Gefrierende Feuchte
 

Kondensationsglätte auf Straßen

Sinkt die Temperatur eines Gegenstandes, zum Beispiel die der Straßenoberfläche unter den Taupunkt kann sich der in der Luft befindliche Wasserdampf als Tropfen oder Eis auf der Straßenoberfläche niederschlagen. Das heisst, es entsteht auf der Straße Feuchtigkeit durch Kondensation. Während der Kondensation findet ein langsamer Feuchtetransport von der Luft auf die Straßenoberfläche statt.

Diese Bedingungen sind zum Beispiel erfüllt, wenn der Boden nach einer Frostperiode noch sehr kalt ist und feuchtwarme Luft heranweht. In diesem Fall steigt der Taupunkt in der relativ warmen Luft schnell an, während die Temperatur der Straßenoberfläche immer noch bei 0 Grad oder darunter liegen kann.

Bekannte Beispiele sind das Beschlagen von Autoscheiben oder das Beschlagen eines Glases, in das kalte Flüssigkeit geschüttet wird.

Auch die Unterseite von Brücken können beschlagen und so feucht werden, dass Wasser herabtropft.

Menge und Geschwindigkeit, mit der sich Feuchtigkeit an einem Gegenstand niederschlägt, hängt von der Differenz zwischen der Temperatur des Gegenstandes und der Taupunkttemperatur der Luft sowie von der Taupunkttemperatur selbst, also dem absoluten Feuchteinhalt der Luft, ab. Die größten Mengen Kondenswasser erhält man also, wenn man einen möglichst kalten Gegenstand in möglichst warme und feuchte Luft bringt (Beispiel: Kalte Bierflasche an einem heißen und schwülen Sommertag). Bei sehr niedrigen Taupunkten deutlich unter minus 5 Grad ist die absolute Menge an Wasserdampf in der Luft schon so gering, dass nur sehr wenig Feuchtigkeit für die Kondensation zur Verfügung steht. Die Reifglättegefahr nimmt also mit tieferen Temperaturen ab.

Die Temperaturdifferenz zwischen Oberflächentemperatur der Straße und Taupunkttemperatur der Luft ist meist recht gering, so dass die Kondensation recht langsam vor sich geht. So dauert es meist mehrere Stunden, bis sich auf der Straßenoberfläche eine spürbare Menge Feuchtigkeit angesammelt hat. Sinkt die Temperatur der Straße unter den Gefrierpunkt, entstehen an der Oberfläche Eiskristalle. Es bildet sich Reif. Werden die Eiskristalle durch den Verkehr zusammengedrückt, zum Schmelzen gebracht und gefrieren anschließend wieder, bildet sich gefährliche Eisglätte.

Glättebildung: Temperaturkurven in verschiedenen Höhen

Obige Abbildung zeigt Temperaturkurven in verschiedenen Höhen sowie die Taupunkttemperatur während einer Nacht mit ungewöhnlich starkem Reifansatz. So lag die Temperatur am Erdboden (5 cm Höhe) sowie die Temperatur in 2 cm Tiefe in der zweiten Nachthälfte unter dem Gefrierpunkt, wenn auch nur wenige Zehntelgrad. Gleichzeitig lagen Lufttemperatur und Taupunkt über dem Gefrierpunkt. Die unterste Luftschicht und der Erdboden waren also kälter als die Taupunkttemperatur, so dass sich über mehrere Stunden Feuchtigkeit am Boden absetzen konnte. Durch den geringen Frost am Boden kam es zu starkem Reifansatz auf Straßen und Gehwegen. Während sich auch die Wiesen weiß zeigten, blieben Bäume und Sträucher an diesem Morgen eisfrei, denn in Höhen über zwei Metern gab es keinen Frost.

Ein besonderer Fall von Kondensationsglätte tritt manchmal kurz nach Sonnenaufgang auf. Die Sonne beginnt, Wassertröpfchen, die sich an Grashalmen niedergeschlagen haben, zu verdunsten. Dadurch steigt der Taupunkt in den unteren Luftschichten kurzzeitig stark an. Die Erwärmung der Straßenoberfläche geht in diesem Zeitraum meist langsam voran, so dass sich die Feuchtigkeit der Luft auf der Straße niederschlagen kann. Liegt die Temperatur der Straßenoberfläche noch unter 0 Grad, tritt vorübergehend Glätte auf.

 

Kondensationsglätte auf Brücken

Glätte durch Kondensation findet am häufigsten auf Brücken statt. Brücken unterliegen viel größeren Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht und kühlen sich wegen der fehlenden Untergrundwärme viel schneller ab als benachbarte Straßenstücke.

Die Temperatur der Brückenoberfläche sinkt häufiger und schneller unter die Taupunkttemperatur, damit kann hier mehr Feuchtigkeit als auf anderen Straßen kondensieren. Auf Brücken bildet sich in der Regel zuerst Reif.

Stahlbrücken sind aufgrund der geringeren Wärmekapazität noch glätteanfälliger als Brücken aus Beton.

Brücken, die sich in der Nähe von Gewässern befinden, reagieren extrem anfällig in Bezug auf Kondensation und Glätte. Das oftmals warme Wasser bringt sehr viel Feuchtigkeit in die Luft. Bei windschwachen Wetterlagen ist der Taupunkt der Umgebungsluft also recht hoch und es kann sich entsprechend viel Feuchtigkeit auf der Brücke niederschlagen.

Weht nach einer Frostperiode milde Luft heran, sind Straßenabschnitte auf Brücken die ersten Stellen, wo keine Glätte mehr auftritt. Nach Frostperioden besteht die höchste Glättegefahr in geschützten Lagen, wo sich der Erdboden beispielsweise aufgrund fehlenden Sonnenscheins noch nicht erwärmen konnte.

 

Glätte durch (gefrierenden) Nebel

Nebel ist physikalisch gesehen eine Wolke, die am Erdboden aufliegt. Genau wie andere Wolken dämpft Nebel die Ausstrahlung der Straßenoberfläche. Sobald sich Nebel gebildet hat, kühlt die Straßenoberfläche kaum noch ab. Zu Beginn der Wintersaison kann die Temperatur der Straßenoberfläche sogar wieder ansteigen. Ursache ist das Wärmereservoir des Untergrundes.

Ist die Temperatur der Straßenoberfläche höher als der Taupunkt der Nebelluft, bleibt die Straßenoberfläche trocken. Es kondensiert keine Feuchtigkeit. Vorhandene Feuchtigkeit kann sogar verdunsten.

Liegt die Lufttemperatur unter 0 Grad und Nebel hat sich gebildet, so sind die Tröpfchen unterkühlt. In der Luft bleiben die Tröpfchen flüssig, aber so bald sie mit anderen Gegenständen in Berührung kommen, gefrieren sie zu Eiskristallen. Wenn sich auf diese Weise Reif auf der Fahrbahn niederschlägt, kann schnell Glätte entstehen. In der Praxis kommt das allerdings selten vor, denn Nebel wirkt der Abkühlung der Straßenoberfläche als abschirmende Wolke entgegen.

Befindet sich die Straße aber im Bereich der Nebelobergrenze, zum Beispiel im Bergland oder auf einer hoch gelegenen Brücke, findet oft trotz Nebelschwaden eine für Glätte ausreichende Abkühlung der Straßenoberfläche statt.

Weht dazu noch Wind, dann können die unterkühlten Tröpfchen schnell auf die Straßenoberfläche gelangen. Vor allem im Bereich von Bergkuppen kann es dann erhebliche Reifglätte geben. Dort, wo das Gelände eben ist, löst sich Nebel bei Wind aber vielfach auch wieder auf, denn es wird von oben trockenere Luft in den Nebel hineingemischt.