Seit Millionen von Jahren unterlagen das Klima und somit auch der Wasserkreislauf der Erde immer wieder natürlichen Schwankungen. Seit Beginn der industriellen Revolution Mitte des 18. Jahrhunderts ist der Kohlenstoffdioxidgehalt der Atmosphäre allerdings drastisch angestiegen. Dies lässt sich hauptsächlich auf anthropogene (menschengemachte) Aktivitäten zurückführen. Die Folgen sind unter anderem die Verstärkung der Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre, welche wiederum für globale Erwärmung sorgen. Insbesondere in den Industrienationen ist der CO2-Ausstoß pro Kopf sehr hoch. Der sogenannte “persönliche CO2-Fußabdruck” lässt sich mittlerweile recht einfach mit einem CO2-Rechner im Internet abschätzen (z.B. CO2-Rechner des Umweltbundesamtes)

Analog dazu lässt sich auch der Fußabdruck in Bezug auf den persönlichen Wasserverbrauch bestimmen. Rund 130 Liter Wasser verbraucht der oder die “Durchschnittsdeutsche” pro Kopf am Tag. Dies entspricht nicht ganz einer gefüllten Badewanne. Allerdings nutzen wir Wasser nicht nur zum Trinken, Kochen und Putzen. Auch in den Produkten und Lebensmittel, die wir konsumieren, steckt Wasser oder wurde zumindest bei deren Erzeugung benötigt. Dieses “versteckte” Wasser wird auch als “virtuelles Wasser” bezeichnet. Daraus lässt sich unser tatsächlicher Wasserverbrauch ermitteln: der sogenannte “Wasserfußabdruck”. Und dieser liegt in Deutschland am Tag bei rund 4000 Litern pro Kopf – oder dem Fassungsvermögen von etwa 25 Badewannen. Erschreckend, oder?

Ganz so abwegig erscheint dies nicht, wenn man bedenkt, dass selbst ein kleiner Mikrochip, wie er sich in Smartphones befindet, einen virtuellen Wasserbedarf von etwa 32 Litern besitzt. Bei einem Baumwollshirt sind es rund 2000, einer Jeans 6000, einem Kilogramm Mandeln 13000 und einem Kilogramm Rindfleisch sogar rund 15500 Liter. Spitzenreiter ist die insbesondere in der Vorweihnachtszeit sehr relevante Kakaobohne mit 27000 Litern.

Dazu sollte man wissen, dass hier grundsätzlich zwischen drei verschiedenen Arten von virtuellem Wasser unterschieden wird: “Grünes” virtuelles Wasser stammt aus Niederschlägen und der natürlichen Bodenfeuchte, “blaues” virtuelles Wasser rührt von künstlicher Bewässerung aus Grund- und Oberflächenwasser her. Das “graue” virtuelle Wasser stellt dagegen das durch seine Nutzung verunreinigte oder beeinträchtigte Wasser dar (z.B. durch Düngemittel, Pestizide oder Industrieabfälle), kann also nur bedingt wiederverwendet werden.

An dem klassischen Konzept des Wasserfußabdrucks gibt es jedoch auch kritische Punkte. Zum Beispiel wird beim Wasserverbrauch nicht berücksichtigt, ob das Wasser natürlich als Regen fällt und bei unmittelbarer Verwendung nicht zu einem Ungleichgewicht im Wasserhaushalt führt oder ob die wertvolle Ressource künstlich aus dem Grundwasser gefördert wird, was wiederum Folgeschäden verursachen kann.

Bei der Herstellung eines Kilogramms Rindfleisch entfällt hierzulande ein Großteil des Wasserverbrauchs auf den Regen, der ohnehin niedergeht und für die Futtermittelherstellung meist vollkommen ausreicht. Ein Kilogramm importierte Mandeln haben einen ähnlich hohen Wasserfußabdruck, denn Mandelbäume, die trockenes Klima eigentlich gewöhnt sind, werden häufig künstlich bewässert, um die Erträge zu steigern. Somit sollte die lokale Verfügbarkeit von Wasser ebenfalls eine entscheidende Rolle bei der Betrachtung der Wasserbilanz spielen, die vom klassischen Wasserfußabdruck jedoch nicht berücksichtigt wird. Nach einer Studie der Technischen Universität Berlin liegt der sogenannte “konsuminduzierte Wasserverbrauch” in Deutschland bei 7200 Liter pro Person. 14% des verbrauchten Wassers stammen dabei aus dem Inland, ganze 86% werden hingegen aus dem Ausland importiert.

In wasserreichen Regionen ist ein hoher Wasserfußabdruck eher unproblematisch. Entsteht er allerdings in wasserarmen Regionen, kann dies zum Problem werden. Berücksichtigt man die lokale Wasserverfügbarkeit, beträgt beispielsweise der Massenanteil an den nach Deutschland importierten Agrarprodukten wie Nüsse, Baumwolle und Reis zwar nur drei Prozent, am sogenannten “knappheitsgewichteten Wasserfußabdruck” machen diese Lebensmittel allerdings einen Anteil von über fünfzig Prozent aus. Die größten Auswirkungen ergeben sich dabei allerdings in den USA, Spanien, Usbekistan und dem Iran, nicht in Deutschland.

Darüber hinaus veranschaulicht der graue Wasserfußabdruck zwar den Einfluss der Nutzung des Wassers auf seine Qualität. Die Verschmutzung der Ozeane wird dabei allerdings nicht berücksichtigt – der Fußabdruck gilt nur für Süßwasser.

Wenn Sie herausfinden möchten, wie groß Ihr persönlicher Wasserfußabdruck ist, suchen Sie doch mal im Internet, z.B. unter

Weitere Infos und Konzepte zum Wasserverbrauch bzw. zum Wasserfußabdruck gibt’s auf der Seite des Umweltbundesamts unter

MSc.-Meteorologe Sebastian Schappert
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 04.11.2022
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Der November beginnt nach den letzten spätsommerlichen Oktobertagen zwar durchwachsen, aber immer noch zu mild für die Jahreszeit. Und so lange über dem Nordatlantik tiefer und über dem Mittelmeer bzw. Südosteuropa hoher Luftdruck herrschen, gelangen mit einer südwestlichen Grundströmung weiterhin milde Luftmassen nach Deutschland.

Am heutigen Dienstag überquert die Kaltfront von Tief KARSTA (int. Claudio) mit Kern bei Schottland Deutschland und sorgt im Osten und Süden für etwas Regen. Von Westen lockern die Wolken deutlich auf. Der Süd- bis Südwestwind weht vor allem im Norden und Westen recht lebhaft und es sind steife bis stürmische Böen möglich, die ein gewisses Herbstfeeling aufkommen lassen. Die Temperaturen bleiben mit 14 bis 19 Grad jedoch zu hoch für die Jahreszeit.

In der Nacht zum Mittwoch ziehen im Nordwesten einzelne Schauer durch. Ansonsten lockern die Wolken gebietsweise auf und es bleibt überwiegend trocken. Vor allem an der Donau kann sich Nebel bilden. Der Wind bläst an der Nordsee weiterhin stark. Im Norden bleibt es mit 12 bis 6 Grad mild. In der Mitte und im Süden kühlt die Luft bei längerem Aufklaren und in einigen Tal- und Muldenlagen auf Werte nahe dem Gefrierpunkt ab.

Am Mittwoch treibt ein kräftiger Südwest- bis Westwind im Norden einzelne, teils gewittrige Schauer übers Land. Auch in der Mitte ist es recht windig, aber meist trocken und auch die Sonne findet im Tagesverlauf immer größere Wolkenlücken. An den Alpen zeigt sich der Himmel wolkig bis stark bewölkt. Regen fällt aber kaum. Die Höchstwerte erreichen noch immer sehr milde 13 bis 18 Grad.

In der Nacht zum Donnerstag macht sich vor allem im Süden das Hoch ANDRE bemerkbar, das sich ausgehend von den Alpen langsam Richtung Ost- und Südosteuropa verlagert. Damit lockern die Wolken auf und die Temperaturen gehen auf 5 bis 0 Grad zurück. Dabei bildet sich häufig Nebel. Im Nordwesten sorgen der lebhafte Wind und die stärkere Bewölkung dafür, dass es mit 12 bis 6 Grad milder bleibt.

Am Donnerstag lenkt ein Tief bei den Britischen Inseln weiterhin milde Luft zu uns. Aber bis Samstag zieht das Tief über Deutschland nach Italien. Dabei gelangt am Ende der Woche von Norden her kühle Meeresluft ins Land. Während am Donnerstag noch Höchstwerte bis 17 Grad erreicht werden, sind es am Freitag und Samstag maximal 13 bis 7 Grad. Das Wetter bleibt dabei wechselhaft und zeitweise nass. In den Hochlagen, vor allem in den Alpen, fällt sogar Schnee. Mit Blick auf die vergangenen Wochen ist fast schon eine Sensation.

Dipl.-Met. Marco Manitta
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 01.11.2022
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Der Airbus A380, das größte und schwerste Passagierflugzeug der Welt, wiegt stolze 560 Tonnen. Manch einem mag es wie ein Wunder erscheinen, dass diese tonnenschweren Kolosse überhaupt in der Lage sind, abheben und fliegen zu können. Und tatsächlich bedarf es komplexer Ingenieurskunst, die das Fliegen mit Flugzeugen ermöglicht. Nicht umsonst absolvierten erst im Jahre 1903 die Gebrüder Wright den ersten kontrollierten und langandauernden Flug eines motorisierten Flugzeugs, nachdem sich schon viele Jahre zuvor eine ganze Reihe an Flugpionieren mehr oder weniger erfolgreich am Fliegen versuchten. Wir werden sehen, dass die spezielle Form der Tragflächen eines Flugzeugs (ugs Flügel) eine entscheidende Rolle spielt.

Schauen wir uns zunächst die vier physikalischen Kräfte an, die auf ein Flugzeug in der Luft einwirken. Die Schwerkraft wirkt natürlich nach unten und muss von der Auftriebskraft (kurz: Auftrieb, zeigt nach oben) überwunden werden, um das Flugzeug in der Luft zu halten bzw. aufsteigen zu lassen. Die Schubkraft (Vortrieb) bewegt das Flugzeug vorwärts und der Luftwiderstand wirkt wiederum dem Vortrieb entgegen und hat eine bremsende Wirkung.

Damit ein Flugzeug vom Boden abheben kann, muss ein derart starker Auftrieb erzeugt werden, dass dieser betragsmäßig der Gewichtskraft überwiegt. Ist dies der Fall, wird die Schwerkraft überwunden und das Flugzeug steigt bis zum Erreichen der Reiseflughöhe auf. Dort bewegt sich das Flugzeug genau so, dass die nach unten zeigende Gewichtskraft mit dem nach oben zeigenden Auftrieb im Gleichgewicht steht.

Aber wie erzeugt nun das Flugzeug diesen Auftrieb? Hierbei spielen gleich mehrere Effekte der Aerodynamik, der Lehre von Strömungsvorgängen in der Luft (genauer: in Gasen), eine Rolle. Ein wichtiges Prinzip ist der sogenannte “Bernoulli-Effekt”, benannt nach dem Schweizer Physiker Daniel Bernoulli, der diesen schon im 18. Jahrhundert entdeckte. Er besagt, dass strömende Flüssigkeiten und Gase einen geringeren Druck auf ihre Umgebung ausüben als ruhende und dass der Druck umso geringer ist, je schneller die Strömung ist. Diesen Effekt können Sie übrigens mit einem einfachen Experiment zuhause nachweisen. Halten Sie dazu ein Blatt Papier an zwei Enden fest und lassen die andere Seite nach unten hängen. Wenn Sie nun über das Blatt blasen, bringen Sie die Luft oberhalb des Blattes in Bewegung und der dadurch erzeugte Unterdruck führt zu einem Sog, der das Blatt nach oben flattern lässt. Das Blatt erhält also rein durch die Luftbewegung einen dynamischen Auftrieb.

Nun kommt die spezielle Form der Tragflächen ins Spiel. Diese haben nämlich einen asymmetrischen Querschnitt mit einer gewölbten Oberseite und einer fast geraden Unterseite (siehe Abbildung 1). Auf der Rückseite laufen Ober- und Unterseite spitz zusammen. Bewegt sich das Flugzeug schnell nach vorne, so strömt ein Teil der Luft oberhalb und der andere unterhalb der Flügel hinweg. Durch die gekrümmte Oberseite muss die überströmende Luft einen längeren Weg zurücklegen als die Luft unterhalb des Flügels. Die Luftteilchen an der Oberseite fließen auf der gekrümmten Bahn schneller als auf der Unterseite (v_o > v_u). Nach dem Gesetz von Bernoulli entsteht so an der Oberseite der Tragflächen ein Unterdruck (p_o < p_u), der einen dynamischen Auftrieb bewirkt. Bei hoher Luftfeuchtigkeit kann Kondensation diese gekrümmten Luftströmungen sogar sichtbar machen (siehe Abbildung 2).

Ein weiterer und v.a beim Aufstieg noch wichtigerer Effekt wird durch eine leichte Schrägstellung der Tragflächen (im Flugjargon “Anstellen” genannt) erzeugt. Durch diese nach hinten gekippte Flügelstellung wird die vorbeigleitende Luft nach unten gedrückt. Aus Impulserhaltungsgründen entsteht unterhalb der Tragflächen eine Gegenkraft, die das Flugzeug nach oben schiebt, wodurch es zusätzlichen Auftrieb erfährt.

Bisher unterschlagen wurde der Grund, warum sich die Luftteilchen auf der gekrümmten Bahn auf der Oberseite der Flügel schneller bewegen als darunter. Dafür ist ein Wirbel verantwortlich, der beim Start an der Hinterkante der Tragflächen entsteht und sich anschließend vom Flugzeug ablöst, der sogenannte “Anfahrwirbel” (siehe Abbildung 3). Ein weiteres physikalisches Gesetz besagt, dass jeder Wirbel einen zweiten entgegengesetzten Wirbel auslöst. Der durch den Anfahrwirbel ausgelöste zweite Wirbel führt um den gesamten Flügel herum, und zwar unterhalb des Flügels nach vorne (entgegen der Strömungsrichtung) und darüber nach hinten. Dadurch wird die Luftströmung unterhalb der Tragflächen verringert und oberhalb erhöht, sodass der Bernoulli-Effekt zum Tragen kommt.

Damit ein Flugzeug aufsteigen kann, muss es sich nach vorne bewegen. Dieser Vortrieb (Schubkraft) wird durch Propeller oder Düsentriebwerke erzeugt. Erst diese (horizontale) Bewegung führt dazu, dass Luft die Tragflächen über- und unterströmen kann. Ab einer gewissen (vom Gewicht des Flugzeugs und Größe der Tragflächen abhängigen) Geschwindigkeit ist der dynamische Auftrieb groß genug, um die Schwerkraft zu überwinden. Das Flugzeug hebt also von der Startbahn ab.

Zusammengefasst wird das Flugzeug durch den Bernoulli-Effekt von oben angesaugt und zusätzlich durch die Schräglage von unten geschoben. Das für den Unterdruck nötige schnellere Überströmen der Luft wird durch Wirbelbildung an den Flügeln verursacht. Damit das Flugzeug überhaupt einen Auftrieb erfährt, muss es sich horizontal nach vorne bewegen.

Übrigens, das oben beschriebene Gesetz von Bernoulli hat neben der Fliegerei noch in anderen Bereichen große Bedeutung. Bei hohen Windgeschwindigkeiten (z.B. bei einem Wintersturm) sorgt das schnelle Überströmen von Hindernissen ebenfalls für einen Unterdruck, der eine Sogwirkung erzeugt, die Dachziegeln anhebt oder abdeckt oder Wellblechdächer aus ihrer Verankerung reißt und wegweht. Ein Großteil der Sturmschäden an Gebäuden ist also auf den Bernoulli-Effekt zurückzuführen. Dieselbe Sogwirkung ist außerdem der Grund, warum Regenschirme zum Ärger ihrer Benutzer bei Wind allzu gerne nach oben klappen.

Dr. rer. nat Markus Übel (Meteorologe)
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale

Offenbach, den 30.10.2022
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Zwischen Hoch ZACHARIAS über Südosteuropa und Tief IRIS über dem Nordatlantik gelangt zurzeit aus dem Mittelmeer eine für die Jahreszeit ungewöhnlich warme Luftmasse nach Deutschland. Der Zustrom warmer Luft bleibt uns auch über das Wochenende hinaus erhalten.

Am heutigen Freitag werden verbreitet Tageshöchstwerte zwischen 20 und 25 Grad erwartet. Am Nordrand der Mittelgebirge liegen sogar Höchstwerte von bis zu 27 Grad im Bereich des Möglichen. Ob es am Ende wirklich so warm wird, hängt von der Bewölkung und dem Saharastaub ab. Diese könnten die Sonneneinstrahlung so stark dämpfen, dass die Höchstwerte um ein Grad niedriger liegen als vorhergesagt. Denn es ziehen zeitweise dichtere Wolkenfelder durch. Diese können anfangs in der Mitte und im Osten sogar ein paar Tropfen Regen bringen.

Am Samstag macht sich im Norden der Ausläufer von Tief IRIS mit dichteren Wolkenfeldern bemerkbar und bringt zwischen Emsland und Oderbruch gebietsweise etwas Regen. In der Mitte und im Süden scheint hingegen neben einigen dünnen Wolken die Sonne. Die nächtlichen Nebelfelder lösen sich spätestens bis Mittag auf. Die Temperaturmaxima liegen im Norden zwischen 15 und 20 Grad, in der Mitte und im Süden zwischen 20 und 25 Grad. In Baden-Württemberg und am Alpenrand sind lokal bis zu 27 Grad möglich. Dabei herrscht perfektes Ausflugswetter.

Auch am Sonntag setzt sich das “sommerliches Wetter” fort. Dann kommt auch die Nordhälfte wieder in den Genuss von mehr Sonnenschein. Erneut werden Temperaturen von 20 bis 26 Grad erreicht: landesweit ideales Wetter für einen Nachmittag im Biergarten oder einen Grillabend mit Freunden.

Die neue Woche beginnt noch sehr mild mit Höchstwerten zwischen 17 und 24 Grad. Dabei scheint, abgesehen vom äußersten Norden, zeitweise die Sonne. Der Ausblick auf den Monatswechsel zeigt dann einen Wetterwechsel an. Die Temperaturen gehen zurück und wir bekommen wechselhafteres Wetter. Allerdings bleibt es weiterhin deutlich zu mild für die Jahreszeit. Schnee bis in tiefere Lagen oder verbreitet Nachtfrost sind noch nicht in Sicht.

Dipl.-Met.Marco Manitta
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 28.10.2022

Copyright (c) Deutscher Wetterdienst