Thema des Tages


Wissenschaft kompakt
Wasser - wichtig und spannend zugleich - Teil 5

Nicht erst seit dem erneut sehr trockenen Sommer wissen wir, wie 
kostbar und wichtig unser Wasser ist. Im heutigen Thema des Tages 
dreht sich alles um das atmosphärische Wasser.

Im fünften und letzten Teil der Reihe "Wasser - wichtig und spannend 
zugleich" schauen wir heute noch einmal auf einen Teilbereich des 
Wasserkreislaufs, der für die Arbeit von uns Meteorologen eine 
besondere Bedeutung hat: die Atmosphäre.  

Der grundlegende Motor für die Prozesse in der Atmosphäre ist die 
Sonne, die Land und Ozeane unterschiedlich erwärmt und für die 
Verdunstung des Wassers sorgt, wodurch sich Wolken bilden. Die 
Schwerkraft führt schließlich zum Ausfallen angewachsener 
Wassertröpfchen. Ohne das Wasser gäbe es keine Wolken, keinen 
Niederschlag, also folglich auch kein Wettergeschehen auf der Erde. 

Der größte Teil des verdunsteten Wassers stammt aus den riesigen 
Ozeanen, wohin dieses später weitgehend wieder als Niederschlag 
zurückfällt. Netto wird aber auch ein kleiner Teil des verdunsteten 
Meerwassers über Land transportiert und dort als Niederschlag 
ausgefällt. Insgesamt macht dies rund 35 Prozent des über Land 
fallenden Niederschlages aus. 

Das Wasservolumen der Atmosphäre umfasst rund 12.900 Kubikkilometer, 
was lediglich 0,0009 Prozent des auf der Erde vorhandenen Wassers 
entspricht. Der Durchsatz an Wasser in der Atmosphäre ist mit rund 
500.000 Kubikkilometern pro Jahr allerdings deutlich größer. In der 
Folge lässt sich leicht berechnen, dass das Wasser der Atmosphäre 
jedes Jahr rund 39-mal komplett ausgetauscht wird, also etwa alle 9 
Tage. Dies hat beispielsweise auch Einfluss auf biochemische 
Kreisläufe. Mit den Niederschlägen werden unter anderem Gase und 
Aerosolpartikel ausgewaschen, die Atmosphäre reinigt sich 
selbstständig. 


Der größte Teil des atmosphärischen Wassers liegt in gasförmiger 
Form, also als Wasserdampf vor. Nur etwa 0,3 Prozent davon ist in 
flüssiger oder fester Form in Wolken gebunden. Allerdings ist die 
Verteilung rund um den Globus sehr unterschiedlich. Wärmere Luft kann
mehr Wasserdampf aufnehmen als kalte. So kann ein Kubikmeter Luft bei
10 Grad 9 Gramm Wasser aufnehmen, die gleiche Menge Luft schafft bei 
30 Grad schon etwa 30 Gramm. So ist es auch wenig verwunderlich, dass
auch die Atmosphäre rund um den Äquator mehr Wasserdampf enthält als 
beispielsweise an den eisigen Polkappen ? vorausgesetzt dieser steht 
auch zum Verdunsten zur Verfügung. In sehr trockenen Regionen der 
Erde kann der Wasserdampfgehalt trotz hoher Temperaturen gering sein.
Auch in der Vertikalen ist die Verteilung des Wasserdampfes sehr 
unterschiedlich. Der größte Anteil befindet sich in den bodennahen 
Schichten der Troposphäre unterhalb von 1,5 Kilometer. In der Schicht
oberhalb der Troposphäre, der sogenannten Stratosphäre, befinden sich
nur noch 1 Prozent des Wasserdampfes. 

Wasserdampf ist übrigens das wichtigste natürliche Treibhausgas, da 
er entscheidend die Strahlungsbilanz und somit auch das Klima 
modifiziert. Zum einen wird die von der Erde ausgehende langwellige 
Wärmestrahlung absorbiert und wieder in Richtung Erdoberfläche 
abgegeben, ein die Erdoberfläche erwärmender Effekt. Umgekehrt sorgen
Wolken (mit Ausnahme hoher Wolken) wiederum für eine erhöhte 
Reflexion der einfallenden kurzwelligen (solaren) Strahlung in den 
Weltraum, wodurch die Erdoberfläche gekühlt wird. Netto wird dem 
Wasserdampf insgesamt eine kühlende Wirkung zugeschrieben. Einen 
signifikanten Anteil am anthropogenen (menschengemachten) Klimawandel
besitzt das Gas jedoch nicht. 

Auch der Energiehaushalt und folglich die Dynamik der Atmosphäre 
werden insbesondere bei den Phasenumwandlungen erheblich beeinflusst.
So wird beim Übergang von Wasserdampf zu Wasser (Kondensation) 
latente Wärme frei. Soll dieses Wasser schließlich wieder verdampft 
werden (Verdunstung), wird hierfür entsprechend Wärmeenergie 
benötigt.

Es gäbe noch so viele verschiedene faszinierende Phänomene in der 
Atmosphäre, an deren Entstehung Wasserdampf beteiligt ist. Diese aber
hier aufzuzählen, würde den Rahmen des Tagesthemas sprengen. Falls 
Sie jedoch neugierig geworden sind, stöbern Sie gerne im 
Themen-des-Tages-Archiv. Dort werden Sie mit Sicherheit fündig. 



MSc.-Met. Sebastian Schappert 
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale 
Offenbach, den 16.11.2022

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