12
Dec
2013

Inversion und Smog

In den letzten Tagen wurde in den Medien verstärkt über Smog in China und über die gesundheitlichen Auswirkungen durch die damit verbundene hohe Feinstaubbelastung auf die dort lebenden Menschen berichtet. Was genau sind aber die Ursachen für diese Smog-Bildung und welche Rolle spielt das Wetter dabei?

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 Atmosphäre mit zunehmender Höhe ab. Bei einer Inversion tritt jedoch genau die Umkehr dieses Temperaturverlaufs ein. D.h. in einer mehr oder weniger dicken Schicht kommt es mit zunehmender Höhe zu einem Temperaturanstieg. Eine solche 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 darüber liegenden Luftschicht Wärmeenergie entzogen wird. Tagsüber kann dieser Wärmeverlust durch die schwache Einstrahlung der sehr tief stehenden 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 etwas 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 stets unter der leichteren Warmluft liegen. In diesem Fall spricht der Meteorologe von einer stabilen Schichtung, 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.

Eine solche Hochdruckwetterlage findet sich derzeit auch in China wieder. Dort sind besonders die Großstädte im Südosten von Smog betroffen. Gerade in solchen Ballungsräumen 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.

M.Sc. Met. Andreas Würtz
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 12.12.2013

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