29.03.2017

WetterBlog 22 2016/17 | Firn und Feuchtigkeit

Aussichten: Sonne, am Wochenende weniger Sonne

Der WetterBlog orientiert sich diese Woche am letzten Schneegestöber und befasst sich mit der Frage, warum die Luftfeuchtigkeit für den Frühjahrsfirn relevant ist. Das Wetter ist und bleibt eher langweilig, mit viel Sonne im gesamten Alpenraum bevor es am Wochenende etwas unbeständiger wird.

LH LR Schwindender Schnee, aber recht guter Firn, wo noch welcher übrig ist.

Aktuelle Lage und Aussichten

meteociel.fr 500hPa Geopotential und Bodendruck, heute, Mittwoch 29.3. Ministörung streift mit ein paar Wolken, beeindruck Hochdruck aber wenig.

Derzeit befindet sich der gesamte Alpenraum unter Hochdruckeinfluss. Die Luftmasse war in den letzten Tagen sehr trocken, so dass es nachts stark auskühlen konnte, während tagsüber vielerorts fast schon frühsommerliche Temperaturen erreicht wurden. Bis inklusive Freitag wird der Sonnenschein im Norden und Osten höchsten durch ein paar Wolken hier und da gestört (lokale Schauer sind möglich aber unwahrscheinlich), im Südwesten wird es schon am Freitag etwas unbeständiger: Ein aus Westen nahender Trog erreicht die Europäische Atlantikküste und rutscht über Frankreich nach Süden. Die Alpen liegen trogvorderseitig, also östlich des Trogs, und geraten so in eine zunehmend südliche Anströmung. Im Süden staut es, im Norden kommt Föhn auf und die feuchtere Mittelmeerluft lässt das Wetter allgemein etwas labiler werden. Wie es am Sonntag weiter geht ist noch sehr unsicher. Es deutet sich eine Störung aus NW an, die eine Abkühlung mit sich bringt und den höheren Lagen etwas Neuschnee bescheren könnte, vor allem im Westen. Was mit dieser Störung genau passiert ist noch ziemlich unsicher, ich würde mich mal noch nicht drauf verlassen.

meteociel.fr 500hPa Geopotential und Bodendruck, Samstag 1.4. Aus Westen nähert sich ein Tief und drängt das Hoch der letzten Tage nach Osten ab. Die Anströmung dreht auf Süd.

Luftfeuchtigkeit: Basics

In den letzten Tagen gab es durch die sehr trockenen Verhältnisse vielerorts perfekten Firn. Was genau war nochmal die Luftfeuchtigkeit, und warum interessiert sie uns im Frühjahr?

Die Luftfeuchtigkeit gibt an, wieviel Wasserdampf in der Luft enthalten ist. Die absolute Luftfeuchtigkeit wird in „Gewicht Wasserdampf pro Volumen Luft" angegeben, also meist in Gramm pro Kubikmeter. Wieviel Wasserdampf die Luft enthalten kann, bevor das Wasser kondensiert und als Niederschlag oder Tau ausfällt, hängt stark von der Temperatur ab, daher wird häufig nicht die absolute, sondern die relative Luftfeuchtigkeit in Prozent angegeben. 100 % entsprechen dabei der Sättigung, also dem maximal möglichen Wert bei gegebener Temperatur und Luftdruck. Bei gegebener absoluter Feuchtigkeit ist die relative Feuchtigkeit bei kälteren Temperaturen höher, als bei wärmeren. Kalte Luft kann also weniger Feuchtigkeit aufnehmen* (Fußnote!) als warme.

Wasserdampf und Strahlung

wetteronline Satelliten Bild von gestern (sichtbar): Komplett wolkenfrei in den Alpen, sehr trockene Luft.

Wasserdampf ist das wichtigste Treibhausgas in unserer Atmosphäre und verantwortlich für etwa zwei Drittel des natürlichen (!) Treibhauseffekts, ohne den wir nicht existieren würden. Wasserdampf nimmt eintreffende Sonnenstrahlung auf, absorbiert aber auch die von der Erdoberfläche ausgehende Wärmestrahlung (Infrarot) zu großen Teilen, zumindest außerhalb des atmosphärischen Fensters

Je mehr Wasserdampf in der Atmosphäre enthalten ist, desto mehr Wärmestrahlung kann absorbiert werden, sowohl klimatisch und global gesehen, als auch im sehr kleinen Rahmen bei der nächtlichen Auskühlung eines Firnhanges. Wenn die Luft sehr trocken ist, kann die nächtliche Ausstrahlung (Wärmestrahlung im Infrarotbereich) ungehindert von statten gehen und es bildet sich ein schöner Harschdeckel, der tagsüber wieder zu Firn wird. Ist die Luft feuchter, kann die Schneeoberfläche schlechter abstrahlen und kühlt nicht so stark aus. Die Wassermoleküle in der Luft blockieren quasi die von der Schneeoberfläche ausgehende Strahlung, sie kommt nicht weg und die Oberfläche kühlt weniger aus.

Taupunktsdifferenz

https://lawine.tirol.gv.at/schnee-lawineninfo/wetterstationen/ Stationsverlauf der letzten Woche, Sonnbergalm, südliche Ötztaler.

Um abzuschätzen, wie viel die Schneeoberfläche über Nacht abstrahlen konnte, ist die Taupunktsdifferenz ein gutes Maß, das man auch häufig in Wetterstationsdaten wiederfindet. Der Taupunkt ist jene Temperatur, auf die ein Luftpaket gekühlt werden müsste, um Sättigung zu erreichen. Ich habe also Luft mit einer gegebenen Temperatur und einem gegebenen Feuchtegehalt unter 100%. Wenn ich die Luft abkühle, steigt die relative Feuchte aus oben genannten Gründen. Wenn sie 100% erreicht, bin ich am Taupunkt und das Wasser kondensiert, zum Beispiel in Form von Tau am Boden, an der Fensterscheibe oder der Zeltwand - daher der Name. Die Taupunktsdifferenz ist der Unterschied zwischen der tatsächlichen Temperatur und dem Taupunkt.

In der Stationsgrafik sieht man deutlich, wie der Taupunkt (Taupunkt blau, Lufttemperatur rot, Schneeoberflächentemperatur grau) am 27.3. stark fällt – die Luft ist sehr trocken, daher müsste man sie stark abkühlen, um Sättigung bzw 100% Luftfeuchte zu erreichen. In den Tagen zuvor war noch leicht der Einfluss des letzte Woche besprochenen Tiefs über der Iberischen Halbinsel zu spüren. In der Stationsgrafik sieht man das an der konstant südlichen Windrichtung (leicht föhnig). Dieses Tief verschwand dann endgültig aus dem hiesigen Wettergeschehen und der Weg wurde frei für trockenere, etwas kühlere Luft aus Norden (siehe auch drehende Windrichtung). Am heutigen Mittwoch streift eine sehr schwache Störung die Nordalpen. Das äußert sich nur in Form von ein paar Wolken und eben in der wieder etwas feuchteren Luft, die die geringere Taupunktsdifferenz in der Stationsgrafik bedingt. Während gestern der gesamte Alpenraum fast komplett wolkenfrei war, sieht man heute sowohl im sichtbaren, als auch im IR Satellitenbild die Auswirkungen der Ministörung.

Im Infrarotbild sieht man den Wasserdampf im Satellitenbild besser, als im sichtbaren Wellenlängenbereich, wo man nur die Wolken sieht. Preisfrage: warum?

wetteronline Satelliten Bild von heute (sichtbar): Wolken kommen näher, Ministörung bringt etwas mehr Feuchtigkeit.

wetteronline Satelliten Bild von heute, Infrarot: Im IR Bereich sieht man den Wasserdampf besser.

 

*Die Idee, die Luft würde Wasserdampf „aufnehmen", ähnlich wie ein Schwamm, ist eine Vereinfachung, die nicht so richtig den Tatsachen entspricht. Wann wie viele Wasserteilchen verdunsten oder kondensieren, hat nichts mit den anderen Bestandteilen der Luft zu tun und die Sättigungskonzentration ist auch keine „Platzfrage". Wäre „die Luft" ein Schwamm, würde noch sehr viel mehr Feuchtigkeit „hinein passen", als bei 100% relativer Feuchte der Fall. Sättigung tritt ein, wenn sich Verdunstung und Kondensation an einer Wasseroberfläche die Waage halten, also gleich viele Teilchen vom flüssigen in den gasförmigen Zustand wechseln wie umgekehrt. Wieviel Verdunstung stattfindet, hängt von der kinetischen Energie der Wasserteilchen ab, nicht vom Rest der Luft. Auch ohne die restlichen Bestandteile der Luft (Stickstoff, Sauerstoff, usw) würde sich fast die gleiche Sättigungskonzentration einstellen. Es geht nicht darum, wie viel die Luft „aufnehmen" kann, die flüssigen und gasförmigen Wasserteilchen müssen das mit der Sättigung unter sich aus machen.

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