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Kalt - am Boden noch kälter

7 maggio 2019, 22 Commenti
Temi: Tempo

Die Nacht auf den Dienstag war wiederum kalt. Wie diese Abkühlung vonstatten ging und was dagegen gemacht wurde lesen Sie im nachfolgenden Beitrag.

Stückholz-Feuer zum Schutz der Riesling-Sylvaner Reben im Zürcher Weinland. Bild: Marco Stoll
Stückholz-Feuer zum Schutz der Riesling-Sylvaner Reben im Zürcher Weinland. Bild: Marco Stoll

Zwischenhoch

Am Dienstag wurde unser Wetter weitgehend von einem schwachen Zwischenhoch bestimmt, welches sich nach Mitteleuropa verlagert hatte. Bereits in der Nacht zu Dienstag klarte der Himmel auf und abgesehen von zeitweiligen Schleierwolken war die Nacht oft klar.

Kalte Nacht

In der kalten Luftmasse, die nach dem Kälteeinbruch vom Wochenende immer noch bei uns lag, gingen die Temperaturen erneut in den Frostbereich. Ein Blick auf die Tiefsttemperaturen zeigt, dass in den Niederungen nur in Gewässernähe sowie in der Region Basel und auf der Alpensüdseite kein Frost registriert wurde. Während die Tiefstwerte in 2 m Höhe im Flachland verbreitet zwischen -1 und -3 Grad lagen, sanken sie in Bodennähe (5 cm über Boden) sogar auf -3 bis -7 Grad.

Minimumtemperatur

Wieso ist es in Bodennähe kälter als einige Meter über Boden?

Direkt über dem Boden war es also empfindlich kälter als in 2 Metern Höhe über Grund. In klaren Nächten ist dies der Normalfall. Zu erklären ist dies mit der Strahlungsbilanz: Tagsüber wird die Erdoberfläche durch die kurzwellige Sonnenstrahlung erwärmt. Durch Wärmeleitung werden die unmittelbar über dem Erdboden liegenden Luftmoleküle erwärmt. Durch Konvektion und Turbulenz wird die Wärme dann auf ein grösseres Luftvolumen verteilt. Folglich ist tagsüber in der Regel die Luft umso wärmer, je näher sie an der Erdoberfläche liegt.

In der Nacht fehlt bekanntlich die Sonneneinstrahlung. Der tagsüber erwärmte Erdboden strahlt aber weiterhin Wärme ab und kühlt in der Folge aus. Die direkt an der Erdoberfläche liegenden Luftteilchen kühlen sich in der Folge auch ab, später durch Durchmischung auch die darüber liegenden Luftmoleküle. Somit ist in der Nacht die Luft umso kälter, je näher sie sich an der Erdoberfläche befindet.

Diese Tatsache ist schön an untenstehender Grafik der in den letzten zwei Tagen (und Nächten) gemessenen Temperaturen an der MeteoSchweiz Messstation in Bern/Zollikofen zu erkennen.

Die Temperatur in 5 cm über Boden (blaue Linie) reagiert jeweils in der Nacht zuerst auf die Abkühlung und tagsüber zuerst auf die Erwärmung. Auch schlägt sie am weitesten in den kältesten bzw. in den wärmsten Bereich aus. Etwas verzögert und weniger stark reagiert die Temperatur in 2 m über Grund (rote Linie).

Zusätzlich dargestellt sind auch noch die Temperaturen des Bodens, also in 5, 10 und 20 cm unter der Erdoberfläche (Brauntöne). Hier ist schön zu erkennen, wie der Tagesgang der Temperatur noch weiter gedämpft ist, und noch mehr verzögert: So ist zum Beispiel in 20 cm Tiefe die Tiefsttemperatur erst um die Mittagszeit erreicht, die Höchsttemperatur am Abend.

Visione ingrandita: Temperaturverlauf an der Messstation Bern/Zollikofen zwischen 5. und 7. Mai 2019. Erklärungen im Text.
Temperaturverlauf an der Messstation Bern/Zollikofen zwischen 5. und 7. Mai 2019. Erklärungen im Text.

Frostschutz

Visione ingrandita: Frostkerze heute Morgen in Waltalingen im Zürcher Weinland.
Frostkerze heute Morgen in Waltalingen im Zürcher Weinland.
Bild: Marco Stoll

Um dem Frost in Bodennähe entgegenzuwirken, bzw. um die empfindlichen Pflanzen zu schützen werden unterschiedliche Massnahmen ergriffen. Neben Abdecken mit Stroh, Tüchern, Brettern, Glasdächern etc. helfen unter anderem auch die sogenannte Frostberegnung oder die Geländebeheizung z.B. mit Frostkerzen. Neben der Erwärmung direkt um das Feuer wird die Bildung eines Kaltluftsees verhindert: Durch die Erwärmung steigt die Luft unmittelbar über der Flamme auf, und es erfolgt eine Durchmischung. Diese verhindert, bzw. vermindert die Abkühlung.

Tagsüber sonnig und etwas wärmer

Tagsüber war es dann trotz der bereits erwähnten hohen Wolkenfelder meist sonnig, und mit 14 bis 18 Grad zwar nicht unbedingt warm, aber immerhin wärmer als an den Vortagen.

Commenti (22)

  1. Urs Imhof, 8.05.2019, 12:40

    Ich möchte für den Bezirk Zurzach im Aargau etwas mitteilen.
    Dauerregen seit 8.5.2019 4.00 Uhr und so etwas nennt sich stellenweise etwas Niederschlag.
    Was ist passiert für diese offensichtliche Fehlprognose?

    1. MeteoSvizzera, 8.05.2019, 13:23

      Sie haben richtig beobachtet. Eigentlich hätte es zwischendurch Regenpausen geben sollen. Solche warmfrontartigen Landregen werden von den Wettermodellen teilweise unterschätzt.

  2. Urs Imhof, 8.05.2019, 09:04

    Das Ergebnis von der Flughafensperrung in Basel am 7.5.2019 sieht man am 8.5.2019 im Bezirk Zurzach im Aargau.
    Das heisst ganzer Tag Regen.
    Danke noch für die erfolgreiche Gewitterverhinderung.
    Dafür darf ich bei dem Sauwetter Werbung vertragen.
    Darf ich bei allfälliger Krankheit die Rechnung an die Meteorologen und Flughafen weiterreichen?

    1. s.b, 8.05.2019, 19:37

      Was hat denn ihrer Meinung nach die Flughafensperrung mit dem Wetter zu tun? (Den Alu-Hut habe ich bereits einmal hervorgeholt) Weshalb sollte Meteo oder der Flughafen(was immer der mit dem Wetter zu tun hat) dafür verantwortlich gemacht werden, wenn sich Jemand nicht dem Wetter entsprechend anzieht? Soweit ich weiss macht Meteo Schweiz "Prognosen" und keine göttliche Wahrheit (Obwohl die Blogqualität oftmals göttlich ist). Wieso werden Sie gezwungen Werbung zu schauen? Buchempfehlungen gebe ich sonst gerne ab, dies würde jedoch gegen die Werbereglung dieses Bolgs verstossen und Sie würden dadurch von mir mit Werbung folgetextet, ein Dilemma!

    2. Peter, 8.05.2019, 20:49

      So ein unverschämter Kommentar, unglaublich!
      Sie jammern doch sonst immer, dass in Ihrem Bezirk zu wenig Regen fallen würde...
      Liegt beides wohl an den Nebenwirkungen einer Überdosis AKW?

    3. Ralf, 8.05.2019, 21:21

      In Zurzach scheint nie akzeptables Wetter zu herrschen, mal zu wenig Regen, dann zu viel, zu wenig Gewitter, aber wehe es gewittert, Schnee fällt auch nicht und wenn doch, dann ist es auch nicht recht. Ich frage mich, wie man die Menschen dort wohnen lassen kann ohne ein schlechtes Gewissen zu haben.

    4. Wolfgang, 9.05.2019, 20:18

      Sie sind es doch, der seit einem halben Jahr, jammert, dass Bad Zurzach im Begriff, ist zur Wüste zu mutieren. Da muss man sich doch an den Kopf langen.

  3. Ellie, 8.05.2019, 08:41

    Wow. Ich schätze es sehr, hier unten die neugierigen Fragen und Antworten zu lesen. Was für ein Kontrast zu anderen Kommentarbereichen.
    Herzlichen Dank für diesen informativen Service.

  4. Bohnenpflanzer, 8.05.2019, 07:55

    Als Gärtner nimmt mich nun wunder für welche Höhe die Prognose gemacht wird, 5cm oder 2m? Sollte das bei 2m sein besteht ja bereits ab 4° Mindesttemperatur Frostgefahr.

    1. MeteoSvizzera, 8.05.2019, 08:04

      In den allgemeinen Wetterberichten bezieht sich die Prognose immer auf die Standard-Messhöhe von zwei Metern. In Spezialprodukten (Landwirtschaftsprognose, Frostwarnungen) sagen wir zusätzlich auch die erwartete Temperatur in Bodennähe (5 cm über Boden) voraus.

  5. Marcel, 8.05.2019, 00:09

    Wie oft gab es in den vergangenen Jahrzehnten im Mai zwei Naechte in Folge derart tiefe Temperaturen (Luft- oder Huettenfrost in 2 m Hoehe)? Danke fuer die Antwort.

    1. MeteoSvizzera, 8.05.2019, 08:24

      Eine Auswertung der letzten 20 Jahre für die Station Zürich-Kloten zeigt für den Mai folgendes: Zwei oder mehr aufeinanderfolgende Tage mit Frost auf zwei Metern Höhe gab es nur in diesem Jahr. In Bodennähe kommt es hingegen öfters vor, und zwar genau 11x.

  6. Tobias, 7.05.2019, 22:20

    Danke für den verständlichen, interessanten Artikel!

  7. Thomas Müller, 7.05.2019, 21:47

    Der Boden kühlt also nachts aus weil er Wärmestrahlung abgibt. Soweit logisch. Warum aber kühlt die Luft nicht auch von selbst aus, indem sie Wärmestrahlung abgibt, sondern nur indirekt indem sie sich am kälteren Boden abkühlt? Kann Luft keine oder schlechter Wärmestrahlung abgeben?

    1. Marco, 8.05.2019, 07:51

      "Kann Luft keine oder schlechter Wärmestrahlung abgeben?" genau. Weil sie für Wärmestrahlung weitgehend durchsichtig ist. Genau so erwärmt sie sich durch Sonnenstrahlen kaum. Luft verändert die Temperatur nur durch thermischen Kontakt mit dem Boden, aufgrund von adiabatischer expansion/kompression beim Aufsteigen/Absinken oder wenn Wasser kondensiert (Wolkenbildung)/verdunstet. Zudem hat Luft eine tiefe thermische Leitfähigkeit. Ohne konvektion können sehr schnell Temperaturunterschiede entstehen.

    2. Mirjam, 8.05.2019, 11:26

      Lieber Marco, danke für die kompetente Antwort, denn diese Frage hat mich auch beschäftigt.

  8. Mike (Basel), 7.05.2019, 21:09

    Aber ist es nicht ein Äpfel- mit Birnenvergleich, wenn die Temperatur 5 cm über dem Boden mit der in 2 m Höhe verglichen wird? Die Messbedingungen sind doch völlig unterschiedlich. Der Sensor 5 cm über dem Boden ist nicht (aus)strahlungsgeschützt und der in 2 m Höhe sitzt strahlungsgeschützt in einer "Hütte". Wenn der Sensor in 2 m Höhe nicht (aus)strahlungsgeschützt wäre, würde er in einer sternenklaren Nacht auch tiefere Temperaturen messen und die Unterschiede wären längst nicht mehr so gross. Häuserdächer, Autodächer und Autoscheiben vereisen auch, obwohl die Lufttemperatur noch deutlich im Plusbereich liegt. Dort, wo es gut in den Weltraum abstrahlen kann, kühlen sich die Oberflächen mit einem hohen Emissionsgrad deutlich unter der Lufttemperatur ab. Pflanzenblätter, die auch einen hohen Emissionsgrad nahe 1 besitzen, können also auch in 2 m Höhe erfrieren, obwohl die Lufttemperatur noch im positiven Bereich lag.

    1. Bio-Klaus, 7.05.2019, 22:05

      Es geht ja darum, die Temperatur der Luft auf einer Höhe von 2m zu messen. Dazu benötigt es nun einmal einem strahlungsgeschützten Sensor, sonst misst man alles andere, nur nicht die Lufttemperatur.

      Und ein Autodach oder ein Pflanzenblatt (egal in welcher Höhe) ist ja im Wesentlich auch nichts anderes wie eine feste Oberfläche, die in der Nacht ähnlich abstrahlt wie der Erdboden. Das haben sie völlig korrekt erkannt.

    2. Mike (Basel), 8.05.2019, 11:12

      Dass in 2 m Höhe nur die Lufttemperatur gemessen werden soll, ist klar. Es geht mir hauptsächlich darum, darauf hinzuweisen, dass auch etwas erfrieren kann, wenn die Lufttemperatur in dieser Höhe nicht oder kaum in den Frostbereich gesunken ist. Es wird sich zu sehr auf den Bodenfrost fokussiert.
      In "Physicochemical and Environmental Plant Physiology, FOURTH EDITION" gibt es dazu schöne Berechnungsbeispiele, wie es dazu kommen kann.
      Ausserdem, mich würde halt interessieren, wie gross die Unterschiede wären, wenn der gleiche Sensor einmal in 5 cm und einmal in 2 m Höhe messen würde.

  9. Peter P., 7.05.2019, 19:37

    Top Fotos, top Grafik, top Information. Danke, und gerne weiter so 👍.

    1. Andrej, 8.05.2019, 19:24

      Ich bin auch überaus erstaunt, wie gut diese Seite ist. Nicht nur interessante Informationen, sondern auch eine moderierte Kommentarsektion... Das ist nicht selbstverständlich.

      Andere Wetterseiten "glänzen" mit pseudo-Informationen und langweiligen Beiträgen voller Halbwahrheiten um Klicks zu generieren... Das hier ist einfach nur erstklassig und wie schon gesagt, heutzutage überhaupt nicht mehr die Norm.

    2. Thomas Müller, 9.05.2019, 22:56

      @ Andrej: Ich bin versucht anzunehmen, die "anderen Wetterseiten" seien zT private Unternehmen die rentieren müssen. Dann hätten wir hier den Beweis, dass ein von der öffentlichen Hand bezahlter Betrieb eben mehr Qualität liefern kann, da er nicht dem Zwang der Wirtschaftlichkeit unterliegt - ein Argument das wir ja bereits aus der No-Billag-Debatte kennen. Dieses Beispiel zeigt, dass nicht der freie Markt immer die beste Qualität liefern muss, wie es die neoliberalen Staatsabbauer immer verkünden..