Frostgrenze

Unter Frostgrenze wird jene Höhen- oder Tiefenlage verstanden, oberhalb der es bei einer konkreten Wetterlage zu Frost kommt, das heißt beim (meist nächtlichen) Temperaturminimum die 0°-Grenze unterschritten wird.

Frostgrenze in größerer Höhe

Der physikalische Grund für die nach oben relativ eindeutig definierbare Frostgrenze liegt im allgemeinen Vertikalgradienten der Luft, der im Mittel –6° pro Kilometer beträgt. Hat es demnach beispielsweise in 1000 m Seehöhe momentan 3 °C, so wird die 0°-Grenze bei etwa 1500 m Höhe liegen. Sie stimmt aber mit der Schneegrenze nur selten überein. Auch sind die lokalen Bedingungen stark von weiteren Bedingungen abhängig, wozu unter anderem gehören:
die untertags herrschende Sonnenstrahlung, die Richtung (Exposition) und Neigung des Berghangs, der örtliche Bewuchs, die Art des Bodens bzw. des Grundgesteins, die Windverhältnisse und vieles mehr. Auch nimmt die Temperatur im Erdboden stark zu, sodass wenige Zentimeter unter der Erdoberfläche eine merklich höhere Temperatur herrscht. Umgekehrt kann durch nächtliche Ausstrahlung der Frost auch stärker als im örtlichen Mittel ausfallen.

Frostgrenze im Boden

In die Tiefe wird das Wort Frostgrenze als jene Tiefe unter der Erdoberfläche verstanden, unter der es nicht zu negativen Bodentemperaturen kommt. Im Boden und im gesamten Erdinneren nimmt die Temperatur nach unten zu, in Bergwerken um durchschnittlich 30 Grad je Kilometer. Nahe der Oberfläche sind die Verhältnisse aber komplizierter, denn die obersten Bodenschichten variieren stark. In jedem Fall wird es nach unten wärmer, denn der Boden wirkt als Isolationsschicht. Lediglich bei starker Durchfeuchtung oder festen Felsblöcken wird dieser Effekt abgeschwächt. Im Regelfall bewirkt er, dass bereits in wenigen Metern Tiefe die jahreszeitlichen Schwankungen der Temperatur abklingen.

Dennoch muss in unseren Breiten damit gerechnet werden, dass erst in etwa 80 cm Tiefe der winterliche Boden immer wärmer als 0 °C bleibt. Selbstverständlich ist diese Tiefengrenze von der Klimazone abhängig, wie etwa die Region des Permafrostes in Sibirien offenkundig macht.

Frostschutz im Vermessungs- und Bauwesen

Die Frostgrenze bezeichnet die maximale Eindringtiefe des Frostes in den Boden. Sie ist abhängig vom Klima, der örtlichen Lage, dem Wassergehalt und der Bodenart. In Mitteleuropa liegt die Frostgrenze zwischen 0,80 und 1,50 m unter der Oberfläche. Die 80 cm Tiefe ist für alle Fundamente, Gründungen und Messpfeiler einzuhalten,^[1] um ein Auffrieren des Betons zu vermeiden. Aus ähnlicher Tiefe gelangen auch nach und nach die Steine an die Oberfläche, weil fast jedes Unterschreiten der 0°-Grenze zu Eisbildung führt und die Steine etwas empordrückt. Daher müssen auch Vermessungspunkte und wichtige Grenzpunkte in mindestens diese Tiefe reichen.

Unter Gebäuden und unter Verkehrswegen wird im Regelfall eine Schicht Schotter als Frostschutz geschüttet. Dadurch wird das Niederschlagswasser abgeleitet und kann beim Frieren keine Bodenhebung mehr verursachen. Andernfalls kommt es zu Rissen und Frostaufbrüchen.

Um die Bau- und Landwirtschaft mit aktuellen Daten zu versorgen, messen die Wetterwarten zusätzlich zur Lufttemperatur auch die des Bodens in verschiedenen Tiefen.

Einzelnachweise

1. ↑ DIN 1054:2010-12 "Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau – Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-1" S. 40

Siehe auch

• Klimatologie, Landwirtschaft, Bauwesen, Bodenkunde
• Erdatmosphäre, Aufwind, Gradient, Wärmeleitung, Frosttage
• Boden, Porosität, Erdwärme, Eis, Erosion, Niederschlag, Feuchtigkeit