Bei der Frostschutzberegnung bleiben die Blüten durch die freiwerdende Erstarrungswärme während des Gefrierens des Wassers vor zu niedrigen Temperaturen geschützt.
Sind die heranwachsenden Früchte von Sträuchern oder Bäumen in kalten Frühlingsnächten Minusgraden ausgesetzt (Frost), dann drohen diese zu erfrieren. Die Ernte ganzer Weinberge oder anderer Plantagen droht damit auszufallen. So paradox es zunächst auch erscheinen mag, aber Abhilfe schafft an dieser Stelle das gezielte Einfrieren der Pflanzen durch Beregnung mit Wasser! Dieses Vorgehen wird Frostschutzberegnung benannt.
Bei der Frostschutzberegnung wird kein warmes Wasser für eine etwaige Erwärmung der Pflanzen genutzt, sondern ganz normales Leitungswasser. Denn schließlich würde das warme Wasser früher oder später ohnehin gefrieren. Und tatsächlich nutzt man gerade diesen Erstarrungsvorgang des Wassers zum Frostschutz der empfindlichen Pflanzen!
Durch den versprühten Wassernebel bildet sich zunächst ein Wasserfilm um die Pflanze, der fortan abkühlt. Durch die abgeführte Wärme setzt schließlich bei einer Temperatur von 0°C der Erstarrungsprozess des Wassers ein. Während des Erstarrungsvorgangs wird Erstarrungswärme frei (auch als Kristallisationswärme bezeichnet). Obwohl also der Pflanze einerseits durch die kalte Umgebung Wärme entzogen wird, findet andererseits gleichzeitig eine Wärmezufuhr durch die freiwerdende Kristallisationswärme statt. Dies führt schließlich dazu, dass die Temperatur während der Erstarrung nicht weiter absinkt und trotz umgebender Minusgrade bei 0°C verharrt. Die Pflanze ist somit vor tieferen Temperaturen geschützt, die sonst das Zellwassers in der Pflanze gefrieren lassen würden.
Folgendes Beispiel soll die enorme Wärmemenge veranschaulichen, die beim Erstarren des Wassers freigesetzt wird. So wird bei der Erstarrung von 1 Kilogramm Wasser eine Erstarrungswärme von 334 kJ frei. Mit dieser Energiemenge könnte man 1 Kilogramm Wasser bei Raumtemperatur zum Kochen bringen! Dieses Beispiel macht deutlich wie viel Kristallisationswärme beim Erstarren von Wasser frei wird und damit die Pflanze schützt, indem die Temperatur dabei nicht unter 0°C sinkt.
Beachte, dass der Gefrierpunkt des Zellwassers der Pflanzen (und auch der meisten anderen Lebewesen) aufgrund der darin gelösten Stoffe mit -2 °C ohnehin etwas unterhalb des Gefrierpunktes des Wassers liegt. Die Pflanzen haben somit von vorneherein eine Art natürlichen Frostschutz. Da bei der Frostschutzberegnung die Temperatur des auf der Pflanze erstarrenden Wassers nicht unter 0 °C absinkt, bleibt das Zellwasser im Pflanzeninneren weiterhin flüssig.
Während der Frostschutzberegnung bleiben die Blüten durch die freiwerdende Erstarrungswärme des Wassers beim Gefrieren vor zu niedrigen Temperaturen geschützt!
Dieses Prinzip funktioniert natürlich nur solange, wie der Erstarrungsprozess anhält und damit die Abgabe der Erstarrungswärme gewährleistet ist und somit die Temperatur in der Pflanze nicht unter 0 °C sinkt. Deshalb muss dieser Prozess durch eine permanente Beregnung solange aufrechterhalten werden wie die Gefahr des Erfrierens der Pflanze durch den Frost besteht. Würde der Vorgang hingegen unterbrochen werden, so würde der Wasserfilm komplett gefrieren. Nach dem vollständigen Erstarren würde die Temperatur der Pflanze unter 0 °C absinken und die Pflanze würde schließlich erfrieren!
