Wenn der Hahn kräht auf dem Mist -
Eine Einführung in die Geheimnisse des Wetters
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Die Luft um uns herum besteht im wesentlichen aus Stickstoff - etwa 78% -, nur etwa 21% sind Sauerstoff, dem für uns so wichtigen Gas. Der kleine Rest besteht aus diversen Edelgasen wie Argon oder Helium sowie Gasen wie Kohlendioxid und anderen "Treibhausgasen". Diese Zusammensetzung ist in der Troposphäre im wesentlichen konstant, nur der Mensch pfuscht in letzter Zeit ein wenig daran herum: durch zusätzliche Treibhausgase (vor allem Kohlendioxid und Methan) wird der natürliche und für uns lebenswichtige Treibhauseffekt (ohne ihn hätten wir Verhältnisse wie auf dem Mond: im Schatten -100°C, in der Sonne +100°C) verstärkt.

Der einzige schwankende Anteil der Luft ist das Wasser. Der Wasseranteil liegt zwischen 0% und 4% - eigentlich nicht viel, möchte man denken, aber diese 4% machen das Interessante an unserem Wetter auf der Erde aus. Die Feuchtigkeit in der Luft wird als Wolke sichtbar, ist aber auch (vor allem!) unsichtbar als Wasserdampf vorhanden. Im dampfförmigen Zustand bindet das Wasser große Energiemengen, die beim Übergang in Flüssigwasser (der Kondensation) wieder frei werden.

Die Feuchte ist die Menge des Wassers in der Luft. Unterschieden werden verschiedene Feuchtemaße: die spezifische Feuchte ist das Verhältnis der Masse Wasser pro Masse Luft, die absolute Feuchte stellt das Verhältnis von Masse Wasser pro Volumen dar. Die relative Feuchte ist die absolute Feuchte geteilt durch die Sättigungsfeuchte. Dies ist die maximale Feuchte, die die Luft aufnehmen kann. Sie hängt von der Temperatur ab. Je wärmer es ist, desto mehr Wasserdampf kann gespeichert werden (siehe Abb. 2). Wenn die absolute Feuchte die Sättigungsfeuchte erreicht (die relative Luftfeuchte also 100% beträgt), dann kommt es zur Kondensation: es bilden sich Nebel oder Wolken.

Abb.2 Maximale Luftfeuchtigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur. Wenn wir von einer Feuchte F bei einer Temperatur T ausgehen, können wir die Sättigung (und damit die Wolkenbildung) auf zwei Arten erreichen. Entweder durch Erhöhung der Feuchte F bei gleichbleibender Temperatur T oder durch Erniedrigung der Temperatur bei gleicher Feuchte F

Um die relative Feuchte zu erhöhen, gibt es zwei Möglichkeiten. Zum einen kann bei gleichbleibender Temperatur die absolute Feuchte erhöht werden - was häufig im Badezimmer beim Duschen beobachtet wird. Irgendwann kann kein Wasser mehr verdunsten, dann schlägt es sich zuerst an den (kühleren) Wänden in Tröpfchenform nieder. Oder aber die Temperatur sinkt bei konstanter absoluter Feuchte - wir öffnen das Fenster vom Bad und beobachten Nebelschwaden, die in die kalte Luft draußen hinausziehen. Kondensstreifen hinter Flugzeugen sind ein anderes schönes Beispiel hierfür.

Diejenige Temperatur, bei der diese Kondensation eintritt, bezeichnet man als Taupunkt. Eine Erhöhung der absoluten Feuchte bedingt immer auch eine Taupunkterhöhung. Die Differenz zwischen Temperatur und Taupunkt am Boden gibt uns ein Maß für die Wolkenuntergrenze: Höhe der Wolkenbasis = 123 Meter mal Taupunktsdifferenz. Beträgt zum Beispiel die Temperatur am Boden 20°C und der Taupunkt 12°C, dann haben wir eine Basishöhe von (theoretisch) 984m. Aufsteigende Luft kühlt sich ab, die absolute Feuchte bleibt gleich. Damit sinkt der Taupunkt, allerdings langsamer als die Temperatur. Die Differenz aus den Abnahmen führt auf die berechnetete Basishöhe.

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