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Scherungsinstabilität

Wenn in einer laminaren Luftströmung eine kritische Windscherung überschritten wird, so wird die Strömung instabil, das heißt es kommt zur spontanen Ausbildung chaotischer (turbulenter) Strömungsmuster (sog. dynamische Turbulenz). Der kritische Punkt, ab welchem eine anfangs laminare Strömung aufgrund einer anwachsenden Scherung in eine turbulente Strömung umschlägt, wird in der theoretischen Physik durch die Reynoldszahl beschrieben.

Scherungsturbulenz spielt zum einen in der planetarischen Grenzschicht eine Rolle. Andererseits ist der Begriff der Scherungsinstabilität eng mit der Entwicklung barokliner und barotroper Wellenstörungen verknüpft. So muss beispielsweise für die Entwicklung instabiler barokliner Wellenstörungen neben anderen Faktoren insbesondere auch eine kritische vertikale Windscherung überschritten werden. Ähnlich verhält es sich bei der barotropen Instabilität, bei der jedoch eine kritische horizontale Windscherung überschritten werden muss, bevor es zur Ausbildung instabiler Wellen kommen kann.

Starke vertikale Windscherung in unteren Luftschichten
Starke vertikale Windscherung in unteren Luftschichten, sichtbar gemacht durch die Abgasfahnen eines Kraftwerks am Rande der Köln Bonner Bucht.
Foto: Christian Neuhaus


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