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 (horizontale Strömung) Prozesse der Atmosphärendynamik zu beschreiben. In manchen Zusammenhängen ist es auch didaktisch von Vorteil, den Aufstieg einer bestimmten Luftmenge in der Atmosphäre darzustellen, als die Dynamik nicht scharf voneinander abzugrenzender Luftmassen.

Parcel-Methode

Durch die Betrachtung eines Luftpakets lassen sich die Gleichgewichtsbedingungen der Mechanik auf die Erdatmosphäre übertragen (Parcel-Methode, engl. parcel „Paket“).

Das Luftpaket besitzt vor der vertikalen Verschiebung dieselbe Dichte bzw. Temperatur wie die umgebende Luft. Ihm wird keine Wärme zugeführt oder entzogen, das heißt, es bewegt sich adiabatisch. Zusätzlich wird davon ausgegangen, dass keine Mischung mit der umgebenden Luft eintritt (laminare Strömung).

Hydrostatisches Gleich- oder Ungleichgewicht
	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 ist die Temperaturabnahme der Atmosphäre größer als 0,98 °C pro 100 m. Die Temperatur eines aufsteigenden Luftpakets reduziert sich also weniger stark als der Temperaturgradient. Die Luft ist (oder wird) wärmer als die Umgebung – mit steigender Tendenz –, steigt darum beschleunigt weiter auf und entfernt sich immer weiter vom Gleichgewicht.
	Bei einer neutralen Atmosphärenschichtung (indifferentes Gleichgewicht) steigt das Luftpaket trockenabiabatisch mit einem Temperaturverlust von 0,98 °C pro 100 m. Wegen der neutralen Schichtung der Atmosphäre erfährt es trotz Auf- oder Abstieg keinen thermischen Auf- oder Abtrieb und bleibt in der "Schwebe".

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.

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de