Wissen Kompakt
Gegenstrahlung
Das heutige Thema des Tages beschäftigt sich mit einem konkreten
Beispiel für Gegenstrahlung am 01.12.2024 im Rhein-Main-Gebiet
(Mainz).
Der Strahlungshaushalt bzw. die Strahlungsbilanz ist ein wesentlicher
Faktor für die in der Atmosphäre ablaufenden Prozesse. Dabei
unterscheidet man in einem ersten groben Schritt einerseits die von
der Sonne ausgestrahlte kurzwellige und sehr energiereiche Strahlung
und andererseits die von der Erde ausgestrahlte langwellige
(Wärme-)Strahlung. Bei genauerem Hinsehen werden beide
Strahlungsarten auf ihrem Weg durch die Atmosphäre in vielfältiger
Weise verändert, teils nur bezüglich ihrer Ausbreitungsrichtung,
teils nur bezüglich ihres Wellenlängen-Spektrums - und manchmal auch
bezüglich beider Eigenschaften.
Im heutigen Thema des Tages werfen wir einen Blick auf die
Wärmestrahlung der Erde. Sie hat einen Energieverlust für den
Erdkörper zur Folge, der umso höher ist, je besser die Wärmestrahlung
durch die Atmosphäre in den Weltraum gelangen kann. Umgekehrt ist der
Energieverlust dann gering, wenn ein großer Teil der irdischen
Strahlung, z. B. durch Reflektion, wieder zur Erde zurück gelangt.
Diesen Teil der irdischen Wärmestrahlung bezeichnet man als
Gegenstrahlung, weil sie dem physikalischen "Drang" der Erde, Energie
abzugeben, entgegensteht.
Sozusagen im "Gegenstrahlungs-Fokus" stehen aktuell natürlich die
Treibhausgase und in der Folge der Klimawandel. Aber auch Wasserdampf
und mithin die Wolken sind sehr effektive "Gegenstrahler". Ein
schönes Beispiel dafür zeigte sich am vorvergangenen Wochenende im
Rhein-Main-Gebiet.
In der Abbildung 1 ist dazu der Temperaturverlauf am Messfeld des
Instituts für Physik der Atmosphäre der Johannes
Gutenberg-Universität in Mainz vom 29.11. bis 4.12.2024 angegeben.
Genau genommen sind es sogar mehrere Temperaturverläufe, nämlich die
Temperatur in 2 m Höhe (rot), in 20 cm Höhe (grün) und in 5 cm Höhe
(blau). Die vierte Kurve (Taupunkt) ist ein Maß für die Feuchtigkeit.
Letztendlich kann man sich für unsere Überlegungen eine der drei
erstgenannten Kurven aussuchen, die zugrunde liegenden Prozesse sind
bei allen Temperaturkurven gleich.
In der Nacht von Freitag auf Samstag (29.11. auf 30.11.) war der
Temperaturverlauf (bzw. sind alle drei Temperaturverläufe) weitgehend
so, wie man es erwartet. Die Temperatur sank - abgesehen von einem
kleinen Peak nach oben zu Beginn der zweiten Nachthälfte)
kontinuierlich ab. Gegen 07 Uhr MEZ am Morgen (Pfeil 1) und damit
kurz nach Sonnenaufgang sorgte der solare Strahlungsinput dann für
einen Temperaturanstieg bis etwa zur Mittagszeit. Am Nachmittag
gewann die Ausstrahlung der Erde dann gegenüber der solaren
Einstrahlung die Oberhand und die Temperatur sank wieder ab. Diese
Temperaturkurve ist typisch für sogenanntes Strahlungswetter, das
sich durch wolkenarme oder wolkenlose Gegebenheiten auszeichnet.
In der Nacht zum Sonntag passierte dann aber Ungewöhnliches. Schon
gegen 02 Uhr MEZ (Pfeil 2) begann die Temperatur zu steigen. Eine
mögliche Option wäre natürlich Warmluftadvektion gewesen, allerdings
war der Wind schwach (Hochdruckeinfluss). Stattdessen kann man die
Erklärung aus Abbildung 2 herauslesen.
In dieser ist die tiefe Bewölkung dargestellt, wie sie unser Modell
ICON-EU für die Nacht vom 30.11. zum 1.12. vorhergesagt hat. Um 21
UTC am 30.11. (22 Uhr MEZ, oben links) war Mainz (roter Kreis) laut
Modell noch frei von tiefer Bewölkung. In der frühen zweiten
Nachthälfte (00 UTC entsprechend 01 Uhr MEZ), also kurz vor Beginn
des Temperaturanstiegs an der Johannes Gutenberg-Universität,
verdichtete sich die tiefe Bewölkung (oben rechts). Im weiteren
Verlauf der Nacht zog die Bewölkung immer weiter zu (unten, von links
nach rechts). Damit verstärkte sich die Gegenstrahlung und der
Temperaturanstieg schritt bis in die Morgenstunden voran. Übrigens:
Das wird auch der Grund für den kleinen Temperaturpeak in der Nacht
zum Samstag gewesen sein.
Mit Tagesbeginn schwang das "Strahlungspendel" aber zurück. Nunmehr
dämpfte die Bewölkung die solare Einstrahlung, entsprechend stieg die
Temperatur nur sehr zögerlich an - kein Vergleich zur raschen
Temperaturzunahme am Vortag. Dafür hielt der kontinuierliche
Temperaturanstieg bis in die Nacht zum Dienstag an. Dies war aber der
Warnluftadvektion durch Frontensysteme geschuldet.
In weiten Teilen des Rhein-Main-Gebiets war der 1.12. somit kein
freundlicher Tag. Die Betonung liegt auf "in weiten Teilen". Denn wer
sich die Mühe gemacht hat auf den Feldberg im Taunus zu wandern,
konnte ein spektakuläres Panorama bewundern (Abbildung 3, mit
freundlicher Genehmigung von foto-webcam.eu).
Bilder zum Thema des Tages finden Sie hier: Wetter und Klima -
Deutscher Wetterdienst - Neuestes Thema des Tages
Dipl.-Met. Martin Jonas
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 11.12.2024
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