Wetterthema Messung der Luftfeuchte
Neben Temperatur und Luftdruck stellt auch die Luftfeuchte eine der gut bekannten 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 in der aller Regel 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 stark beeinträchtigt werden kann.
Für eine präzise Gewinnung von Messdaten finden an bemannten Stationen der Wetterdienste klassischerweise Psychrometer Verwendung (siehe Abbildung). Ein Psychrometer besteht aus zwei Thermometern. Einem gänzlich trockenen (im Bild links) und einem, dessen Fühlerbereich ständig feucht gehalten werden muss. Zu diesem Zweck umhüllt letzteren ein mit Wasser getränkter Strumpf. Vom nassen Strumpf verdunstet fortwährend 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 Temperaturwerten stellt ein Maß für den Feuchtegehalt der Luft dar. Die relative Luftfeuchte lässt sich daraus errechnen. Dazu muss allerdings zusätzlich der Luftdruck bekannt sein.
Auch mit Hilfe eines sogenannten Taupunktspiegels kann eine vergleichsweise präzise Messung der Luftfeuchte gelingen. Dieser besitzt im Vergleich zum Psychrometer den Vorteil, die Feuchtewerte leichter automatisch erfassen zu können. Außerdem fällt sein Wartungsaufwand geringer aus. Für die heutzutage immer öfter automatisiert betriebenen Wetterstationen stellt der Taupunktspiegel eine praktikable Alternative dar. Dabei lassen sich die Feuchtewerte auf folgende Art und Weise gewinnen: Kühlt man Luft ab, tritt irgendwann Sättigung ein, und der in der Luft enthaltene Wasserdampf beginnt zu kondensieren. Die dabei beobachtete Temperatur wird als Taupunkt bezeichnet. Auch dieser ist ein Maß für den Feuchtegehalt der Luft. In einem Taupunktspiegel befindet sich eine polierte Metallfläche. Diese wird elektrisch gekühlt, und zwar kontinuierlich immer soweit, dass sie gerade durch Kondenswasser (bei Temperaturwerten unter 0°C durch Eisansatz) beschlägt. Dies kontrolliert eine Messoptik. Die simultan – per elektrischem Fühler - gemessene Temperatur der Metallfläche ist gleich dem Taupunkt. Die Berechnung der relativen Luftfeuchte aus dem Taupunkt bedingt die gleichzeitige Messung der Lufttemperatur.
Mittwoch, 25. Oktober 2023 (Erscheinungsdatum)