Strahlungsnebel entstehen in Folge der nächtlichen Ausstrahlung der Erdoberfläche und treten daher vor allem im Herbst und im Winter bei windschwachen Wetterlagen auf, wobei sie meistens mit einer Strahlungsinversion verbunden sind. Da sie auf einer Abkühlung der Luft bei gleich bleibender oder vernachlässigbarer Schwankung der absoluten Luftfeuchtigkeit basieren, rechnet man sie auch zu den Abkühlungsnebeln.
Besonders in unbewölkten Nächten können sich die bodennahen Luftschichten stark abkühlen. Dadurch kondensiert der Wasserdampf in der Luft und es bildet sich ein schwacher, oft mehrschichtiger und kaum über eine Höhe von 100 Meter reichender Nebel, mit vergleichsweise geringer Tröpfchengröße. Am Vormittag löst sich dieser Nebel meistens rasch auf, da die hohe spezifische Oberfläche seiner Tropfen aufgrund des dann erhöhten Sättigungsdampfdrucks eine rasche Verdunstung ermöglicht. Nur im Winter ist die Einstrahlung der Sonne bisweilen nicht stark genug, um den Nebel aufzulösen. Das neblig-trübe Wetter bleibt dann in den Niederungen oftmals tagelang erhalten.
Strahlungsnebel sind sehr instabile Gebilde und lösen sich in der Regel so schnell auf , wie sie gekommen sind. Sie treten meistens als Früh- bzw. Morgennebel auf, ihre Anfänge können jedoch durchaus schon im späten Nachmittag des Vortages liegen. Ob ein Strahlungsnebel entsteht oder nicht, ist dabei oft eine Frage von wenigen Zehntel Grad Celsius. Häufigkeit, Dichte und Mächtigkeit dieser Nebelart unterliegt daher großen Schwankungen. Die Vorhersagbarkeit des Phänomens ist dadurch vergleichsweise gering, wenn Strahlungsnebel auch so häufig sind, dass sich ein Tagesrhythmus ausbilden kann. Das Auftreten eines Strahlungsnebels ist dabei ein Signal für tiefe Temperaturen, insbesondere zeigen sich bei Kaltlufteinschlüssen in Geländeniederungen typischerweise abgeschnittene Nebelteppiche mit scharfen Konturen, die man dann auch als Talnebel bzw. bei sehr starker Ausprägung als Nebelmeer bezeichnet.
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