Spezielles

Während der Cearex Messkampagne mit dem norwegischen Eisbrecher "Polarbjörn" wurden Hubschrauberflüge über der Ostgrönländischen Eiskante durchgeführt. Auf den beiden Bildern sieht man als Beispiele für Wolkenbildung durch isobare Mischung das sogenannte "arktische Rauchen". Kalte untersättigte Luft strömt vom Eis über den mit -1 Grad C vergleichsweise warmen Ozean. Dabei resultiert Luft, die eine Mischung aus warmer, feuchter Meeresluft und kalter, trockener arktischer Luft ist. Diese Mischung kann übersättigt sein und es bilden sich dann die gezeigten Wölkchen. Der Vorgang ist analog zur Bildung des Hauchs vor dem Mund, wenn man im Winter Luft aus der feuchten, warmen Lunge in die kalte, trockene Umgebungsluft ausatmet.

Mechanismus: Zwei Luftpakete unterschiedlicher Temperatur und Feuchte, die beide zudem untersättigt sind, können nach der Mischung (bei konstantem Druck, also "isobar") zu einem Mischungspaket werden, bei dem thermodynamische Bedingungen für die Wolkenbildung herrschen. Dies ist in Schema.jpg durch ein Diagramm dargestellt. Aus der thermodynamischen Berechnung der isobaren Mischung folgt, dass der Zustand des gemischten Pakets sich in dem Diagramm auf einer Gerade zwischen den beiden Ausgangszuständen (also dem kalten, trockenen und dem warmen, feuchten Luftpaket) befinden muss.

Da die Sättigungsdampfdruckkurve gekrümmt ist, kann es sein, dass das Mischungspaket sich im Bereich der Übersättigung befindet, "obwohl" beide Ausgangspakete ursprünglich untersättigt waren. Auf diese Weise kann "paradoxerweise" wolkenfreie Luft so gemischt werden, dass doch Wolken entstehen. Dabei ist allerdings notwendige Vorausstzung, dass in den Luftpaketen Aerosolpartikel enthalten sind, an denen der Wasserdampf kondensieren kann.

Die "gewöhnlichen" Wege, nach denen zur Wolkenbildung erforderliche Übersättigungen erreicht werden, können ebenfalls an Hand dieses Diagramms veranschaulicht werden. Erstens kann das feuchte, warme, untersättigte Luftpaket durch Abkühlung parallel zur Temperatur-Achse des Diagramms nach links verschoben werden, bis es in dem Bereich der Übersättigung links von der roten Dampfdruckkurve ist. Diese Abkühlung kann erreicht werden durch Strahlungsemission im Infraroten (siehe Strahlungsnebel) oder durch Verschieben der feuchten, warmen, untersättigten Luft auf eine kalte Fläche, etwa vom Meer aus über eine Eisfläche (Advektionsnebel).

Zweitens kann ein trockenes, kaltes, untersättigtes Luftpaket im Diagramm durch Zugabe von Wasserdampf swoweit angefeuchtet werden, dass sein Zustandspunkt bei konstanter Temperatur parallel zur Ordinate nach oben wandert und die rote Sättigungsdampfdrucklinie in Richtung Übersättigung überschreitet. Beispiele für diese "Übersättigung durch Anfeuchtung" sind ebenfalls unter Strahlungsnebel gegeben.

Im Bild ArktischesRauchen1.jpg sieht man über dem Sonnenreflex im Wasser eine bräunliche Dustschicht. Hierbei handelt es sich um das Phanomen des "Arctic Haze". Dieser ist in ArktischesRauchen2.jpg ebenfalls erkennbar über den Wolkenbändern.
Warum sich die Wolken oft in Form solcher "Straßen" organisieren, ist unter Wolkenstraßen erläutert.

S. Borrmann, CEAREX Messkampagne, Ostgrönland, April 1989