Beeinflusst Luftfeuchtigkeit das Klima?

Klima bezieht sich auf die langfristigen Wetterphänomene, die mit einer Region verbunden sind. Sie umfasst die Durchschnittstemperatur, die Art und Häufigkeit des Niederschlags sowie die zu erwartende Variabilität des Wetters. Luftfeuchtigkeit ist sowohl eine Komponente des Klimas als auch eine klimamildernde Wirkung. Zum Beispiel hat der tropische Regenwald ein Klima, das durch seine relativ konstante Sonneneinstrahlung bestimmt wird das Jahr, aber die durch hohe Durchschnittstemperaturen verursachten hohen Niederschläge gehören ebenso zum tropischen Klima. Es ist also nicht einfach, die Luftfeuchtigkeit vom Klima zu trennen, aber es ist immer noch möglich, einige der klimatologischen Auswirkungen der Luftfeuchtigkeit zu identifizieren.

Luftfeuchtigkeit trägt wesentlich zur Definition eines Klimas bei, aber sie steuert nicht alles. Da Sonnenenergie das Wetter der Erde beeinflusst, würden Sie erwarten, dass Standorte auf demselben Breitengrad – die identische Sonneneinstrahlung aufweisen – identische Klimazonen aufweisen. Das sieht man an den Durchschnittstemperaturen beispielsweise von Minneapolis und Bukarest, die beide bei etwa 44,5 Grad Nord liegen. Minneapolis hat eine durchschnittliche Temperatur von etwa 7 Grad Celsius (44 Grad Fahrenheit), während Bukarests Durchschnitt 11 Grad Celsius (51 Grad Fahrenheit) beträgt. Aber auch der Mount Everest und die Sahara liegen auf demselben Breitengrad, haben jedoch stark unterschiedliche Klimazonen. Ein wesentlicher Teil davon ist auf ihren Höhenunterschied zurückzuführen. Aber auch Orte auf demselben Breitengrad und derselben Höhe können ganz unterschiedliche Klimazonen haben, und der größte zusätzliche Faktor ist die Luftfeuchtigkeit.

Luft ist voller Energie. Selbst in stiller Luft schießen die Moleküle ständig herum und stoßen aneinander. Obwohl es ein wenig betrügt, können Sie sich die Energie der Luft durch ihre Temperatur vorstellen – je heißer die Luft, desto mehr Energie enthält sie. Wenn Wasserdampf in die Situation geworfen wird, wird es plötzlich etwas komplizierter. Bei „normalen“ Temperaturen kann Wasser als festes Eis, flüssiges Wasser und gasförmiger Wasserdampf existieren – nicht nur wie alle drei am selben Ort, sondern normalerweise auch. Sie können dies selbst sehen, indem Sie ein Glas Eiswasser genau beobachten. Obwohl das Wasser durch das Eis gekühlt wird, haben einige Moleküle genug Energie, um der flüssigen Phase zu entkommen und von der Oberfläche aufzusteigen als "Nebel". Währenddessen treffen einige Wasserdampfmoleküle bereits in der Luft auf die kalten Seiten des Glases und kondensieren wieder zu Flüssigkeit Wasser. In jeder Umgebung sucht Wasser nach einem Gleichgewicht zwischen festem, flüssigem und gasförmigem Zustand.

Der Grund, warum die Luftfeuchtigkeit – die ein Maß für den in der Luft schwebenden Wasserdampf ist – ein so wichtiger Faktor für Wetter und Klima ist, liegt darin, dass Wasser bei Alltagstemperaturen zusätzliche Energie enthält. Wasser wandelt sich ständig in seine drei Formen um, aber jede Umwandlung verbraucht oder setzt Energie frei. Anders ausgedrückt unterscheidet sich Wasserdampf bei Raumtemperatur von flüssigem Wasser bei derselben Temperatur, da es zusätzliche Energie aufgenommen hat. Obwohl die Temperatur gleich ist, hat der Dampf mehr Energie, weil er von einer Flüssigkeit in ein Gas umgewandelt wurde. In meteorologischen Kreisen wird diese Energie "latente Wärme" genannt. Das bedeutet, dass eine Masse warmer, trockener Luft viel weniger Energie enthält als eine Masse feuchter Luft bei gleicher Temperatur. Da Klima und Wetter Funktionen von Energie sind, ist die Luftfeuchtigkeit ein kritischer Faktor für das Klima.

Praktisch die gesamte Energie, die das Klima der Erde antreibt, kommt von der Sonne. Sonnenenergie erwärmt die Luft und – noch wichtiger – das Wasser. Das Meerwasser in den Tropen ist viel wärmer als das Wasser an den Polen, aber das Wasser sitzt nicht nur an einer Stelle. Dichteunterschiede in Wasser und Luft treiben zusammen mit der Erdrotation Strömungen in Luft und Wasser an. Diese Ströme verteilen Energie um die Erde, und die Energieverteilungen treiben das Klima an. Regenstürme sind eine sehr sichtbare Manifestation dieser Strömungen. Luft über warmem Meerwasser enthält einen relativ hohen Anteil an Wasserdampf. Wenn sich diese Luft in kältere Regionen bewegt, verschiebt sich das Gleichgewicht zwischen den drei Phasen des Wassers – sie neigt mehr zur Flüssigkeit als zur Gasphase. Das bedeutet, dass der Wasserdampf kondensiert und es regnet. Regen ist die sichtbarste Manifestation von Feuchtigkeit.

Da Wasser latente Wärme trägt, wirkt es zu moderaten Temperaturschwankungen. Bei der sommerlichen Luftfeuchtigkeit des Mittleren Westens kühlt die Luft beispielsweise nachts ab. Im Gegenzug verschiebt sich das Gleichgewicht von flüssigem Wasser und Wasserdampf, sodass ein Teil des Wassers kondensiert. Aber wenn Wasser kondensiert, gibt es seine latente Wärme an die umgebende Luft ab – tatsächlich erwärmt es die Luft, selbst wenn das Fehlen von Sonnenlicht die Luft kühlt. Wenn die Sonne aufgeht, kehrt sich der Prozess um. Sonnenlicht erwärmt die Luft, wodurch flüssiges Wasser zu Wasserdampf verdampft. Aber das kostet zusätzliche Energie – Energie, die sonst in die Erwärmung von Land und Luft fließen würde – damit die Temperatur nicht so schnell ansteigt. Chicago – direkt neben dem Lake Michigan – sieht also nicht annähernd die täglichen Temperaturschwankungen, die in Phoenix zu sehen sind – mitten in der trockenen Wüste.