Latente Energie - die verborgene Kraft in der Wetterküche!


Donnerstag, den 13.07.17


Wie hoch türmen sich die Gewitterwolken im Sommer auf? Wie tief sinkt die Schneefallgrenze im Winter ab? Fragen, die eng mit der latenten Energie in der Atmosphäre in Zusammenhang stehen!

Die latente Wärmeenergie [von lat. latere=verbergen] ist die Wärmeenergie, die bei konstanter Temperatur und konstantem Luftdruck für einen Aggregatzustandswechsel eines Stoffes benötigt bzw. bei einem Phasenübergang freigesetzt wird. Die Phasenübergänge zwischen den Aggregatzuständen fest und flüssig werden dabei als Gefrieren und Schmelzen bezeichnet. Zwischen den Zuständen flüssig und gasförmig spricht man von Kondensieren und Verdunsten. Bei den Übergängen von fest und gasförmig ist schließlich die Rede von Sublimieren und Re-Sublimieren.

Für die Meteorologie ist diesbezüglich der Stoff Wasser von besonderer Bedeutung, der bei seinen Phasenwechseln große Energiemengen in der Troposphäre umsetzt. Der Begriff latente Wärmeenergie steht meist für die Wärmemenge, die im Wasserdampf als potentielle Energie gespeichert ist. Luft, die Wasserdampf enthält, besitzt aus diesem Grund auch immer eine große Energiemenge, die sich aber nicht in der Temperatur auswirkt und deshalb latent (verborgen) genannt wird.

Diese Wärmemenge wird, global betrachtet, beim Verdunstungsvorgang hauptsächlich den Wasseroberflächen entzogen. Im Wasserhaushalt der Erde besteht die Verdunstungskomponente aus rund 86 Prozent Meeresanteil und rund 14 Prozent Landanteil. Während des Verdunstungsvorgangs wird der Verdunstungsoberfläche Wärme entzogen. Dabei nimmt die messbare Temperatur an der Verdunstungsoberfläche ab. Dieser verdunstungsbedingte Abkühlungseffekt kann schließlich bei den unterschiedlichsten Wetterphänomenen beobachtet werden.

Im Winter kann beispielsweise ein Absinken der Schneefallgrenze mit der Verdunstungsabkühlung in Verbindung gebracht werden. Fällt Schnee auf dem Weg zum Boden in eine Schicht mit leicht positiven Temperaturwerten taut er und legt den weiteren Weg als Regen zurück. Gelangt dieser dann in eine trockene bodennahe Schicht verdunstet er zum Teil, entzieht ihr dabei aber Energie und kühlt diese ab. Die Schneefallgrenze beginnt zu sinken. Teilweise kann die Regenphase sogar komplett entfallen und die Schneeflocken wirbeln dann bis in tiefe Lagen. Vor allem in den Tälern der Gebirge lässt sich dieser Vorgang besonders gut nachvollziehen.

Des Weiteren kann eine signifikante Verdunstungsabkühlung z.B. im Umfeld von tropischen Wirbelstürmen festgestellt werden. Diese beziehen den Großteil ihrer benötigten Energie aus dem Oberflächenwasser der Ozeane. Bei der Verdunstung wird dem Meerwasser Wärmeenergie entzogen, was eine deutliche Erniedrigung der Temperatur der Wasseroberfläche zur Folge hat. Auf der Zugbahn von Hurrikan Katrina im Golf von Mexiko fiel beispielsweise die Wasseroberflächentemperatur um etwa 1 Kelvin von 32 Grad auf 31 Grad ab (vom 29. Zum 30. August 2005).

Bei der Kondensation (Übergang gasförmig zu flüssig) oder Sublimation (Übergang gasförmig zu fest) von Wasserdampfe wird die latente Wärmeenergie schließlich wieder freigesetzt. In der Troposphäre erhöht sich dabei die Lufttemperatur der Umgebung. Dieser kondensationsbedingte Erwärmungseffekt tritt z.B. bei der Wolken- und Niederschlagsbildung auf. Besonders bei Gewitterwolken, den sogenannten Cumulonimben, ist die Freisetzung von latenter Energie von großer Bedeutung. Je mehr Wasserdampf kondensiert, umso mehr Wärmeenergie wird freigesetzt und desto größer sind die vertikalen Temperaturunterschiede und damit auch die Aufwinde in der Wolke. Dies ist auch der Grund, weshalb sich vor allem an schwülheißen Sommertagen, an denen die Luft über einen hohen Feuchtegehalt verfügt, kräftige Gewitter entwickeln können.

Von diesen Sommertagen sind wir derzeit allerdings weit entfernt. Der Sommer macht diesbezüglich nämlich vorübergehend Pause. In der eingeflossenen kühlen Meeresluft kann vor allem nachts die Lufttemperatur deutlich absinken. Auch tagsüber wird das Sommerniveau von 25 Grad nur sehr lokal im Südwesten erreicht. Doch schon ab dem kommenden Wochenende steigen die Temperaturen wieder auf ein sommerliches oder gar hochsommerliches Niveau an. Ab Sonntag sind dann auch wieder Werte über 30 Grad zu erwarten.

Dipl.-Met. Lars Kirchhübel

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 13.07.2017

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