Nebel und Hochnebel

(Stand: 18.11.16 - in Bearbeitung, Beispiele/Bilder werden noch ergänzt)

Vorwort

Die Feststellung, ob Nebel überhaupt vorhanden ist, wurde durch die Entwicklung von Webcams revolutioniert. Die neuesten Webcam-Arten liefern Tag und Nacht hochaufgelöste Bilder mit Archivfunktion (z.B. Foto Webcam eu). Für viele Menschen ist es immer noch unvorstellbar, dass Nebel ein vertikal relativ flaches Phänomen ist, also über der trüben Nebelsuppe strahlender Sonnenschein herrscht. Durch die Webcams kann sich jeder selbst davon überzeugen und das für etliche Regionen im Bergland. Nebel und Hochnebel sind genauso Wolken wie sonstige Wolken auch. In einer Quellwolke auf einem Gipfel herrscht schlechte Sicht, so strahlend sonnig es im Tal auch sein mag.

Die knifflige Frage für Meteorologen bleibt, wann und wo sich Nebel oder Hochnebel bildet, wo Unter- und Obergrenzen liegen und wann er sich wieder auflöst. Für Bergwanderer ist es von Interesse, ob man unter, im oder über dem Nebel wandert, der Durchschnittsmensch kann bei dichtem Nebel im Winter seine Daunenjacke anziehen, braucht bei einem sonnigen Tag dagegen nur ein dünneres Leiberl. Berufsfotografen gucken schön aus der Wäsche, wenn es einnebelt statt sonnig bleibt. Kritischer ist Nebel hingegen in der Luftfahrt sowie im Straßenverkehr.

Obwohl sich die Wettervorhersage in den vergangenen 20 Jahren wesentlich verbessert hat, zählen Nebel- und Hochnebelvorhersagen weiterhin zu den größten Herausforderungen im Vorhersageralltag. Die Prognose, ob Nebel/Hochnebel überhaupt entsteht, ist verhältnismäßig leicht, während die dritte Dimension (wie weit hinauf reicht er?) knifflig bleibt.

1. Definitionen

Bei Nebel handelt es sich um eine Wolke in Bodennähe mit Sichttrübung durch die Kondensation oder Sublimation von Wasserdampf (zu Eiskristallen). Per definitionem spricht man bei < 1000 m Sichtweite von Nebel und bei > 1000 m und relativer Feuchte > 80 % von feuchtem Dunst, bei < 80 % von trockenem Dunst.

Die Sichtweite im Nebel hängt von der Konzentration von Wolkenkondensationskernen sowie der entsprechenden Tröpfchengrößenverteilung ab. Manchmal bilden sich auch Nebelschwaden, wenn die Luft nicht überall die gleiche Temperatur and Feuchtegehalt hat. Nebel entsteht grundsätzlich dann, wenn die Lufttemperatur und der Taupunkt (nahezu) identisch sind. Ab einem Temperatur/Taupunkts-Unterschied (engl. spread) von 2 Grad ist Nebel unwahrscheinlich. Die Angleichung von Temperatur und Taupunkt geschieht durch die Abkühlung der Luft (Strahlungsnebel, Advektionsnebel und Steigungsnebel) oder durch Feuchtezufuhr und dadurch Anhebung des Taupunkts (z.B. Seenebel, wenn sehr kalte Luft über warmes Wasser strömt oder Frontalnebel, wenn durch Niederschlag die Luft bodennah feuchter wird). Die Mischung aus Nebel und Rauch aus Industriegebieten nennt sich Smog.

In seltenen Fällen, vor allem im Winter, ist Nebel so flach, dass man als Beobachter über die Nebelschwaden hinwegschauen kann, er heißt dann schlicht seichter Nebel.

lindkogelnebel

 1.1 Allgemeine Eigenschaften von Nebel

Bei leichtem nässenden Nebel liegt der durchschnittliche Tropfenradius bei 5-10 µm, in dichtem nässenden Nebel bei 10-20 µm. Im nässenden Nebel sind die größten Nebeltropfen so groß wie Tautropfen (50 µm). Aufgrund der Tropfengröße ändert sich das gestreute Licht auch nach der Streuung nicht. Daher erscheint Nebel weiß, ausgenommen in Industriegebieten (durch Staub- und Ruß gelblich) oder in Ballungsgebieten mit Neonreklame und Straßenbeleuchtung (mitunter orange, dunkelgelb - praktisch bei der Abschätzung der Untergrenze von tiefen Wolken).

Im Fall von Dauerfrost bilden sich statt Nebeltropfen vermehrt Eiskristalle. Da die Anzahl der Nebeltropfen gegenüber den Eiskristallen meist überwiegt, ist die Sicht bei Eisnebel in der Regel größer. Infolge des reflektivierten Lichts im gesamten sichtbaren Spektralbereich treten bei Eisnebel oft Haloerscheinungen auf.

Stabilisierung und Labilisierung von Nebel

Bei einer Nebeldecke, die vom Boden (bis) mehrerere hundert Meter in die Höhe reicht, kühlt die Oberseite nachts durch die reflektivierte langwellige Strahlung stärker aus als die Nebelschicht selbst. Dadurch wird eine bestehende Inversion (Temperaturumgekehr) darüber verstärkt. Gleichzeitig wird die Nebelschicht aber auch labilisiert, weil ein Temperaturgefälle entsteht. Das führt zu Konvektion, die sich durch Auswölbungen der Wolkenobergrenze bemerkbar macht. Von oben betrachtet sieht eine Nebeldecke daher keineswegs laminar aus.

Konvektion entsteht aber auch durch Steigungsnebel (über hügeligem Relief) oder Stadtwärme, woraus Nieseln, Schneegrieseln oder Industrieschnee folgen. Wenn die Tropfen gleich groß sind, fallen sie mit gleicher Geschwindigkeit, was ein Zusammenwachsen der Tropfen und Nebelauflösung verhindert. Bei unterschiedlicher Tröpfchengröße wachsen die großen auf Kosten der kleinen, sodass die Fallgeschwindigkeit unterschiedlich ist. Durch den ausfallenden Niederschlag nimmt der Wassergehalt im Nebel ab, er löst sich in weiterer Folge auf.

Das Vorhandensein einer Schneedecke bei Plusgraden spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Schnee wirkt kühlend auf die Umgebungsluft, kann jedoch selbst nie über Null Grad erreichen, weil die absorbierte Wärme vollständig für den Schmelzvorgang verbraucht wird. Schneedecken fördern also die (flache) Nebelbildung, ebenso wie eine lokale Wasserdampfquelle (Moore, Sümpfe, Seen, Meer).

Auflösung

Nebel löst sich auf, wenn der Wind bodennah auffrischt, etwa im Vorfeld oder mit Frontdurchgang. Hochnebel am Alpenostrand bleibt durch lebhaften Südostwind erhalten, aber löst sich auf, wenn der Wind entweder nachlässt oder dreht.

Weitere Faktoren sind der Abbau der Temperaturinversion durch Kaltluftzufuhr in der Höhe oder Zufuhr trockener/wärmerer Luft am Boden (Sonneneinstrahlung, Luftmassenwechsel).

Niederschlag löst ebenfalls den Nebel auf, weil die enthaltene Tröpfchenkonzentration schrumpft, was die Sichtweite verbessert.

Sonderfälle sind die Hangwindzirkulation in alpinen Tallagen, wodurch in Talmitte wie im Reißverschlussprinzip absinkende Luftbewegungen vorherrschen und die Luft erwärmen (siehe Abbildung x), vorföhniger Westwind in Innsbruck sowie Föhn selbst.

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1.2 Nebelarten

1.2.1 Strahlungsnebel

Die häufigste Nebelart, wenn der Himmel in der Nacht aufklart und die Luft bei windschwachen Verhältnissen kräftig abkühlen kann. Daher sind Mulden, Senken und windgeschützte Tallagen nebelanfälliger als steile enge Täler mit stärkerem Talauswind oder Regionen, wo der überregionale (synoptische) Wind leichter durchgreifen kann.

1.2.1.1 Bodennebel

Bodennebel bildet sich in den Sommermonaten vor allem nach Gewitterregen und kann örtlich stark begrenzt auftreten. Hagelschlag begünstigt dabei die Nebelbildung. Bei Autofahrern sind diese plötzlich auftauchenden Nebelwände mit Sichtweiten unter 100m gefürchtet, aber auch der Flugverkehr leidet darunter. Bodennebel kann sehr flach bis mehrere hundert Meter dick sein.

Im Winterhalbjahr bildet sich Nebel gerne nach Warmfrontdurchgang, wenn die Taupunkte angehoben wurden. Selbst im Oberinntal, wo Bodennebel aufgrund des oft zu starken Talauswinds selten ist, kann es dann zu dichtem Nebel kommen, mit den Flugausfällen am Innsbrucker Flughafen.

1.2.1.2 Hochnebel

Hochnebel wird als Stratusschicht mit einer Untergrenze von < 600 m über Grund definiert und entsteht aus einer Mischung von Feuchtezufuhr und Ausstrahlung, daher auch Mischungsnebel genannt.  Er bildet sich unter einer Höheninversion, das ist meistens eine Absinkinversion in einem Hochdruckgebiet. Er kann bereits davor als Dunstschicht vorhanden sein (gut auf Webcams erkennbar), an dessen Oberkante sich später Wolken bilden (vgl. Abbildung x)

 

Dunst Schwarzatal

Hochnebel entsteht lokal durch zuvor gefallenen Niederschlag/Feuchtezufuhr ...

unterinntal

oder wird advehiert, wenn sich eine bestehende Hochnebeldecke durch ein Druckgefälle bzw. Wind verlagert/ausdehnt.

schottwien

Ein Sonderfall ist der Steigungsnebel, wenn ein hügeliges Relief angeströmt wird und durch das Aufsteigen die feuchte Luft kondensiert. 

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In diesem Fall wurde bei einer zunehmenden Südostströmung feuchte Luft gegen den Alpenostrand gepresst. In der Früh bildeten sich erste Nebelschwaden, die sich rasch zu Hochnebel (Untergrenze etwa 350m AGL) verdichteten. Die Obergrenze war infolge der Föhninversion bei nur 600m AGL. Hier ein Blick vom Anninger (675m), Wienerwald, zum Schneeberg (2076m). Der Hügel im Vordergrund ist 713m hoch (Sooßer Lindkogel).

1.2.2 Advektionsnebel

Der Begriff Advektionsnebel bezeichnet feuchtwarme Luft , die über kältere Luft strömt, also durch Luftmassenadvektion entsteht. Irreführenderweise wird auch advehierter Nebel als Advektionsnebel benannt.

Advektionsnebel erreicht meist eine Mächtigkeit von 300-500 m , in seltenen Fällen auch bis 1 km und tritt vorwiegend im Winterhalbjahr auf, wenn die Ausbildung einer bodennahen Kaltluftschicht durch Advektion und Ausstrahlung besonders effektiv ist. Da es sich um eine advehierte feuchte Warmluftmasse handelt,spricht man auch von Warmluftnebel. Beispiel vom 20. Februar 2006 als Sonderfall eines vortex vindobonensis (Wiener Wirbel) durch Georg Pistotnik (ZAMG) dokumentiert.

In den Sommermonaten bildet sich Advektionsnebel bevorzugt an größeren Binnengewässern sowie am Meer, wenn sich dieses im Vergleich zum Festland langsamer erwärmt und mit wärmerer Luft überstrichen wird. Auch Meeresströmungen unterschiedlicher Temperatur erzeugen Advektionsnebel, z.B. bei Neufundland, wo der kühle Labradorstrom von Norden und der warme Golfstrom von Süden aufeinandertreffen. Ebenso kaltes Tiefenwasser, welches zur Oberfläche aufsteigt, z.B. der Nebel im Polarmeer, die Ishavsskodde. Meernebel kann auch das Binnenland erreichen, wenn die Nebelschwaden durch den Seewind landeinwärts getrieben werden. Mit nachlassendem Feuchteangebot löst sich dieser jedoch auf bzw. geht durch Erwärmung und Turbulenz in Stratusbewölkung über.

1.2.3 Orographischer Nebel

Talnebel ist streng genommen nur eine Sonderform des Strahlungsnebels, der sich auf ein Gebirgstal beschränkt und demzufolge in seiner horizontalen Ausdehnung von den Talwänden begrenzt wird. Gegenüber dem Flachland sind Täler für Nebel anfälliger, da die Auskühlung nachts durch das geringere Luftvolumen effektiver ist. Inneralpine Gebirgstäler sind zudem vom synoptischen Wettergeschehen weitgehend abgekoppelt, sodass sich die Luftmasseneigenschaften langsamer als über dem Flachland ändern. Kaltluftseen und Feuchtefelder bleiben somit über längere Zeit erhalten, wodurch immer wieder Nebel reproduziert werden kann.

Hangnebel entsteht, wenn ein Hangaufwind zur adiabatischen Abkühlung mit zunehmender Höhe führt und Kondensation einsetzt. Vor allem in den Morgenstunden wird Hangnebel durch das Talwindsystem begünstigt, wenn im Tal kompensatorisches Absinken einsetzt und durch Einstrahlung die (meist bewaldeten und daher dunkleren) Hänge stärker erwärmt werden (Hangthermik). Häufig kann man Hangnebel nach Frontdurchgängen oder aufsteigenden Talnebel beobachten. Er kann mehrere Kilometer an horizontaler Erstreckung aufweisen, ist aber meist nur wenige Dekameter dick. Besonders in der Nacht dehnt sich der Hangnebel häufig durch die Ausstrahlung im gesamten Tal aus. Hangnebel kurz vor Sonnenuntergang ist daher bei sich nicht ändernder Wetterlage ein sicheres Zeichen für bedeckten Nachthimmel (= Hochnebel).

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1.2.4 Frontalnebel

Dabei wird unterschieden in ...

  • präfrontalen (Warmfront-) Nebel, wenn warmer Regen in eine Kaltluftschicht fällt und verdunstet. Der Nebel wandert dann mit der Front und ist relativ leicht vorhersagbar.
  • postfrontalen (Kaltfront-) Nebel, wenn die Luft nach Frontdurchgang abkühlt
  • Frontnebel - bei starkem Niederschlag/Hagel, wie etwa durch Gewitterlinien und starker Abkühlung am Boden

1.2.5 Dampfnebel

Dazu zählen See- und Flussrauchen sowie Wald- und Straßenrauchen.

Bei starker Abkühlung über einer warmen Boden- oder Wasserfläche wird die Luftschichtung unmittelbar darüber labilisiert. Daraus entsteht ein turbulenter Wärmestrom mit Ablösung von Warmluftblasen. Beim Aufstiegen kühlen diese ab und kondensieren, was beim Beobachter den Eindruck des Rauchens vermittelt (so wie bei Misthaufen im Winter warmen Dampf abgibt). 

See- und Flussrauchen tritt vorwiegend am frühen Morgen auf und kann besonders bei ersterem die seltenen Nebelteufeln entwickeln, wenn zusätzlich zur Labilisierung über der Wasseroberfläche Windströmungen aufeinandertreffen

Wald- und Straßenrauchen sind ein typisches Phänomen nach einem Sommerregen oder starkem Gewitterniederschlag, wenn die Verdunstungskälte bodennah den Taupunkt erreichen lässt und im Anschluss wieder die Sonne einstrahlt.

flussrauchen grundlsee

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1.2.6 Turbulenznebel

Gewöhnlich löst Turbulenz Nebel auf oder hebt ihn zumindest an. Bei der Annäherung von Warmfronten mit tiefen Wolken kann es durch die vertikale Durchmischung jedoch zur Anreicherung von Feuchte in den unteren Luftschichten kommen, sodass die Wolkenuntergrenze bis zum Boden absinkt.

2. Typische Nebelregionen im Alpenraum

Grundsätzlich kann Nebel in allen Niederungen entstehen, dennoch sind manche Regionen häufiger betroffen als andere.

Übersichtskarte:

Übersicht Hochnebel und Nebel im Alpenraum

berüchtigt für ausgedehnten Hochnebel ist das Alpenvorland-Dreick, das von Donau und Alpennordrand eingerahmt wird. Es reicht in Verlängerung bis in die westliche Schweiz, wo Nebel und Hochnebel ganz charakteristisch für die Bise (kalte Nordostströmung) sind. Mehr zum Schweizer Nebel in diesem lesenswerten Dossier der MeteoSchweiz.

ein weiteres Gebiet speziell bei Südföhn bzw. Südost reicht vom Innviertel über Strudengau, nördliche Most-, Wald- und Weinviertel bis ins Wiener Becken.

donauraum

Quelle: https://kachelmannwetter.com/de/sat/oesterreich/satellit-hd-15min/20161118-1045z.html

ebenfalls sehr häufig entsteht und überdauert Hochnebel in der Poebene, welche von drei Seiten von Gebirgen eingeschlossen wird. Hier werden Kaltluftseen oft tagelang nicht ausgeräumt. Dieser Hochnebel hilft beim Druckgefälle über die Alpen und Südföhn kräftig mit, denn er hält die Alpensüdseite kalt.

2.1 Lokaler Nebel

Unterkärnten ... Poebene in Miniaturformat, oft entkoppelt bei Süd- und Westströmung, hält sich Nebel tage- oder wochenlang und sorgt besonders im Winter für niedrige einstellige Höchstwerte, manchmal sogar Dauerfrost, während überall sonst höhere Werte gemessen werden. Weil Unterkärnten zu den windschwachsten Regionen Österreichs zählt, braucht es schon einen Frontdurchgang oder Nordföhn, um den Nebel auszuräumen.

(Webcambilder)

Oberösterreichischer Zentralraum, Salzkammergut ...entweder Teil des Alpenvorlanddreiecks oder lokal begrenzter Bodennebel, niedrige Obergrenzen vor allem bei Südföhnlagen. Bei Hochnebel lebhafter Ostwind knapp über dem Boden ("Low-Level Jet").

(Zwillingskogel, Ternberg)

Steinfeld bei Wiener Neustadt... oft Bodennebel, der sehr dicht sein kann.  

advehierter Nebel/Hochnebel nachts/morgens

Rheintal, Unterinntal, Wiener Pforte

advehierter Nebel/Hochnebel am Nachmittag/Abend

Alpennordrand, südliches Schwarzatal (20.12.15, 24.10.16, Komparspitze)

Steigungsnebel

Alpenostrand, Wald- und Weinviertel, Steirisches Hügelland

Eine Mischung aus Advektionsnebel und orographischen Nebel tritt im Inntal auf, wenn Hochnebel im Alpenvorland durch dort steigenden Luftdruck taleinwärts geschoben wird. Da mit dem Taleinwärtsziehen auch eine Höhenzunahme verbunden ist, kommt es zu langsamen, aber kontinuierlichen Abkühlungsvorgängen, die die Nebelbildung verstärken. Daher kann die Nebelauflösung nur durch Luftmassenaustausch, d.h. der Advektion trockenerer Luftmassen erfolgen, ggf. auch durch eine weit herabsinkende Absinkinversion unter tagelang, kräftigem Hochdruckeinfluss.

3. Begleiterscheinungen

Nebelbogen

Nieseln, gefrierendes Nieseln, Industrieschnee

Gewitter (28.10.07)

Malojaschlangen (Diplomarbeit)

Literatur

AMS Glossary Fog

Allgemeine Meteorologie, Liljequist,Cehak, 3. überarbeitete Auflage, Wiesbaden/Braunschweig, 1984

Diplomarbeit: Fallstudien zu Hochnebel, Holger Starke, 2004 , IMG Innsbruck

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