Luftfeuchte
Luftfeuchte beschreibt den Wasserdampfgehalt der Atmosphäre. Sie ist entscheidend für Wolkenbildung, Niederschlag, Sicht und Eisbildung.
Quelle: WMO Guide to Meteorological Instruments; ICAO Annex 3; AMS Glossary.
Absolute vs. relative Feuchte
| Begriff | Definition |
|---|---|
| Absolute Feuchte | Masse Wasserdampf pro Volumen Luft (g/m³) |
| Relative Feuchte (RH) | Verhältnis aktuelle Feuchte / maximal mögliche Feuchte bei aktueller Temperatur (in %) |
| Spezifische Feuchte | Masse Wasserdampf pro Masse Luft (g/kg) |
| Mischungsverhältnis | Masse Wasserdampf pro Masse trockener Luft (g/kg) |
Relative Feuchte allein zeigt nicht die Wassermenge
Die relative Feuchte kann nicht verwendet werden, um die tatsächliche Wassermenge zu bestimmen, die in der Luft enthalten ist ("the relative humidity cannot be used to determine the actual amount of water which is contained in the air"):
- 100 % RH bei 0 °C = ca. 4,8 g/m³ Wasser.
- 100 % RH bei 30 °C = ca. 30 g/m³ Wasser — 6× so viel wie bei 0 °C!
- → RH-Wert allein sagt nichts über die tatsächliche Wassermenge.
Maximale Wasseraufnahme — temperaturabhängig
Die maximal mögliche Menge Wasserdampf, die Luft halten kann, steigt mit zunehmender Temperatur ("the maximum possible amount of vapour water air can hold increases with increasing temperature"):
- Wärmere Luft kann deutlich mehr Wasserdampf aufnehmen (etwa Verdopplung pro 10 °C).
- Konsequenz: tropische heiße Luft kann viel Wasser tragen, polare kalte Luft sehr wenig.
Taupunkt (Dew Point)
Der Taupunkt ist definiert als die Temperatur, auf die die Luft abgekühlt werden müsste, damit Kondensation eintritt ("the dewpoint is defined as the temperature to which air would have to cool in order for condensation to occur"):
- Bei gegebenem Wasserdampfgehalt: konstante Temperatur, bei der RH = 100 % erreicht würde.
- Höherer Taupunkt = mehr Wasserdampf.
Spread — T und Td
Spread (Spreizung) = Differenz zwischen Temperatur und Taupunkt.
- Kleiner Spread = hohe RH = Wolken/Nebel nahe.
- Großer Spread = niedrige RH = trockene Luft.
Wenn die Temperatur bei konstantem atmosphärischem Druck und Taupunkt steigt, nimmt die relative Feuchte ab ("when the temperature increase with a constant atmospheric pressure and dewpoint, relative humidity decreases").
Der Spread (Differenz zwischen Temperatur und Taupunkt) nimmt in aufsteigender Luft typischerweise ab ("the spread (difference between temperature and dewpoint) usually decreases in ascending air") — aufsteigende Luft kühlt schneller (adiabatisch -1,0 °C/100 m) als der Taupunkt fällt (-0,2 °C/100 m).
Fog-Bildung bei Spread = 0
Fog bildet sich, wenn die Lufttemperatur dem Taupunkt entspricht, was zu einem Null-Temperatur-Taupunkt-Spread führt, mit relativer Feuchte, die sich 100 % nähert oder erreicht, was zur Kondensation von Wasserdampf in sichtbare Tropfen führt ("fog forms when the air temperature equals the dew point, resulting in a zero temperature-dew point spread and relative humidity approaching or reaching 100 %, causing water vapor to condense into visible droplets").
Spread und Sicht
Die Reduktion des Spreads verursacht eine Reduktion der Sicht bei sonst unveränderten Bedingungen ("the reduction of spread causes a reduction of visibility in otherwise unchanged conditions"):
- Spread sinkt → RH steigt → Wasserdampf kondensiert → Dunst/Nebel → Sichtverlust.
Kondensationsbedingungen
Supersaturation und Kondensationskerne sind Voraussetzungen, die für Kondensation erfüllt sein müssen ("supersaturation and condensation cores are preconditions that have to be met for condensation to occur"):
- Supersaturation: RH > 100 % (kurz, bei sehr schneller Abkühlung).
- Kondensationskerne: kleine Teilchen (Staub, Salz, Pollen), an denen sich Wassermoleküle anlagern.
- Ohne Kerne kann RH bis ca. 400 % gehen, bevor spontane Kondensation eintritt — in der Atmosphäre praktisch nie erreicht.
Hoar Frost durch Sublimation in wolkenfreier Luft
Sublimation von Wasserdampf in wolkenfreier Luft kann zur Bildung von Hoar Frost (Reif) auf einem Flugzeug führen ("sublimation of water vapour in cloud-free air can cause formation of hoar frost on an aircraft"):
- Bei stark unterkühltem Flugzeug (z.B. nach langem Hochflug) und Eintauchen in feuchtere, wärmere Luft.
- Wasserdampf wird direkt zu Eis (Sublimation Gas → Fest).
- Folge: Tragfläche, Windschutzscheibe vereisen.
Supercooled Aircraft + High Humidity Air
Wenn ein deutlich unterkühltes Flugzeug in eine Luftschicht mit hoher Feuchtigkeit fliegt, kann auch in wolkenfreier Luft bei Temperaturen über 0 °C Airframe-Vereisung auftreten ("when a significantly supercooled aircraft flies into a layer of air with high humidity airframe icing can also occur in cloud-free air at temperatures above 0°").