Die Sache mit der feuchten Luft

“Je wärmer die Luft wird, desto mehr Feuchtigkeit kann sie aufnehmen.” Diesen Satz höre ich immer wieder, auch im Zusammenhang mit Starkniederschlagsereignissen. Dazu habe ich versucht, eine Methode zu finden, das anschaulich darzustellen.
Unter anderem bin ich dabei darauf gestoßen (Quelle ist im Bild angeführt):

Die Zahlen stimmen so, was ich allerdings an dieser Grafik störend empfinde sind die Größenverhältnisse, die angezeigt werden. Demnach würden 30 Gramm Wasser ungefähr so viel Raum einnehmen wie ein großer Sitzball und 7 Gramm so viel wie ein aufblasbarer Wasserball mit 33cm Durchmesser (ein Basketball hat 24cm). Noch schlimmer ist, dass das Volumen des großen “Balls” ungefähr 17,5 Mal so groß ist wie das des kleinen, obwohl die Wassermenge nur gut 4 Mal so groß ist.

Wie viel Wasser kann Luft aufnehmen?

Auf dieser Grafik habe ich mir zwei Größen ausgesucht, mit denen jeder etwas anfangen kann: Eine normal große Badewanne hat 150 bis 200 Liter Fassungsvermögen. Eine mit 350 Litern ist eine SEHR große Badewanne, wie sie in etwa auch entstehen würde, wenn wir ein 1.000-Liter-Fass für Wasser zu einem Drittel füllen würden.
Die Grafik zeigt nun, wie viele richtig große Regentropfen (also zB die eines warmen Sommerregens) in so einer großen Wanne mit Luft maximal “aufgelöst” werden könnten, bevor das Wasser kondensiert oder es zu Nebel- oder Wolkenbildung kommt: Bei -25 Grad Celsius ist es nicht einmal ganz ein Hundertstel eines solchen Tropfens. Erst die “Badewannen-Luft” mit -5°C kann EINEN solchen Tropfen aufnehmen. Bei 15 Grad gehen sich dann für die Badewanne 4,5 Tropfen aus, bei 20 Grad Lufttemperatur 6,1 Tropfen. Bei 50 Grad Lufttemperatur ist es möglich, dass 29,1 große Regentropfen in der Luft einer großen Badewanne aufgelöst werden können. Es wird also immer mehr – steigt der Wert gleichmäßig an oder nicht?

Auf dieser Grafik sehen wir, wie viel Prozent des Volumens der Luft mit Wasser gefüllt wären, wenn sich alles Wasser an einem Platz befindet bei 100% Luftfeuchtigkeit. Die 29 Regentropfen in einer großen Badewanne entsprechen also nicht einmal 0,01% der gesamten Badewanne.
Interessanter finde ich die zweite Grafik: um wie viel nimmt die Wassermenge zu, die aufgelöst werden kann in der Luft, wenn die Temperatur um 5°C steigt?
Anfangs sind es extrem hohe Werte mit +50% und sogar +77,78% bei -20 bzw. -15°C – das ändert sich danach, wo es von “Erwärmung” zu “Erwärmung” weniger wird. In 50 Grad warmer Luft können “nur” mehr um 26,91% mehr Wasser aufgelöst werden als in 45°C warmer Luft.

Fazit

Die “globale Durchschnittstemperatur” von der zur Zeit so viel gesprochen wird, bewegt sich irgendwo rund um 15°C. In diesem Bereich bedeuten 5 Grad Erwärmung, dass in etwa 35% mehr Wasser aufgenommen werden kann von der Luft. Ein Grad mehr bedeutet also ungefähr 7% mehr relative Feuchtigkeit in der Luft. Statt 13 Gramm Wasser bei 15°C kann ein Kubikmeter Luft bei 20°C ungefähr 17,5 Gramm Wasser aufnehmen. Ein Kubikmeter Luft hat laut deutschem Wetterdienst ungefähr 1,3 Kilogramm – die 4 Gramm fallen also gewichtsmäßig noch nicht so sehr auf, entsprechen ungefähr 0,3%.
Die Luftmasse der Erdatmosphäre beträgt ungefähr ein Dreihundertstel der gesamten Wassermassen der Ozeane (siehe hier). Wenn also die Erdatmosphäre sich ÜBERALL um 5 Grad Celsius erwärmt, würden 23 Milliarden Liter Wasser mehr aufgenommen werden in der Luft als bisher. Das ist nicht einmal ganz die Wassermenge des Klopeinersees in Kärnten.
Das ist ein Viertel dessen, was alleine beim Hauptausbruch des Unterwasservulkans Hunga Tonga im Jahr 2020 an Wasserdampf in die Atmosphäre geschleudert wurde! Anders gesagt: Dieser Ausbruch hat vier Mal so viel Wasser in die Atmosphäre gebracht wie es eine globale Erwärmung von 5 Grad Celsius schaffen würde!
Noch ein letztes Bild als Vergleich: Die Wassermenge, die die Luft bei Erwärmung von 15°C auf 20°C in einem großen Tankwagen (mit 20.000 Liter Fassungsvermögen) zusätzlich aufnehmen könnte, entspricht ziemlich genau 90 großen Regentropfen – oder viereinhalb Schnapsgläsern.