Tau – wenn die Nacht Wasser auf die Wiese zaubert

An klaren Herbstmorgen lässt sich ein alltägliches und dennoch faszinierendes Wetterphänomen besonders gut beobachten: Wiesen glänzen im ersten Sonnenlicht, auf Blättern sitzen unzählige kleine Wassertropfen und selbst Autoscheiben können vollständig nass sein – obwohl es in der Nacht überhaupt nicht geregnet hat. Verantwortlich dafür ist Tau.

Gerade jetzt, unmittelbar nach der Tagundnachtgleiche, werden die Nächte wieder länger. Damit steht der Erdoberfläche zunehmend mehr Zeit zur Verfügung, Wärme abzugeben und auszukühlen. Die Voraussetzungen für kräftige Taubildung werden dadurch günstiger. Tau ist deshalb ein schönes Beispiel dafür, wie eng Strahlung, Temperatur und Luftfeuchtigkeit miteinander verbunden sind.

Kernaussagen

Tau entsteht nicht dadurch, dass Wasser aus größerer Höhe auf die Erdoberfläche fällt. Das Wasser stammt vielmehr aus dem Wasserdampf der unmittelbar angrenzenden Luft.

Entscheidend ist die Temperatur einer Oberfläche. Kühlt Gras, ein Blatt oder eine Autoscheibe bis zum sogenannten Taupunkt ab, kann die angrenzende Luft ihren gesamten Wasserdampf nicht mehr gasförmig halten. Ein Teil davon kondensiert zu kleinen Wassertröpfchen.

Besonders günstig für die Taubildung sind klare, windschwache Nächte. Dann kann die Erdoberfläche viel Wärme abstrahlen und stark auskühlen.

Tau kann sich sogar bilden, wenn die offiziell gemessene Lufttemperatur einige Grad über dem Taupunkt liegt. Pflanzenoberflächen oder Autodächer können in klaren Nächten nämlich deutlich kälter werden als die Luft in zwei Metern Höhe.

Sinkt die Oberflächentemperatur unter 0 °C, kann statt Tau Reif entstehen beziehungsweise bereits vorhandener Tau gefrieren.

Meteorologischer Hintergrund

Die Entstehung von Tau beginnt mit einem Prozess, den wir nicht sehen können: der nächtlichen Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche.

Während des Tages nimmt der Boden Sonnenenergie auf. Nach Sonnenuntergang fehlt diese Energiequelle weitgehend, doch die Erdoberfläche gibt weiterhin langwellige Wärmestrahlung ab.

Besonders effektiv funktioniert diese Abkühlung bei klarem Himmel.

Wolken können einen Teil der vom Boden abgegebenen langwelligen Strahlung aufnehmen und wiederum Strahlung in Richtung Erdoberfläche abgeben. Fehlt diese Wolkendecke, kann die Oberfläche stärker auskühlen.

Deshalb können sich Grasflächen in einer klaren Nacht erheblich stärker abkühlen als bei bedecktem Himmel.

Nun kommt die Luftfeuchtigkeit ins Spiel.

Unsere Luft enthält praktisch immer Wasserdampf. Wie viel davon maximal enthalten sein kann, hängt stark von der Temperatur ab. Warme Luft kann einen höheren Wasserdampfgehalt erreichen als kalte Luft, bevor Sättigung eintritt.

Kühlt Luft bei unverändertem Wasserdampfgehalt ab, steigt deshalb ihre relative Luftfeuchtigkeit.

Irgendwann werden 100 Prozent erreicht.

Die dazugehörige Temperatur bezeichnet man als Taupunkt.

Berührt Luft nun eine Oberfläche, deren Temperatur den Taupunkt erreicht oder unterschritten hat, kondensiert ein Teil des Wasserdampfes.

Aus unsichtbarem Wasserdampf werden sichtbare Flüssigkeitströpfchen.

Auf einer Wiese stehen dafür unzählige Oberflächen zur Verfügung. Jeder Grashalm besitzt eine große Oberfläche und kann durch Wärmestrahlung stark auskühlen.

Deshalb ist eine Wiese am Morgen häufig vollständig nass, obwohl beispielsweise ein Steinweg daneben nahezu trocken geblieben ist.

Auch die Windgeschwindigkeit spielt eine wichtige Rolle.

Bei kräftigem Wind wird die stark abgekühlte Luft unmittelbar über dem Boden ständig mit wärmerer Luft aus höheren Schichten vermischt. Dadurch kann sich die Oberfläche weniger stark abkühlen.

Schwacher Wind begünstigt dagegen die Ausbildung einer dünnen, kalten Luftschicht unmittelbar über dem Boden.

Deshalb lautet die klassische Kombination für starke Taubildung: klare Nacht, feuchte Luft und wenig Wind.

Im Herbst treten solche Bedingungen besonders häufig auf.

Die Nächte werden länger und der Boden hat mehr Zeit zum Auskühlen. Gleichzeitig enthalten die Luft und die Vegetation nach dem Sommer häufig noch relativ viel Feuchtigkeit.

Interessant ist dabei der Unterschied zwischen der offiziellen Lufttemperatur und der tatsächlichen Temperatur einer Oberfläche.

Meteorologische Lufttemperaturen werden geschützt vor direkter Strahlung und üblicherweise etwa zwei Meter über dem Boden gemessen.

Ein Grashalm befindet sich jedoch direkt innerhalb der bodennahen Strahlungsschicht.

Deshalb kann die Temperatur unmittelbar über einer Wiese mehrere Grad niedriger liegen als die offiziell gemessene Lufttemperatur.

Genau dieser Effekt erklärt auch, warum morgens Reif auf einer Wiese liegen kann, obwohl die Wetterstation in zwei Metern Höhe eine Tiefsttemperatur von beispielsweise +2 °C gemessen hat.

Mit Sonnenaufgang beginnt sich die Situation wieder umzukehren.

Die ersten Sonnenstrahlen erwärmen Pflanzen und Boden. Die Temperatur steigt über den Taupunkt und die kleinen Wassertröpfchen beginnen zu verdunsten.

Manchmal verschwindet eine vollständig nasse Wiese deshalb innerhalb erstaunlich kurzer Zeit.

Der Wasserdampf kehrt zurück in die Atmosphäre – bis der Kreislauf in einer der folgenden Nächte erneut beginnen kann.

Schon gewusst?

Ein einzelner Tautropfen ist klein, doch über eine ganze Wiese betrachtet kann sich eine überraschende Wassermenge ansammeln.

Für viele Pflanzen und kleine Tiere stellt Tau deshalb eine durchaus relevante zusätzliche Wasserquelle dar – insbesondere in Regionen, in denen Niederschläge selten auftreten.

Meteorologisch ist Tau außerdem ein hervorragender Hinweis auf die Bedingungen der vergangenen Nacht.

Eine kräftig betautete Wiese verrät dem aufmerksamen Beobachter gleich mehrere Dinge: Die Nacht war wahrscheinlich zumindest zeitweise klar, der Wind war schwach und die bodennahe Luft enthielt ausreichend Feuchtigkeit.

Und noch etwas lässt sich aus Tau lernen: Die Temperatur einer Landschaft ist keineswegs überall gleich.

Während ein Thermometer in zwei Metern Höhe beispielsweise +4 °C zeigt, kann ein Grashalm direkt am Boden bereits nahe 0 °C liegen.

Wer morgens über eine glitzernde Wiese schaut, sieht deshalb nicht einfach nur Wassertröpfchen.

Er sieht das sichtbare Ergebnis des nächtlichen Energiehaushalts unserer Atmosphäre.