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Wetterthema

03.07.2013

Wasser über unseren Köpfen

Wie viel Wasser befindet sich in der Atmosphäre und welche Energie steckt darin?

Am Mittwoch zieht ein ausgedehntes Regengebiet von West nach Ost über Deutschland. Wenn man so im Regen steht mag man sich fragen, wie viel Wasser über unseren Köpfen schwebt und welche Energie nötig war, um dies dort hin zu bringen.

Es ist Mittwochmittag und über die Westhälfte Deutschlands zieht das ausgedehnte Regengebiet des Tiefs „Sky“ langsam aber unaufhaltsam ostwärts. Bis zum Abend wird es den Osten erreicht haben, wo sich in der zuvor aufgewärmten Luft zudem kräftige Schauer und Gewitter entwickeln können.

Stellt man sich in Frankfurt am Main in den Regen und zeichnet ein Quadrat mit einer Kantenlänge von einem Meter um sich, so befinden sich in der Luftsäule, die sich vom Erdboden bis zum Ende der Troposphäre in etwa 10 km Höhe befindet, über 35 Liter Wasser. Davon werden im Tagesverlauf in der Mainmetropole immerhin etwa 15 bis 20 Liter den Erdboden erreicht haben.

Welche Energie steckt nun in dem Wasser, welches sich meist als Wasserdampf hoch über unseren Köpfen befindet? Das gasförmige Wasser befindet sich überwiegend in den unteren Atmosphärenschichten bis in etwa 2 Kilometern Höhe. Um nun 20 Liter im Schwerefeld der Erde auf dieses Niveau anzuheben benötigt man etwa 400 Kilojoule Energie, die beim Fallen des Regens wieder frei wird. Das entspricht etwa 2 Broteinheiten oder 24 Gramm blutzuckerwirksamen Kohlenhydraten.

Doch die mit Abstand meiste Energie steckt nicht in der Höhe des Wassers, sondern in seinem Aggregatszustand. Um Wasser zu verdampfen ist eine enorme Energiemenge nötig, da das Wassermolekül aufgrund seiner speziellen Struktur sehr viele unterschiedliche Schwingungen und Drehungen ausführen kann bevor es sich als ganzes verlagert, und damit also seine Bewegungsenergie und auch seine Temperatur erhöht. Um 20 Liter Wasser zu verdampfen werden etwa 50 000 Kilojoule benötigt, also über das hundertfache der Energiemenge, die zum Anheben des Wassers gebraucht wurde.

Diese Energie wird bei der Kondensation wieder frei und heizt beim Regnen die Atmosphäre. Über unseren Köpfen finden also an einem solchen Regentag gewaltige Energieumwandlungen statt – nicht gerade tröstlich, aber immerhin ziemlich beeindruckend.

Mittwoch, 3. Juli 2013

Tim Staeger
ARD-Wetterredaktion

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