Oberhalb des LCL bremst Kondensation die Abkühlung: der gesättigte Parcelgradient wird kleiner als Γ_d.

Kondensation setzt latente Energie frei und kompensiert einen Teil der Expansionsabkühlung.

Unterhalb des LCL kühlt ein ungesättigtes Parcel näherungsweise mit dem trockenadiabatischen Gradienten Γ_d. Oberhalb des LCL bleibt das Parcel gesättigt. Fällt seine Temperatur, nimmt das Sättigungsmischungsverhältnis r_s ab; Wasserdampf kondensiert und setzt latente Energie frei.

Diese Energiezufuhr verhindert nicht die Abkühlung, reduziert aber ihren Betrag. Daher gilt für das hier verwendete flüssigwasserbezogene Modell typischerweise:

Γm folgt aus Sättigung, Gasgesetz und latenter Energiebilanz.

Für eine verbreitete flüssigwasserbezogene pseudoadiabatische Näherung gilt:

Dabei ist T in Kelvin einzusetzen und

Das Modell verwendet dieselbe Buck-Sättigungsfunktion und dieselbe temperaturabhängige Verdampfungsenthalpie wie M03.

Verschwindet der Sättigungswasserdampf, geht Γm gegen Γd.

Für r_s → 0 verschwinden die latenten Terme im Zähler und Nenner. Dann folgt:

Damit ist der feuchtadiabatische Gradient kein zweiter fundamentaler Konstantenwert, sondern eine zustandsabhängige Erweiterung des trockenadiabatischen Falls.

Warme gesättigte Luft enthält mehr Wasserdampf und erfährt stärkere latente Pufferung.

Mit steigender Temperatur wächst e_sw(T) stark und damit auch r_s. Der latente Term wird wichtiger und Γ_m sinkt deutlich unter Γ_d. Bei kalter gesättigter Luft ist wenig Wasserdampf verfügbar; Γ_m nähert sich dem trockenadiabatischen Wert.

Auch der Druck spielt eine Rolle: Bei gleichem T führt kleinerer Gesamtdruck zu einem größeren Sättigungsmischungsverhältnis. Γ_m ist daher eine Funktion von T und p, nicht nur eine einzelne „feuchtadiabatische Konstante“.

Lokalen Γm und einen endlichen pseudoadiabatischen Aufstieg gemeinsam verfolgen.

Das Lab startet mit einem gesättigten Luftpaket über flüssigem Wasser. Es berechnet den lokalen Gradienten Γ_m und integriert anschließend einen pseudoadiabatischen Aufstieg über die gewählte Höhendifferenz. Kondensat wird unmittelbar entfernt; das Parcel bleibt im Modell gesättigt.

Γm verändert sich entlang des Weges und muss für längere Strecken neu berechnet werden.

Da sowohl T als auch p mit der Höhe abnehmen, ändert sich r_s und damit Γ_m. Das Lab integriert deshalb den Pfad in kleinen Höhenschritten und berechnet Γ_m jeweils neu. Die lokale Startgröße und der über 1 km gemittelte Gradient sind nicht exakt identisch.

Der gleichzeitig gezeichnete trockene Pfad dient nur als Vergleich. Er enthält keine Kondensationswärme.

„Feuchtadiabatisch“ bezeichnet nicht nur ein einziges mikrophysikalisches Modell.

Im pseudoadiabatischen Grenzfall wird neu gebildetes Kondensat sofort aus dem Parcel entfernt. Im reversiblen Grenzfall bleibt das Kondensat im Luftpaket und beeinflusst Wärmekapazität, Masse und Auftrieb. Beide Modelle bleiben adiabatisch gegenüber der äußeren Umgebung, behandeln aber die kondensierte Phase unterschiedlich.

M4K5 verwendet ausdrücklich die pseudoadiabatische Näherung, weil sie den Zusammenhang zwischen Sättigungswasserdampf, latenter Wärme und Parcelgradient transparent macht.

Die verwendete Formel ist eine Flüssigwasser-Näherung.

Unter 0 °C können unterkühltes Flüssigwasser, Eis oder Mischphasenwolken auftreten. Dann ändern sich Sättigungsreferenz und relevante latente Wärme; bei Eis ist die Sublimationsenthalpie maßgeblich. Das Lab extrapoliert bei einem entlang des Pfads unter 0 °C fallenden T weiterhin die Flüssigwasser-/Supercooled-water-Näherung und kennzeichnet diesen Zustand als Modellgrenze.

Γm ist ein zustandsabhängiger Gradient, kein fester Ersatzwert für Γd.

Cross-References