Wetter

Luftfrost über Schneelandschaft

von Holger Westermann

Am kältesten ist die Luft in 2 Metern Höhe über dem Boden, dem Niveau der offiziellen Temperaturmessung, frühmorgens kurz nach Sonnenaufgang. Dabei werden über Schnee deutlich tiefere Werte gemessen als in schneefreien Regionen - nicht weil der Schnee so kalt ist, sondern wie er so gut wärmt.

Die Erwärmung bodennaher Luftschichten hat hierzulande mehrere Ursachen: Zustrom warmer Luftmassen, Föhn (adiabatische Erwärmung absinkender Luft bei zunehmendem Druck) oder Konvektion an erwärmten Flächen wie Wasser oder Boden (Kontaktübertragung) und direkte Sonnenstrahlung. Kleinere Effekte sind Nebel- und Eisbildung (Kondensations- und Kristallisationswärme) oder Luftdruckanstieg. Kälte ist nichts anderes als der Verlust dieser Wärme. Der mächtigste und nachhaltig wirksamste Effekt ist der Wechsel der Jahreszeiten.

Mehr als 16 Stunden täglich erwärmt im Sommer die Sonnenstrahlung den Boden und dadurch mittelbar die direkt darüber liegende Luft. In sternklarer Nacht entweicht ein Teil dieser Wärme wieder ins -273°C kalte Weltall (aufgrund der elektromagnetischen Hintergrundstrahlung im Weltall und der Bewegung in den Galaxien wird auch ein Wert von -270°C genannt). Bei tagsüber bedecktem Himmel wirken Wolken wie ein Sonnenschirm, im Schatten bleibt es kühler. Ist es nachts bewölkt verhindert die Wolkendecke die Wärmeabstrahlung und es bleibt vergleichsweise mild.

Im Winter währt der lichte Tag nur 8 bis 9 Stunden und die Sonne entfaltet dabei nur wenig Strahlkraft, selbst zur Mittagszeit zieht sie auf flacher Bahn über den Himmel. Die Bestrahlungsstärke der Sonne erreicht im Winter an den deutschen Küsten nur noch rund 24 % ihres maximalen Sommerwertes, in München und Wien nur noch 35 %. Dementsprechend ist die Erwärmung an Wintertagen deutlich geringer als im Sommer, während die Auskühlung bei Nacht gleichbleibend intensiv ist. Die Temperaturdifferenz zwischen +25°C und -273°C unterscheidet sich nicht so sehr von 0°C und -273°C. Geringe Wärmestrahlung bei Tag und lang anhaltende Abkühlung bei Nacht lassen hierzulande die Temperatur im Winter sinken, auch wenn der Zustrom eiskalter Polarluft ausbleiben sollte.

Dabei kann die Temperatur sehr tief sinken; je weniger Sonnenwärme tagsüber den Boden erwärmt und je mehr Wärme bei Nacht abstrahlt. Ideal wären wolkenverhangene Tage und sternklare Nächte. Einen vergleichbaren Effekt bewirken schneebedeckte Landschaften. Zwar scheint die Sonne vom blauen Himmel, aber die Wärmestrahlung wird fast vollständig reflektiert und dringt nicht bis zum Boden durch. Zudem isoliert die Schneedecke die bodennahe Kaltluft gegenüber der Restwärme aus dem Erdreich - wie eine Daunendecke die Körperwärme im Bett hält und das Schlafzimmer kühl bleibt. So kann die Luft nachts weiter auskühlen. Je kälter die Luft dabei wird, um größer wird deren Dichte; sie wird schwerer als die darüberliegende etwas wärmere Luft.

In welligem Gelände verhält sich die bodennahe Kaltluft wie eine Flüssigkeit. Sie fließt die Hügel hinab und sammelt sich in Senken; es bilden sich Kaltluftseen. Dort kann die Temperatur um einige Grad kühler sein als in der Umgebung - und die Kälte auch länger anhalten. Kommt Wind auf werden diese Kaltluftansammlungen rasch aufgelöst. Bleibt es windstill sind solche Senken konstante Kältepunkte in der schneebedeckten Winterlandschaft.

Quellen:

Dipl.-Met. Robert Hausen: Aufgeklärtes Aufklaren. Thema des Tages, Newsletter des Deutschen Wetterdienstes (DWD) vom 20.01.2017

Erstellt am 20. Januar 2017
Zuletzt aktualisiert am 20. Januar 2017

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