Gewitter – Allgemein

 

Einleitung:

Gewitter gehören mit zu den beeindrucktesten und zugleich Ehrfurcht erregendsten Wetterphänomen die existieren. Zwar hat die Vorhersage von Gewittern schon im Vergleich zu früher an Qualität gewonnen, doch es gibt noch immer Schwierigkeiten bezüglich der atmosphärischen und regionalen kleinen Parameter, die für die Entstehung aber eben entscheidend sind. Somit wird die Wichtigkeit von Messungen und Beobachtungen weiterhin zunehmen, wenn wir die Gewittervorhersage weiter verbessern möchten. Wir gehen da nun aber nicht zu sehr ins Detail und gucken uns das ganze sehr komplexe Thema eher etwas gröber an, dass die gängigen Parameter und Prozesse soweit es geht einfach verständlich bleiben – darauf achte ich bei meinen Wissenstexten ja immer.

Wir sind aber ja mittlerweile soweit, dass wir zumindest anhand der Wetterlagen und deren groben atmosphärischen Eigenschaften Wetterlagen mit Gewitterpotential erkennen und auch die Wahrscheinlichkeit dieser recht gut einschätzen können. Man muss aber immer wieder betonen, dass Schauern und eben auch Gewitter eher lokale Phänomene sind. Dazu ist und bleibt das Wetter dynamisch (dynamische atmosphärische Prozesse), sodass nicht immer alles so kommen kann, wie es von den Wettermodellen simuliert wird. Viele atmosphärische Parameter interagieren auch ständig miteinander und haben große Auswirkung auf die gesamte Situation vor Ort – hierfür sind die Messungen die wir haben viel zu grob und nicht häufig genug, um wirklich präzise Vorhersagen machen zu können. Wir können also festhalten, dass die gegenwärtigen Gewittervorhersagen eher nur die Wahrscheinlichkeit bezüglich des Auftretens der Gewitter aufzeigen und auch Hinweise über die möglichen Begleiterscheinungen. Dies ist auch der Grund, warum ich (und die meisten anderen Wetterseiten, auch die amtlichen) sehr häufig in den Vorhersagen den Konjunktiv verwende. Wenn man seriös und eben realistisch auftreten möchte, geht das einfach nicht anders. Ohne Frage verstehe ich es, dass sich viele Menschen natürlich Vorhersagen wünschen, die 100% so auftreten – das ist gegenwärtig aber absolut nicht möglich. Nun aber Schluss mit der Theorie und auf in die Praxis!

 

 

Entstehung:

Um die Basis der Entwicklung von Gewittern zu verstehen, müssen wir uns zunächst mit der Wolkenbildung befassen. Ohne Wolke ist logischerweise auch kein Gewitter möglich. Grundzutat für die Wolkenbildung ist aufsteigender Wasserdampf. Wir stellen uns einen warmen sonnigen Tag vor in dessen Nacht die Luftfeuchtigkeit erhöht war und wir morgens Tau auf den Pflanzen und anderen Objekten erblicken können. Mit dem (wunderschönen) Sonnenaufgang steigt nun auch die Lufttemperatur an und auch die Sonne scheint nun auf den Boden und erwärmt diesen und die Luft darüber. Dieser Vorgang führt dazu, dass das Wasser von den Pflanzen und anderen Objekten verdunstet. Der feuchtwarme gasförmige Wasserdampf steigt dann in die Höhe auf. Unter normalen atmosphärischen Bedingungen wird die Luft mit der Höhe dann kälter sodass der Wasserdampf sich irgendwann in kleine Wassertropfen umwandelt. Dabei wird Wärme freigesetzt welche das weitere Ansteigen anfacht. Dieser Prozess wiederholt sich dann ähnlich beim weiteren Aufsteigen da durch die Tröpfchenbildung immer wieder Wärme freigesetzt wird. Da warme Luft leichter als die umliegende Luft ist, steigt diese erneut / weiter auf. Ansammlungen von Wassertröpfchen bilden dann Wolken.

 

Machen wir eine kleine interessante Exkursion zum Thema Wolkenfarbe. Ich denke, dass nicht viele wissen, dass Wolken eigentlich durchsichtig sind? Klingt erst einmal abstrakt, aber auch wieder logisch wenn wir uns daran erinnern, dass Wolken lediglich eine Ansammlungen von Unmengen an winzigen Wassertröpfchen sind. Das wir Farben sehen können liegt daran, dass das scheinbar weiße Licht der Sonne eine Mischung aus verschiedenen Farben ist – das sogenannte Spektrum, dass sicher jeder früher im Physikunterricht schon einmal gehört hat. Man kann dieses Spektrum aus Regenbogenfarben auch im eigenen Heim beobachten, wenn die Sonne zum Beispiel in einem bestimmten Winkel in zum Beispiel ein Fenster mit Doppelverglasung scheint. Dann kann man teils auf Wänden und Objekten das Spektrum in seiner vollen Farbenpracht bewundern. Das aber nur ein kleiner Exkurs. Halten wir also fest: Wolken am Himmel sind theoretisch allesamt durchsichtig – interessante Vorstellung oder? Dies ist aber natürlich nicht der Fall denn wir haben ja das Sonnenlicht. Das in die Wolke hereinfallende Sonnenlicht wird dabei von den Wassertröpfchen gestreut (sozusagen von Wassertropfen zu Wassertropfen geschickt). Haben die Sonnenstrahlen dann irgendwann das untere Ende der Wolke erreicht, erreicht dieses weiße Licht dann unser Auge. Sind die Wolken sehr ausgeprägt und enthalten besonders viele Wassertröpfchen die das Sonnenlicht streuen, erreicht uns am Ende nur noch ein reduzierter Anteil des Sonnenlichts. Dadurch sehen wir die Unterseite der Wolke als gräulich bis dunkelgrau – dies zeigt also wirklich den Wasseranteil der Wolke. Schönwetterwolken mit geringer vertikaler Ausdehnung bleiben dagegen weiß, da sie nicht so viele Wassertropfen enthalten – das gleiche gilt für sehr hohe Eiswolken (Cirren) die mit ihren Eiskristallen ebenfalls nur eine geringe vertikale Ausdehnung besitzen. Fliegt man mit einem Flugzeug über den Wolken sind diese oben immer sehr hell weiß, da das Sonnenlicht direkt ins Auge reflektiert wird. Aus diesem Grund sehen wir auch vom Boden aus bei sehr hohen Quellwolken und deren Oberseiten immer eine sehr helle weiße Farbe.

 

Nun aber zurück zur Gewitterentstehung. Wir waren stehengeblieben bei der Bildung von ersten Wolken durch die angesammelten Wassertröpfchen die immer weiter aufsteigen. Dabei vergrößert die Wolke ihre Ausdehnung nach oben (oder den vertikalen Durchmesser) was wir bei Gewitterlagen oft als Quellwolken sehen können. Diese entstehen häufig ab vormittags oder mittags wenn sich die Luft für derartige Hebungsprozesse genug aufgewärmt hat. Beim weiteren Aufstieg in die Höhe gefrieren die Wassertröpfchen dann immer häufiger, werden aber durch die abgegebene Erwärmung erneut geschmolzen und weiter nach oben getragen. Wie lange dieser Prozess stattfindet, hängt aber natürlich im Detail von den Umgebungsparametern der Luft ab. Theoretisch ist ein Gewitter möglich, sobald die Wassertröpfchen auch zu Eiskristallen werden da sich diese positiv aufladen während die Tropfen eine negative Ladung aufweisen. Somit hat man im oberen (kälteren) Teil der Wolke die positiv geladenen Eisteilchen und in Richtung Erdboden negative Ladung, was dann in einem elektrischen Feld mit zunehmender Spannung resultiert. Überschreitet diese Spannung eine gewisse Grenze, kommt es zur Blitzentstehung.

Bei guten (für Gewitter) atmosphärischen Bedingungen sind die vorherrschenden Aufwinde stark genug, damit sich die Wolke noch weiter in die Höhe entwickeln kann. Zu Parametern die es bei der Gewittervorhersage zu beachtet gilt handelt es sich zum Beispiel um das CAPE, die Labilität, die Vertikalbewegung sowie die Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen verschiedener Höhen. Irgendwann ist dann aber eine Höhe erreicht, über der es nun nicht mehr kühler wird. Dies ist in unseren mittleren Breiten in etwa ab 12 Kilometern Höhe der Fall. Hier befindet sich die sogenannte Tropopause, die den Übergang zwischen der Troposphäre (unterstes Stockwerk unserer Atmosphäre) sowie der Stratosphäre darstellt. Da unsere aufsteigende Luft samt Wasserdampf  hier nicht mehr auf kühlere Luft trifft, kann diese nicht weiter ansteigen. Da der Druck aber bestehen bleibt, muss sich der Wasserdampf weiterhin ausdehnen. Da dies hier vertikal nicht mehr möglich ist, beginnt sich das Ganze nun horizontal auszudehnen. Genau das formt nun den sogenannten Amboss bei dem es sich um eine flache zum Gewitter gehörenden Wolke aus Eiskristallen handelt (auch als Eisschirm bekannt). Spätestens wenn man diesen Amboss erblickt, besteht eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für gewittrige Aktivität.  

Es gibt allerdings auch Gewitter, die über so kräftige Aufwinde verfügen, dass dieser die Ambosswolke durchdringt und oberhalb des Ambosses in gleich warmer Luft, oder sogar wärmerer Luft, noch für vertikale Quellungen sorgt.  Dies ist durch den hohen Druck des aufsteigenden Wasserdampfes zu erklären, sodass man bei der Sichtung dieses sogenannten „overshooting tops“ von einem heftigen Gewitter ausgehen kann. Am besten kann man diese Entwicklung auf den Satellitenbildern erkennen oder wenn das Gewitter noch weiter entfernt ist. Da die Gewitter bei uns teils über 12 km Höhe reichen können, sind diese natürlich dementsprechend weit zu sehen.

 

 

Begleiterscheinungen:

Gewitter können neben Blitz und Donner mit unterschiedlichsten Begleiterscheinungen auftreten, die auch wieder je nach Wettergesamtsituation, also der atmosphärischen Bedingungen, variieren. Auf die Begleiterscheinungen gehe ich hier nun aber nur kurz mal ein, da diese in gesonderten Artikeln denke ich alle mal näher erläutert werden. Zudem möchte ich betonen, dass die meisten der Begleiterscheinungen auch bei (kräftigen) Schauern ohne gewittrige Aktivität möglich sind.

Von den Niederschlagsformen her ist besonders in den wärmeren Monaten, wo die Luft einfach mehr Feuchtigkeit aufnehmen kann, oftmals mit lokalem Starkregen zu rechnen der bis in den Unwetterbereich hineinreichen kann. Dadurch sind starke Sichteinschränkungen möglich und es kann ebenfalls zu gefährlichem Aquaplaning kommen. Länger anhaltender Starkregen kann zudem auch für lokale Überschwemmungen sorgen und Flusspegel (natürlich auch abhängig vom Fluss) schnell ansteigen lassen. Eine weitere Niederschlagsform ist der Hagel, der ebenfalls in den milderen Monaten anzutreffen ist. Dessen Größte kann sehr variieren und reicht von kleinem Hagel bis zu großen Hagelgeschossen, die besonders bei Superzellen häufiger zu beobachten sind. In den kälteren Monaten kommt es auch immer mal zu sogenannten Graupelgewittern, wobei diese Körner eher klein bleiben und daher nur eher selten (wenn überhaupt) unmittelbaren Schaden anrichten.

Ein weiteres markantes Thema sind die Windereignisse. Von diesen gibt es gleich mehrere Formen, die ich aber ebenfalls nur kurz ansprechen werde. Gewittern gehen relativ häufig mit Böenfronten einher (oder auch teils Shelfclouds) die vor dem Niederschlagskern vorgeschoben werden. Oftmals kommt es bei der Annäherung dieser „Wolkenwalzen“ je nach Stärke des Gewitters zu ersten markanten Böen, da hier bereits durch den nachfolgenden starken Regen Höhenwind heruntergemischt wird.  Innerhalb des starken Niederschlags können dann noch weitere und stärkere Böen folgen, auch sogenannte Downbursts sind dann möglich. Je nach Stärke des Gewitters können diese auch lokal 100 km/h oder deutlich mehr erreichen.

 

 

Verhalten bei Gewittern:

Da sich Blitzentladungen zumeist höhere Punkte suchen (z.B. Antenne, Bäume, Masten, …) sollte man sich von diesen Objekten schon einmal entfernen und keineswegs in deren Nähe aufhalten. Es empfiehlt sich auch zu Überlandleitungen einen Mindestabstand von gut 50m einzuhalten.

Befindet man sich im freien gilt keinesfalls die auch teils verbreitete Regel sich flach auf den Boden zu legen. Damit würde man seine Fläche zum (nassen) Boden nur sehr vergrößern, sodass man unter Umständen eine richtig kräftige Ladung abbekommt. Grundregel ist, sich grundsätzlich so klein wie möglich zu machen. Dabei geht man in die Hocke, Beine möglichst eng zusammen und auf Zehenspitzen stehen. Mit dieser Haltung ist die Gefahr geringer, eine große Ladung abzubekommen.

Wenn irgendwie möglich, sollte man stets Schutz in Gebäuden oder im Auto suchen. Das Auto wirkt dabei wie ein faradayscher Käfig und leitet elektrische Entladungen ab. Dadurch ist man im Inneren des Autos geschützt.  Dabei sollte man aus Sicherheit auch im Inneren keine reinen Metallteile berühren. Auch nach einem Gewitter bei Blitzschlag in der Nähe oder auf das Fahrzeug sollte man etwas warten, bis man das Auto von außen wieder berührt da noch eine Restladung vorhanden sein kann. Auch auf den Gebrauch von Fahrrädern sowie metallischen Schirmen sollte aufgrund der Leitbarkeit verzichtet werden.

Mehr Informationen zum Thema Verhalten bei Unwettern findet ihr beim Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe.

 

 

Weitere Artikel zum Thema Gewitter findet ihr nach Fertigstellung hier:  

Blitze   ;   Donner   ;   Niederschlagsarten   ;   Sturm 

 

 
Autor des Artikels:   Frank Rinas

Quellen der Daten:  weltderphysik.de ; spektrum.de ; wetter-eggerszell.de

 

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