft in Bewegung? Dafür brauchen wir Druck oder, besser gesagt, Druckgegensätze. Nehmen wir gedanklich mal eine Luftpumpe zur Hand, drücken den Kolben nach unten und schieben die darin enthaltene Luft in einen Reifen. Wir erzeugen also einen Überdruck, die Luft strömt in den Bereich mit weniger Druck. Dabei wird man zudem bemerken, dass die Pumpe warm wird. Mehr Druck erzeugt also auch Wärme. Meteorologen sprechen in diesem Fall von einem Hochdruckgebiet. Ist unser Reifen nun voll, haben wir unsere Gegensätze: hoher Druck im Reifen und geringerer in seiner Umgebung. Öffnen wir jetzt das Ventil, strömt erneut die Luft vom hohen zum niedrigeren Wert, diesmal aber aus dem Reifen heraus. In diesem Zusammenhang sprechen wir von einem Druckausgleich, bei dem Wind entsteht. Zusätzlich sorgt die schnelle Verringerung des Drucks im Reifen für eine Abkühlung der Luft, meteorologisch gesprochen handelt es sich hierbei um ein Tiefdruckgebiet.

Genauso funktioniert es bei den atmosphärischen Gebilden: Der Wind weht stets vom hohen zum tiefen Druckgebiet auf der Erde. Somit füllt ein Hoch ein entstandenes Tief immer auf. Und: Je stärker die Druckgegensätze, also der Druck im Zentrum des Hochs im Vergleich zum Druck im Kern des Tiefs, desto stärker erfolgt der Ausgleich. Ein Tief mit einem Kerndruck von 975 hPa bringt also mehr Wind mit als eines mit lediglich 1.010 hPa. Da die Atmosphäre Gegensätze gar nicht mag, sondern stets harmoniebedürftig ist, werden Druckgegensätze, aber auch zum Beispiel Temperaturgegensätze, fortwährend ausgeglichen.

Ermittelt wird der Wind an den Wetterstationen im freien Feld in zehn Meter Höhe über dem Boden, um auch hier eine saubere Anströmung zu gewährleisten und Umgebungseinflüsse zu vermeiden. Arbeitet man als Segler mit Winddaten in einer App oder mit sogenannten Grib-Daten, so beziehen sich diese Vorhersagen ebenfalls immer auf diesen „Zehn-Meter-Wind“. Am Boden kann es dabei beispielsweise infolge von Reibung zur gleichen Zeit zu anderen Ergebnissen kommen, die dann vielleicht auch gar nicht mehr ganz zur Vorhersage passen. Das sollte man stets im Hinterkopf behalten.

Windrichtung und Geschwindigkeit

Kommen wir schließlich noch zu den Einheiten: Die Windrichtung an sich ist klar. Sie wird in der Windrose von null bis 360 Grad in Zehn-Grad-Schritten unterteilt und ausgegeben. Gängiger sind manchmal die Himmelsrichtungen Nord, Süd, Ost und West sowie die dazwischen liegenden Richtungen wie etwa Nordwest oder Südost. Genauer sind allerdings die Gradangaben.

In Bezug auf die Geschwindigkeit gilt ganz ähnlich: Gängiger sind die eher ungenauen Einteilungen des Herrn Beaufort, beginnend mit der Windstärke null (Windstille) bis maximal zwölf (Orkan). Demgegenüber wird aber immer häufiger mit Knotenangaben gearbeitet. Sie sind genauer und ebenfalls in die Beaufortskala eingegliedert. Vier Beaufort entsprechen beispielsweise Werten zwischen elf und 16 Knoten. Die weltweite Standardeinheit für Windgeschwindigkeiten ist dagegen Meter pro Sekunde (m/s). Auch sie ist Seglern nicht gänzlich unbekannt. Vor allem in Dänemark ist sie verbreitet, da der dänische Wetterdienst (DMI) sie als verbindliche Einheit auserkoren hat. Ein Problem stellt das aber nicht dar. Wer die Beaufort/Knoten-Tabelle im Kopf hat, kann recht einfach von Meter pro Sekunde auf Knoten umrechnen. Als grobe Faustformel multipliziert man m/s mit zwei und erhält die Knoten. Verdoppelt man nun die Knotenangaben, erhält man Kilometer pro Stunde.

Auch von Knoten nach Beaufort – Knoten mit fünf addieren und das Ergebnis durch fünf teilen – lässt es sich, wenngleich recht grob, umrechnen. Am einfachsten aber ist es, auch für die Zukunft, sich die Beaufort/Knoten-Tabelle einzuprägen oder sie sich ins Cockpit zu kleben.

• Eine gut gemachte Beaufortskala des ADAC

So weit die Grundlagen zu den Wetterparametern, die zugleich die wichtigsten Parameter für ein Wettermodell und seine konkreten Vorhersagen darstellen. Merken sollte man sich, dass warme Luft leichter ist als kalte und auch mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann. Kühlt sich die Luft ab, bis der sogenannte Taupunkt erreicht ist, fällt Wasser aus dem Luftpaket und wird sichtbar in Form von Wolken. Ferner wichtig: Der Luftdruck nimmt mit zunehmender Höhe ab, und der Wind weht immer vom hohen zum tiefen Druck, sprich vom Hochdruck- zum Tiefdruckgebiet.

Doch zunächst einmal Ihnen schon jetzt Gratulation! Sie haben soeben ein halbes Meteorologiestudium im Schnelldurchlauf absolviert. Zumindest sind die vier Grundparameter behandelt worden und mit ihnen die wichtigsten physikalischen Prozesse, die als Grundlage für den zweiten Teil dienen. Einige mikrometeorologische Prozesse sowie ein paar andere Parameter, die ebenfalls in der Atmosphäre zum Tragen kommen, können wir bis auf Weiteres vernachlässigen. Zum einfachen und schnellen Verständnis, was tagtäglich da oben über unseren Köpfen passiert, ist das bis hierhin Beschriebene ausreichend.

Mit den Druckgebilden und den damit einhergehenden Fronten beschäftigen wir uns in der nächsten Folge. Insbesondere an den Fronten von Tiefs spielen sich viele der behandelten physikalischen Prozesse gleichzeitig ab. Genau diese Mischung an Parametern und ihre Wechselwirkungen sind es, die es am Ende spannend machen können. Kaltfronten beispielsweise sind ja von vielen Seglern gefürchtet. Kein Wunder, bringen sie die Atmosphäre doch ordentlich in Bewegung. Aus Meteorologensicht wird das Wettergeschehen dann hingegen erst so richtig interessant. Durchschaut man die Vorgänge, verlieren sie auch für Segler schnell ihren Schrecken.

Der Autor

Sebastian Wache ist Diplom-Meteorologe; er arbeitet als Experte für Seewettervorhersagen und professionelles Wetter-Routing sowie als Törn- und Regattaberater bei der Wetterwelt GmbH in Kiel. Regelmäßig gibt er sein Wissen in Seminaren an Segler weiter, zudem präsentiert er gemeinsam mit Dr. Meeno Schrader die tägliche Vorhersage für Schleswig-Holstein im NDR-Fernsehen. Wache ist selbst begeisterter Segler und am liebsten auf Nord- und Ostsee unterwegs.