Warum ist es bei gleichem Sonnenstand unterschiedlich warm?

Wir freuen uns derzeit über das schöne Spätsommerwetter und die sehr milden oder gar warmen Temperaturen. (Im Oktober gelten Temperaturen ab 18 Grad als sehr mild, oberhalb 22 Grad als warm.)

... und nochmal romantisches Nordhessen bei schönem Wetter. #vielmehralsnurahlewurscht pic.twitter.com/68NwB5XATG
— Ute Janßen (@schibulska) 4. Oktober 2014

Ein Blick in astronomische Tabellen zeigt uns, dass z.B. der 08.
Oktober vom Sonnenstand her dem des 06. März entspricht. Da die Erde
von der Sonne geheizt wird, müssten also von der Definition der
Temperaturwerte als sehr mild oder warm im März die gleichen Werte
wie im Oktober gelten. Im März aber liegen die entsprechenden
Temperaturen bei 14 bzw. 18 Grad, also etwa 4 Grad niedriger.
Und in der Tat, keiner von uns wird sich an einen Märzbeginn erinnern
können, der über eine Woche Temperaturen hatte, wie wir sie derzeit
erleben (vom heutigen Sonntag im Westen mal abgesehen):
Seit Monatsbeginn und voraussichtlich auch die nächste Woche sehr
mild und teilweise warm, mit Sommertagspotenzial (Maximum 25 Grad
oder höher) in weiten Teilen Deutschlands am kommenden Freitag.
Solche Witterungsperioden sind Anfang Oktober nicht ungewöhnlich.
2007 beispielsweise lagen in Frankfurt bis zum 17. die Temperaturen
im sehr milden Bereich.

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Sonnenstandsdiagramm für Regensburg

Warum aber können wir so hohe Temperaturen Anfang bis Mitte März
nicht erwarten?

Die Sonne steht zwar auf gleicher Höhe wie im Oktober, aber die
Lufttemperatur wird hauptsächlich von der Temperatur des Untergrundes
bestimmt, da die Luftmoleküle die Sonnenstrahlung kaum absorbieren
können und daher von der Sonne nur wenig erwärmt werden.
Die Sonne erwärmt zunächst den Untergrund, also Wasser bzw. die feste
Erde.
Erst die Wärmestrahlung des Untergrundes heizt die Luft.

Wenn es bei uns im Oktober warm ist, dann kommt die Luftmasse vom
(westlichen) Mittelmeer. Die normale Temperatur des Mittelmeers als
Untergrund beträgt Anfang März um die 20 Grad. Derzeit beträgt sie,
wie im langjährigen Mittel für Anfang Oktober, etwa 24 Grad.
Bei gleichem Sonnenstand entsprechen also die Differenzen für sehr
milde und für warme Temperaturen genau der mittleren Differenz der
Mittelmeertemperaturen.
Die vier Grad betreffen die spezielle Wetterlage, bei anderen
Wetterlagen ergeben sich unterschiedliche Werte.

Woher kommen die unterschiedlichen Temperaturen bei gleichem
Sonnenstand?

Nehmen wir mal an, wir haben eine Herdplatte mit einer Temperatur von
100 Grad und stellen einen Topf mit 20 Grad warmem Wasser drauf.
Das Wasser wird nicht sofort 100 Grad warm sein, sondern muss erst
erhitzt werden. Nehmen wir den Topf von der Herdplatte, nimmt das
Wasser nicht sofort Zimmertemperatur an, sondern das dauert eine
Weile.
Diese Zeitverzögerung gilt natürlich auch für das System Sonne und
Erde.
Daher sind die höchsten Temperaturen des von der Sonne erhitzten
Untergrundes und damit auch die der Luft nicht zur Zeit des
Sonnenhöchststandes zu erwarten, sondern, je nach Untergrund, einige
Zeit später. Die Zeitverzögerung kann bis zu zwei Monaten betragen.

Wir sehen also: Gleicher Sonnenstand führt bei gleicher Wetterlage
nicht zu gleichen Lufttemperaturen. Die Differenzen betragen in den
Übergangsjahreszeiten etwa 5 Grad.

© Deutscher Wetterdienst