In der Silvesternacht bleibt das Wetter hochdruckbestimmt. Diese Wetterlage begünstigt die Anreicherung von Schadstoffen, die beim Abbrennen von Feuerwerkskörpern entstehen. Je mehr Schmutzpartikel in der Luft, desto eher kann sich auch Nebel bilden.
Innerhalb eines Hochdruckgebiets kommt es zu einer grossräumigen Abwärtsbewegung der Luft, die als Subsidenz bezeichnet wird. Diese Abwärtsbewegung wird durch die auseinander driftende Bewegung der bodennahen Luft aus dem Zentrum des Hochdruckgebiets Richtung Randzonen desselben verursacht. Dadurch wird die in grösseren Höhen vorhandene Luft nach unten gezogen. In einem Luftpaket, das sich von oben nach unten bewegt, steigt die Lufttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit sinkt. Dies ist auf zwei Faktoren zurückzuführen: Zum einen nimmt der Luftdruck mit abnehmender Höhe zu (und das Luftpaket wird somit durch Kompression erwärmt), und zum anderen steigt die maximale Wasserdampfmenge, die in einem bestimmten Luftvolumen vorhanden sein kann, mit der Temperatur. Kurz gesagt: Luft, die sich abwärts bewegt, wird in der Regel wärmer und trockener.
Die Abwärtsbewegung der Luft führt meist zur Entwicklung einer Inversion. Eine Inversion liegt vor, wenn wärmere Luft eine Schicht kälterer Luft überlagert. Innerhalb der Inversionsschicht wird es mit zunehmender Höhe immer wärmer, statt wie üblich kälter. Das Vorhandensein einer Inversion in den unteren Schichten der Atmosphäre macht die Luftsäule stabil. Mit anderen Worten: Die kalte Luft in den unteren Schichten ist schwerer als die warme Luft darüber. Diese Situation ändert sich erst durch äussere Einflüsse, wenn z. B. eine Front oder starker Wind dieses Gleichgewicht stören.
Im Winter befindet sich unter der Inversion kalte Luft, die, wenn sie ausreichend feucht ist, kondensiert und die Bildung von Nebel oder Hochnebel begünstigt. Nachfolgende Abbildungen zeigen die Radiosondierungen für Sonntag, den 29. Dezember um 13.00 Uhr in Payerne und Novara, zusammen mit einem repräsentativen Foto der dortigen Wettersituation. Der Abstand zwischen der Temperatur (durchgezogene Linie) und der Taupunkttemperatur (gestrichelte Linie) auf jeder vertikalen Ebene zeigt den Feuchtigkeitsgehalt der Luft an. Wenn beide Linien übereinander liegen, bedeutet dies, dass die beiden Temperaturen übereinstimmen und somit die relative Luftfeuchtigkeit 100% beträgt: Wir bedinden uns in einer Wolke.
Die Radiosonde in Payerne in der obigen Abbildung ist in den unteren Schichten gesättigt. Tatsächlich lag zu diesem Zeitpunkt Nebel über der Station bis in einer Höhe von etwa 800 Metern. Weiter oben ist die sehr trockene Luft durch den grossen Abstand zwischen den beiden Linien veranschaulicht. Der Radiosondenaufstieg am heutigen Silvestertag wird übrigens nahezu identisch sein.
In Novara hingegen war die Luft trockener und es gab keine tiefe Bewölkung, wie auch auf der gesamten Alpensüdseite. Die Radiosondierung zeigt, dass die Subsidenz weniger ausgeprägt war als in Payerne.
Vertikale Profile, wie die oben gezeigten, verhindern den Luftaustausch in den unteren Luftschichten und begünstigen somit die Ansammlung von Schadstoffen.
Auch das Bundesamt für Umwelt (BAFU) erläutert in einer aktuellen Mitteilung den Zusammenhang zwischen Feuerwerk und Umweltverschmutzung. In der Schweiz werden jedes Jahr zwischen 1'000 und 2'000 Tonnen Feuerwerkskörper gezündet, wovon ein Viertel aus pyrotechnischem Material und der Rest aus Verpackungen wie Holz, Karton, Kunststoff oder Ton besteht. Das pyrotechnische Material enthält neben dem Schiesspulver auch Metallverbindungen, die die gewünschten Farben erzeugen. Bei ihrer Verbrennung werden jährlich etwa 200-400 Tonnen Feinstaub freigesetzt, d. h. 1-2 Prozent der jährlichen Gesamtemissionen. Feinstaub gelangt in Form von Niederschlägen auch in Böden und Gewässer.
Das Abbrennen von Feuerwerkskörpern kann die Feinstaubkonzentration (PM10) zumindest kurzzeitig und lokal erheblich erhöhen. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen oder Inversionen verbleiben die Schwebeteilchen länger in der Luft. Dieser Effekt ist auch in den Messdaten deutlich sichtbar, vor allem wenn sich die Messstationen in der Nähe von Ballungszentren befinden, wo die meisten Feuerwerkskörper gezündet werden.
Auf Grund des beständigen Hochdruckwetters wird es in der kommenden Silvesternacht auch in den Niederungen der Alpennordseite zu einem ähnlichen Verlauf der Schadstoffverteilung kommen.
Dies hat auch einen direkten Einfluss auf die Nebelbildung: Um Mitternacht herum wird der Nebel heute Nacht vielerorts wahrscheinlich mindestens vorübergehend deutlich dichter als vorher sein. Zunehmender Wind in der Höhe könnte die weitere Nebelbildung im Laufe der Nacht allerdings etwas stören.
Glücklicherweise kündigt sich zu Beginn des neuen Jahres ein markanter Wetterwechsel an. Somit wird der Nebel zumindest für die kommenden Tage kein Thema mehr sein.
In diesem Sinne wünscht das gesamte Team der MeteoSchweiz einen guten Rutsch!!
Dieser Blog ist in ähnlicher Form bereits am 29. Dezember 2024 auf Italienisch erschienen: Fuochi d'artificio e polveri sottili