Luftfeuchtigkeit, Verdunstung und Evapotranspiration: Grundlagen und Begriffe

Luftfeuchtigkeit: Grundlagen und Definitionen

Quelle der Luftfeuchtigkeit

Die Luftfeuchtigkeit entsteht durch die Verdunstung von Wasser aus Meeren, Seen, Flüssen, Böden, Pflanzen und Tieren sowie durch die menschliche Atmung. Auch menschliche Aktivitäten wie Abfallverbrennung und der Betrieb von Dampfmaschinen tragen zur Luftfeuchtigkeit bei.

Dampf und feuchte Luft

Wasserdampf ist eine Komponente des Luftgemischs. Feuchte Luft ist eine Mischung aus trockener Luft und Wasserdampf.

Dampfdruck (e)

Der Dampfdruck (e) ist der Partialdruck des Wasserdampfes in der Luft. Die Einheiten sind die gleichen wie beim Luftdruck: Millibar (mb), Millimeter Quecksilbersäule (mm Hg) und andere.

Sättigungsdampfdruck (n)

Der Sättigungsdampfdruck (n) ist der maximale Dampfdruck, den eine feuchte Luftprobe bei einer bestimmten Temperatur enthalten kann.

Absolute Luftfeuchtigkeit

Die absolute Luftfeuchtigkeit beschreibt die Menge an Wasserdampf, die zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort in der Atmosphäre enthalten ist. Sie wird als die Masse des Wasserdampfes in Gramm pro Kubikmeter Luft (g/m³) angegeben und entspricht der Dichte des Wasserdampfes in der Luft.

Relative Luftfeuchtigkeit (RH)

Die relative Luftfeuchtigkeit (RH) ist das Verhältnis der tatsächlich vorhandenen Wasserdampfmenge (absolute Feuchte) zu der maximal möglichen Wasserdampfmenge, die die Luft an einem bestimmten Ort bei gleicher Temperatur aufnehmen kann.

Taupunkttemperatur

Die Taupunkttemperatur ist die Temperatur, bei der Wasserdampf in der Luft zu kondensieren beginnt und Tau, Nebel oder, bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, Frost bildet. Für eine gegebene Luftmasse, die eine bestimmte Menge an Wasserdampf (absolute Feuchte) enthält, tritt der Taupunkt ein, wenn die Luft gesättigt ist (relative Luftfeuchtigkeit = 100 %). Das Gerät zur Messung des Taupunkts wird als Rociógrafo bezeichnet.

Verdunstungsrate: Prozess und Einflussfaktoren

Definition der Verdunstungsrate

Die Verdunstungsrate beschreibt den physikalischen Prozess, bei dem Wasser von freien Oberflächen wie Stauseen, Seen, Talsperren, Wasserläufen usw. verdampft. Die Umwandlung vom flüssigen in den gasförmigen Zustand ist das Ergebnis einer erhöhten kinetischen Energie der Wasserteilchen oder -moleküle. Diese Erhöhung der kinetischen Energie erfordert den Verbrauch einer bestimmten Energiemenge pro Masseneinheit, die als Verdampfungswärme bezeichnet wird.

Faktoren der Verdunstungsrate

Quelle der Energie

Die Hauptenergiequelle ist die Sonnenstrahlung. Wenn die Strahlungsbilanz positiv ist, steht ausreichend Energie für die Verdunstung zur Verfügung.

Treibende Kraft

Die treibende Kraft wird durch den vertikalen Gradienten der Luftfeuchtigkeit bestimmt, der von folgenden Faktoren beeinflusst wird: Wind, Lufttemperatur, vertikaler Temperaturverlauf der Luft und die Temperatur der Verdampfungsoberfläche.

Intensität der Verdunstungsrate

Die Intensität der Verdunstungsrate ist die Geschwindigkeit, mit der das Phänomen auftritt, und wird üblicherweise in Millimeter pro Stunde (mm/h) oder Millimeter pro Tag (mm/Tag) angegeben. Es gibt verschiedene mathematische Beziehungen, die die Intensität der Verdunstung ausdrücken:

• Dalton's Gesetz
• Massenbilanz-Methode oder aerodynamische Methode
• Meyer-Verhältnis
• Ven Te Chow-Verhältnis

Evapotranspiration: Arten und Berechnung

Definition der Evapotranspiration

Evapotranspiration ist der Verlust von Wasser in die Atmosphäre durch Verdunstung von allen verdunstenden Oberflächen (z. B. nasse Böden, Wasserflächen) und durch die Transpiration der Vegetation in einem bestimmten Gebiet oder Medium.

Klassifikation der Evapotranspiration

Die Evapotranspiration wird wie folgt eingeteilt:

Potentielle Evapotranspiration (ETP)

Die potentielle Evapotranspiration (ETP) ist die maximal mögliche Verdunstung, die unter idealen Bedingungen mit ausreichender Bodenfeuchte (im Rahmen der Feldkapazität) und einem dichten, einheitlichen, niedrigen Pflanzenbestand (z. B. Gräser, 8 bis 15 cm hoch) stattfindet. Sie wird auch als Referenz-Evapotranspiration (ET₀) bezeichnet.

Tatsächliche Evapotranspiration (ETR)

Die tatsächliche Evapotranspiration (ETR) ist die Verdunstung unter realen Umgebungsbedingungen, wobei Schwankungen der Bodenfeuchte und ein unvollständiger Pflanzenbestand (wie er typischerweise bei Kulturen wie Mais oder Kartoffeln vorkommt) berücksichtigt werden.

Pflanzenkoeffizient (Kc)

Die Beziehung zwischen ETP und ETR wird oft durch einen Pflanzenkoeffizienten (Kc) ausgedrückt, wobei ETR = Kc * ETP. Hierbei gilt:

• Kc: Der Pflanzenkoeffizient (Kc) ist ein Wert, der von der jeweiligen Pflanzenart und ihren spezifischen Entwicklungsbedingungen, physiologischen Anforderungen, dem vegetativen Wachstumsstadium (Aussaat bis Ernte) und der Sorte abhängt. Dieser Wert wird gewichtet, wenn gleichzeitig mehrere Kulturen in einem bestimmten Projekt angebaut werden.