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Wind- und Luftaustauschverhältnisse


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Windrichtung, Windgeschwindigkeit und mehr

Die Wind- und Luftaustauschverhältnisse bestimmen maßgeblich die klimatische und lufthygienische Situation in Städten. Der Transport und die Durchmischung von belasteter und unbelasteter Luft sind neben den Emissionen die entscheidende Einflussgröße für die Luftqualität in der Stadt.

Durch die städtische Bebauung werden die Luftaustauschverhältnisse in vielfältiger Weise beeinflusst, wobei vor allem der bodennahe Austausch vermindert wird. Im Nahbereich von Gebäuden oder in „Straßenschluchten“ kommt es aufgrund von Wirbelbildungen sowohl zur Erhöhung (Zugerscheinungen) als auch Abschwächung des Luftaustausches. Die Intensität des Luftaustausches sowie die Art und Ausprägung der bebauungsbedingten Modifikationen sind wetterlagenabhängig. Bei Wetterlagen mit starker Luftbewegung ist ein ausreichender horizontaler und vertikaler Luftaustausch gewährleistet, hier kann die Böigkeit durch Wirbelbildungen an der Bebauung zu unangenehmen Zugerscheinungen führen.

Inversionswetterlagen

Problematischer sind windschwache Wetterlagen, bei denen häufig auch der Vertikalaustausch reduziert ist. Diese austauscharmen (Inversions -) Wetterlagen, die entstehen, wenn eine kalte Luftschicht das Aufsteigen von wärmeren darunter liegenden Luftmassen verhindert, führen aufgrund des eingeschränkten Luftaustausches, zu erhöhten Immissionskonzentrationen oder zu zusätzlicher thermischer Belastung im Sommer. Aufgrund der dadurch verursachten gesundheitlichen Belastungen, gehören die Fragen des Luftaustausches, sowie dessen Verbesserung bei austauscharmen Wetterlagen zu den wesentlichen Schwerpunkten bei stadtklimatischen Untersuchungen.

Die großräumige Verteilung von Windrichtung und Windgeschwindigkeit zeigt für München, dass allgemein Winde aus west-südwestlichen Richtungen vorherrschen. Analysiert man diese Windrichtungsverteilung hinsichtlich unterschiedlicher Windgeschwindigkeiten, so zeigt sich, dass Winde mit hohen Geschwindigkeiten am häufigsten aus westlichen Richtungen kommen. Winde mit niedrigen Geschwindigkeiten (bis 3 m/s), die im langjährigen Mittel in etwa 57 Prozent aller Stunden im Jahr auftreten, kommen dagegen überwiegend aus südwestlichen, südlichen und östlichen Richtungen. Diese Verteilung der Windrichtungen ist unter anderem auf ein bei Hochdruckwetterlagen zu beobachtendes tagesperiodisches Windsystem zurückzuführen, bei dem tagsüber die Winde überwiegend aus östlichen und nachts aus südlichen bis südwestlichen Richtungen kommen.

Inversionen im Sommer und im Winter

Die vertikale Durchmischung der Atmosphäre, wird durch die atmosphärische Schichtung gekennzeichnet. Besondere Bedeutung haben Inversionen mit einem stark eingeschränkten Vertikalaustausch, die häufig mit windschwachen Wetterlagen gekoppelt sind. Verschiedene Untersuchungen zeigen, dass die Inversionshäufigkeit im Münchner Raum relativ hoch ist. Nachts traten beispielsweise bei Dreiviertel aller Tage im Jahr, in einer Schicht zwischen der Bodenoberfläche und 1000 Meter über Grund Inversionen auf; diese lösten sich in den Sommermonaten meist am Vormittag wieder auf. Im Winter dagegen bleibt ein Teil (etwa ein Drittel) der nachts festgestellten Inversionen bis zum Mittag des nächsten Tages bestehen.

Stadtklima in der Landeshauptstadt