Prozentsatz von Wasserdampf in der Atmosphäre

Die Erdatmosphäre enthält etwa 78 Prozent Stickstoff, 21 Prozent Sauerstoff und 0,9 Prozent Argon. Die restlichen 0,1 Prozent bestehen aus Kohlendioxid, Stickoxiden, Methan, Ozon und Wasserdampf. Trotz ihrer geringen Menge wirken sich selbst kleinste Veränderungen dieser atmosphärischen Gase auf die globale Energiebilanz und Temperatur aus. Wasserdampf, das wichtigste Treibhausgas, schwankt mit der Temperatur.

Der Anteil an Wasserdampf in der Luft variiert je nach Temperatur. Der Wasserdampfanteil in der kalten Arktis und Antarktis (und in den höchsten Alpenregionen) kann bis zu 0,2 Prozent betragen, während die wärmste tropische Luft bis zu 4 Prozent Wasserdampf enthalten kann.

Kurz gesagt, je höher die Trockenlufttemperatur, desto mehr Wasserdampf kann die Luft aufnehmen. Mit der Abkühlung der Lufttemperatur sinkt der Wasserdampfgehalt. Der Anteil an Wasserdampf in der Luft ändert sich also mit der Temperatur (und dem Druck). Wenn die Wassermenge in der Atmosphäre gesättigt ist, beträgt die Luftfeuchtigkeit 100 Prozent.

Bei einer Sättigung von 100 Prozent kondensiert Wasserdampf zu Wassertropfen. Wenn die Wassertropfen groß genug werden, fällt Regen. Kleinere Wassertröpfchen erscheinen als Wolken oder Nebel. Unterhalb der Sättigung wird der prozentuale Wasserdampfanteil in der Atmosphäre normalerweise als relative Luftfeuchtigkeit angegeben.

Die Luftfeuchtigkeit bezieht sich auf die Wassermenge in der Atmosphäre. Die relative Luftfeuchtigkeit vergleicht die Wasserdampfmenge in der Atmosphäre mit der theoretisch maximalen Wasserdampfmenge, die die Luft bei dieser Temperatur aufnehmen kann.

Die relative Luftfeuchtigkeit kann mit speziellen psychrometrischen Diagrammen und einem Schlingenpsychrometer oder zwei Thermometern bestimmt werden. Ein Schlingenpsychrometer besteht aus zwei Thermometern, die zusammen auf einem kleinen Brett montiert sind, das an einem Wirbel oder einer kurzen Kette befestigt ist. Ein Thermometer hat eine Trockenkugel. Beim zweiten Thermometer, dem Feuchtkugelthermometer, wird die Zwiebel mit einem nassen Tuch umwickelt.

Das Trockenkugelthermometer misst die Lufttemperatur. Das Feuchtkugelthermometer misst die Temperatur mit der Kühlwirkung des verdunstenden Wassers. Befeuchten Sie zur Verwendung das Tuch des Feuchtkugelthermometers und schwenken Sie die Thermometer dann 10 bis 15 Sekunden lang. Lesen Sie beide Temperaturen ab.

Wiederholen Sie die obigen Messungen zwei- oder dreimal, um sicherzustellen, dass das Feuchtkugelthermometer seinen niedrigsten Wert erreicht hat. Die Differenz zwischen den beiden Messwerten wird verwendet, um die relative Luftfeuchtigkeit zu ermitteln. Je größer die Differenz der Messwerte, desto niedriger die relative Luftfeuchtigkeit.

Bei 30 °C (86 °F) bedeutet beispielsweise ein Unterschied von 1,5 °C (2,7 °F) eine sehr hohe relative Luftfeuchtigkeit bei 89 Prozent, während ein Unterschied von 27 ° F (15 ° C) bedeutet, dass die relative Luftfeuchtigkeit mit 17 Prozent extrem niedrig ist. Auf dem psychrometrischen Diagramm werden die Messwerte des Trockenkugelthermometers als vertikale Linien von der x-Achse angezeigt.

Die Feuchtkugelmesswerte werden als gekrümmte Linie im oberen linken Teil des Diagramms angezeigt. Finden Sie den Schnittpunkt der vertikalen Trockenkugeltemperaturlinie und der abgewinkelten Feuchtkugeltemperaturlinie, um die relative Luftfeuchtigkeit zu bestimmen.

Die absolute Luftfeuchtigkeit besteht aus der Dampfkonzentration oder Dichte der Luft. Die absolute Feuchte lässt sich mit der Dichteformel berechnen:

d_v = m_v V

Wo d_v ist die Dichte des Dampfes, m_v ist die Masse des Dampfes und V ist das Luftvolumen. Die Dichte oder absolute Feuchtigkeit ändert sich mit Temperatur- oder Druckänderungen, da sich das Volumen (V) ändert. Das Luftvolumen nimmt mit steigender Temperatur zu, aber mit steigendem Druck ab.

Aus menschlicher Sicht gilt: Je feuchter die Luft, desto mehr Wasserdampf befindet sich in der Atmosphäre. Die Verdunstung nimmt mit zunehmender Wasserdampfmenge in der Luft ab. Da Schweiß bei hoher Wasserdampfkapazität der Umgebungsluft nicht so leicht verdunstet, ist die Hautkühlung bei hoher Luftfeuchtigkeit weniger effektiv.

Wasserdampf, nicht Kohlendioxid, ist das kritischste Treibhausgas der Erde. Wasserdampf ist neben der Sonne die zweite Wärmequelle der Erde und macht etwa 60 Prozent des Erwärmungseffekts aus. Wasserdampf fängt die Wärme aus dem Boden auf, hält sie und trägt diese Wärme in die Atmosphäre.

Wasserdampf transportiert Wärme vom Äquator zu den Polen und verteilt die Wärme über den Globus. Die von Wassermolekülen aufgenommene Wärme liefert die Energie für die Verdunstung. Dieser Wasserdampf steigt in die Atmosphäre auf und trägt die Wärme in die Atmosphäre.

Wenn der Wasserdampf aufsteigt, erreicht er schließlich ein Niveau, in dem die Atmosphäre weniger dicht und die Luft kälter ist. Da die Wärmeenergie des Wasserdampfs an die kältere Umgebungsluft verloren geht, kondensiert der Wasserdampf. Wenn genügend Wasserdampf kondensiert, bilden sich Wolken. Wolken reflektieren das Sonnenlicht und helfen, die Erdoberfläche zu kühlen.