Konzentration
Wo ist es wie feucht?
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| Verteilung des Wasserdampfes |
Die Menge an Wasserdampf, die maximal in der Luft enthalten sein kann, hängt stark von der Temperatur ab. Je wärmer die Luft, desto mehr Wasserdampf kann sie enthalten, ohne dass dieser kondensiert und sich Wassertröpfchen bilden. Enthält die Luft diese maximale Menge an Wasserdampf, ist sie gesättigt. Ihre relative Feuchte beträgt dann 100%. In und unmittelbar um Wolken herum ist die Luft zum Beispiel gesättigt. Dadurch kommt es zu der Kondensation, bei der sich die Wolkentröpfchen bilden können, die wir sehen.
Durch die Temperaturabhängigkeit kann die Luft in den Tropen, wo es am wärmsten auf der Erdoberfläche ist, die grösste Menge an Wasserdampf aufnehmen, und an den Polen die kleinste. Ausserdem nimmt fast überall in der Troposphäre die Temperatur mit der Höhe ab. Dadurch ist die größtmögliche Wasserdampfmenge am Boden höher als weiter oben
| Dynamik des Wasserdampfes |
Wasserdampf ist dynamisch. Er bleibt nicht an Ort und Stelle, sondern wandert mit Wind und Wolken, zieht über Berge und durch Täler, steigt auf und kühlt sich ab, sinkt wieder und erwärmt sich.
Wenn Luft aus ihrer Ursprungshöhe angehoben wird, kühlt sie ab, und kann dadurch weniger Wasserdampf enthalten. Der sinkende maximale Gehalt an Wasserdampf kommt dem realen immer näher. Daher kann es in aufsteigender Luft zu hohen relativen Feuchten und damit zu Kondensation (Wolkenbildung) kommen. Umgekehrt sinkt die relative Feuchte in absinkender Luft mit der steigenden Temperatur. Dadurch können sogar bestehende Wolkentröpfchen wieder verdunsten.
Dieser Effekt wird bei unseren Wettersystemen deutlich. In Hochdruckgebieten sinkt die Luft ab. Dadurch wird sie trocken, und eventuell bestehende Wolken lösen sich oft auf. In Tiefdruckgebieten steigt die Luft dagegen auf, und es bilden sich Wolken, die meistens auch Regen bringen.
 Quelle: ESPERE
Tropenwälder = TIEF - Wüsten = HOCH
Dieses Verhalten läßt sich vor allen Dingen über den Tropen und der Wüste beobachten. Die feuchte Luft steigt über den tropischen Regenwäldern auf, kondensiert in der kalten Luft in der Höhe (hier: blau = kalt, warm = rot) und bildet dicke Regenwolken. Diese regnen zum Teil aus. Dann zieht die Luft in Richtung der Wüsten und sinkt wieder zum Boden. Hier herrscht hoher Luftdruck. Die Wolken, die noch bestanden haben, verdunsten auf dem Weg nach unten. Es kommt fast nie zu Regenfällen.
Wasserdampf kommt zwar auch über den Regenwäldern, hauptsächlich aber durch Verdunstung über dem Ozean in die Atmosphäre. Wenn der Wasserdampf kondensiert und die Wolkentröpfchen groß genug werden, so dass sie ausregnen, gelangt das Wasser entweder direkt in den Ozean zurück, oder es fliesst von der Erdoberfläche erst ins Grundwasser und dann über Flüsse wieder in den Ozean.
| Konzentration und Einheit |
Die Menge an Wasserdampf in der Luft kann in verschiedenen Maßzahlen angegeben werden. Weit verbreitet ist die Angabe der spezifischen Feuchte in g Wasserdampf pro kg feuchte Luft. Diese Zahl ändert sich auch bei Temperaturänderungen nicht, solange keine Kondensation auftritt. Die maximal mögliche Menge an Wasserdampf liegt zum Beispiel an den Polen und in grösseren Höhen auch in den Tropen weit unter 1 g/kg. Sie kann aber in den Tropen an der Erdoberfläche bis über 30 g/kg betragen.
Quelle: ESPERE
Ein anderes Maß existiert für die Gesamtmenge an Wasserdampf in einer gedachten Luftsäule.über einem bestimmten Punkt an der Erdoberfläche. Es ist die Höhe des Wasserspiegels, der erreicht würde, wenn alles Wasser auf einmal kondensieren und ausregnen würde. Diese Menge reicht von wenigen Milimetern an den Polen bis zu über 40mm in den Tropen (siehe auch Karte Wasserdampfmessung).
Dies bedeutet: Würden wir alles Wasser aus der Atmosphäre pressen, das in einer Luftsäule über einer Wanne steht und es in diese Wanne füllen, so stände das Wasser in den Tropen manchmal mehr als 4 cm hoch.
Diese Zahlen lassen erahnen, wie stark die Feuchte innerhalb der Troposphäre variiert. Zusätzlich können praktisch an jedem Punkt der Erde relative Feuchten zwischen 0% und 100% auftreten. Diese große Variabilität des Wasserdampfgehaltes in der Troposphäre wird hauptsächlich durch dynamische Prozesse (z.B. Aufsteigen und Absinken) bestimmt, und hat ihrerseits Auswirkungen auf das Wetter und langfristig auch auf das Klima auf der Erde.
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Wir fassen zusammen:
Der Wasserdampfgehalt der Atmosphäre ist sehr unterschiedlich und hängt stark von der Lufttemperatur ab. Kalte Luft (Polargebiete, Troposphäre in ca. 10 km Höhe) ist sehr trocken, warme Luft kann viel Feuchtigkeit aufnehmen. Doch auch in warmen Regionen kann die Luftfeuchte zwischen 0% und 100% (Wüsten u. Regenwald) schwanken. Durch die starken Schwankungen je nach Ort und Höhe ist der Wasserdampf in der Klimavorhersage eine schwer abzuschätzende Größe.
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Text: Susanne Nawrath - Forschungszentrum Jülich
Grafik: Elmar Uherek - MPI für Chemie Mainz
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