17. Februar 2015 | M.Sc. Met. Stefan Bach
Shades of grey
Nein, liebe Leser, an dieser Stelle erfolgt keine Rezension zu einer bekannten Buchreihe oder zu einem kürzlich angelaufenen Kinofilm. Vielmehr ist mit diesem Titel die Färbung des Himmels gemeint, der derzeit in einigen Teilen Deutschlands mal mehr, mal weniger in Grauschattierungen erscheint.
Guten Morgen - was wird heute stärker sein: die Sonne oder der Nebel? pic.twitter.com/mNZ1GXR2OQ
— Eugen Freund (@EugenAFreund) 17. Februar 2015
Das liegt daran, dass wir es in Deutschland aktuell mit einer für den
Herbst und Winter typischen Wetterlage unter Einfluss hohen
Luftdrucks zu tun haben. Dabei hat sich in großen Teilen Deutschlands
unter einer Inversion (siehe auch Thema des Tages vom 11.02.2015) eine dichte Nebel- oder Hochnebeldecke
ausgebildet. Diese kann sich oft den ganzen Tag über zäh halten. Doch
warum löst sich der Nebel manchmal nur zögerlich auf?
Eine Nebelschicht lässt nur einen sehr geringen Teil der von der
Sonne kommenden Sonnenstrahlung zum Erdboden durch. Aufgrund der
hohen Albedo (Rückstrahlvermögen) der Nebeldecke wird der Großteil
der Sonnenstrahlung zurück ins All geworfen. Daher erscheint die
Nebeldecke vom Erdboden aus gesehen eben in Grautönen (womit wir
wieder beim Titel wären), vom Flugzeug aus hingegen weiß.
Jener geringe Anteil an Sonnenstrahlung, der die Vielzahl von
Wassertröpfchen des Nebels durchdringt, erreicht die Erdoberfläche,
die einen Großteil davon aufnimmt. Letztendlich gibt der Erdboden
wieder Energie an die darüber befindliche Luftschicht ab. Genau
dieser kleine Rest an Energie steht für die Erwärmung der Luft zur
Verfügung und kann für die Auflösung des Nebels sorgen. Denn die Luft
kann ab einer bestimmten Temperatur wieder genug Feuchtigkeit aus der
Luft aufnehmen, ohne dass es zur Kondensation kommt. Die
Nebeltröpfchen verdunsten dann und der Nebel löst sich allmählich
auf.
Aufgrund der Tatsache, dass Sonnenstrahlung an der Oberseite der
Nebeldecke abgeschirmt wird, neigt der Nebel dazu, sich selbst zu
erhalten. Zum Teil wird zwar ein Teil der Sonnenstrahlung in der
Nebeldecke auch absorbiert und überführt einige Nebeltröpfchen vom
flüssigen in den gasförmigen Aggregatszustand. Grundsätzlich gilt
jedoch, dass es umso schwieriger ist, den Nebel aufzulösen, je
mächtiger die Nebelschicht ist. Das liegt daran, dass mit zunehmender
Mächtigkeit immer weniger solare Strahlung zum Boden gelangt und auch
mehr Energie notwendig ist, um die entsprechend zunehmende Anzahl von
Nebeltröpfchen zu verdunsten. Diese spezifische Energie, die
aufgewendet werden muss, um den Übergang der Wassermoleküle aus dem
Wasserverband in die Atmosphäre zu ermöglichen, wird
Verdunstungswärme genannt und beträgt bei einer Temperatur von 2 °C
2493 Joule pro Gramm. Dass das vergleichsweise viel ist, zeigt das
folgenden Gedankenexperiment: Mit der zur Verdunstung von einem Gramm
Wasser notwendigen Energie könnte man ebenso gut knapp 600 Gramm
Wasser um ein Grad erwärmen. Allein daran wird deutlich, warum sich
ausgedehnte Nebel- und Hochnebelfelder im Herbst und Winter manchmal
über Tage hinweg nicht auflösen. Nicht zuletzt steht in diesen
Jahreszeiten die Sonne flach am Himmel und die pro Fläche ankommende
Sonnenenergie ist entsprechend geringer.
So erwärmt sich die bodennahe Luftschicht bei Nebel und Hochnebel im
Tagesverlauf kaum. Die Höchsttemperaturen bleiben gegenüber
nebelfreien Gebieten deutlich zurück. Ein weiterer Effekt ist jedoch
auch, dass es nachts infolge der Gegenstrahlung durch die Nebeldecke
kaum auskühlt (Reflexion der langwelligen Wärmestrahlung des Bodens
an der Unterseite des Nebels). Der Tagesgang der Temperatur ist also
entsprechend gering ausgeprägt oder fast nicht vorhanden.
Hier im Rhein-Main-Gebiet zeigte sich der vergangene Sonntag sehr
sonnig, während der gestrige Montag wieder durch eine zähe
Hochnebeldecke gekennzeichnet war. Das äußerte sich auch am
stundenweisen Temperaturverlauf, der hier einmal exemplarisch für die
Wetterstation Offenbach-Wetterpark aufgezeigt ist.
Man kann erkennen, dass sich die Luft am Sonntagvormittag nach
frostiger und wolkenfreier Nacht kräftig und schnell erwärmen konnte.
Nach Überschreiten des Maximums am Nachmittag kühlte sich die Luft
rasch wieder ab und erreichte zu Beginn der Nacht zum Montag wieder
Werte im Frostbereich. Im Laufe der ersten Nachthälfte zog jedoch von
Südosten her hochnebelartige Bewölkung herein. In der Folge erhöhte
sich die Gegenstrahlung und die Temperatur stieg wieder leicht in den
frostfreien Bereich an. Dort verharrte sie auf recht konstant
niedrigem Niveau bis in den Vormittag hinein, bevor sie bis zum
Nachmittag aufgrund der den Boden erreichenden Strahlung leicht
anstieg und um 14 Uhr 3,5 °C erreichte. Der Temperaturrückgang zur
Nacht hin vollzog sich deutlich langsamer und abgeschwächter als 24
Stunden zuvor, außerdem blieb es frostfrei.
© Deutscher Wetterdienst
Bild: DWD
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