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Klima bezieht sich auf die langfristigen Wetterphänomene, die mit einer Region verbunden sind. Es umfasst die Durchschnittstemperatur, die Art und Häufigkeit des Niederschlags und den erwarteten Schwankungsbereich des Wetters. Luftfeuchtigkeit ist sowohl ein Bestandteil des Klimas als auch ein mildernder Effekt im Klima. Beispielsweise herrscht im tropischen Regenwald ein Klima, das durch die relativ konstante Sonneneinstrahlung während des gesamten Jahres bestimmt wird. Der hohe Niederschlag, der durch hohe Durchschnittstemperaturen verursacht wird, ist jedoch ebenso Teil des tropischen Klimas. Die Trennung von Luftfeuchtigkeit und Klima ist also nicht einfach, aber es ist immer noch möglich, einige der klimatologischen Auswirkungen der Luftfeuchtigkeit zu identifizieren.
Geografie und Klima
Die Luftfeuchtigkeit bestimmt ein Klima auf lange Sicht, aber sie kontrolliert nicht alles. Da Sonnenenergie das Wetter auf der Erde bestimmt, würde man erwarten, dass Standorte auf demselben Breitengrad - bei gleicher Sonneneinstrahlung - dasselbe Klima haben. Dies lässt sich beispielsweise an den Durchschnittstemperaturen von Minneapolis und Bukarest ablesen, die sich beide bei etwa 44,5 Grad nördlich befinden. Minneapolis hat eine durchschnittliche Temperatur von etwa 7 Grad Celsius, während Bucharests Durchschnitt 11 Grad Celsius beträgt. Der Mount Everest und die Sahara-Wüste liegen jedoch ebenfalls auf dem gleichen Breitengrad, weisen jedoch ein sehr unterschiedliches Klima auf. Ein wesentlicher Teil davon ist auf ihren Höhenunterschied zurückzuführen. Aber auch Orte auf derselben Breite und Höhe können ganz unterschiedliche Klimazonen aufweisen, und der größte zusätzliche Faktor ist die Luftfeuchtigkeit.
Wasser
Luft steckt voller Energie. Selbst in stiller Luft schießen die Moleküle ständig herum und stoßen aneinander. Obwohl es ein bisschen schummelt, kann man sich vorstellen, dass die Energie der Luft durch ihre Temperatur repräsentiert wird - je heißer die Luft ist, desto mehr Energie hält sie. Wenn Wasserdampf in die Situation geworfen wird, wird es plötzlich etwas komplizierter.Bei "normalen" Temperaturen kann Wasser als festes Eis, flüssiges Wasser und gasförmiger Wasserdampf vorliegen - es kann nicht nur wie alle drei an demselben Ort vorhanden sein, es existiert auch normalerweise. Sie können dies selbst sehen, indem Sie ein Glas Eiswasser genau beobachten. Obwohl das Wasser durch das Eis gekühlt wird, haben einige Moleküle genug Energie, um aus der flüssigen Phase auszutreten und als "Nebel" von der Oberfläche aufzusteigen. Währenddessen treffen einige bereits in der Luft befindliche Wasserdampfmoleküle auf die kalten Seiten des Glases und kondensieren zurück zu flüssigem Wasser. In jeder Umgebung sucht Wasser nach einem Gleichgewicht zwischen festen, flüssigen und gasförmigen Zuständen.
Wasser und Energie
Der Grund, warum Feuchtigkeit - ein Maß für in der Luft schwebenden Wasserdampf - ein so wichtiger Faktor für Wetter und Klima ist, liegt darin, dass Wasser bei alltäglichen Temperaturen zusätzliche Energie enthält. Wasser wandelt sich ständig zwischen seinen drei Formen um, aber jede Umwandlung verbraucht oder setzt Energie frei. Anders ausgedrückt, Wasserdampf bei Raumtemperatur unterscheidet sich von flüssigem Wasser bei derselben Temperatur, da es etwas zusätzliche Energie gewonnen hat. Obwohl die Temperatur gleich ist, hat der Dampf mehr Energie, weil er von einer Flüssigkeit in ein Gas umgewandelt wurde. In meteorologischen Kreisen wird diese Energie "latente Wärme" genannt. Das bedeutet, dass eine Masse warmer, trockener Luft viel weniger Energie enthält als eine Masse feuchter Luft bei gleicher Temperatur. Da Klima und Wetter Funktionen von Energie sind, ist Feuchtigkeit ein kritischer Faktor im Klima.
Wasser - und Energiekreislauf
Praktisch die gesamte Energie, die das Erdklima antreibt, kommt von der Sonne. Solarenergie erwärmt die Luft und vor allem das Wasser. Das Meerwasser in den Tropen ist viel wärmer als das Wasser an den Polen, aber das Wasser sitzt nicht nur an einer Stelle. Dichteunterschiede in Wasser und Luft bewirken zusammen mit der Erdrotation Strömungen in Luft und Wasser. Diese Ströme verteilen Energie auf der Erde und die Energieverteilungen treiben das Klima an. Regenstürme sind eine sehr sichtbare Manifestation dieser Strömungen. Luft über warmen Meeresgewässern enthält einen relativ hohen Anteil an Wasserdampf. Wenn sich diese Luft in kältere Regionen bewegt, verschiebt sich das Gleichgewicht zwischen den drei Wasserphasen - mehr in Richtung der Flüssigkeit als in Richtung der Gasphase. Das heißt, der Wasserdampf kondensiert und der Regen fällt. Regen ist die sichtbarste Manifestation von Feuchtigkeit.
Moderierende Effekte
Da Wasser latente Wärme trägt, wirkt es auf mäßige Temperaturschwankungen. Bei der sommerlichen Luftfeuchtigkeit im Mittleren Westen kühlt sich die Luft beispielsweise nachts ab. Das Gleichgewicht von flüssigem Wasser und Wasserdampf verschiebt sich, sodass ein Teil des Wassers kondensiert. Wenn Wasser kondensiert, gibt es seine latente Wärme an die umgebende Luft ab und erwärmt die Luft sogar dann, wenn die Luft nicht durch Sonnenlicht gekühlt wird. Wenn die Sonne aufgeht, kehrt sich der Prozess um. Sonnenlicht erwärmt die Luft und führt zur Verdunstung von flüssigem Wasser zu Wasserdampf. Aber das kostet zusätzliche Energie - Energie, die sonst in die Erhitzung von Land und Luft fließen würde -, damit die Temperatur nicht so schnell ansteigt. Chicago - direkt am Michigansee - sieht also nicht annähernd die täglichen Temperaturschwankungen in Phoenix - mitten in der trockenen Wüste.