Zusammenhang Luftdruck, -feuchtigkeit und Temperatur

[Roin]

Hallo Leute,

ich suche gerade einen (ungefähren) Zusammenhang zwischen dem aktuellen Luftdruck, der Luftfeuchtigkeit (relativ) und der Lufttemperatur.

Ich habe Luftdruckdaten und Temperaturen gegeben. Für einige weiterführende Berechnungen benötige ich nun allerdings die relative Luftfeuchtigkeit, über die mir keine Daten vorliegen.
Zu beachten ist, dass ich in etwas größerem Maßstab einen Zusammenhang suche. Es geht nicht um einen Wohnraum und dessen Luftfeuchtigkeit sondern um einen Bereich von einigen Kilometern Durchmesser.

Thematisch gehört das zu diesem Thema.

Vielleicht kann mir ja einer helfen.

Mir ist bekannt, dass die relative Luftfeuchtigkeit bei gleichbleibendem Wasserdampfgehalt mit steigender Temperatur abnimmt. Ob allerdings man die Luftfeuchtigkeit aus dem Luftdruck und der Temperatur errechnen kann ist mir bisher noch unbekannt.

LG

 

[Seedy]

ob allerdings man die Luftfeuchtigkeit aus dem Luftdruck und der Temperatur errechnen kann ist mir bisher noch unbekannt.

LG

Nein.

Die Aufnahmekapazität von Luft hängt von der Temperatur UND dem Druck ab, das Geht.

Die tatsächliche Menge kannst du zwar zwischen relativer und absoluter hin und her rechnen, nicht aber aus Temperatur und Druck alleine ableiten.


Damit das was du möchtest möglich ist, bräuchte es einen Zusammenhang wie:
Bei 1024 hpa und 30° hätten wir immer eine Luftfeuchtigkeit von 57%.

 

[KaPiTN]

Aus Lufdruck und Temperatur läßt sich lediglich der Taupunkt berechnen, also die Temperatur, bei der die Luft gesättigt ist, sprich 100% rel. Luftfeuchte erreicht wird.

 

[Roin]

Ich habe mir halt gedacht, da bei Hochdruckgebieten die Luft eher wärmer und schwerer (trockener) ist und bei Tiefdruckgebieten eher kälter und leichter (nasser) ist, kann man da auch etwas allgemeines errechnen.
Nur so als Richtwert, ob jetzt gerade ein Schwimmbecken verdunstet oder nicht und damit die Luftfeuchtigkeit verändert, wäre mir ziemlich egal.

Ich dachte da gibt es einen gewissen Zusammenhang.

Wenn der nicht existiert, muss ich mir für meine Berechnungen andere Gleichungen suchen.

 

[Seedy]

Zu beachten ist, dass ich in etwas größerem Maßstab einen Zusammenhang suche

Ich hab da nochmal drüber nach gedacht:
Schreib mal dem Kachelmann, der ist bekannt dafür solche Fragen ausführlich zu beantworten.
Natürlich setzt es eine ausgefeilte Frage vorraus.

Ja es gibt zusammenhänge, diese sind allerdings grob und geben nur Tendenzen wieder.
z.B.
hast du bei Temperaturen um 0 Grad fast immer eine sehr niedrige Luftfeuchtigkeit.
hoche Temperaturen sind eher Feucht, da warmes Wasser besser verdunstet, was auch die relative Feuchtigkeit nach oben zieht (außer es ist kein Wasser verfügbar/Wüste)
partielle Treibhaus Effekte, wie du sie z.B. in den Tropen hast.
Die Temperatur verzögerungen in der nähe von Küsten.
Die Berg "wolkenbremsen" die ein Aufstauen der Feuchtigkeit verursachen.


Das sind alles keine Konkreten zusammenhänge, daraus lassen sich wie gesagt nur Tendenzen ableiten, aber es geht schon mal in die Richtung

Edit:
(p*v)/T = (p*v)/T

Warme Luft ist "leichter" (masse / Volumen), erzeugt, durch die Expansion ein Überdruck.
Kalte Luft ist "schwer" (masse / Volumen), erzeugt, durch die Kontraktion einen Unterdruck.

Bei gleicher Menge Wasser hat kalte Luft also die höhere relative Feuchte.
Deswegen kühlt es in der Regel vor dem Regen runter, überschreitet den Taupunkt und Peng Nass.

Leider lässt siche die Menge Wasser nicht über den Druck~Temperatur Zusammenhang herleiten.

 

[Tomatenpfahl]

Gase

Auch Gase haben das Bestreben, sich bei einer Temperaturerhöhung auszudehnen. Allerdings lässt sich hier ein kubischer Ausdehnungskoeffizient entsprechend dem γ der Formeln für Flüssigkeiten lediglich für eine bestimmte Ausgangstemperatur definieren. Für ein ideales Gas bei einer Ausgangstemperatur von 0°C ist

γ = 1/273,15 K-1

Allgemein gilt nach der Zustandsgleichung für ideale Gase unter konstantem Druck V~T, d. h. V2=V1*T2/T1. Das bedeutet, bei einer Verdoppelung der absoluten Temperatur findet auch eine Volumenverdoppelung statt.
Formelzeichen
A Fläche
l Länge
ΔT Temperaturdifferenz in K
V Volumen
α Längenausdehnungskoeffizient in K-1
γ Raumausdehnungskoeffizient in K-1

You do not have permission to view link please Anmelden or Registrieren

Bei Erhöhung der Temperatur nimmt der Anteil an Wassermolekülen zu, welche genügend kinetische Energie besitzen, um die Wasseroberfläche zu verlassen. Es stellt sich also eine höhere Verdunstungsrate ein, welche zur Wiederherstellung des Gleichgewichts durch eine höhere Kondensationsrate kompensiert werden muss, was aber eine höhere Konzentration von Wassermolekülen in der Luft voraussetzt.

Die Sättigungskonzentration des Wasserdampfs nimmt daher, wie in der Abbildung rechts dargestellt, mit steigender Temperatur exponentiell zu. Der Wasserdampf hat für jede Temperatur (und fast unabhängig vom Umgebungsdruck) eine eindeutig bestimmte Sättigungskonzentration. Bei atmosphärischem Normaldruck von 1013,25 hPa kann ein Kubikmeter Luft bei 10 °C maximal 9,41 g Wasser aufnehmen. Die gleiche Luftmenge nimmt bei 30 °C schon 30,38 g Wasser auf und bei 60 °C sind es schon über 100 g Wasser. Man bezeichnet diese Sättigungskonzentration als maximale Feuchtigkeit, die im Artikel Sättigung tabelliert ist. Hierbei sind auch Mollier-Diagramme nach Richard Mollier (1923) zur Darstellung der Luftfeuchtigkeit weit verbreitet. Eine andere Möglichkeit zur Darstellung des Zusammenhangs von Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Höhenlage ist das Emagramm.

Druck

Wie oben erwähnt, ist die Sättigungskonzentration des Wasserdampfs bei gegebener Temperatur praktisch unabhängig von der Anwesenheit der übrigen Atmosphärengase und damit auch fast unabhängig vom Umgebungsdruck. Eine geringfügige Abhängigkeit vom Umgebungsdruck ergibt sich jedoch aus drei Gründen:[6]

Der Wasserdampf und die anderen Gase sind keine perfekt idealen Gase. Es gibt schwache Wechselwirkungen (Van-der-Waals-Kräfte) zwischen ihren Molekülen, welche mit steigendem Druck zunehmen.
Der gegenseitige Abstand der Moleküle im flüssigen Wasser und damit ihre Bindungskräfte werden geringfügig durch den auflastenden atmosphärischen Druck verändert („Poynting-Effekt“). Dies beeinflusst wiederum die Verdunstungsrate.
Auch im Wasser gelöste Atmosphärengase beeinflussen die Bindungskräfte und damit die Verdunstungsrate. Die Menge an gelösten Gasen ist abhängig von deren Partialdruck (Raoultsches Gesetz) und damit letztlich vom Gesamtdruck.

Diese schwache Druckabhängigkeit kann bei Bedarf durch einen Korrekturfaktor berücksichtigt werden. Er ist von Temperatur und Druck abhängig und bewegt sich bei atmosphärischen Bedingungen im Bereich von 0,5 % (Näheres im Artikel Sättigungsdampfdruck).

You do not have permission to view link please Anmelden or Registrieren

You do not have permission to view link please Anmelden or Registrieren

Berechnung des Sättigungsdampfdrucks von Wasser über die Magnus-Formel:

Das könnte dir weiterhelfen.

Edit: Spielt der Faktor der Konzentration der Kondensationskerne nicht auch eine Rolle für die Luftfeuchtigkeit? Die sind doch in vorallem grösseren Gegenden unterschiedlich zb. bei Grossstädten oder auf dem Land wegen der Feinstaubbelastung?

 

[Roin]

Schreib mal dem Kachelmann, der ist bekannt dafür solche Fragen ausführlich zu beantworten.
Natürlich setzt es eine ausgefeilte Frage vorraus.

Werde ich mir mal über das Wochenende Gedanken zu machen, danke für den Hinweis.

You do not have permission to view link please Anmelden or Registrieren

Sehr amüsante Schreibart ("Peng nass").

ist die Sättigungskonzentration des Wasserdampfs bei gegebener Temperatur praktisch unabhängig von der Anwesenheit der übrigen Atmosphärengase und damit auch fast unabhängig vom Umgebungsdruck. Eine geringfügige Abhängigkeit [...] bewegt sich bei atmosphärischen Bedingungen im Bereich von 0,5 %.

Also kann ich im Endeffekt sagen, dass es keinen Zusammenhang gibt?

Edit: Spielt der Faktor der Konzentration der Kondensationskerne nicht auch eine Rolle für die Luftfeuchtigkeit? Die sind doch in vorallem grösseren Gegenden unterschiedlich zb. bei Grossstädten oder auf dem Land wegen der Feinstaubbelastung?

Ich berechne meine Daten für ein Gebiet von ca. 2000kmx2000km. Die Ausdehnung einer Stadt ist dabei vernachlässigbar klein. Es handelt sich um eine Bachelorarbeit. Ich möchte einige "Idealisierungen" annehmen. Beispielsweise, dass der Bereich, den ich betrachte vollständig bei 0m ünN liegt. Seen und Städte existieren in diesem Modell nicht, die Oberfläche ist vollkommen homogen. Ansonsten wird die Komplexizität der Arbeit einfach zu hoch. Um dieses Modell zu verfeinern, kann ein anderer Student daran weiterarbeiten. Aber um auf deine Frage zurückzukommen: Ja das müsste einen Einfluss auf die Luftfeuchtigkeit haben.

 

[Tomatenpfahl]

Ich bin kein Meteorologe oder Chemiker. Ich müsste mich schon intensiver damit auseinandersetzen um eine genauere Aussage geben zu können. Ich habe die Eigenschaften etwas überflogen und was ich meinte verstanden zu haben ist:

Die Temperatur führt zu der Druckentstehung und für die Entstehung von Luftfeuchtigkeit. Die Absolute Wasserdampfkonzentration kann als Partialdruck des Wasserdampfes oder die
absolute Luftfeuchte (Variable ''f'') angegeben werden. Mathematisch lässt sich ein Formalerzusammenhang zwischen Druck, Temperatur, Dichte etc. herstellen. Man beachte die unterschiedlichen Gesetze. Es müsste also möglich sein, die Gleichungen nach gewünschter Variable umzustellen und so einen Zusammenhang zu zeigen. Relevant ist die Betrachtung ob es sich um ein geschlossenes oder offenes System handelt. Die physikalischen Eigenschaften unterscheiden sich dann.

Auswirkung von Temperatur und Druck auf % rF

Der Sättigungsdampfdruck ist ausschliesslich von der Temperatur abhängig. Es gibt keine Auswirkung auf den Gesamtdruck, und es besteht kein Unterschied zwischen der Situation in einem offenen Raum und in einem geschlossenen Behälter.

In einem offenen Raum ist %rF bei konstanter Feuchte und Temperatur direkt proportional zum Gesamtdruck. Der Wert %rF ist jedoch auf 100 % begrenzt, da p nicht grösser sein kann als ps.

In einem geschlossenem Behälter mit festgelegtem Volumen sinkt %rF mit steigender Temperatur, jedoch nicht so stark wie in einem offenen Raum.

Im unteren Teil wird genauer darauf eingegangen:

You do not have permission to view link please Anmelden or Registrieren

Also kann ich im Endeffekt sagen, dass es keinen Zusammenhang gibt?

Ich würde nicht sagen das es keinen gibt. Ich würde sagen das dieser so gering ist, dass er vernachlässigt werden kann. Ich nehme auch an das dein Modell die Meereshöhe ausschliesst. Dieser ist für Druck etc. u.a. relevant.

Musst dich einwenig durch die Materie kauen.

Für Berechnungen ist vlt. diese Arbeit nutzbar:

You do not have permission to view link please Anmelden or Registrieren

Keine Garantie für richtigkeit!

 

[drfuture]

Da wir in westlichen Ländern eigentlich sehr genaue Daten zum Wetter haben ist da für einzelne Werte die zur Hilfenahme von statistischen Daten des passenden statistischen amtes keine Alternative? Da könntest du wohl pro Region für Temperatur x und Druck y evtl eine luftfeuchte prognostizieren.... Zumindest könnte man das mal automatisiert durchrechnen lassen dann siehst du auch recht schnell ob es Zusammenhänge gibt oder nicht... Ein Jahr dann z.b. Selber errechnen von dem du Messwerte hast.