Nebel

 

 

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Nebel

Nebel bei Leutkirch, Sichtweite ca. 250 m

Nebel besteht aus in der Luft schwebenden und die Sicht begrenzenden mikroskopisch kleinen Wassertröpfchen oder Eiskristallen in einer auf der Erdoberfläche aufliegenden Luftschicht. Der Bildung von Wolken und Nebel liegen dieselben Vorgänge zugrunde, da beide durch Kondensation oder Sublimation des Wasserdampfes an Kondensations- oder Gefrierkernen in der Luft entstehen. Kondensation bzw. Sublimation treten ein, wenn die Luft unter den Taupunkt abgekühlt wird. Bei der Wolkenbildung wird der Taupunkt im wesentlichen durch Hebungsprozesse erreicht, bei der Nebelbildung spielen dagegen Strahlungs-, Advektions- und Verdunstungsprozesse sowie die Mischung von Luftmassen eine Rolle. Nebel ist daher im Grunde nichts anderes als eine bodennahe oder sogar auf dem Boden aufliegende Wolke.

Fachlich gesehen ist Nebel also ein Aerosol, in der meteorologischen Systematik wird er jedoch zu den Hydrometeoren gezählt, weshalb er hier auch unter dem Oberbegriff Niederschlag behandelt wird. Mit dem Begriff Hydrometeor werden in der Meteorologie alle Formen kondensierten Wassers (Wortteil „Hydro“) bezeichnet, die in der Atmosphäre beobachtet werden (Wortteil „Meteor“), also alle flüssigen und gefrorenen Teilchen aus Wasser.

Nebel wie Dunst unterscheiden sich von Wolken nur durch ihren Bodenkontakt, sind jedoch ansonsten nahezu identisch. In ansteigendem Gelände kann daher eine Wolkenschicht in höheren Lagen zu Nebel werden. In der Luftfahrt spricht man in solchen Fällen auch von aufliegender Bewölkung.

Oft wird auch nach Bodennebel und Hochnebel unterschieden, wobei die Oberseite des Bodennebels nach meteorologischer Definition unter der Augenhöhe des Beobachters mit einer Sichtweite von  mehr als 1 km liegen muß. Das verbreitete Verständnis eines Hochnebels als Nebel mit fehlendem Bodenkontakt ist insoweit irreführend, als es sich im Regelfall um eine niedrige Wolke vom Typ Stratus handelt, also nicht um Nebel im eigentlichen Sinne. Nur bei einigen Zwischenstadien von Nebeln, die an ihrer Basis aufgelöst wurden oder im Begriff sind, sich auf Bodenhöhe zu senken, spricht man auch in der Meteorologie von einem Hochnebel.

Meteorologisch kommen dem Nebel recht unterschiedliche Bedeutungen zu. Je nach der Art seiner Entstehung kann er als Anzeichen einer bestimmten Wetterlage interpretiert werden und ist damit ein wichtiges Hilfsmittel bei der Wetterbeobachtung. Andererseits hat er durch seine hohe Albedo jedoch auch Einfluß auf die lokale Strahlungsbilanz, was Auswirkungen auf die Temperatur haben kann.

Einzelheiten die den verschiedenen Nebelarten stehen hier.

 

Sichtweite

Nebeltropfen sind so klein, daß die Streuung des Lichtes nicht mehr von seiner Wellenlänge abhängt, weshalb Nebel weiß bis eintönig grau erscheint. Das gestreute Licht bewirkt eine starke Abnahme der Sichtweite, wodurch diese nur einige hundert Meter, in dichtem Nebel sogar nur 10 m oder weniger betragen kann. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen Dunst und Nebel anhand dieser sichtbehindernden Wirkung. Liegt die horizontale Sichtweite auf Augenhöhe über einem Kilometer spricht man von "Dunst", andernfalls liegt "Nebel" vor.

  • Im meteorologischen Sinne spricht man von Nebel, wenn die Sichtweite in Augenhöhe (1,80 m) einen Kilometer unterschreitet.
    • Bei einer Sichtweite von 500 - 1000 m spricht man von einem leichten Nebel,
    • bei 200 - 500 m von einem mäßigen Nebel und
    • bei unter 200 m von einem starken Nebel.
    • Nebel in einem räumlich eng begrenzten Gebiet bezeichnet man als Nebelbank.
    • Ein Tag, an dem mindestens einmal Nebel aufgetreten ist, ist ein Nebeltag.
  • Sichtweiten von 1 bis etwa 4 km gelten als Dunst.
  • Bei Sichtweiten von 1 - 8 km und hoher Luftfeuchte (80 %) spricht man von feuchtem Dunst.
  • Nicht damit zu verwechseln ist der trockene Dunst, der in stark besiedelten und von Industrie geprägten Gebieten vorkommt und durch Staubpartikel ausgelöst wird.

Im täglichen Leben wird meistens nur eine Sichtweite von unter 300 m auch als Nebel wahrgenommen.

Einzelheiten zur Flugsicht stehen weiter unten.

 

Seiser Alm, Blick vom Puflatsch auf den Schlern mit niederem Stratus dazwischen

 

Entstehung

Nebel entsteht, wenn bei einer meist stabilen Atmosphärenschichtung mehr Wasserdampf in die Luft eingetragen wird, als diese aufnehmen kann. Die Sättigungsmenge der Luft, also die maximale Wasserdampfmenge oder Luftfeuchte, welche die Luft enthalten kann, ohne daß Kondensation eintritt, ist dabei von vielerlei Faktoren abhängig. Darauf wird im Abschnitt Sättigungsdampfdruck eingegangen. Grundsätzlich hängt die Aufnahmefähigkeit der Luft für Wasserdampf von ihrer Temperatur ab. Sie ist umso größer, je wärmer die Luft ist. Bei Sättigung der Luft mit Wasserdampf beträgt die relative Luftfeuchtigkeit 100 %. Ein Absinken der Temperatur oder eine Erhöhung des absoluten Wassergehalts über die Sättigungskonzentration hinaus hat im Idealfall eine sofortige Kondensation zur Folge. Es bilden sich kleinste Wassertröpfchen: Nebel. Ob diese Kondensation aber wirklich sofort erfolgt oder ob erst Übersättigung eintritt, hängt dabei wesentlich vom Vorhandensein von Kondensationskernen ab. An ihnen kann sich der kondensierende Wasserdampf absetzen und somit wesentlich leichter in den flüssigen Aggregatzustand übergehen, als es ohne Kondensationskerne der Fall wäre. So kann bei entsprechender Luftverschmutzung eine Mischung aus Nebel, Rauch-, Ruß- und anderen Partikeln entstehen und zu einer überdurchschnittlichen Nebeldichte führen. Es entsteht Smog. Bei der Kondensation ist die maximale Menge an dampfförmigem (und damit nicht sichtbaren!) Wasserdampf in der Luft stark von ihrer Temperatur abhängig. Ist bei einer gegebenen Temperatur mehr Wasser in der Luft vorhanden, als diese maximal aufnehmen kann, so kondensiert das überschüssige Wasser zu feinen Wolken- bzw. in Bodennähe zu Nebeltröpfchen aus. Wenn sehr viel auskondensiert, können sich durch Koagulation auch feine Regentröpfchen bilden und der Nebel beginnt zu nässen.

Im wesentlichen unterscheidet man folgende Prozesse, durch die es zur Nebelbildung kommen kann:

  • Abkühlung der Luft durch nächtliche Ausstrahlung bis zum Taupunkt. Die Folge ist Strahlungsnebel.
  • Durch Vermischung jeweils ungesättigter feuchtwarmer und feuchtkalter Luft. Dies kann zur Nebelbildung führen, weil die maximale Wasserdampfmenge, die Luft aufnehmen kann, nichtlinear von ihrer Temperatur abhängt. Das ergibt Mischungsnebel.
  • Durch Akühlung einer feuchten, ungesättigten Luftschicht vom Untergrund, z.B. durch Aufgleiten einer wärmeren auf eine kalte Luftschicht oder im Winter über Schnee, so daß die bodennahe Luft unter den Taupunkt abkühlt. Entsprechendes gilt für das Aufgleiten einer sehr kalten Luftmasse über einen wärmeren Untergrund. Dies wird als Advektionsnebel bezeichnet.
  • Auch orografisch bedingte Hebungen können zur Abkühlung der Luftmasse unter den Taupunkt führen und Nebel verursachen.
  • Erhöhung der relativen Luftfeuchte bis zum Taupunkt durch Verdunstungsprozesse (z.B. vom Untergrund oder durch fallenden Niederschlag).
    Es entsteht Verdunstungsnebel.

Nebelentstehung

Damit sich Nebel oder niederer Stratus im bodennahen Bereich bilden kann, müssen sich Temperatur und Taupunkt annähern. Das kann entweder durch die Zunahme der Feuchtigkeitsmenge in der Grenzschicht oder durch Verringern der Temperatur erfolgen, so daß Sättigung eintritt. Durch die Prozesse, die zur Sättigung führen, unterscheiden sich die verschiedenen Arten von Nebel oder Schichtwolken.

Anhand der Grafik links sollen 6 grundlegende Prozesse der Nebelbildung bzw. die atmosphärischen Bedingungen für die Nebelentwicklung erläutert werden.

Beginnen wir mit dem Bild links oben, welches das Abkühlen durch Ausstrahlung illustriert. Die Bodenoberfläche und die aufliegenden Luftschicht kühlen ab, wodurch sich die relative Luftfeuchtigkeit erhöht. Da somit die Temperatur bis zum Taupunkt absinkt, bildet sich Strahlungsnebel in der bodennahen Luftschicht.

Im oberen mittleren Bild der Grafik haben wir den klassischen Fall des advektiven Nebels. In diesem Beispiel wird Luft von der wärmeren Landoberfläche über kälteres Wasser herangeführt. Die wärmere Luft wird von dem kälteren Wasser abgekühlt. Zudem kann sie auch noch etwas Feuchtigkeit aufnehmen. Der Hauptprozeß liegt aber darin, daß die Lufttemperatur bis zum Taupunkt abkühlt, so daß sich Nebel bilden kann.

Nebel kann sich aber auch bilden, wenn kalte Luft über wärmeres Wasser geführt wird, wie das Bild oben rechts zeigt. In diesem Fall der Kaltluftadvektion hat sich eine sehr kalte Luftmasse über der Landoberfläche entwickelt. Über dem wärmeren Wasser verdunstet Wasser in die Luftmasse und erhöht damit deren Feuchtigkeit. Die Folge ist Nebel in der unteren Luftschicht.

Im Bild links unten können wir die Wirkung des Seewind-Zirkulation auf der Nebelbildung ansehen. In diesem Fall haben wir Nebel und feuchte Luft über einer Wasserfläche, egal ob es sich um das Meer oder einen See handelt. Entscheidend ist allein die einsetzende Brise. Während des Tages heizt sich die Bodenoberfläche auf, so daß sich die Seewind-Zirkulation entwickel kann. Luft wird dadurch vom Wasser zum Land geführt und damit auch der über dem Wasser lagernde Nebel bzw. die dortige feuchte Luftmasse. Das ist ein anderer Mechanismus für advektiven Nebel.

Ein weiterer Prozeß ist Entwicklung von Hangnebel oder orographischem, also geländebedingtem Nebel oder Stratus. Im unteren mittleren Bild haben wir feuchte Luft, die einen Hang hochgetrieben wird (orographische Hebung). Weil die Luft adiabatisch gehoben und die Temperatur dabei bis zum Taupunkt abgekühlt wird, kann sich Nebel oder Stratus entlang des Hangs bilden. Dieser Hangnebel oder orografisch veranlaßte Nebel oder Stratus kann auch in Kombination mit anderen Prozessen auftreten und sich dadurch gegenseitig verstärken, wobei dann z.B. die advektiven Prozesse vorherrschen können.

Im Bild unten rechts sehen wir den Prozeß der Sättigung der bodennahen Luftschicht durch den Niederschlag. Bei diesem Prozeß fällt Niederschlag durch trockene Luft, verdunstet dabei und befeuchtet die bodennahe Luftschicht. Zugleich wird dies abgekühlt, weil der Luft durch die Verdunstung latente Wärme entzogen wird.
Das Ergebnis ist Verdunstungsnebel.

Dies sind nur die primären nebelbildenden Prozesse. Tatsächlich kann eine Vielzahl unterschiedlicher Szenarien zu Nebel führen. Vor allem können diese Prozesse auch in unterschiedlichsten Kombinationen auftreten und sich dann auch gegenseitig verstärken.

Im Binnenland ist der Herbst, an der Küste und über See der Winter und das Frühjahr die Hauptnebelzeit. Grundsätzlich kann man sagen, daß in einem Gebiet jene Jahreszeit die nebelreichste ist, in der es kälter ist als eine angrenzende Region, denn Luft, die von dem wärmeren Gebiet zum kälteren geführt wird, kann über der kälteren Unterlage bis zum Taupunkt abgekühlt werden.

 

Taupunkt und Nebelbildung

Bäume mit Reifansatz aus Nebel

Wie oben erläutert, spielt der Taupunktbei der Nebelbildung eine wesentliche Rolle.

  • Alle Arten von Abkühlungsnebel entstehen, wenn die Luft von der Erdoberfläche her abgekühlt wird und sie dadurch ihren Taupunkt erreicht. Ist diese Temperaturabnahme eine Folge der Ausstrahlung an der Erdoberfläche, spricht man von Strahlungsnebel. Diese treten bei uns vor allem im Herbst bei windschwachen Wetterlagen auf, also bei ruhender Luft.
  • Von Advektionsnebel spricht man, wenn z.B. feuchtwarme Luft über einen kalten Untergrund streicht  und dadurch bis zum Taupunkt abgekühlt wird. Zu dieser Gruppe gehört u.a. der Neufundlandnebel, bei denen feuchtwarme Luft über das kalte Wasser des Labradorstroms strömt. Aber auch bei uns kann Advektionsnebel auftreten, wenn nach einer strengen Frostperiode Tauwetter einsetzt und dann feuchtwarme Luft über den gefrorenen Boden geführt wird. Dies ist jedoch nur selten von langer Dauer, da sich der Erdboden recht schnell aufwärmt oder weil Wind einsetzt, der den Nebel wegräumt.
  • Bei allen Arten von Mischungsnebel wird die Wasserdampfsättigung dadurch erzielt, daß die Abkühlung der Luft und eine Erhöhung ihres Wasserdampfgehalts gleichzeitig stattfinden. Dieser Vorgang kann beispilsweise im Grenzbereich von wärmerer und kälterer Luft auftreten. Fällt nun leichter Regen oder Sprühregen in die bodennahe Luftschicht, führt das durch Verdunstung zur Erhöhung des dortigen Feuchtigkeitsgehalts. Zugleich sorgt die turbulente Durchmischung der Warm- und Kaltluft zu einer Absenkung der Temperatur dieser Luftmasse bis zum Taupunkt. Dieser Grenzbereich von Luftmassen wird auch als Front bezeichnet, weshalb man bei dieser Nebelform auch von Frontnebel spricht.
  • Bei Temperaturen ab etwa - 20 °C bilden sich aus der vorhandenen Luftfeuchtigkeit Eiskristalle und es entsteht Eisnebel. Da sehr kalte Luft nur sehr wenig Wasserdampf halten kann, ist die Zahl der Eiskristalle relativ gering, weshalb die Sicht in Eisnebel im allgemeinen besser ist als in Wassernebel. Bei tiefen Temperaturen kann unterkühlter Nebel zu mächtigen Reifablagerungen an Bäumen und Sträuchern führen.

In Deutschland sind die Gebiete an der Küste sowie das Norddeutsche Tiefland zwischen Elbe und Oder mit durchschnittlich mehr als 40 Nebeltagen am nebelträchtigsten. Die Gebiete westlich der Elbe sind dagegen im allgemeinen nebelärmer als der süddeutsche Raum. Im Binnenland ist dabei der Herbst, an der See der Winter und das Frühjahr die Hauptnebelzeit. Regelmäßig ist in einer Region die Jahreszeit die nebelreichste, in der sie kälter ist als angrenzende Regionen, weil dann die Luft, die von den wärmeren Bereichen zu kälteren geführt wird, über dem kälteren Untergrund bis zum Taupunkt abgekühlt wird. Allgemein treten bei uns die Strahlungsnebel am häufigsten auf.

 

Nebel und Luftverkehr

Die Sicht ist für die Fliegerei von besondere Bedeutung. Bei hohen Geschwindigkeiten ist ein frühzeitiges Erkennen von Hindernissen wichtig. Besonders berücksichtigt werden muß, daß die Flugsicht u.a. auch vom Stand der Sonne stark beeinflußt wird. So kann es passieren, daß von gleicher Position aus bei Blickrichtung gegen die tief stehende Sonne eine Sichtweite von nur 3 km und mit der Sonne im Rücken eine Sichtweite von 8 km gemeldet wird.

Die exakte Bestimmung der Sichtbedingungen wird insbesondere für die Luftfahrt benötigt. Insbesondere für die Durchführbarkeit von VFR-Flügen ist die Sichtweite entscheidend. Im Sichtflug kontrolliert der Pilot die Lage seines Flugzeugs im Raum visuell und beurteilt ebenso seine Lage relativ zu anderen Luftfahrzeugen. Für die Fluglage im Raum benutzt er Anhaltspunkte außerhalb des Flugzeugs, in der Regel ist das der Blick auf den Horizont. Grundvoraussetzung zum Sichtflug ist folglich, dass das Wetter bestimmte Mindestsichtweiten zuläßt und der Pilot keine Wolken durchfliegt, er also die erforderlichen Anhaltspunkte außerhalb des Flugzeugs erkennen kann. Weiterhin muss er zur Kollisionsvermeidung gewisse horizontale und vertikale Mindestabstände zu Wolken einhalten. Wo diese Voraussetzungen (Visual Meteorological Conditions, VMC) nicht eingehalten werden können, darf kein Sichtflug stattfinden. Für das sichere Fliegen ist nicht nur die horizontale Sichtweite am Boden von Bedeutung.

Dabei sind einige Begriffsbestimmungen zu beachten:

  • Flugsicht ist die Sichtweite des Piloten nach vorn aus dem Flugzeug.
    Von der Sichtweite hängt ab, ob geflogen werden darf und welche Lufträume benutzbar sind.
  • Bodensicht ist die Sicht am Boden, wie sie von einer amtlichen bestimmten Person festgestellt wird.
    Die Bodensicht wird im Wetterbericht des Flugplatzes gemeldet und von ihr sind die Betriebsbedingungen des Flugplatzes abhängig.
  • Erdsicht bezieht sich nicht auf Sichtweiten. Erdsicht heißt, daß der Pilot die Erdoberfläche sehen kann. Der unkontrollierte Luftraum G darf nur mit Erdsicht genutzt werden.

Diese Begriffsbestimmungen sind Teil der Sichtflugregeln und der Bestimmungen über die Luftraumstruktur. Wer dazu mehr wissen will, klickt auf die Grafik rechts.

Sichtverschlechterung durch Nebel

 

 

 

 

 

Sichtflugregeln

In der Flugpraxis ist daneben auch die sog. Schrägsicht, d.h. die Sicht im Landeanflug von Bedeutung. Die Flugsicht als Horizontalsicht in Flughöhe kann von der am Boden beobachteten Horizontalsicht, der Bodensicht, beträchtlich abweichen, wenn sich in Bodennähe z.B. eine Dunstschicht befindet. Beim Einflug in diese Dunstschicht nimmt die Schrägsicht meist schlagartig ab und der Landeanflug kann sich dann außerordentlich schwierig gestalten. Die Flugsicht hängt natürlich von Dunst und Bewölkung in Flughöhe ab. Die Sicht in der Bewölkung ist meist sehr gering und kann soweit zurückgehen, daß man die Flächenenden des Flugzeuges nicht mehr sehen kann. Sie kann andererseits durchaus aber auch mehr als 1000 m betragen.

An größeren Flughäfen wird neben der Bodensicht eine spezielle Sichtweite entlang der Start- und Landebahn bestimmt (Runway Visual Range = RVR). Die RVR ist die maximale Sichtweite entlang der Start- und Landebahn und wird angegeben, wenn die meteorologische Sicht und/oder die Landebahnsicht geringer als 1.500 m ist.

Weitere Einzelheiten stehen im Kapitel Sicht.

 

Wetterkartensymbole Nebel

Symbol

Nummer

Beschreibung

40

Nebel in einiger Entfernung, hat den Beobachter aber in der letzten Stunde nicht erreicht. Die Höhenlage des Nebels liegt über der des Beobachters.

47

Himmel von Nebel oder Eisnebel verdeckt, wobei dieser in der letzten Stunde dichter wurde.

45

Himmel von Nebel oder Eisnebel verdeckt, wobei sich in der letzten Stunde keine Änderungen zeigten.

43

Himmel von Nebel oder Eisnebel verdeckt, wobei dieser in der letzten Stunde dünner wurde.

46

Himmel trotz Nebel oder Eisnebel sichtbar, wobei dieser in der letzten Stunde dichter wurde.

44

Himmel trotz Nebel oder Eisnebel sichtbar, wobei sich in der letzten Stunde keine Änderungen zeigten.

42

Himmel trotz Nebel oder Eisnebel sichtbar, wobei dieser in der letzten Stunde dünner wurde.

28

Nebel hat sich vor einer Stunde aufgelöst.

12

Zusammenhängende Nebelschicht mit weniger als zwei Metern Höhenausdehnung an der Wetterstation.

11

Nebel mit weniger als zwei Metern Höhenausdehnung in einzelnen Schwaden oder Bänken an der Wetterstation.

41

Nebel oder Eisnebel in Schwaden, daher stark schwankende Sichtweiten.

48

Nebel oder Eisnebel mit Raufrost- oder Klareisbildung bei sichtbarem Himmel.

49

Nebel oder Eisnebel mit Raufrost- oder Klareisbildung bei bedecktem Himmel.

 

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