Luftdruck und Luftfeuchtigkeit: Motoren des Klimas

Wie viel Druck lastet auf der Erde?

Die Atmosphäre lastet mit etwa 1 kg Gewicht auf jedem Quadratzentimeter der Erdoberfläche. Je höher man sich von der Erdoberfläche nach oben bewegt, desto geringer wird die Last des Luftdrucks. Der Luftdruck liegt auf Meereshöhe bei ca. 980–1040 hPa (Hektopascal) und nimmt pro 8–16 Höhenmeter um etwa 1 hPa ab.

Herrscht auf gleicher Höhe auch der gleiche Luftdruck?

Nein! Die Unterschiede des Luftdrucks hängen von der jeweiligen Lufttemperatur ab. Diese variiert mit der unterschiedlichen Erwärmung durch die Sonne und der Ausstrahlung warmer Wasser- oder Landmassen. Bei warmer Luft bewegen sich die Gasmoleküle aufgrund ihrer höheren Energie stärker und halten mehr Abstand zueinander – die Luftmasse ist also weniger dicht.

Erwärmte Luft steigt als Blase nach oben und hinterlässt am Boden ein Tiefdruckgebiet. Dieses »Loch« gilt es zu füllen. Je größer das Druckgefälle zum Umland, desto heftiger fällt die Ausgleichströmung in Richtung dieses Tiefs aus. Wenn sich die warme Luft in den kühleren höheren Atmosphärenschichten abkühlt, wird sie wieder dichter. Sie strömt zur Seite und dann wieder zum Boden zurück – so schließt sich der Luftkreislauf. Eine solche sog. Konvektion wird häufig durch Wolken sichtbar, denn wenn sich die aufsteigende Luft abkühlt, kann sie nicht mehr so viel Wasserdampf halten, und dieser kondensiert zu Tröpfchen. Daher sind Tiefdruckgebiete oft mit Regenwetter verbunden.

Wie funktioniert ein Barometer?

Den Luftdruck an einem bestimmten Ort auf der Erde misst man mit Barometern. Flüssigkeitsbarometer messen die Gewichtskraft einer Flüssigkeitssäule, die mit dem Luftdruck das Gleichgewicht hält. Dazu füllt man ein etwa 1 m langes, an einer Seite geschlossenes Glasrohr mit Quecksilber. Das Rohr taucht man in ein offenes, ebenfalls mit Quecksilber gefülltes Gefäß. Aus dem Rohr läuft anschließend so lange Quecksilber aus, bis das im Rohr verbleibende Quecksilber den gleichen Druck wie das Quecksilber im Gefäß ausübt. Bei steigendem Luftdruck hebt sich die Oberfläche des Quecksilbers im Messrohr, bei fallendem Luftdruck sinkt die Oberfläche ab. An der Länge der Quecksilbersäule lässt sich der jeweilige Luftdruck ablesen.

Bei einem sog. Aneroid-Barometer handelt es sich um ein Metallbarometer. Es besteht aus mehreren übereinander angeordneten, luftdicht abgeschlossenen Metalldosen. Bei einer Änderung des Luftdrucks werden die Dosen deformiert. Ein Hebelsystem überträgt diese Deformierung auf eine Skala mit Zeiger.

Übrigens: Den genauen Luftdruck in einer bestimmten Höhe berechnet man mit der sog. barometrischen Höhenformel, die die Lufttemperatur einbezieht.

Wieso dreht nachts der Wind an der Küste?

Die unterschiedliche Wärmespeicherkapazität von Land und Meer – und damit auch die unterschiedlichen Druckverhältnisse – sorgen für die See-Landwind-Zirkulation: Am Tage weht vergleichsweise kühle Seeluft an Land, nachts kühlt sich das Land so schnell ab, dass nun hier der höhere Luftdruck herrscht und der Wind vom Land aufs Meer hinaus streicht.

Wann verdunstet Wasser am schnellsten?

Je stärker die Sonneneinstrahlung, je schneller der Wind und je trockener die Luft, desto stärker ist die Verdunstung. Außerdem hängt sie von der jeweiligen Oberfläche der Erde ab: Ein Gebiet mit einer üppigen Vegetationsdecke befeuchtet die Atmosphäre viel stärker als ein kahles Stück Boden. Etwa 90 % des Wasserdampfes in der Atmosphäre stammt aus der Verdunstung von Meerwasser, der Rest vom Festland.

Was unterscheidet absolute von relativer Luftfeuchtigkeit?

Die absolute Luftfeuchtigkeit gibt die Menge Wasserdampf pro Kubikmeter in Gramm an. Dagegen drückt die relative Feuchte den prozentualen Anteil an der maximalen Wasserdampfmenge bei einer bestimmten Temperatur aus.

Die absolute Feuchtigkeit sagt weniger über das Wetter und das Klima aus als die relative Feuchte. Je kühler die Luft ist, desto weniger Wasserdampf kann sie halten. Wann immer sich Luft abkühlt und dabei den sog. Sättigungs- oder Taupunkt erreicht, an dem die relative Feuchte 100 % beträgt, wird das gasförmige Wasser flüssig: Es kondensiert zu Nebel, Tau oder Wolken und setzt zugleich die Wärme wieder frei, die es beim Verdunsten gebunden hat. Bei Temperaturen unter 0 °C kann es auch sofort in den festen Aggregatzustand übergehen und Reif oder Eiswolken bilden.