Die Bannerwolke in der Wissenschaft

Seit Hunderten von Jahren suchen Wissenschaftler nach einer Erklärung für das Phänomen der sogenannten "Bannerwolke". Hier ein Überblick über die wissenschaftliche Geschichte der faszinierenden Wolke.

Nach der Definition im "Glossary of Meteorology" (deutsch: Glossar der Meteorologie) nach dem amerikanischen Meteorologen Todd S. Glickman handelt es sich bei einer Bannerwolke um eine fahnenartige Wolkenstruktur, welche sich häufig stromabwärts von isoliert stehenden, hochaufragenden Berggipfeln erstreckt. Selbst an generell wolkenfreien Tagen kann dieses beeindruckende Phänomen an Gebirgen wie dem Säntis und dem Matterhorn in der Schweiz, dem Mount Everest im Himalaja-Gebirge in Nepal und China oder auch an lang gezogenen Bergrücken wie dem Zugspitzgrat in Deutschland beobachtet werden. Die wundervollen Schnappschüsse, die im Anhang an das Thema des Tages unter https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2020/9/23.html zu finden sind, zeigen eine Bannerwolke am Matterhorn und wurden von meiner Kollegin Magdalena Bertelmann bei einer Wanderung im Jahr 2014 aufgenommen. Dabei wird das Matterhorn im Bild von rechts angeströmt, die Wolke liegt links im Lee auf der windabgewandten Seite.

Gegen Ende des 18. Jahrhunderts um das Jahr 1785 wurden Bannerwolken von einem französischem Physiker Marcellin du Carla noch als "Schmarotzerwolken" bezeichnet. Über ihre Entstehung konnte damals jedoch nur wild gerätselt werden. Eine anfängliche Hypothese stellte die Wolke gar als Dampf dar, der von einem unterirdischen Feuer genährt wird.

Franz von Paula Schrank, einem Professor für Kameralwissenschaft mit den Schwerpunkten Landwirtschaft, Bergbau, Forstwirtschaft und Naturgeschichte an der ersten bayerischen Universität in Ingolstadt, zweifelte diese These einige Jahre später jedoch aus mehreren Gründen an: Zum einen sei es schwer, zu erklären, wie ein unterirdisches Feuer über Jahrtausende fortbrennen könne, ohne durch die auflastenden Berge zu ersticken oder wegen aufgebrauchter Brennstoffquellen auszugehen. Darüber hinaus passe der "ewige Schnee" nicht mit dieser Erklärung zusammen, denn dessen weiße Oberfläche reflektiere das Sonnenlicht und käme als Wasserlieferant somit nicht infrage. Vielmehr müsse der "Dunst", also die Wassertröpfchen der Wolke, aus den umliegenden Niederungen stammen und würde von den Bergen angezogen. Wenn der Wind den Dunst nun "beunruhige", würde sich dieser hinter den Berg legen. Die am Berg hängende Wolke enthalte darüber hinaus - wie übrigens jede Wolke - sogenannte "Feuerteilchen", die an den kalten Berg abgegeben würden, wodurch sich dieser erwärme. Folglich rückten die "Feuerteilchen" nahe am Berg enger zusammen und die Wolke erschiene dort dichter als in einiger Entfernung davon.

Etwa ein Jahrhundert später unternahm der häufig als Begründer der modernen Meteorologie bezeichnete Julius Ferdinand von Hann zusammen mit Kollegen im Jahr 1896 den Versuch einer weiteren wissenschaftlichen Beschreibung, welche neben der Skizze einer Bannerwolke am großen Wiesbachhorn in Österreich auch eine Entstehungshypothese beinhaltete. Diese basierte auf der Existenz eines sogenannten "Lee-Rotors", in dem die Luft langsam kreisend auf der windabgewandten Seite des Berges ansteigt.

Trotz der Häufigkeit ihrer Erscheinung - der Universitätsprofessor und Leiter des Instituts für Physik der Atmosphäre Volkmar Wirth zählte zusammen mit Kollegen laut einer Veröffentlichung aus dem Jahr 2012 durchschnittlich 8 bis 12 Ereignisse pro Sommermonat an der Zugspitze - war das wissenschaftliche Interesse am Entstehungsmechanismus der Bannerwolke und den zugrunde liegenden dynamischen und thermodynamischen Prozessen in den folgenden einhundert Jahren sehr zurückhaltend und eher spekulativer Natur.

Folglich sind weitere, auf Beobachtungen stammende Veröffentlichungen rar und stammen unter anderem von den Meteorologen Wilhelm Peppler aus dem Jahr 1927 und Joachim Küttner aus 2000. Der Meteorologe und Professor an der Universität in Köln Jan Schween kombinierte zusammen mit Kollegen im Jahr 2007 schließlich Messungen mit Filmen von Bannerwolken im Zeitraffer und erstellten eine umfangreiche Definition der Bannerwolke. Dieser Definition nach darf die Bannerwolke ausschließlich auf der windabgewandten Seite des Berges auftreten und muss Kontakt zu seiner Oberfläche haben. Ihre Konsistenz sollte sich aus kondensiertem Wasserdampf zusammensetzen, um die Wolke nicht mit einem Schneebanner zu verwechseln, bei welchem Schnee- und Eiskristalle vom Gipfel verweht werden. Die Lebensdauer der Bannerwolke muss darüber hinaus die Zeit überdauern, welche ein Luftpaket benötigt, die Bannerwolke horizontal zu durchlaufen und befindet sich in der Größenordnung von einer Stunde. Des Weiteren darf die Bannerwolke primär keinen konvektiven Charakter besitzen. Das Aufsteigen der Luftmassen ist demnach nicht durch den Auftrieb bedingt, sondern durch dynamisch erzwungene Hebung im Lee des Berges.

Wie genau der Mechanismus nun letztlich aussieht, der für die Bannerwolkenbildung verantwortlich ist und was eine Arbeitsgruppe der Mainzer Gutenberg-Universität damit zu tun hat, erfahren Sie in einem der nächsten Themen des Tages an dieser Stelle.

MSc.-Met. Sebastian Schappert
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 23.09.2020