In Wettervorhersagen und meteorologischen Analysen ist häufig von der 850-hPa-Temperatur die Rede. Für viele Menschen wirkt diese Angabe zunächst abstrakt, denn sie beschreibt nicht die Temperatur direkt am Boden, sondern in einer bestimmten Druckhöhe der Atmosphäre.
Trotzdem gehört die Temperatur auf der 850-hPa-Druckfläche zu den wichtigsten Größen der Wettervorhersage. Sie zeigt relativ zuverlässig, welche Luftmasse sich über einer Region befindet und ob warme, heiße, kalte oder sogar arktische Luft herangeführt wird.
Warum wird Kelvin und nicht Grad Celsius verwendet?
In der Meteorologie werden Temperaturunterschiede fachlich meistens in Kelvin angegeben. Eine konkrete Lufttemperatur wird dagegen üblicherweise in Grad Celsius genannt.
Der Zahlenwert eines Temperaturunterschieds ist bei Kelvin und Grad Celsius identisch:
- 1 Kelvin Temperaturunterschied entspricht 1 Grad Celsius Temperaturunterschied.
- Eine Erwärmung von 10 auf 12 °C beträgt daher 2 Kelvin.
- Eine Abkühlung von 20 auf 15 °C beträgt 5 Kelvin.
Der Unterschied liegt vor allem in der fachlichen Verwendung. Grad Celsius beschreibt eine Temperatur auf der Celsius-Skala. Kelvin ist die internationale SI-Einheit der thermodynamischen Temperatur und wird deshalb für Temperaturdifferenzen, Temperaturgradienten und meteorologische Berechnungen verwendet.
Berechnung nach Höhenunterschied
Für eine überschlägige Berechnung kann zunächst der mittlere vertikale Temperaturgradient von ungefähr 0,66 K pro 100 Meter verwendet werden.
| Höhenunterschied | Temperaturunterschied nach der mittleren Höhenregel |
|---|---|
| 100 Meter | etwa 0,66 K |
| 300 Meter | etwa 2 K |
| 500 Meter | etwa 3,3 K |
| 1.000 Meter | etwa 6,5 bis 6,6 K |
| 1.500 Meter | etwa 9,8 bis 10 K |
Was bedeutet 850 hPa?
Der Luftdruck nimmt mit zunehmender Höhe ab. Während der Luftdruck am Boden häufig ungefähr 1.000 bis 1.020 hPa beträgt, wird ein Luftdruck von 850 hPa meist in einer Höhe von etwa 1.300 bis 1.600 Metern erreicht.
Die genaue Höhe der 850-hPa-Fläche ist nicht immer gleich. In einer warmen Luftmasse liegt sie meistens etwas höher, in einer kalten Luftmasse etwas tiefer. Deshalb handelt es sich nicht um eine feste Höhenangabe, sondern um eine Druckfläche innerhalb der Atmosphäre.
Umgangssprachlich wird die 850-hPa-Temperatur häufig als Temperatur in rund 1.500 Metern Höhe bezeichnet. Diese Vereinfachung ist für eine grundlegende Einordnung meistens ausreichend.
Warum ist die 850-hPa-Temperatur so wichtig?
Direkt am Boden wird die Temperatur stark durch lokale Faktoren beeinflusst. Dazu gehören:
- Sonneneinstrahlung und Bewölkung
- Höhenlage des jeweiligen Ortes
- Bodenfeuchtigkeit und Vegetation
- Stadtbebauung und Wärmeinseln
- Windrichtung und Windgeschwindigkeit
- Nebel, Hochnebel und Inversionswetterlagen
- Seen, Flüsse und Meeresnähe
In rund 1.500 Metern Höhe spielen viele dieser lokalen Einflüsse eine geringere Rolle. Die 850-hPa-Temperatur eignet sich deshalb sehr gut, um unterschiedliche Luftmassen miteinander zu vergleichen.
Sie zeigt beispielsweise, ob Deutschland von kühler Meeresluft, sehr warmer Subtropikluft oder kalter Polarluft beeinflusst wird. Auch Luftmassengrenzen und markante Temperaturwechsel lassen sich auf entsprechenden Wetterkarten häufig gut erkennen.
Wie viel muss man im Sommer zur 850-hPa-Temperatur hinzurechnen?
Eine der häufigsten Fragen lautet: Wie lässt sich aus der 850-hPa-Temperatur die mögliche Temperatur am Boden abschätzen?
Für das deutsche Flachland kann man bei sonnigem Wetter und guter vertikaler Durchmischung als praktische Faustregel ungefähr 13 bis 16 Kelvin zur 850-hPa-Temperatur hinzurechnen.
Unter besonders günstigen Bedingungen, beispielsweise bei trockener Luft, intensiver Sonneneinstrahlung, trockenen Böden und kräftiger Durchmischung, können teilweise auch ungefähr 17 Kelvin Unterschied erreicht werden.
Beispiele für das Flachland im Sommer
| Temperatur in 850 hPa | Mögliche Höchsttemperatur im Flachland |
|---|---|
| 5 °C | häufig ungefähr 18 bis 21 °C |
| 10 °C | häufig ungefähr 23 bis 26 °C |
| 15 °C | häufig ungefähr 28 bis 31 °C |
| 20 °C | häufig ungefähr 33 bis 36 °C |
| 25 °C | unter günstigen Bedingungen etwa 38 bis über 40 °C |
Diese Werte sind keine exakte Umrechnung, sondern eine meteorologische Orientierung. Die tatsächlich erreichte Höchsttemperatur kann je nach Wetterlage mehrere Grad niedriger oder in einzelnen Fällen auch etwas höher ausfallen.
Faustregel nach Höhenlage
- Norddeutsches Tiefland und tiefe Flussniederungen: ungefähr 13 bis 16 K hinzurechnen
- Oberrhein und andere sehr tiefe, geschützte Lagen: bei günstigen Bedingungen etwa 14 bis 17 K hinzurechnen
- Orte auf ungefähr 500 Metern Höhe: häufig etwa 9 bis 12 K hinzurechnen
- Mittelgebirgslagen auf ungefähr 800 Metern: häufig etwa 6 bis 9 K hinzurechnen
- Hochlagen um 1.000 Meter: häufig etwa 4 bis 7 K hinzurechnen
Je höher ein Ort liegt, desto geringer ist der Höhenunterschied zur 850-hPa-Druckfläche. Entsprechend muss zur Temperatur in 850 hPa weniger hinzugerechnet werden.
Warum funktioniert die Umrechnung nicht immer?
Die Temperatur nimmt innerhalb der Atmosphäre nicht immer gleichmäßig mit der Höhe ab. Der tatsächliche Temperaturgradient hängt unter anderem von der Luftfeuchtigkeit, der Stabilität der Atmosphäre, der Sonneneinstrahlung und der vertikalen Durchmischung ab.
Bei trockener, gut durchmischter Luft kann sich der Gradient dem trockenadiabatischen Wert von ungefähr 1 K pro 100 Meter annähern. In gesättigter, feuchter Luft fällt die Temperaturänderung mit der Höhe meist geringer aus.
Außerdem kann die bodennahe Luftschicht von der darüberliegenden Luftmasse entkoppelt sein. Das geschieht besonders bei Inversionswetterlagen, Nebel, Hochnebel oder sehr schwachem Wind.
Bei Bewölkung und Regen
Bei dichter Bewölkung, Schauern oder länger anhaltendem Regen kann sich die Luft am Boden deutlich weniger erwärmen. Dann beträgt der Unterschied zur 850-hPa-Temperatur teilweise nur 8 bis 12 Kelvin.
Eine Temperatur von 15 °C in 850 hPa führt deshalb nicht automatisch zu mehr als 30 °C am Boden. Bei dichter Bewölkung und Niederschlag können die Höchstwerte beispielsweise auch nur bei 23 bis 27 °C liegen.
Bei trockener und sonniger Luft
Bei wolkenarmem Himmel, trockenen Böden und guter Durchmischung kann sich die Luft am Boden besonders stark erwärmen. In tiefen Lagen sind dann Differenzen von 15 bis 17 Kelvin möglich.
Besonders der Oberrhein, das Rhein-Main-Gebiet, das Rhein-Neckar-Gebiet sowie andere geschützte Flussniederungen können bei solchen Wetterlagen überdurchschnittlich hohe Temperaturen erreichen.
Bei Inversionswetterlagen
Während einer Inversion nimmt die Temperatur mit der Höhe zunächst zu, anstatt abzunehmen. Am Boden kann dann kalte Luft liegen, während es in rund 1.500 Metern Höhe vergleichsweise mild ist.
Besonders im Herbst und Winter kann eine milde 850-hPa-Temperatur deshalb täuschen. Trotz positiver Werte in der Höhe sind am Boden Frost, Nebel oder sogar Dauerfrost möglich. Eine einfache Addition ist bei solchen Wetterlagen nicht sinnvoll.
Die 850-hPa-Temperatur im Sommer
Im Sommer eignet sich die 850-hPa-Temperatur besonders gut, um das Potenzial einer warmen oder heißen Luftmasse einzuschätzen.
- Unter 5 °C: für die Jahreszeit häufig sehr kühle Luft
- 5 bis 10 °C: mäßig warme bis angenehm temperierte Luft
- 10 bis 15 °C: warme Luft mit sommerlichem Potenzial
- 15 bis 20 °C: sehr warme bis heiße Luft
- 20 bis 25 °C: ausgeprägte Hitze mit örtlichem Potenzial für 35 °C oder mehr
- Über 25 °C: außergewöhnlich heiße Luftmasse mit möglichem Temperaturpotenzial um oder über 40 °C
Entscheidend ist jedoch nicht nur die Temperatur in 850 hPa. Für extreme Höchstwerte müssen zusätzlich Sonnenschein, eine geringe Bewölkung, ausreichende Durchmischung und häufig auch trockene Böden zusammenkommen.
Umgekehrt können hohe 850-hPa-Temperaturen bei feuchter, wolkenreicher Luft auch mit schwüler Witterung, Gewittern und deutlich niedrigeren Höchsttemperaturen verbunden sein.
Die 850-hPa-Temperatur im Winter
Im Winter wird die 850-hPa-Temperatur häufig verwendet, um die Wahrscheinlichkeit für Schnee bis in tiefe Lagen abzuschätzen. Auch hier darf ein einzelner Wert jedoch nicht isoliert betrachtet werden.
- Über 5 °C: meist sehr milde Luft, Schnee in tiefen Lagen normalerweise unwahrscheinlich
- 0 bis 5 °C: in tiefen Lagen meist Regen, in höheren Mittelgebirgslagen Schnee möglich
- 0 bis −5 °C: zunehmend winterliche Luft, die Schneefallgrenze kann deutlich absinken
- −5 bis −10 °C: Schnee bis in tiefe Lagen wird wahrscheinlicher
- Unter −10 °C: sehr kalte Luftmasse mit hoher Wahrscheinlichkeit für Schnee statt Regen
Für die Niederschlagsart sind zusätzlich die Temperatur und Feuchtigkeit in den darunterliegenden Luftschichten entscheidend. Eine warme Schicht zwischen 850 hPa und dem Boden kann fallende Schneeflocken vollständig oder teilweise schmelzen lassen.
850-hPa-Temperatur und Schneefallgrenze
Zwischen der 850-hPa-Temperatur und der Schneefallgrenze besteht ein Zusammenhang. Eine exakte Bestimmung allein anhand dieses Wertes ist jedoch nicht möglich.
Als sehr grobe Orientierung kann gelten:
- 850 hPa um 0 °C: Schneefallgrenze häufig ungefähr zwischen 1.000 und 1.500 Metern
- 850 hPa um −3 °C: Schneefallgrenze häufig ungefähr zwischen 600 und 1.000 Metern
- 850 hPa um −5 °C: Schnee kann ungefähr ab 300 bis 600 Metern fallen
- 850 hPa um −7 °C oder darunter: Schnee ist teilweise bis in tiefe Lagen möglich
Diese Werte können je nach Luftfeuchtigkeit, Niederschlagsintensität, Wind, Tal- und Beckenlage sowie der Temperaturentwicklung der vorherigen Stunden erheblich abweichen.
Bei kräftigem Niederschlag kann die Schneefallgrenze durch Verdunstungs- und Schmelzkühlung deutlich absinken. Dadurch sind Schneeflocken teilweise mehrere hundert Meter tiefer möglich, als es die 850-hPa-Temperatur zunächst vermuten lässt.
Was zeigt eine 850-hPa-Temperaturkarte?
Auf einer 850-hPa-Temperaturkarte werden Gebiete mit unterschiedlich temperierten Luftmassen dargestellt. Dadurch lassen sich unter anderem folgende Entwicklungen erkennen:
- Vorstöße sehr warmer oder heißer Luft aus Südwesten oder Süden
- Kaltluftvorstöße aus Nordwesten, Norden oder Nordosten
- markante Luftmassengrenzen
- Kaltfronten und Warmfronten
- das Potenzial für Hitze oder eine starke Abkühlung
- das grundsätzliche Temperaturniveau für mögliche Schneefälle
Besonders aussagekräftig ist die Veränderung zwischen mehreren Vorhersagezeitpunkten. Dadurch wird sichtbar, ob sich eine warme Luftmasse verstärkt, eine Kaltfront näher kommt oder sich die Luft über Deutschland allmählich abkühlt.
Warum entspricht die 850-hPa-Temperatur nicht der Bodentemperatur?
Die Temperatur in 850 hPa beschreibt die freie Atmosphäre. Die Temperatur in zwei Metern Höhe wird dagegen unmittelbar durch den Untergrund und die bodennahe Luftschicht beeinflusst.
Asphalt, trockene Böden und dichte Bebauung können die Erwärmung verstärken. Feuchte Böden, Wälder, Seen, auflandiger Wind oder geschlossene Bewölkung begrenzen sie. Deshalb können Orte mit einer ähnlichen 850-hPa-Temperatur am Boden deutlich unterschiedliche Höchstwerte erreichen.
Die 850-hPa-Karte liefert somit keine fertige Temperaturvorhersage für einzelne Orte. Sie zeigt vielmehr das thermische Potenzial der vorhandenen Luftmasse.
Welche weiteren Wetterkarten sollten berücksichtigt werden?
Für eine belastbare Temperaturvorhersage sollte die 850-hPa-Temperatur immer gemeinsam mit weiteren Modellparametern ausgewertet werden:
- Temperatur in zwei Metern Höhe
- Bewölkungsgrad und Sonnenscheindauer
- Taupunkt und Luftfeuchtigkeit
- Windrichtung und Windgeschwindigkeit
- Niederschlagsprognose
- Bodenfeuchtigkeit
- Geopotenzial und tatsächliche Höhe der 850-hPa-Fläche
- vertikaler Temperaturverlauf
- Ensemble-Prognosen zur Einschätzung der Unsicherheit
Erst die gemeinsame Betrachtung dieser Größen ermöglicht eine realistische Einschätzung der zu erwartenden Höchst- und Tiefsttemperaturen.
