Wenn die Landschaft vereist - Frost

Sinkt die Temperatur auf unter Null Grad, spricht man von Frost. Bei Bodenfrost kann die Lufttemperatur in zwei Meter Höhe noch 4 Grad betragen, während in Bodennähe unterhalb von fünf Zentimeter die Temperatur unter dem Gefrierpunkt liegt.

Bodenfrost bedeutet, dass die Temperaturen in Bodennähe (in der Regel fünf Zentimeter über der Erdoberfläche) unter den Gefrierpunkt sinkt. Wenn die Lufttemperatur in zwei Meter Höhe unter 0 Grad liegt, spricht man von Luftfrost. Dabei gibt es Abstufungen:

Ein Tag, an dem das Minimum der Lufttemperatur unter 0 Grad Celsius liegt, wird als Frosttag bezeichnet. Gemessen wird in einer Wetterhütte in 2 Meter Höhe.

Bleibt auch die Höchsttemperatur unter 0 Grad, so spricht man von einem Eistag. Daher ist ein Eistag immer ein Tag, an dem Dauerfrost herrscht.

In windstillen Nächten während stabiler Hochdrucklagen, wenn aus nördlichen Breiten trockene Luft einfließt, kann diese stark auskühlen. Besonders in geschützten Tal- und Muldenlagen geht es mit den Temperaturen dann rasch in den Keller, weil ein Luftaustausch mit der Umgebung fehlt. Die kalte, schwere Luft setzt sich ab und infolge der sogenannten Wärmeausstrahlung wird es immer kälter. Hier spricht man auch von Strahlungsfrost.

Weil die Luft am Boden stärker abkühlt als die Luft darüber, kommt es auch dort zuerst zu Frost. Windgeschützte Mulden und Senken sind besonders anfällig für Bodenfrost, da sich dort schnell bodennahe Kaltluftschichten sammeln können.

Vor allem in den Wintermonaten reicht es schon, wenn aus Sibirien oder Skandinavien Polarluft zu uns gelangt. Diese ist kalt genug, um frostige Temperaturen zu produzieren. Dauerfrost stellt sich im Winter nach Kaltlufteinbrüchen insbesondere in den mittleren und höheren Lagen ein. In strengen Wintermonaten kann er auch in den Niederungen längere Zeit andauern.

Eine zuverlässige Bodenfrostvorhersage ist vor allem in der Landwirtschaft von großer Bedeutung, da durch Spätfröste im Frühling empfindliche Pflanzen, Obstblüten und Setzlinge erheblichen Schaden nehmen können. Denn erfriert eine Blüte oder Knospe, kann keine Frucht entstehen.

Bei wärmeliebenden Pflanzen ist das bei späten Nachtfrösten im Mai der Fall, wenn sie sich zuvor aufgrund guter Wachstumsbedingungen bereits weit entwickelt haben.

Wenn es länger Frost gibt, kann auch der Boden gefrieren. Dann sterben in den oberen Bodenschichten auch viele Tiere.

Verkehrsteilnehmer fürchten die Straßenglätte, wenn sich Reif oder schlimmstenfalls Glatteis auf den Fahrbahnen bildet. Frost kann auch das Wasser in Leitungen gefrieren lassen. Am ehesten geschieht das, wenn das Wasser stillsteht. Weil sich gefrierendes Wasser ausdehnt, kann dieser Prozess sogar die starre Leitung sprengen, zumindest entstehen dann Risse.

Es gibt verschiedenen Gegenmaßnahmen, die Bauern und Landwirte zur Verhinderung von Frostschäden einsetzen:

Ein geeigneter Hubschrauber überfliegt langsam und in geringer Flughöhe frostgefährdete Weinberge. Die dabei entstehenden Luftverwirbelungen wehen wärmere Luftschichten aus einigen Metern Höhe zum Boden und wärmen so die Rebstöcke. Dabei können die Lufttemperaturen um sieben Grad steigen. Allerdings muss der Helikopter die entsprechenden Stellen mehrmals überfliegen, um den Effekt dauerhaft in Gang zu halten.

Winzer nutzen diese in den Weinbergen, um mithilfe der Flammen die zarten Triebe vor den niedrigen Temperaturen zu schützen. Besonders die Knospen der Rebstöcke sind davon bedroht. Bereits wenige Stunden mit Frost reichen aus, um die Weinlese massiv zu schädigen.

Diese Methode funktioniert ähnlich wie die künstliche Beregnung, nur sind die Wassertröpfchen viel kleiner. Sie erzielt einen ähnlichen Effekt wie echter Nebel, dessen feine Wassertröpfchen Wärmeenergie speichern und so ein weiteres Auskühlen der Luft verhindern. Dabei kommen Nebelkerzen und Nebelmaschinen zum Einsatz. Allerdings eignet sich das Vernebeln nur bei Strahlungsfrösten und wenn man die Plantage vollständig einnebelt.

Einige Winzer verbrennen auch Stroh zwischen den Rebstöcken. Mit dem Rauch aus den Feuern sollen die Weinreben vor dem Frost geschützt werden. Der Rauch lässt die Temperatur am Boden um ein bis zwei Grad steigen.

Fröste mitten im Frühling können die zarten Triebe und Blüten vieler Obstbäume zerstören. Die Plantagen werden daher oft beregnet, um die zarten Blüten vor stärkerem Frost zu schützen. Bei dieser Art des Frostschutzes werden wesentliche Eigenschaften des Wassers genutzt: Vor allem, dass es Energie abgibt, wenn es vom flüssigen in den festen Aggregatzustand wechselt. Das Wasser kühlt ab und gefriert, während sich die unmittelbar umgebende Luft etwas erwärmt. Pro Liter Wasser werden beim Übergang zum Eis 335 Kilojoule frei. Man nennt diese Wärme auch Kristallisationswärme.

Wenn von außen ständig Wasser auf die bereits gefrorenen Äste gesprüht wird, hält dies den Gefrierprozess ständig in Gang. So bleibt die Temperatur im Inneren der vereisten Obstbaumteile, also an Ästen, Knospen und Blüten bei 0 Grad und schützt so die Blüten vor dem Erfrieren, denn Eis ist kein guter Wärmeleiter und hemmt daher den Wärmeverlust.

Ungewöhnlich kalte Nächte bis unter minus 5 Grad haben vom 18. bis 21. April 2017 in weiten Teilen Mitteleuropas enorme Schäden in Obstplantagen und in Weinbergen verursacht. Viele Landwirte und Winzer hatten mit dramatischen Ernteausfällen in dreistelliger Millionenhöhe zu kämpfen. Diese großflächigen Fröste waren in vielen Gebieten das schwerste Spätfrostereignis seit 1991.

Die jungen empfindlichen Weinknospen fielen dem Frost zum Opfer. Schätzungsweise über 50.000 Hektar Fläche an der Mosel, in Rheinhessen, in der Pfalz, in Franken, in Württemberg, in Südbaden und am Bodensee waren davon betroffen. Durch den wärmsten März seit Messbeginn im Jahr 1881 waren die Kulturen in ihrer Entwicklung bereits weit fortgeschritten: Obstbäume standen schon Anfang April in voller Blüte, bei vielen entwickelten sich sogar schon junge Früchte. Diese reagierten sehr empfindlich auf die Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes.