04
Nov
2015

Smog und die Rolle des Wetters.

In den letzten Wochen und Monaten wurde in den Medien verstärkt über Smog in Südostasien und über die gesundheitlichen Auswirkungen durch die damit verbundene hohe Feinstaubbelastung auf die dort lebenden Menschen berichtet. Neben wetterbedingten Waldbränden werden dort ebenso Teile des indonesischen Urwaldes während der alljährlichen Trockenzeit meist illegal brandgerodet, um neue Flächen für den lukrativen Palmölanbau zu gewinnen. Die dabei entstehenden giftigen Rauchschwaden legen sich bei windschwachen Wetterbedingungen wie eine Dunstglocke über weite Teile Indonesiens, Thailands, Malaysias und Singapurs. Bei bestimmten Wetterlagen ist die Smogbildung, wenn auch nicht in diesem Maße, wie sie derzeit in Südostasien beobachtet werden kann, auch bei uns möglich. Dabei spielt das Wetter eben eine große Rolle.

Der Begriff "Smog" ist eine Kombination aus zwei Wörtern, zum einen "smoke" (engl. für Rauch) und zum anderen "fog" (engl. für Nebel). Smog bezeichnet eine starke Ansammlung von Schadstoffen innerhalb der untersten Luftschichten in der Atmosphäre.

Für die Entstehung von Smog ist eine besondere Wetterlage, eine sogenannte Inversionswetterlage, verantwortlich. Im Normalfall nimmt die Temperatur in der unteren Atmosphäre (Troposphäre) mit zunehmender Höhe ab. Bei einer Inversion tritt jedoch genau die Umkehr dieses Temperaturverlaufs ein. Das heißt in einer mehr oder weniger dicken Schicht kommt es mit zunehmender Höhe zu einem Temperaturanstieg (in der angefügten Grafik ist ein solches vertikales Temperaturprofil dargestellt).

Eine Inversion entsteht bevorzugt bei winterlichen Hochdruckwetterlagen. Durch die langen Nächte kann bei geringer Bewölkung der Erdboden besonders stark auskühlen, was zeitgleich dazu führt, dass der unmittelbar aufliegenden Luftschicht Wärmeenergie entzogen wird. Tagsüber kann dieser Wärmeverlust durch die jahreszeitlich bedingte schwache Einstrahlung bei tiefstehender Sonne nicht vollständig kompensiert werden. Dies führt folglich zu einer stetigen Abkühlung der bodennahen Luftschicht.

In einem Hochdruckgebiet kommt es aufgrund physikalischer Prozesse zu großräumigem Absinken der höher liegenden Luftmassen. Mit dieser Absinkbewegung geht eine Temperaturzunahme einher, wodurch sich über der kalten Luft am Boden eine relativ wärmere Luftschicht bildet. Dies führt letztendlich zu der oben beschriebenen Temperaturzunahme innerhalb einer bestimmten Schichtdicke, die als Inversionsschicht bezeichnet wird. Durch die höhere Dichte der Kaltluft bleibt diese bei windschwachen Bedingungen stets unter der leichteren Warmluft liegen. In diesem Fall spricht der Meteorologe von einer stabilen Schichtung (warm über kalt = stabil), da keine Vermischung bzw. ein Austausch zwischen diesen übereinanderliegenden Luftmassen stattfindet. Somit kann die Schicht, in der die Temperatur zunimmt (die sog. Inversionsschicht), als Sperrschicht angesehen werden, die wie ein Deckel über der Kaltluft liegt.

Ein Blick auf die derzeitige Druckverteilung über Südostasien zeigt, dass der Smog derzeit nicht primär durch eine solche Inversionslage hervorgerufen wird. So sind es doch eher die starken Emissionen der über Wochen und Monaten anhaltenden Waldbrände, die sich in den untersten Luftschichten ansammeln. Durch die ausbleibenden Niederschläge können die Luftschadstoffe zudem nicht aus der Luft "heraus gewaschen" werden. Dennoch ist eine solche Hochdruckwetterlage meist der Auslöser für die Smogbildung. Besonders in Millionenmetropolen mit viel Industrie und einem hohen Verkehrsaufkommen können sich Luftschadstoffe recht schnell in der unteren, von der Inversionsschicht abgeschirmten Kaltluft ansammeln. Wird eine bestimmte Schadstoffkonzentration erreicht, entsteht die Smog-typische Lufttrübung.

Auch bei uns herrscht aktuell eine solche Inversionswetterlage, dennoch treten in Deutschland winterliche Smogperioden durch strengere Emissionsauflagen für die Industrie und Anlagenstilllegungen innerhalb der letzten Jahrzehnte nur noch abgeschwächt und insgesamt eher selten auf.

M.Sc.-Met. Andreas Würtz
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 04.11.2015

© Deutscher Wetterdienst