Hoch oben auf dem Weissenstein, knapp über dem Nebel, (die Wettercam haben wir vorher nicht beachtet), fragt Stephan der Finanzblogger nach PS und Brems-PS, dann noch nach der Feuchtigkeit und nach dem Gewicht der Luft. Etwas ungewöhnlich für einen Finanzprofi und Vermögensberater, aber typisch für Stephan; siehe …Energie in einer Wolke…

Ich habe ihm versprochen, nebst der Kraft der Thermik, noch etwas über die Luftfeuchtigkeit zu erzählen. Schliesslich ist er ein Feinschmecker, besonders was Wein, Bier und Cigarren anbelangt. Mittels eines Humidors kann die Austrocknung von Cigarren verhindert werden.

Luft ist also nicht einfach nichts. Sie ist ein gasförmiges Gemisch. Dieses besteht auf Meereshöhe aus 21% Sauerstoff, 78% Stickstoff und 0,1% Wasserstoff sowie aus kleinen Mengen an Edelgasen wie Argon, Helium u.ä. Ein wichtiger Bestandteil ist der Wasserdampf.

Mit zunehmender Höhe ändert sich die %-uale Zusammensetzung. Auf 10’000 Meter ü. Meer beträgt der Anteil an Sauerstoff 18,2, jener von Stickstoff 81,2 und der Wasserstoff 0,35 %. Auf 50’000 M. ü. M. sind es 7% Sauerstoff, 79,2 % Stickstoff und 13,6% Wasserstoff.

Der atmosphärische Druck ändert sich mit zunehmender Höhe. Torricelli, ein italienischer Physiker des 17. Jahrhunderts hat als erster den Luftdruck mittels Quecksilbersäule gemessen. Der Luftdruck beträgt im Durchschnitt auf Meereshöhe 760 mm Hg oder 1013,2 hPa

Die Temperatur der Luft ändert mit dem Luftdruck, nimmt also mit zunehmender Höhe, oder abnehmendem Druck ab und umgekehrt.

Die Luft hat in der Natur drei Aggregatzustände: gasförmig (üblicher Zustand), flüssig (Nebel, Regen) und fest Schnee, Eis). Alle drei Zustände können vom einen zum anderen Zustand wechseln.

Fest- Flüssig: durch gefrieren bzw. schmelzen

Dampf – Fest: durch Sublimation (beide Richtungen)

Dampf- Flüssig: durch Kondensation bzw. Verdampfung

Wie wir merken, ist Luft wirklich mehr als „nichts“!

Wenden wir uns der Luftfeuchtigkeit zu:

Die Luft kann eine gewisse Menge an Wasser in Form von Dampf (Wasser gasförmig) aufnehmen. Die Wasseraufnahme hängt von der Temperatur (und diese ist eine Funktion des Druckes) ab.

Bei einem Luftdruck von 1000 hPa enthält gesättigte Luft:

Wasser pro kg Luft

-20° C = 0,8 g

-10° C = 1,6 g

0° C = 3,8 g

+10° C = 7,8 g

+20° C = 15 g

+30° C = 28 g

Ein bestimmtes Volumen Luft kann maximal eine ganz bestimmte Menge an Wasser aufnehmen. Die Menge des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes kann verschiedenartig ausgedrückt werden:

• Absolute Feuchtigkeit (die in einem m3 enthaltene Wassermenge, gemessen in g

• Spezifische Feuchtigkeit (die Menge Wasserdampf, gemessen in g, die in 1kg feuchter Luft enthalten ist

• Mischungsverhältnis (die Menge Wasserdampf, gemessen in g, die in 1 kg feuchter Luft enthalten ist)

• Relative Feuchtigkeit. Diese lässt sich in % ausdrückem. Sie ist gleich dem Verhältnis vom Dampfdruck des Wassers «e» zum maximalen Dampfdruck «E» multipliziert mit 100

Die in der Luft enthaltene Menge Wasserdampf ist proportional zum Dampfdruck. Daher bedeutet eine relative Feuchtigkeit von 65%, dass die Luft 65% von der Wassermenge enthält, die bei der gemessenen Temperatur die Sättigung der Luft bewirken würde. Ist die relative Feuchtigkeit gering, spricht man von trockener Luft, ist sie hoch dann handelt es sich um feuchte Luft.

Eine aufsteigende Luftmasse mit einer bestimmten Luftfeuchtigkeit kühlt sich bis zum Komndensationsniveau mit 1°C/100 m ab. Steigt sie weiter, kühlt sie sich mit 0,5°/100 m ab. Die sich abkühlende Luftmasse dehnt sich wegen des geringeren Umgebungsdruckes aus. Die Expansion führt zu einer Abkühlung. Diese reduziert die Wasseraufnahme, Der effektive Wassergehalt bleibt vorhanden. Somit wird die aufsteigende Luft relativ feuchter. Wenn sie 100% rel. F erreicht hat, beginnt der der Wasserdampf zu kondensieren. Es entstehen feine Wassertröpfchen. Aus Distanz erkennen wir eine Wolke.

Absolut reines Wasser kann weit unter den Gefrierpunkt abgekühlt werden, ohne zu gefrieren. Es herrscht ein instabiler Zustand: die Unterkühlung. Eine Erschütterung oder der Kontakt mit einem kleinen Kristall oder einem Schmutzpartikel, die zu einem Kristallisationskern werden, genügen um die Erstarrung sofort auszulösen. Das ist u.a. der Grund für die Kondensstreifen, die Jets in grossen Höhen auslösen. Die Abgase der Triebwerke scheiden feine Russpartikel aus, die zu Kristallisationskernen werden. Die weissen Strichfe am Himmel dienen also nicht den Engelchen, damit sie auch mal auf den «Strich» gehen können…
Gefährlich wird es, wenn ein Flugzeug in Wolken, die mit stark unterkühlten Wassertröpfchen fliegt, dann wird das Flugzeug zum Kristallisationskern und die Vereisung beginnt. Die Vereisung kann Profilveränderungen nach sich ziehen, den Schwerpunkt verlagern oder Ruder blockieren. Wassertröpfchen in einer Wolke können bis -40° C unterkühlt sein!

Kennt man den Zustand der Luft (Zustandskurve) und den Taupunkt, so lassen sich mittels des Emagrammes Thermikbeginn, Wolkenbasis, Aufwindstärken etc. im Tagesverlauf ziemlich genau abschätzen. Es ist auch möglich, die Wolkenentwicklung (Ausbreitungen) heraus zu lesen. Segelflieger sind immer auch kleine Meteorologen. Ihr näheres Umfeld können sie meist recht gut beurteilen. Daher können sie oft eine «Wetterprothese» in eine brauchbare Prognose für ihre Zwecke umwandeln. Die Flieger stellen jedoch keine Konkurrenz für Herrn Bucheli von SF-Meteo dar! Im Gegenteil, seine Ausführungen sind im Vorfeld der eigentlichen Flugvorbereitungen wichtig! «Schönes Wetter bedeutet für einen Segelflieger etwas anderes als für einen Touristen. Während der Tourist «Grand beau», ohne jegliche Wolken und grosse Fernsicht wünscht, will der Segelflieger eine labile Luftmasse haben, die Schönwetter-Cumuli erzeugt, unter denen in regelmässigen Abständen Aufwinde zu finden sind, mit deren Hilfe grosse Strecken zurück gelegt werden können. Für Ihn ist gutes Segelfflugwetter wichtig.