Urbaner Himmel : Warum über Städten häufig Wolken hängen

Große Städte sind im Durchschnitt stärker von Wolken bedeckt als der ländliche Raum. Das zeigt eine US-Studie, für die Satellitenaufnahmen von 447 Städten in den USA aus den Jahren 2002 bis 2020 ausgewertet wurden. Die Ergebnisse seien auf deutsche und europäische Städte übertragbar, sagte Petra Fuchs vom Deutschen Wetterdienst (DWD).

Im Juli ist die Wolkenbedeckung den Ergebnissen zufolge über Städten am Tag durchschnittlich um 3,1 Prozent gegenüber dem ländlichen Raum erhöht, im Juni sind es nachts sogar 5,8 Prozent. Die Studie einer Gruppe um Leiqiu Hu von der University of Alabama in Huntsville wird im Fachmagazin „Proceedings“ der US-nationalen Akademie der Wissenschaften („PNAS“) vorgestellt.

„Die Verstädterung verändert die Oberflächenrauheit und -eigenschaften erheblich und wirkt sich auf das regionale Klima und die Wasserkreisläufe aus“, schreiben die Forschenden. Auch zur Wolkenbildung können Städte beitragen. Um mehr darüber zu erfahren, sahen sich die Forscher zunächst einmal die Wolkenmuster zu verschiedenen Jahres- und Tageszeiten an. Im Juli zeigen etwa 80 Prozent der untersuchten Städte einen statistisch klaren Effekt bei der Wolkenbedeckung am Tag, bei der Bedeckung in der Nacht sogar 90 Prozent.

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„Städte mit feuchtem Klima weisen in der warmen Jahreszeit im Vergleich zu trockenen Regionen tendenziell eine stärkere lokale Wolkenverstärkung auf“, hieß es. In kühleren und feuchten Regionen tendieren Städte im Winter am Tag zu einer stärkeren Wolkenbildung. Im Januar ist der Himmel über Städten durchschnittlich nur um 1,8 Prozent stärker bedeckt als über dem Land, nachts kehren sich die Verhältnisse sogar um, dann befinden sich über der Stadt etwas weniger Wolken als über dem Land.

Die Forscher erklären die Beobachtungen vor allem mit dem Umstand, dass sich Gebäude und Straßen einer Stadt am Tag stärker erwärmen als ländliche Flächen. Dadurch steigt mehr warme Luft auf, was zu einem Nachströmen kühlerer und feuchterer Luft aus der umgebenden ländlichen Region führt, die sich erwärmt und ebenfalls aufsteigt.

Der Effekt ist im Sommer nachts deutlich verstärkt, weil Gebäude und Straßen die Sonnenwärme besser speichern als Boden und Pflanzen und sie nachts als Wärmestrahlung abgeben. Bei Städten in Berggegenden und Küstenstädten hat die Umgebung weitere Einflüsse auf das städtische Mikroklima; in Meeresnähe einen schwächeren Effekt am Tag, aber einen stärkeren Effekt in der Nacht.

Eine stärkere Bewölkung verringere wahrscheinlich die Sonneneinstrahlung über wärmeren städtischen Gebieten und reduziere folglich den bestehenden Kontrast bei der Flächenerwärmung zwischen Stadt und Land, vermuten die Wissenschaftler. Bei der Wolkenbildung spielen auch Partikel, die etwa aus Abgasen oder Heizungen stammen, als Kondensationskeime für Wassertropfen eine Rolle, die aber in der Studie nicht untersucht wurden.

Petra Fuchs vom DWD sagte, die unterschiedlichen Aspekte der Wolkenbildung im urbanen Raum seien in der Studie gut wiedergegeben. Dass wärmere Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen könne und zu einer verstärkten Wolkenbildung führe, sei auch im Zuge des Klimawandels zu beobachten.