Thermik


Die Thermik ist Teil der atmosphärischen Turbulenz. Die Sonne heizt die Luft nicht direkt auf, sondern erwärmt zunächst die Erdoberfläche. Von der Erde gelangt die Wärme auf zwei Arten in die Atmosphäre (hier soll mal der Wärmetransport durch Wasserdampf nicht berücksichtigt werden):
  • Thermische Turbulenz
  • Dynamische Turbulenz

Erläuterungen:

  • Thermische Turbulenz: Über der Erdoberfläche bilden sich aufgeheizte Luftblasen (engl: Thermals), die gegenüber der Umgebungsluft einen Auftrieb haben. Überschreitet der Auftrieb einen Grenzwert, lösen sich die Blasen vom Boden ab. Das Ganze passiert bei Windstille oder schwachem Wind. Man nennt das "Freie Konvektion".
    Bei mäßigem Wind werden die Luftblasen durch den Wind schon vom Boden abgerissen, bevor sie den für freie Konvektion nötigen Auftrieb haben. Das ist "Erzwungene Konvektion". Die thermische Turbulenz oder Thermik besteht somit aus

    • Freier Konvektion
    • Erzwungener Konvektion

    Den konvektiven Bereich der Atmosphäre nennt man "Convective Boundary Layer" (CBL). Er reicht vom Boden bis in die Höhe, wo sich eine Inversion breitmacht (meist die Absinkinversion eines Hochdruckgebiets).

  • Dynamische Turbulenz: Bei starkem Wind können sich keine aufgeheizten Luftblasen über dem Erdboden bilden. Turbulente Wirbel transportieren ständig Wärme von der Erde in die Atmosphäre und umgekehrt kalte Luft zur Erde. Die Grenzen zwischen erzwungener Konvektion und dynamischer Turbulenz sind fließend.


Die folgende Abbildung (Quelle: Deutscher Wetterdienst) soll den Temperaturunterschied zwischen Erdboden und der normalerweise gemessenen Lufttemperatur in 2 m Höhe veranschaulichen. Dargestellt ist der Temperaturverlauf an einem heißen Sommertag (4.7.1957) in Freising. Die Zeiten sind in MEZ.

Temperaturverlauf

Die Höchsttemperatur des Erdbodens wird erst nach dem Sonnenhöchststand erreicht; nach einer weiteren zeitlichen Verzögerung findet man bei der Luft in 2 m Höhe das Maximum.