Bodenfrost auch bei Plusgraden
Viele von uns kennen das Phänomen, dass unser Autothermometer noch Temperaturen von 3 oder 4 Grad plus anzeigt, aber der Glättealarm schon losschrillt. Ist das eine Überreaktion der Technik bzw. der Autohersteller? Nein, tatsächlich kann die Temperatur direkt am Erdboden in klaren Nächten deutlich tiefer liegen als die Temperatur in 2 Meter Höhe. Unterschreitet die Temperatur in 5 Zentimeter Höhe den Gefrierpunkt, spricht man auch von Bodenfrost. Gemeint ist mit Bodenfrost also nicht gefrorener Boden, sondern Frost direkt über dem Erdboden.
Bei klarem Nachthimmel erfolgt Wärmeabstrahlung in Richtung Weltall, die Luft am Boden kühlt sich dabei stärker ab als die Luft darüber. Die kältere Luft ist zudem schwerer und bleibt am Boden liegen, dies vor allem in Mulden und Senken. In Extremfällen kann so schon bei Lufttemperaturen in 2 Meter Höhe um 5 bis 6 Grad in Erdbodennähe Frost auftreten.
Die Tiefstwerte in 2 Meter Höhe am Morgen des 06. Mai 2017. Die Temperaturen lagen in dieser Höhe meist deutlich über dem Gefrierpunkt, nur ganz vereinzelt lagen die Tiefstwerte um 0 Grad.
Die Tiefstwerte in der Nacht zum 06. Mai 2017 direkt am Erdboden. Zahlreiche Wetterstationen meldeten leichten Bodenfrost. Mit Bodenfrost ist auch im Mai gelegentlich noch zu rechnen, selbst im Sommer ist in extrem geschützten Lagen stellenweise noch Bodenfrost durchaus möglich. Erst im Juni 2015 wurde im Norden gebietsweise Bodenfrost registriert.
Bodenfrost kann einige Schäden anrichten. Unter anderem ist die Pflanzenwelt gefährdet. Gerade im Frühjahr bieten viele Gartenbaumärkte schon sehr frühzeitig Pflanzen für den heimischen Garten an, obwohl diese keinen Frost vertragen. Auch wenn es viele Hobbygärtner schon in den Fingern juckt, sollte man mit solchen frostempfindlichen Pflanzen noch mindestens bis Mitte Mai warten. Ist der Boden ausreichend kalt und nass, kann sich auch bei Plusgraden in 2 Meter Höhe am Erdboden leichter Frost und damit Straßenglätte einstellen. Auch für die Bauwirtschaft kann Bodenfrost Auswirkungen haben.
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> Bei klarem Nachthimmel erfolgt Wärmeabstrahlung in Richtung Weltall, die Luft am Boden kühlt
> sich dabei stärker ab als die Luft darüber.
Wie kann man das erklären?
Da kalte Luft schwerer ist, sammelt sie sich am Boden.
Der vermutlicher Verursacher der Abkühlung ist die Verdunstung von Wasser. Dabei gibt es die physikalische Größe der Verdampfungsenthalpie. Für den Phasenübergang vom flüssigen zum gasförmigen Wasser wird Energie benötigt. Bei Windstille wird diese nicht mit neuer Luft zugeführt, sondern kann nur lokal entnommen werden. Das äußert sich in lokaler Abkühlung, wie wir sie beim Trocknen der nassen Haut nach dem Baden kennen. Die „klare Nacht“ ist durch Windstille gekennzeichnet. In den frühen Morgenstunden (ca. 1h vor Sonnenaufgang) beginnt dabei eine besonders tiefe Abkühlung. Vermutlich erreichen dann bereits infrarote Strahlungen durch Beugung in der Athmosphäre die bodennahen Luftschichten, ohne dass wir sie wahrnehmen. Sie regen damit Molekülschwingungen an, ohne die benötigte Energie in Form von Wärme selbst zu liefern. Ein wenig verdampfendes Wasser in Bodennähe führt deshalb zu einer relativ starken Abkühlung der Luft mit Tau- oder Reifbildung. Bei Vorhandensein von Bewölkung wird die IR-Strahlung dort absorbiert; bei Wind wird dem System typischerweise genügend äußere Energie zugeführt. Anders kann leichter Wind aber auch beim Trocknen nasser kalter Straßen zu lokaler Eisbildung führen, etwa auf der Nordseite von Waldstücken.
Luft selber ist am Strahlungswärmeaustausch fast gar nicht beteiligt. Es ist der Boden, der Wärme abstrahlt und sich dadurch abkühlt. Bodennahe Luftschichten kühlen sich durch den Kontakt mit dem kalten Boden ab.