Luftpaket

Luftpaket ist ein Begriff aus der theoretischen Meteorologie und bezeichnet hier eine bestimmte Luftmenge bzw. ein Luftvolumen, das groß genug ist um über Zustandsgrößen wie Temperatur, Druck, Dichte und Luftfeuchtigkeit beschrieben werden zu können, aber dafür wiederum klein genug ist, um in der mathematischen Behandlung als infinitesimal zu gelten. Es handelt sich folglich um ein theoretisches Konzept, das dazu dienen soll, kleinräumige Effekte in einem eng begrenzten Raum richtig beschreiben zu können, obwohl es eine solche Begrenzung de facto nicht gibt.

Der Begriff findet vor allem Anwendung, wenn es gilt adiabatische vertikale oder auch advektive Prozesse der Atmosphärendynamik zu beschreiben. Er eignet sich vor allem in didaktischer Hinsicht, da es zum Beispiel leichter ist sich eine bestimmte Luftmenge und deren Aufstieg in der Atmosphäre vorzustellen, als die ineinander übergehende Dynamik ganzer Luftmassen zu erfassen.

Parcel-Methode

Überträgt man die Gleichgewichtsbedingungen der Mechanik auf die Erdatmosphäre, so nimmt man anstelle eines Körpers ein Luftpaket (Parcel-Methode, engl. parcel „Paket“).^[1]

Das Luftpaket besitzt vor einer vertikalen Verschiebung dieselbe Dichte bzw. Temperatur wie die umgebene Luft. Ihm wird keine Wärme zugeführt oder entzogen, das heißt, es bewegt sich adiabatisch, und anschließend tritt keine Mischung mit der umgebenen Luft ein (laminare Strömung).

Hydrostatisches Gleichgewicht am Diagrammpapier
	Die stabile Atmosphärenschichtung beschreibt den Zustand der Erdatmosphäre, bei dem die vertikale Temperaturabnahme kleiner ist als die trockenadiabatische Temperaturabnahme (TA), also geringer als 0,98 °C auf 100 Meter Höhendifferenz.
	Bei einer labilen Atmosphärenschichtung steigt das Luftpaket mit einer Temperaturabnahme von mehr als 0,98 °C pro 100 m auf. Weil das Luftpaket stets wärmer ist als die Umgebung, steigt es beschleunigt weiter auf und entfernt sich somit immer weiter vom Gleichgewicht.
	Bei einer neutralen Atmosphärenschichtung (indifferentes Gleichgewicht) steigt das Luftpaket trockenabiabatisch mit 0,98 °C pro 100 m. Wegen der neutralen Schichtung der Atmosphäre bleibt es an seinem neuen Ort und „fällt“ nicht wieder zurück zum Ausgangspunkt.

Analog verhalten sich die Gleichgewichte für den feuchtadiabatischen Aufstieg, bei welchen das Luftpaket feuchtadiabatisch, also mit etwa 0,5 °C pro 100 m steigt. Hierbei unterscheidet man auch zwischen feuchtstabiler und feuchtlabiler Schichtung.

Im Sonderfall der bedingt labilen Atmosphärenschichtung ist die Atmosphäre bei trockenadiabatischem Aufstieg stabil, jedoch bei feuchtadiabatischem Aufstieg labil.

Einzelnachweise

1. ↑ Leitfaden für die Ausbildung im DWD Nr. 1, Deutscher Wetterdienst