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Wetterthema

27.07.2022

Messung der Luftfeuchte

Neben Temperatur und Luftdruck stellt die Luftfeuchte eine der bekanntesten meteorologischen Größen dar. Doch wie bestimmt man die Luftfeuchte? Im Folgenden werden einige der gebräuchlichen Messtechniken vorgestellt.

Haarhygrometer bedienen sich eines althergebrachten Messverfahrens. Hierbei nutzt man die hygroskopische, das heißt wasserbindende Eigenschaft bestimmter Materialien. Menschliche Haare oder beispielsweise auch Haare von Pferden binden Wassermoleküle an sich und, was entscheidend ist, verändern dabei ihre Länge je nach Grad der Luftfeuchte. Diese Längenänderung (um maximal 2,5 Prozent) kann über einen Zeiger auf eine Skala übertragen und damit sichtbar gemacht werden. Die Anbringung eines Stifts ermöglicht es zudem, den Zeigerausschlag auf einem bewegten Papierstreifen aufzuzeichnen, wodurch sich der zeitliche Verlauf der Luftfeuchte darstellen lässt.

Mit dem Haarhygrometer lässt sich die relative Luftfeuchte, das im Alltag gebräuchlichste Feuchtemaß, direkt bestimmen. Wie ist die relative Luftfeuchte definiert? In der Luft kann immer nur eine gewisse Menge an Wasserdampf enthalten sein. Wird diese Menge erreicht, ist die Luft mit Wasserdampf gesättigt, und es tritt Kondensation ein. Die relative Luftfeuchte setzt die aktuelle Feuchte zu der bei Sättigung ins Verhältnis.

Welche weiteren Messmethoden gibt es? Bei den im Handel erhältlichen Hobby-Wetterstationen kommen Sensoren zum Einsatz, welche die Änderung einer elektrischen Größe mit der Luftfeuchte registrieren. Üblich sind beispielsweise Kondensatoren, deren physikalische Eigenschaften von der Luftfeuchte abhängen. Mit Hilfe elektronischer Schaltungen wird daraus ein Wert für die relative Luftfeuchte ermittelt, auf einem Display angezeigt und gegebenenfalls aufgezeichnet. Dieses Verfahren kann mit recht großen Fehlern behaftet sein, zumal die Qualität solcher Fühler mit der Zeit durch Ruß, Pollen und sonstige Schmutzpartikel beeinträchtigt wird.

Für eine präzisere Gewinnung von Messdaten finden an den Stationen der Wetterdienste meist sogenannte Psychrometer Verwendung (siehe Abbildung). Ein Psychrometer besteht aus zwei Thermometern. Einem gänzlich trockenen (im Bild links) und einem, dessen Fühlerbereich ständig feucht gehalten wird. Zu diesem Zweck umhüllt letzteren ein mit Wasser getränkter Strumpf. Vom nassen Strumpf verdunstet ständig etwas Wasser in die vorbeistreichende Luft (außer bei 100% relativer Luftfeuchte und Sättigung). Dies sorgt für eine mehr oder weniger starke Kühlung des feuchten Fühlers. Die von ihm gemessene Feuchttemperatur liegt somit im Allgemeinen niedriger als die von seinem Nachbarn registrierte Trockentemperatur. Die Differenz aus beiden Temperaturen ist ein Maß für den Feuchtegehalt der Luft. Die relative Luftfeuchte lässt sich daraus errechnen. Dazu muss allerdings zusätzlich der Luftdruck bekannt sein.

Auch mit Hilfe eines Taupunktspiegels ist eine vergleichsweise genaue Messung der Luftfeuchte möglich. Kühlt man die Luft ab, tritt irgendwann Sättigung ein, und der in der Luft enthaltene Wasserdampf beginnt zu kondensieren. Die dabei beobachtete Temperatur nennt man den Taupunkt. Auch dieser ist ein Maß für den Feuchtegehalt der Luft. In einem Taupunktspiegel befindet sich eine polierte Metallfläche, deren Temperatur regulierbar ist. Wird die Temperatur abgesenkt, entsteht auf ihr genau dann, wenn der Taupunkt erreicht ist, Kondenswasser und sie beschlägt. Eine Messoptik registriert diesen Moment. Die simultan gemessene Temperatur ist gleich dem Taupunkt. Die Berechnung der relativen Luftfeuchte aus dem Taupunkt bedingt eine gleichzeitige Messung der Lufttemperatur.

Mittwoch, 27. Juli 2022

Dipl.-Met. Rainer Behrendt,
ARD-Wetterredaktion

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