Von Labilität und Feuchte
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 eine 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.
Skizze der unterschiedlichen Möglichkeiten der Stabilität in Bezug auf die vertikale Temperaturänderung.
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.(Meteorologe) Fabian Chow
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 13.08.2026
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