Besonders im Herbst und Winter ist es ein bekanntes Phänomen: Nebel, der gerne in der Früh in Tälern, an Flüssen und Seen beobachtet wird und sich mitunter bis in den Tag hinein hartnäckig halten kann. Aber warum ist das so?

Der Begriff Nebel wird generell dann verwendet, wenn die Sichtweite am Boden weniger als einen Kilometer beträgt. Bei einer Sichtweite von einem bis acht Kilometern spricht man dagegen von Dunst. Nebel entsteht durch die Kondensation von Wasser, das in der Luft zunächst als unsichtbarer Wasserdampf enthalten ist. Kondensation beschreibt die Änderung des Aggregatszustandes eines Stoffes von der gasförmigen zur flüssigen Phase. Eine Luftmasse kann abhängig von ihrer Temperatur und dem vorherrschenden Luftdruck unterschiedliche Mengen an Wasserdampf aufnehmen, bevor es mit Erreichen der maximalen Wasserdampfmenge zur Kondensation kommt. Wann Kondensation eintreten kann, wird durch die relative Feuchte und den Taupunkt beschrieben. Eine relative Luftfeuchte von 100% bedeutet, dass die Luft mit Wasserdampf gesättigt ist. Die Temperatur, bei der dies für eine bestimmte Menge an Wasser der Fall ist, ist der Taupunkt. Kühlt sich die Luft auf diesen Punkt ab, kommt es zur Kondensation. Generell liegt der Taupunkt einer Luftmasse tiefer, je weniger Wasserdampf sie enthält. Das bedeutet, dass es erst bei geringeren Temperaturen zur Kondensation und damit zur Nebelbildung kommt. Ist die Luft dagegen feuchter, kondensiert das Wasser bereits bei höheren Temperaturen aus.

Das Erreichen des Taupunktes und damit die Nebelbildung kann auf verschiedene Arten geschehen. Beim Abkühlungsnebel wird die Luft, wie der Name bereits verrät, abgekühlt, bis der Taupunkt erreicht wird.

Eine Möglichkeit der Nebelentstehung durch Abkühlung wird durch den Strahlungsnebel beschrieben. In klaren, windschwachen Nächten kann der Erdboden Wärme abstrahlen und rasch auskühlen. Damit sinkt auch die Temperatur der bodennahen Luftschicht und erreicht den Taupunkt. Der in der Luft enthaltene Wasserdampf kondensiert aus, es bildet sich Nebel. Dieses Phänomen ist besonders in Tallagen zu beobachten, da sich hier so genannte Kaltluftseen bilden können. Da kalte Luft eine höhere Dichte als wärmere Luft besitzt und somit schwerer ist, sinkt sie häufig in der Nacht nach unten ab und sammelt sich im Tal. Dort entsteht der Kaltluftsee, in dem sich Nebel bilden kann.

Eine andere Möglichkeit für die Abkühlung der Luft neben der Ausstrahlung ist das Heranführen (Advehieren) einer Luftmasse über einen kühleren Untergrund. Advektionsnebel entsteht, wenn eine feuchtwarme Luftmasse etwa über einen See strömt. Durch die geringere Temperatur des Wassers wird die Luftmasse abgekühlt, bis es zur Nebelbildung kommt.

Die letzte Möglichkeit der Nebelbildung durch Abkühlung bildet der orographische Nebel. Dieses Phänomen ist besonders an Bergen, aber auch bereits an niedrigeren Hängen zu beobachten. Strömt Luft auf ein Hindernis wie einen Berghang zu, wird diese nach oben abgelenkt. Die Temperatur der aufsteigenden Luft sinkt dann mit der Höhe ab. Durch die mit dem Aufsteigen verbundene Abkühlung kommt es ebenfalls zur Nebelbildung.

Zusätzlich kann es zur Nebelbildung kommen, wenn der Luft Wasserdampf hinzugefügt wird, sodass der Taupunkt ansteigt. Hier kommt der Verdunstungsnebel ins Spiel. Die Luft über einem Gewässer kann mit Feuchtigkeit aus diesem so lange angereichert werden, bis die maximale relative Luftfeuchte von 100 % erreicht ist.

Werden beide bisher geschilderten Möglichkeiten zur Entstehung von Nebel kombiniert, also die Luft gleichzeitig abgekühlt und mit Wasserdampf angereichet, entsteht Mischungsnebel. Dieser kommt besonders in Verbindung mit Niederschlag und Fronten vor.

Zurück zum Winter, wenn die Tage nicht selten "voll vernebelt" starten. Durch die tieferen Temperaturen tritt besonders der Strahlungsnebel vermehrt auf. Hinzu kommt, dass sich der Nebel im Winter länger halten kann als im Sommer. Wenn die Lufttemperatur mit zunehmender Sonneneinstrahlung nach einer Nebelbildung in der Nacht wieder steigt, ist auch der Nebel gezwungen sich aufzulösen. Im Winter dauert es allerdings oft deutlich länger bis es die Sonne geschafft hat, den Boden und damit die Luft ausreichend aufzuheizen.

B.Sc. Therese Deistler in Zusammenarbeit mit Dipl.-Met. Adrian Leyser

Deutscher Wetterdienst
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Offenbach, den 05.02.2020

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