Zitate aus der von Sauberer Himmel verlinkten Diplomarbeit "Die Messung von Wasserdampf in der Tropopausenregion an Bord eines Passagierflugzeugs (Projekt CARIBIC)" von Julia Henriette Keller.
Seite 14 (pdf-Seite 20):
Bereits 1940 (Gettelman et al., 2006b) wurden in der UT/LS* Regionen beobachtet, die eine deutliche Übersättigung gegenüber Eis aufweisen, zeitweise von bis zu 100%. Trotz Überschreiten des Nukleationsgrenzwertes bilden sich in diesen Gebieten keine Wolkenpartikel. Neuere Untersuchungen in der UT/LS zeigten, dass diese Regionen häufiger auftreten, als man zunächst vermutete.
Doch obwohl die Existenz dieser übersättigten Gebiete damit schon länger bekannt ist, wurde ihre Bedeutung für die Strahlungsbilanz und deren korrekte Modellierung erst in den letzten 20 Jahren erkannt (Gierens et al., 2000).
So können übersättigte Regionen für den Menschen nicht sichtbare Cirruswolken beinhalten die -wie Wolken generell- über Reflektion einen zusätzlichen Einfluss auf die Strahlungsbilanz der Erde haben. Desweiteren bilden diese Cirruswolken die Entstehungsregion für Kondensstreifen. Die relative Feuchte in der Region ist dabei zu niedrig um zur Bildung von Wolkenpartikeln zu führen. Wird jedoch durch die Flugzeugantriebe weiterer Wasserdampf in die Region injiziert, so steigt die Übersättigung im Bereich des Abgasstrahls soweit an, dass Eisnukleation einsetzten kann (Gierens et al., 2000). Bedingt durch die generell existierende Übersättigung können sich die einmal gebildeten Eispartikel weiter halten und zu permanenten Kondensstreifen führen. Kondensstreifen stellen für die Strahlungsbilanz der Erde nichts anderes als Cirruswolken dar.
*UT/LS = Upper Troposhere/Lower Stratosphere (Obere Troposphäre/Untere Stratosphäre)
Ich bin mittlerweile bei Seite 66 (pdf 72) angelangt, und habe bislang keine Bestätigung für die von Sauberer Himmeal aufgestellte Behauptung gefunden,
Dass eisübersättigte Luftmassen mit einer Übersättigung von mehr als 100 Prozent bezogen auf Eis nicht die Regel, sondern die Ausnahme sind.
Ganz im Gegenteil!
Der Abschnitt "7.4.1 Relative Feuchte in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur" Seite 76 (pdf 82) ff. kommt schließlich zu dem Ergebnis:
Während zwischen 253 K und 233 K nahezu alle Feuchtebereiche ähnlich häufig auftreten, werden bei 213 K kaum relative Feuchten unterhalb 30% gemessen. Die geringste aufgetretene Feuchte bei 203 K liegt bereits bei 70%. Am häufigsten treten bei diesen niedrigen Temperaturen relative Feuchten zwischen 80 und 90% auf, mit einem Mittelwert von 94.7% bei 203 K und 72.3% bei 213 K (Tabelle 7.1). Aufgrund der niedrigen Temperatur ist die Luftmasse schon bei geringen Mischungsverhältnissen nahezu gesättigt. Das Maximum für 223 K und 243 K liegt dagegen bei einer relativen Feuchte von 60%, der Mittelwert leicht darüber. Bei 233 K und auch bei 253 K treten oft relative Feuchten von 10-20% auf.
[...]
Dies erklärt auch, dass bei tiefen Temperaturen keine niedrigen relativen Feuchten auftreten. Mit zunehmender Temperatur kann die Luftmasse mehr Feuchtigkeit aufnehmen, die relative Feuchte
nimmt ab, wie das Verhalten des Mittelwertes zeigt. Eisübersättigungen treten vor allem bei tiefen
Atmosphärentemperaturen auf. Dies ist ebenfalls konsistent zu den, von Koop et al. (2000) durchgeführten Labormessungen. Bereits bei geringen Mischungsverhältnissen stellt sich bei diesen Temperaturen eine Sättigung bzw. Übersättigung gegenüber Eis ein, es kommt zu Übersättigungen.
Ich glaube, ich habe auf Seite 78 (pdf 84) gefunden, worauf sich SH bezieht.
Wie häufig übersättigte Regionen beobachtet wurden, zeigt sich bei Hinzunahme der Flugstundenanzahl. Bei 203 K waren 34% Prozent der durchflogenen Luftmassen übersättigt bzgl. Eis (Tabelle 7.1), nur noch 12% waren es bei 213 K. Am seltensten waren Luftmassen mit einer Temperatur von 223 K gegenüber Eis übersättigt, bei 263 K traten keine eisübersättigten Regionen auf. Insgesamt wiesen »11% der durchflogenen Luftmassen eine Übersättigung gegenüber Eis auf.
Diese Aussage im letzten Satz bezieht sich allerdings auf alle im Beobachtungszeitraum gemessenen Daten in allen Höhen, also vom Boden bis zur UT/LS! Dazu gehören unter anderem auch diverse Flüge auf die Südhalbkugel. Hierbei werden die Tropen überquert , bei denen aufgrund der höher reichenden Troposphäre allerdings wesentlich seltener die beanstandeten eisübersättigten Luftmassen auftreten, wie in der Arbeit ebenfalls erläutert wird.
Allerdings weiter im Text Seite 80 (pdf 86):
Während eines internationalen UTH-Workshops zeigte Herman Smit eine, aus MOZAIC-Daten abgeleitete Häufigkeitsverteilung, wonach etwa 30% der oberen Troposphäre im Bereich des Nordatlantik zwischen 40± und 60± nördlicher Breite übersättigt sind.
Dagegen zeigen die CARIBIC-Daten mit rund 11% eine geringeres Auftreten von Übersättigungen. Allerdings stammen diese vorwiegend aus Regionen des eurasischen Kontinents. Satellitenmessungen (AIRS) zeigten Übersättigungen in der oberen extratropischen Troposphäre während etwa 10-30% der Zeit bei Mittelung über das gesamte Jahr gemittelt (Gettelman et al., 2006b).
Also laut der Diplomarbeit weisen 10 bis 30% der oberen Troposphäre der Nordhalbkugel eisübersättigte Luftmassen auf, in denen langanhaltende Kondensstreifen entstehen können. Ich würde das schon als eine Regelmäßigkeit betrachten!Allerdings muss ich
@A38O mal widersprechen. In dieser Diploamarbeit wird sehr wohl berücksichtigt, auf welchen Flugstrecken die Daten gewonnen wurden. Eben weil die Troposhäre sehr heterogen ist, was in der Arbeit (inklusive saisonaler Unterschiede) auch wunderbar erklärt wird: Seite 70 (pdf 76) ff.
:DLG
