Heiter bis Stürmisch

HBS015 Nebel

11 October 2020

Sitzen wir mitten im Nebel fest, bedeutet das für uns ja meist eher eine trübe Angelegenheit. Die Sonne scheint nicht und es ist klamm. Der Straßen-, und Flugverkehr auch läuft nicht wie geplant. Aber er kann auch schön sein. Am frühen Morgen als Nebelschwaden über der Landschaft oder als Dampf über Seen wirkt er fast magisch. Und in Wüsten wie die Namib in Afrika und die Atacama in Südamerika dient er als Lebensgrundlage für Mensch und Natur.

Bei einer Sichtweite von unter einem Kilometer wird von Nebel gesprochen. Ist es diesig und die Sichtweite reicht nur bis acht Kilometer wird das als Dunst bezeichnet. Das sind aber eigentlich nur Definitionen für die WetterbeobachterInnen. Oft gibt es einen Anhaltspunkt wie ein Mast oder Turm, der ein bzw. acht km weit weg ist. Wenn dieser nicht mehr sichtbar ist, wird Nebel bzw. Dunst notiert. Die WetterbeobachterInnen unterscheiden auch zwischen leichten, mäßigen und starken Nebel. Als Laie nimmt man Nebel aber meist erst ab einer Sichtweite von weniger als 300 Metern wahr oder würde das als Nebel bezeichnen.

Nebel entsteht, wenn gesättigte Luft den Taupunkt erreicht. Gesättigte Luft hat ihr Maximum an Wasserdampf erreicht, daen sie halten kann ohne dass Kondensation eintritt. Und der Taupunkt beschreibt die Temperatur, bei der Sättigung der Luft erreicht ist. Wird diese Temperatur unterschritten, kondensiert der Wasserdampf an sogenannten Aerosolen. Das ist das gleiche Prinzip wie wenn eine Wolke entsteht. Nebel ist quasi eine Wolke, die am Boden liegt. Mikroskopisch kleine Teilchen wie Staub, Pollen oder Salze dienen als Kondensationskerne. Der Wasserdampf in der Luft lagert sich an diesen kleinen Teilchen an und werden zu winzigen Wassertröpfchen. Für das menschliche Auge sind die noch gar nicht zu sichtbar. Diese Wassertröpfchen wachsen, verbinden sich und bilden die Grundlage für Nebel oder auch Wolken. Erst wenn Milliarden von den winzigen Wassertröpfchen in der Luft schweben, nehmen wir sie wahr. Dann wird das Licht an den Wassertröpfchen gestreut und die Sichtweite nimmt ab und wir nehmen sie als Dunst oder Nebel wahr.

Und nicht aller Nebel ist gleich. Es gibt viele verschiedene Arten. Und die werden durch ihre Entstehungsursache unterschieden. Nebel entsteht entweder durch die Abkühlung von wasserdampfhaltiger Luft, durch die Zufuhr von Wasserdampf bzw. Mischung von unterschiedlich temperierten Luftströmen oder durch Hinzugabe von Kondensationskernen.

Zur ersten Entstehungsart dem Abkühen von wasserdampfhaltiger Luft zählen der Strahlungsnebel und auch der Advektionsnebel. Der sogenannte Strahlungsnebel tritt in ruhigen Nächten mit klarem Himmel als Folge des nächtlichen Temperaturrückgangs auf. Oft entsteht Nebel, wenn der Temperaturunterschied besonders ausgeprägt ist. Und wenn die Nächte besonders kalt und langanhaltend sind. Und diese Kombination tritt üblicherweise im Frühling und Herbst auf. In der Nacht kühlt die Luft am Boden soweit ab bis sie nicht mehr Wasserdampf aufnehmen kann. Der Wasserdampf kondensiert, wenn die Taupunkttemperatur unterschritten wird und es bildet sich Nebel, den wir dann am frühen Morgen beobachten. Er reicht oft nur ein paar Hundert Meter hoch. Kann aber durch nur minimal Temperaturunterschiede stark in seiner Mächtigkeit und Dichte variieren. Deshalb ist er für MeteorologInnen häufig eine Qual bzw. fast unmöglich vorherzusagen. Sobald die Sonne aufgeht löst sich diese Art von Nebel aber schnell wieder auf. Kann die Sonne das allerdings nicht schaffen, existiert der Nebel meist mehrere Tage. Nebel hat nämlich einen selbst verstärkenden Effekt. Die Obergrenze des Nebels löst nun den eigentlichen Boden als Boden ab. Nun wird wegen seines hohen Reflexionsvermögens bis zu 90% der auftreffenden Energie wieder nach oben zurück geworfen. Nur wenig Energie kann für die Erwärmung und damit die Auflösung des Nebels aufgewandt werden. Meist liegt es dann an einer Front bzw. einem Luftmassenwechsel den Nebel davonzuschieben bzw. aufzulösen.

Der sogenannte Advektionsnebel entsteht, wenn relativ warme, feuchte Luft über eine kältere Oberfläche oder Luftschicht geschoben wird. Advektionsnebel zählt zur dauerhaftesten und mächtigsten Nebelform. Bei uns tritt sie vorallem im Winter auf. Das ist beispielsweise der Fall, wenn warme Luft über einen gefrorenen See oder eine Schneedecke geschoben wird. Oder auch im Frühjahr an den Küsten. Dann ist das Meer noch kälter als das Festland. Wird die Luft vom Festland übers Meer geschoben, dann kühlt sich die Luft ab und es kann sich Nebel bilden. Manchmal löst sich der Nebel auch vom Boden ab. Dann wir er oft als Hochnebel bezeichnet und sorgt für einen grauen trüben Himmel.

Die zweite Ursache warum Nebel entsteht, ist das Hinzufügen von Wasserdampf zur Luft. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn sich zwei unterschiedlich temperierte Luftströme vermischen. Dieser Prozess tritt beim Verdunstungsnebel und auch beim sogenannten Mischungsnebel auf. Ganz typischer Weise passiert das beispielsweise über Seen, Mooren oder Küsten. Hierbei strömt kalte Luft über deutlich wärmere Gewässer, wird dabei erwärmt und kann gleichzeitig mehr Wasserdampf halten. Nun steigt sie aber aufgrund der Erwärmung auf, wird allerdings wieder abgekühlt und kann nun wieder weniger Wasserdampf halten. Der Wasserdampf kondensiert und es bildet sich Nebel. Das erweckt dann den Eindruck als ob die Seen oder das Meer dampfen würde. Wer das Prinzip mal beobachten möchte, aber der Weg zu weit ist um zum See mit Nebelschwaden zu fahren, kann das auch ganz leicht von zu Hause aus tun. Allerdings in einer eher kleineren Version. Das physikalische Prinzip des Mischungsnebels ist das gleiche wie das Dampfen des heißen Tees in der Tasse oder der Suppe im Teller.

Die dritte Entstehungsursache ist das Hinzufügen von Kondensationskernen. Das ist dann eher dreckiger Nebel und ist unter dem Namen Smog bekannt. Kondensationskerne gelangen durch den Ausstoß von Partikeln durch Industrie-, Hausbrand- und Autoabgasen in die Luft. Das ermöglicht eine frühzeitige Kondensation des Wasserdamfes. Sind mehr Kondensationskerne in der Luft, gibt es mehr Möglichkeiten für den Wasserdampf an den Partikeln zu kondensieren. Daher gibt es in Städten auch durchschnittlich mehr Nebeltage (Tage an denen Nebel beobachtet wird) als in ländlichen Regionen. Eine der schlimmsten Smog-Ereignisse war im Dezember 1952 in London.

Es ist zwar sehr nützlich Nebel nach seiner physikalischen Entstehungsurache zu klassifizieren, in Realität gestaltet sich das aber als etwas schwierig. Typischerweise spielen bei der Entstehung von Nebel mehrere Prozesse eine Rolle und unterscheidet sich immer von Nebel zu Nebel. Diese Kombination von verschiedenen Ursachen macht es auch sehr schwierig die Entstehung und auch die Auflösung von Nebel vorherzusagen. Auf die morgentlichen Nebel in der Namib und der Atacama ist allerdings Verlass.

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