Wissenschaft kompakt

Von Labilität und Feuchte



In der Gewittervorhersage spielen neben CAPE und der Scherung noch
zwei weitere Begriffe eine große Rolle: Einerseits die Labilität und
andererseits der Feuchtegehalt. Um diese Aspekte soll es im heutigen
Thema des Tages gehen.



In vorausgegangenen Themen des Tages vom 01. und 15.07. wurden
bereits wichtige Faktoren (CAPE und Scherung) für die
Gewittervorhersage betrachtet. Heute wird diese Liste durch die
Feuchte und die Labilität ergänzt.

Beim Begriff der "Feuchte" denkt der kosmetisch umtriebige Leser
vielleicht intuitiv an Feuchtigkeitscremes oder -sprays. Eventuell
verbindet damit manch anderer zu seinem Leidwesen Wasserrohrbrüche
und die damit einhergehende Bekämpfung der Feuchtigkeit in Wänden.
Eine ähnlich an den Haaren herbeigezogene Einleitung hinsichtlich des
Begriffes der Labilität aus dem Alltag ist dem Verfasser leider nicht
gelungen, daher gehen wir nun schnell zum meteorologischen Teil über.


Beginnen wir mit der Feuchte. Diese bezieht sich auf den
Wasserdampfgehalt der Luft. Insbesondere das Maß "PPW" (potential
precipitable water, deutsch: niederschlagbares Wasser) spielt eine
bedeutende Rolle zur Einschätzung der Gewitterstärke. Betrachten wir
ein Quadratmeter große Fläche, so gibt der PPW-Wert an, wie viel
Wasser sich in der gesamten darüberliegenden Luftsäule befindet. Die
übliche Einheit ist Kilogramm (oder Liter) pro m², also Masse des
Wassers, die über einer bestimmten Fläche am Boden vorhanden ist.
Diese Zahl beschreibt das theoretische Maximum an Regen, der aus
dieser Luftsäule herausgequetscht werden kann. Nun wäre es natürlich
verlockend den Schluss zu ziehen, dass das eins-zu-eins auch dem
Starkregenpotential eines Gewitters entspricht. Doch leider ist es
nicht ganz so einfach. Hierbei muss nämlich zum Beispiel noch in
Betracht gezogen werden, dass Gewitter eine gewisse
Zuggeschwindigkeit haben. Ziehen sie also schnell, ist es kaum
vorstellbar, dass das gesamte Wasser an einem Ort herunterkommt.
Kommt dagegen eine Gewitterzelle nur langsam voran, ist das Potential
deutlich größer. Wenn man nun noch in Betracht zieht, dass mehrere
Gewitterzellen über einen Ort ziehen können oder eine Zelle lange
über derselben Stelle überlebt und dabei immer frischen "Nachschub"
von feuchter Luft bekommt, ist der Schluss klar, dass das PPW
lediglich ein Richtwert für die Einschätzung sein kann.

Kommen wir nun zum zweiten Begriff. In der Meteorologie versteht man
unter der Labilität die Neigung der atmosphärischen Schichtung,
aufsteigende Luftbewegungen (Konvektion) zuzulassen oder zu
unterdrücken. Um dies zu verdeutlichen betrachten wir ein
aufsteigendes Luftpaket. Durch das Aufsteigen dehnt es sich aus und
kühlt dabei ab. Ist es trocken (genauer: nicht gesättigt) so liegt
die Abkühlungsrate bei etwa 1 Kelvin pro 100 Metern. Falls Sättigung
schon eingesetzt hat (also zum Beispiel in einer Wolke) liegt die
Rate bei etwa 0,65 Kelvin pro 100 Metern. In letzterem Fall wirkt dem
Abkühlungsprozess entgegen, dass Energie bei der Kondensation von
Wasser frei wird. Diese charakteristischen Abkühlungsraten werden
auch trockenadiabatischer beziehungsweise feuchtadiabatischer
Temperaturgradient genannt. Sie ergeben sich aus dem ersten Hauptsatz
der Thermodynamik und einigen Annahmen bzw. Vereinfachungen.

Mit diesem Hintergrundwissen können wir uns nun überlegen, wie die
Atmosphäre geschichtet sein muss, damit sie stabil bzw. instabil ist.
In der Skizze befindet sich auf der x-Achse die Temperatur und auf
der y-Achse die Höhe. Die gleichmäßigen Linien von rechts unten nach
links oben stellen die Adiabaten dar. Die durchgezogene Linie mit den
unterschiedlichen Neigungen zeigt die verschiedenen Möglichkeiten,
wie sich die Temperatur der umgebenden Atmosphäre ändern kann.
Beginnen wir also von ganz unten. Luft vom Boden hat eine bestimmte
Temperatur und ändert seine Temperatur so, dass sie der Adiabate
folgt. Die Umgebungstemperatur befindet sich jedoch "links" davon.
Das heißt, die aufsteigende Luft ist im Vergleich zur Umgebungsluft
wärmer und wird dadurch weiter zum Aufsteigen animiert. Das Gegenteil
ist der Fall im darüberliegenden Abschnitt. Dort bleibt die
Umgebungsluft mit der Höhe gleich warm. Die aufsteigende Luft kühlt
sich trotzdem ab und wird somit zum Absinken gezwungen. Die oberen
zwei Abschnitte zeigen ebenfalls zwei stabile Zustände. Der
indifferente Fall ist ein Spezialfall, denn hier nimmt die
Umgebungstemperatur genauso schnell mit der Höhe ab wie beim
Aufsteigen. Das bedeutet, dass es keine Tendenz zum weiteren
Aufsteigen, aber auch nicht zum erneuten Absinken gibt.

Die Gewitterprognose hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab.
Fehlt die Labilität, so wird die Konvektion von der Atmosphäre
gehemmt. Fehlt die Feuchte oder CAPE, so fehlt die Energie für das
Gewitter. Fehlt die Scherung, so fallen sich entwickelnde Gewitter
schnell wieder in sich zusammen. Erst wenn alles zusammenpasst,
können daraus mächtige Systeme entstehen und beeindruckende Formen
annehmen. Und ist das etwa nicht faszinierend?


M.Sc. Fabian Chow

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 13.08.2026

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