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Als Turbulenz bezeichnet man den Strömungszustand der Luft, der durch die Bildung und den Zerfall von Wirbeln gekennzeichnet ist. Bei der Entstehung der Turbulenz wird zwischen thermischer und dynamischer Turbulenz unterschieden.
Zur thermischen Turbulenz zählen die über erhitzten Flächen (z.B. über Städten) aufsteigenden Warmluftmassen. Dynamische Turbulenz entsteht bei Veränderungen der Windgeschwindigkeit zwischen verschiedenen Luftschichten (Windgeschwindigkeitsscherung). Diese kann auch durch die Störung einer laminaren Strömung durch überstreichen von Rauigkeitselementen (Bebauung, Wälder usw.) entstehen.
Die mittlere Turbulenz hängt im Wesentlichen ab von der betrachteten Höhe über Grund (Nabenhöhe der betreffenden Anlagen), der Oberflächenrauigkeit und Orografie (Geländeform) sowohl der näheren als auch der weiteren Umgebung, thermischen Einflüssen und schließlich von den mit den verschiedenen Windrichtungen typischerweise verbundenen Wetterlagen. Ostwinde sind aufgrund stabiler Hochdruckwetterlagen häufig weniger turbulent. Typische Tagesgänge der Turbulenz weisen im deutschen Binnenland im Mittel tagsüber ein höheres Turbulenzniveau auf, was durch die Sonneneinstrahlung und somit thermische Vorgänge bewirkt wird. Wegen der höheren Einstrahlungsstärke und -dauer im Sommer steigt die mittlere Turbulenz in dieser Jahreszeit.
Im Bereich der Windkraftnutzung wird zwischen der
- Umgebungsturbulenz also der Turbulenzintensität der freien Anströmung (kurz freie Turbulenz), d.h. ohne Einfluss von Windkraftanlagen und der
- Turbulenz im Park (auch effektive Turbulenz genannt)
unterschieden.
