Verdunstung und Transpiration

Bei einer Erwärmung um 1 °C kann Luft etwa 7 % mehr Wasserdampf aufnehmen.

Warum sich nasse Haut kalt anfühlt

Steigst du an einem windigen Tag aus dem Schwimmbecken, fröstelst du selbst im Sommer. Die NOAA erklärt daran die Verdunstung. Flüssiges Wasser in Dampf umzuwandeln kostet Energie. Das Wasser auf deiner Haut entzieht sie deinem Körper. Beim Schwitzen geschieht dasselbe: Der Körper gibt eigene Wärme ab, damit der Schweiß verdunstet, und kühlt dabei ab.

Im Wasserkreislauf ist die Sonne die wichtigste Energiequelle. Sonnenlicht erwärmt die Meeresoberfläche. Manche Moleküle gewinnen genug Energie, um sich von ihren Nachbarn zu lösen und in die Luft überzugehen. Da Ozeane mehr als 70 % der Erdoberfläche bedecken, liefern sie den meisten Wasserdampf. Der USGS schätzt, dass etwa 90 % der Feuchtigkeit in der Atmosphäre aus der Verdunstung von Ozeanen, Meeren, Seen und Flüssen stammen und etwa 10 % von Pflanzen.

Warme Luft nimmt mehr auf

Es gibt eine temperaturabhängige Obergrenze dafür, wie viel Dampf Luft aufnehmen kann. In der Meteorologie wird sie durch den Sättigungsdampfdruck beschrieben. Die NWS-Formel lautet es = 6.11 × 10^(7.5T ÷ (237.3 + T)) Hektopascal, mit T in °C. Bei 15 °C ergeben sich etwa 17.1 hPa, bei 25 °C etwa 31.7 hPa, fast doppelt so viel. Jedes zusätzliche Grad erhöht die Obergrenze um etwa 7 %. Diesen Wert nennt die NASA für die Atmosphäre insgesamt.

Deshalb steigen im Modell mehr Punkte auf, wenn du die Temperatur erhöhst. Das erklärt auch ein von der NOAA beschriebenes Muster bei wärmerem Klima: Wärmere Luft nimmt mehr Wasser auf, bevor es regnet. Trockenphasen können deshalb länger dauern, und wenn Regen fällt, kann er stärker ausfallen. Dieselbe 7-%-Regel macht feuchte Tropenluft zu einem riesigen Energiespeicher, der einen Teil der Energie für Hurrikane liefert.

Pflanzen als Pumpen

Transpiration ist die Verdunstung über Blätter. Wasser gelangt durch die Wurzeln in eine Pflanze, steigt im Spross auf und tritt durch winzige Poren, die Spaltöffnungen, an den Blattunterseiten aus. Laut NOAA wird nur etwa 1 % des durch eine Pflanze fließenden Wassers für das Wachstum genutzt; die übrigen 99 % gelangen in die Luft. Ein Wald ist daher eine große, leise Pumpe, die Wasser aus dem Boden in den Himmel hebt. In der Hydrologie fasst man beide Vorgänge oft als Evapotranspiration zusammen.

Ein kleiner Teil des Dampfs stammt aus Eis. An kalten, trockenen und windigen Tagen kann Schnee sublimieren, also direkt zu Dampf werden. Deshalb kann eine Schneewehe schrumpfen, ohne je zu schmelzen. Laut USGS macht das nur einen sehr kleinen Anteil der Luftfeuchtigkeit aus.

Kraftwerke nutzen Verdunstung gezielt. Der USGS beschreibt Kühltürme, in denen heißes Kraftwerkswasser versprüht wird. Durch Verdunstung kühlt es ab, bevor es in einen Fluss zurückgeleitet wird, denn heißes Wasser würde den dort lebenden Tieren und Pflanzen schaden. Die weiße Fahne über einem Kühlturm ist kein Rauch: Wasserdampf kondensiert in der kühleren Luft wieder zu Tröpfchen. Weltweit verdunstet laut USGS jedes Jahr ungefähr genauso viel Wasser, wie als Niederschlag zurückfällt.