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Die Temperatur
Die vertrauteste Wettergröße.
Die Temperatur messen und die potentielle Temperatur
Die Temperatur korrekt zu messen ist subtiler als es scheint, und Meteorologen verwenden abgeleitete Größen, um Luftmassen in verschiedenen Höhen zu vergleichen.
Die genormte Wetterhütte
Die Lufttemperatur wird 1,5 m über dem Boden gemessen, in einer belüfteten, weiß gestrichenen Hütte. Dieses Weiß reflektiert die Strahlung, die Belüftung vermeidet stehende Luft, und die Höhe entzieht den Sensor der Bodenwärme. Ohne diese Normung würden zwei Stationen unvergleichbare Werte geben: ein Thermometer in der Sonne kann 15 °C zu viel anzeigen.
Die potentielle Temperatur
Ein aufsteigendes Luftpaket kühlt ab, ohne Wärme zu verlieren, einfach weil es sich ausdehnt: man sagt, die Entwicklung ist adiabatisch, das heißt ohne Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft. Die potentielle Temperatur ist die Temperatur, die dieses Paket hätte, wenn man es adiabatisch auf den Referenzdruck von 1000 hPa brächte. Sie bleibt bei einer trockenadiabatischen Bewegung erhalten, was sie zu einem idealen Tracer macht, um dieselbe Luftmasse in verschiedenen Höhen zu erkennen. Die äquivalente Version fügt die Wirkung der latenten Wärme des Wasserdampfs hinzu.
Celsius und Kelvin
Celsius misst die üblichen Differenzen, aber die Thermodynamik verwendet das Kelvin, eine absolute Skala, deren Nullpunkt, 0 K, -273,15 °C entspricht, der Temperatur, bei der die Molekülbewegung minimal ist. Die Gasgesetze werden immer in Kelvin ausgedrückt, denn eine Verdopplung der Temperatur hat dort eine physikalische Bedeutung, anders als in Celsius.
💡 Die potentielle Temperatur bleibt bei einer trockenadiabatischen Entwicklung konstant: sie erlaubt, dieselbe Luftmasse von einer Ebene zur anderen zu verfolgen.
Adiabatische Gradienten und Stabilität der Luft
Das Schicksal eines aufsteigenden Luftpakets hängt vom Vergleich zwischen seiner eigenen Abkühlung und der der Umgebungsluft ab: das ist die ganze Frage der Stabilität, die entscheidet, ob es Konvektion und Gewitter gibt.
Der trockenadiabatische Gradient
Ein ungesättigtes aufsteigendes Paket dehnt sich aus und kühlt um etwa 9,8 °C pro Kilometer ab: das ist der trockenadiabatische Gradient. Verwechseln Sie ihn nicht mit dem mittleren Gradienten der realen Atmosphäre, etwa 6,5 °C/km, der die feste Umgebung beschreibt und nicht ein bewegtes Paket.
Der feuchtadiabatische Gradient
Sobald ein Paket gesättigt ist, kondensiert sein Wasserdampf beim Aufsteigen und setzt latente Wärme frei. Diese Freisetzung bremst die Abkühlung: der feuchtadiabatische Gradient beträgt nur noch 5 bis 6 °C pro Kilometer. Diese latente Energie speist die Kraft der Gewitter.
Stabil, instabil oder dazwischen
Man vergleicht den realen Gradienten der Umgebung mit den beiden adiabatischen Gradienten. Kühlt die Umgebung langsamer ab als das Paket, sinkt dieses zurück: die Luft ist stabil. Kühlt sie schneller ab als der trockene Gradient, beschleunigt das Paket nach oben: die Luft ist absolut instabil. Dazwischen ist die Luft bedingt instabil: stabil, solange das Paket trocken ist, aber instabil, sobald es sättigt, das ist der häufigste Fall der Sommergewitter.
💡 Bedingte Instabilität, ausreichende Feuchte und ein Auslöser, um die Luft anzuheben: das ist das Rezept der konvektiven Gewitter.
Advektion, Luftmassen und gefühlte Temperatur
Die Temperatur eines Ortes hängt nicht nur von der lokalen Sonne ab: sie wird auch vom Wind herangeführt, der Luftmassen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften verschiebt.
Die thermische Advektion
Advektion ist der horizontale Transport einer Eigenschaft durch den Wind. Eine Warmluftadvektion bringt wärmere Luft, typisch vor einer Warmfront; eine Kaltluftadvektion kältere Luft, hinter einer Kaltfront. Verwechseln Sie sie nicht mit der Konvektion, die eine Vertikalbewegung ist: die Advektion verschiebt die Luft waagerecht, die Konvektion lässt sie aufsteigen.
Die Luftmassen
Eine Luftmasse ist ein ausgedehntes Luftvolumen mit homogenen Eigenschaften, erworben über ihrer Herkunftsregion. Man teilt sie nach dieser Herkunft ein: maritim oder kontinental, polar, tropisch oder arktisch. Belgien empfängt vor allem milde und feuchte Meeresluft aus dem Westen, im Winter aber auch kalte und trockene Kontinentalluft aus dem Osten, verantwortlich für die Kältewellen.
Die gefühlte Temperatur
Der Körper tauscht die Wärme je nach Wind und Feuchte unterschiedlich aus. Bei kaltem Wetter fegt der Wind die dünne warme Luftschicht um die Haut weg und beschleunigt den Wärmeverlust: das ist der Windchill. Bei großer Hitze verhindert hohe Feuchte das Verdunsten des Schweißes, und gerade die Verdunstung kühlt den Körper; die Hitze wird dann drückend, was der Hitzeindex oder Humidex wiedergibt.
💡 Dieselbe Lufttemperatur fühlt sich je nach Wind, der abkühlt, und Feuchte, die bei großer Hitze belastet, sehr unterschiedlich an.
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