Warum Herbstnebel so plötzlich entsteht – Strahlungsnebel in klaren Nächten

Ein klarer Herbstabend wirkt zunächst wenig verdächtig: kaum Wolken, nur schwacher Wind und trockene Straßen. Wenige Stunden später kann dieselbe Landschaft jedoch unter einer dichten Nebeldecke verschwinden. Besonders Flussniederungen, Täler und Senken sind davon betroffen. Auch über der Saale kann dieses typische Herbstphänomen eindrucksvoll beobachtet werden.

Der scheinbar plötzlich auftretende Nebel hat einen klaren physikalischen Ursprung. Entscheidend ist nicht, dass während der Nacht zusätzliche Feuchtigkeit entstehen muss. Vielmehr kühlt die vorhandene Luft so weit ab, dass sie den in ihr enthaltenen Wasserdampf nicht mehr vollständig gasförmig halten kann.

Die aktuelle Wetterlage liefert dafür ein passendes Beispiel: Am heutigen 5. Oktober beginnt der Tag in vielen Teilen Deutschlands mit Nebel oder Hochnebel. Nach dessen Auflösung wird es regional freundlich und ungewöhnlich mild. Für den Wochenbeginn werden beispielsweise in Hessen nach örtlichem Morgennebel 19 bis 22 Grad erwartet, in Rheinland-Pfalz und im Saarland örtlich bis 23 Grad. 

Kernaussagen

Strahlungsnebel entsteht bevorzugt in klaren und windschwachen Nächten. Der Erdboden verliert dann durch langwellige Wärmestrahlung Energie und kühlt stark aus.

Die unmittelbar über dem Boden liegende Luft wird ebenfalls kälter. Gleichzeitig verändert sich die tatsächlich vorhandene Menge an Wasserdampf zunächst kaum.

Mit sinkender Temperatur steigt deshalb die relative Luftfeuchtigkeit.

Erreicht die Lufttemperatur schließlich den Taupunkt, ist die Luft mit Wasserdampf gesättigt. An winzigen Schwebeteilchen, den sogenannten Aerosolen, können sich Wassertröpfchen bilden.

Millionen dieser winzigen Tröpfchen machen die Luft sichtbar – Nebel entsteht.

Besonders schnell geschieht dies in Senken und Tälern. Kalte Luft besitzt eine höhere Dichte und kann sich deshalb in tiefer gelegenen Bereichen sammeln.

Flüsse und feuchte Böden begünstigen Nebel zusätzlich, weil dort meist ausreichend Feuchtigkeit vorhanden ist.

Meteorologischer Hintergrund

Die Entstehung von Strahlungsnebel beginnt häufig bereits kurz nach Sonnenuntergang.

Tagsüber nimmt der Boden Sonnenenergie auf und erwärmt sich. Nach Sonnenuntergang endet diese Energiezufuhr, während die Erdoberfläche weiterhin langwellige Wärmestrahlung abgibt.

Bei bedecktem Himmel wird ein Teil dieser Strahlung von Wolken aufgenommen und wieder in Richtung Erdoberfläche abgestrahlt.

Bei klarem Himmel fehlt dieser Effekt weitgehend.

Der Boden kann deshalb besonders effektiv auskühlen.

Diese Abkühlung überträgt sich auf die unmittelbar darüberliegende Luft. Die Temperatur in Bodennähe sinkt zunehmend.

Nun kommt der Taupunkt ins Spiel.

Warme Luft kann bis zur Sättigung wesentlich mehr Wasserdampf enthalten als kalte Luft. Kühlt ein Luftpaket ab, ohne dass sich seine Wasserdampfmenge wesentlich verändert, steigt seine relative Luftfeuchtigkeit.

Bei 100 Prozent relativer Luftfeuchtigkeit ist die Sättigung erreicht.

Temperatur und Taupunkt liegen nun nahezu zusammen.

Kühlt die Luft noch weiter ab, beginnt Wasserdampf zu kondensieren.

Damit daraus tatsächlich Nebeltröpfchen entstehen können, benötigt der Wasserdampf winzige Oberflächen. In der Atmosphäre übernehmen Aerosole diese Aufgabe.

Dazu gehören beispielsweise Staubpartikel, Meersalz, Pollen oder andere mikroskopisch kleine Schwebstoffe.

An ihnen lagern sich Wassermoleküle an.

Die entstehenden Tröpfchen sind extrem klein. Typische Nebeltröpfchen besitzen nur Durchmesser im Bereich weniger Mikrometer.

Ein einzelnes Tröpfchen wäre praktisch unsichtbar.

Befinden sich jedoch Millionen davon in einem Kubikmeter Luft, streuen sie das einfallende Licht in alle Richtungen.

Die Sichtweite nimmt ab.

Meteorologisch spricht man von Nebel, wenn die horizontale Sichtweite durch schwebende Wassertröpfchen oder Eiskristalle auf weniger als einen Kilometer reduziert wird.

Warum entsteht Nebel aber besonders häufig in Tälern?

Während einer klaren Nacht kühlt nicht nur die Luft über ebenen Flächen ab.

Auch an Hängen bildet sich kalte Luft.

Da diese dichter und schwerer ist als wärmere Umgebungsluft, fließt sie langsam hangabwärts.

Dieser sogenannte Kaltluftabfluss führt dazu, dass sich die kälteste Luft bevorzugt in Senken und Talbereichen sammelt.

Dort kann sich regelrecht ein Kaltluftsee bilden.

Flusstäler sind dafür besonders anfällig.

Über einem Fluss und den angrenzenden feuchten Wiesen steht außerdem zusätzliche Feuchtigkeit zur Verfügung. Dadurch kann der Taupunkt schneller erreicht werden als über trockenen Flächen.

Deshalb kann morgens über einem Fluss dichter Nebel liegen, während auf einem nur wenige Dutzend Meter höheren Hügel bereits klare Sicht herrscht.

Ein weiterer entscheidender Faktor ist der Wind.

Völlige Windstille ist nicht immer optimal. Ein sehr schwacher Luftaustausch kann die Nebelbildung sogar unterstützen, weil die abgekühlte Luftschicht etwas mächtiger wird.

Stärkerer Wind verhindert Strahlungsnebel dagegen häufig.

Dann wird die kalte bodennahe Luft ständig mit wärmerer und oft trockenerer Luft aus höheren Schichten vermischt.

Die Temperatur erreicht den Taupunkt nicht oder der bereits entstandene Nebel löst sich wieder auf.

Am Morgen beginnt der umgekehrte Prozess.

Die Sonne steigt über den Horizont und erwärmt die Erdoberfläche.

Diese gibt Wärme an die darüberliegende Luft ab.

Die Temperatur steigt wieder über den Taupunkt.

Die relative Luftfeuchtigkeit sinkt und die Nebeltröpfchen beginnen zu verdunsten.

Von unten betrachtet scheint der Nebel häufig zunächst dünner zu werden.

Manchmal hebt sich seine Untergrenze auch an und aus Bodennebel wird vorübergehend eine niedrige Hochnebeldecke.

Wie schnell sich der Nebel auflöst, hängt stark von seiner Mächtigkeit und der Sonneneinstrahlung ab.

Ein dünnes Nebelfeld kann kurz nach Sonnenaufgang verschwinden.

Eine mehrere hundert Meter mächtige Nebelschicht kann dagegen bis zum Mittag oder unter ungünstigen Bedingungen sogar den ganzen Tag bestehen bleiben.

Genau deshalb sind Herbsttage meteorologisch manchmal erstaunlich unterschiedlich.

Nur wenige Kilometer Entfernung oder einige Dutzend Meter Höhenunterschied können darüber entscheiden, ob ein Ort bereits am Vormittag in der Sonne liegt oder noch stundenlang unter einer grauen Nebeldecke bleibt.

Schon gewusst?

Nebel kann nachts sogar seine eigene Entstehung bremsen.

Solange der Himmel klar ist, kann der Boden besonders viel langwellige Wärmestrahlung in Richtung Weltraum abgeben und stark auskühlen.

Hat sich jedoch eine geschlossene Nebeldecke gebildet, absorbieren die Wassertröpfchen einen Teil dieser Wärmestrahlung und senden wiederum Strahlung zurück zum Boden.

Der Wärmeverlust der Erdoberfläche wird dadurch geringer.

Der Nebel verändert also genau die Strahlungsbedingungen, durch die er zuvor entstanden ist.

Und noch etwas macht Strahlungsnebel besonders interessant: Von einem höher gelegenen Standort kann dieselbe Wetterlage völlig anders aussehen. Während unten im Tal Autofahrer durch grauen Nebel fahren, steht man oberhalb der Nebelobergrenze möglicherweise bereits in der Sonne und blickt auf ein geschlossenes weißes Nebelmeer.

Der Herbst zeigt damit besonders eindrucksvoll, dass wenige hundert Höhenmeter ausreichen können, um zwei vollkommen unterschiedliche Wetterwelten zu erleben.