Td ist die inverse Koordinate des aktuellen Dampfdrucks.
M3K3 definierte den aktuellen Dampfdruck e, M3K4 die Sättigungskurve esw(T). Der Taupunkt ist genau jene Temperatur, bei der beide Größen übereinstimmen:
Formal ist Td daher die Umkehrung der Sättigungsdampfdruckfunktion über flüssigem Wasser. Ein größerer aktueller Dampfdruck entspricht einem höheren Taupunkt.
Vom Dampfdruck zur Temperatur statt von der Temperatur zum Dampfdruck.
Bei bekannter Temperatur liefert esw(T) die Sättigungsgrenze. Beim Taupunktproblem ist die Richtung umgekehrt: e ist bekannt, gesucht ist die Temperatur.
Im Lab wird diese Umkehrung numerisch aus derselben Buck-Näherung berechnet, die bereits in M3K4 und M3K5 verwendet wird. Dadurch bleibt die Kette e ↔ es ↔ RH ↔ Td intern konsistent.
T − Td misst den thermischen Abstand zur Sättigung.
Die Taupunktdepression ist:
Bei positiver Taupunktdepression ist die Luft gegenüber flüssigem Wasser untersättigt. Nähert sich T dem Taupunkt, steigt RH gegen 100 %. Ist T kleiner als Td, beschreibt der Zustand gegenüber Wasser eine Übersättigung.
Die Taupunktdepression ist deshalb eng mit RH gekoppelt, aber nicht mit ihr identisch: Sie hat die Einheit Kelvin beziehungsweise Grad Celsius, RH ist dimensionslos.
Unter 0 °C muss die Referenzphase wieder getrennt werden.
Der Taupunkt bleibt per Definition auf die Sättigung über flüssigem Wasser bezogen:
Für Sättigung gegenüber Eis definiert man dagegen den Frostpunkt Tf:
Da unter 0 °C esi(T) kleiner als esw(T) ist, liegt für denselben Dampfdruck der Frostpunkt typischerweise etwas höher als der Taupunkt.
T, e und p getrennt verändern — Taupunkt, Frostpunkt und Feuchtebezug beobachten.
Der Taupunkt hängt im idealisierten Modell direkt vom aktuellen Dampfdruck e ab. Die aktuelle Lufttemperatur T bestimmt dagegen, wie weit der Zustand von diesem Taupunkt entfernt ist. Der Gesamtdruck p verändert weder Td noch Tf, beeinflusst aber den massenbezogenen Wasserdampfgehalt aus M3K6.
RH und Taupunkt kodieren denselben Dampfdruck unterschiedlich.
Bei bekannter Lufttemperatur T und relativer Feuchte kann zunächst
bestimmt und daraus der Taupunkt berechnet werden. Umgekehrt liefert ein bekannter Taupunkt:
Der Taupunkt verändert sich daher nicht allein dadurch, dass die Luft bei unverändertem Wasserdampfgehalt erwärmt oder abgekühlt wird; RH dagegen schon.
Erreicht T den Taupunkt, ist Sättigung über Wasser erreicht.
Wird ein Luftpaket bei annähernd konstantem Wasserdampfgehalt abgekühlt, sinkt esw(T), bis e = esw(Td) gilt. Weitere Abkühlung macht Kondensation thermodynamisch günstig.
Der Taupunkt allein sagt jedoch noch nicht, wie schnell Kondensation einsetzt oder welche Wolkenmikrophysik folgt. Dafür werden in M3K8 Keime, Phasenübergänge und reale Kondensation expliziter behandelt.
Vier typische Verwechslungen.
Nein. T_d ist die aus dem aktuellen Dampfdruck abgeleitete Sättigungstemperatur.
Nicht bei konstantem e. T_d bleibt dann unverändert, während sich T dem Taupunkt nähert.
Nein. Taupunkt bezieht sich auf flüssiges Wasser; der Frostpunkt auf Sättigung gegenüber Eis.
Bei vorgegebenem aktuellem Dampfdruck nicht. Der Gesamtdruck beeinflusst jedoch andere Feuchtemaße wie q.
Der Taupunkt macht den Dampfdruck als Temperatur lesbar.
e = e_sw(T_d).
Bei konstantem e bleibt T_d konstant, auch wenn T variiert.
T − T_d misst den thermischen Abstand zur Sättigung.
Unter 0 °C ist die Eisreferenz separat zu behandeln.
RH und T_d sind unterschiedliche Darstellungen desselben e bei gegebener T.
M3K8 behandelt den tatsächlichen Übergang von Wasserdampf zu kondensiertem Wasser.
Cross-References
Was geschieht nach Erreichen der Sättigung, und welche Bedingungen steuern die reale Bildung flüssiger Wassertröpfchen?