Turbulenzen

Wohl jeder Pilot kann seinen Passagieren erklären, dass Turbulenzen nichts mit luftleeren Räumen zu tun haben und der Begriff „Luftloch“ deshalb Unsinn ist. Abrupte Vertikalbeschleunigungen im dreidimensionalen Raum gehören zur Fliegerei und haben für manche Piloten sogar den Reiz eines Fahrgeschäfts auf dem Jahrmarkt. Bevor man jedoch Freunde und Verwandte zu einem Rundflug einlädt, sollte bedacht werden, dass diese meist weniger Spaß am Gewackel haben. Die Frage nach Erfahrungen in der Achterbahn oder auf hoher See muss erlaubt sein, denn die Ursachen für empfindliche Reaktionen des Magens sind zu Lande, auf See und in der Luft gleich.

Ausgelöst wird das Unwohlsein durch widersprüchliche Informationen vom Gleichtgewichtsorgan in den Bogengängen des Ohrs und den Augen. Gewöhnung hilft aber, sodass ein unerfreuliches Erlebnis beim ersten Flug nicht zu fliegerischer Abstinenz führen muss. Doch auch wer das Geschaukel gut verträgt, empfindet einen ruhigen Flugverlauf meist als angenehmer – und sei es, weil man dann alle Schalter auf Anhieb trifft und Nahrung oder Getränke unfallfrei zu sich nehmen kann.Wer die Ursachen für Turbulenzen kennt, hat die Chance, sie zu vermeiden. Grundsätzlich lassen sich zwei Entstehungswege unterscheiden: horizontale Luftströmungen und vertikale Auf- und Abwinde. Hohe Windgeschwindigkeiten allein – also die schnelle horizontale Bewegung von Luft – stört den fliegerischen Komfort erst einmal überhaupt nicht. Selbst in einem Jetstream, der mit mehr als 500 Stundenkilometern hoch über den Atlantik fegt, liegen die Flugzeuge ruhig wie die Luftmatratze auf einem Badesee. Problematisch wird es, wenn die sich schnell bewegende Luftmasse an etwas grenzt, das sich nicht bewegt. So kann es beim Ein- und Ausflug in den Jetstream kurzfristig wackeln. Man spricht dann von Clear Air Turbulence (CAT). Ursache sind Randwirbel, die sich an der Grenze zwischen schneller Luftströmung und ruhender Luftmasse bilden, so wie die Strudel am Ufer eines Gebirgsbaches.

Bodennahe Wirbel

Entsprechend verhält es sich in der bodennahen Reibungsschicht zwischen der strömenden Luftmasse und dem Erdboden. Selbst über einer ebenen Fläche wie Wasser oder den platten Niederlanden führen hohe Windgeschwindigkeiten in niedriger Höhe zu einem bockigem Flugverlauf. Wesentlich heftiger werden die Turbulenzen in hügeligem oder gar gebirgigem Terrain, wenn der Luftstrom von Bodenhindernissen bis in große Höhen umgelenkt werden kann und entsprechend verwirbelt.

Schon ein Anflug über hügeligem Gelände auf die Piste 28 in Nürnberg, in dem Erhebungen von bis zu 2000 Fuß über Grund liegen, bringt bei hohen Windgeschwindigkeiten selbst Airliner zum Tanzen. Salzburg oder Innsbruck mit ihrer Lage am oder im Hochgebirge stellen bei Sturm noch ganz andere Anforderungen. Schon bei 20 Knoten Wind in Gipfelhöhe ist etwa ein Ausflug in die Alpen kaum mehr zu empfehlen: Was im Flachland zum Fliegeralltag gehört, kann zwischen Berg und Tal für Abwinde sorgen, denen ein Kleinflugzeug mit seiner geringen Steigleistung nicht mehr entkommt.

News

Einschätzung der Streckenflugwetterlage

08.03.2008

Je höher die Bergflanken sind, desto höher die Luftschicht darüber, die mit beeinflusst wird. Dennoch gilt im Prinzip: Je höher man fliegt, desto eher ist die Luft von Verwirbelungen durch Bodenreibung frei.Ein Extremfall der Windumlenkung durch Hindernisse ist die Leewelle, die sich bei stabiler Schichtung und stärkeren Winden bilden kann – oft an senkrecht zur Windrichtung liegenden Gebirgszügen. Die Aufwinde einer Welle können bis in 40 000 Fuß reichen – sie haben Segelflieger auch schon in diese Höhe getragen. Am Scheitelpunkt der Welle bildet sich die typische Linsenwolke (Altocumulus lenticularis).

Des einen Freud’ …

Schon der Durchflug dieser starken, aber unverwirbelten Aufwinde kann unangenehm sein. Richtig turbulent geht es aber leeseitig der Welle zu: Dort bilden sich Rotoren, gewaltige Böenwalzen, die Flugzeuge auf den Kopf stellen können. Ist genügend Feuchte vorhanden, kann man Rotoren auch an kleinen Cumuluswolken ausmachen, die sich in und über ihnen bilden.

Ganz ohne Wind beeinflusst die Labilität der Luftmasse die Ruhe beim Fliegen. Typisch ist etwa das klare, zum Fliegen eigentlich bestens geeignete Wetter auf der Rückseite einer Kaltfront. Doch wenn sich die eingeflossene, labil geschichtete Kaltluft aufzuheizen beginnt, sorgt die unterschiedliche Erwärmung der Luft etwa über Kornfeldern oder Steinbrüchen für die Entstehung von Aufwindsäulen, an deren oberen Enden sich Cumuluswolken bilden können. Das ist die Thermik, die Segelflieger begeistert. Sie drehen darin ihre Kreise und gewinnen so an Höhe. Außerhalb der Aufwindbereiche sinkt die Luft wieder ab.

Der Aufstieg in ruhigere Höhen kann durch Wolken blockiert werden

Motorflieger, die diese Auf- und Abwinde durchqueren, erleben sie nur als stete Schläge, abwechselnd von unten und oben. Die Flucht nach oben ist auch hier der Ausweg: Thermische Aufwinde sind in der Höhe begrenzt. Ist die Luftmasse trocken, bilden sich keine Wolken (Blauthermik), und man kann auch VFR gut in ruhigeres Fahrwasser ausweichen. Cumulusbewölkung dagegen kann den Aufstieg unmöglich machen. Bei hochgradig feuchtlabiler Schichtung entstehen so starke Aufwinde, dass sich Cumulonimbus-Wolken (Cb) bilden – oft zusammen mit Gewittern.

Im Umfeld dieser Wolken, darunter und vor allem darin geht der Fahrstuhl richtig ab. Aufwinden von über 60 Knoten stehen Abwinde von gleicher Geschwindigkeit gegenüber. Wer hier hineingerät, begibt sich im wahrsten Sinne des Wortes in ein Himmelfahrtskommando. Diese Turbulenzen können Flugzeuge bis über alle konstruktiven Grenzen hinaus belasten. Zudem entstehen oft schwere Schäden durch Hagelkörner, die in einem Cb bis zur Größe von Tennisbällen anwachsen können. Hier haben wir nichts zu suchen – 10 bis 20 Meilen Mindestabstand sollten eingehalten werden.

Im Alter wird’s besser

Wer es gerade noch schafft, vor einem aufziehenden Gewitter sein Ziel zu erreichen, sollte sich nicht in Sicherheit wiegen. Böenwalzen vor einer Front können gewaltige Turbulenzen erzeugen. Besonders gefährlich sind Microbursts, die mit bis zu 5000 Fuß Sinkrate kaum ausgesteuert werden können. Verdächtig sind Regenvorhänge, die nicht bis zum Boden reichen, oder Staubwirbel am Boden. Gibt der Turm ständig wechselnde Windrichtungen und -stärken, ist höchste Vorsicht geboten.

Änderungen von Windrichtung und -geschwindigkeit können auch an Inversionsgrenzen auftreten sowie geländebedingt durch lokale Windsysteme. Von Windscherungen spricht man, wenn die Fahrtmesseranzeige um mehr als 15 Knoten pendelt oder bei stabiler Fahrt die Sinkrate um mehr als 500 Fuß pro Minute oszilliert. Sind Windscherungen zu erwarten, darf die Leistung im Landeanflug bei Geschwindigkeitsanstieg nicht reduziert werden. Eine kurzfristige Fahrtzunahme, zumindest bis an die Maximalgeschwindigkeit für die jeweilige Klappenstellung, wird in Kauf genommen, um Reserven für den nachfolgenden Fahrtverlust aufzubauen.Der beste Umgang mit Turbulenzen ist ihre Vermeidung. Sie belasten nicht nur das Flugzeug, sondern auch deren Insassen. Schwacher Trost: Die Tendenz zur Bewegungsempfindlichkeit nimmt mit fortschreitendem Alter ab.

Text: Helmuth Lage, Fotos: Rolf Stünkel, Helmuth Lage (2), Richard Heinrich