Wetterthema Niederschlagsentstehung
Regen, Nieselregen oder Schneefall gehören für viele wohl nicht gerade zu den beliebten Wetterphänomenen. Doch was muss in den Wolken passieren, damit Niederschlag fällt?
Eine Wolke besteht aus einer unendlich großen Zahl von Wassertröpfchen. Ihre Radien umfassen ein Größenspektrum zwischen etwa 0,01 bis 0,05 mm. Dies gilt zumindest bei Temperaturen oberhalb von etwa -10 bis -15 °C. Bei tieferen Temperaturen innerhalb der Wolke treten Eiskristalle hinzu, aber dazu später mehr. In der Wolke herrscht in der Regel eine aufsteigende Luftbewegung. Die langsam nach unten fallenden Tröpfchen werden von dieser sozusagen getragen, so dass die Wolke als Ganzes nicht vom Himmel fällt. Wie entsteht nun aber Regen?
Die Fallgeschwindigkeit der Wassertröpfchen wächst mit ihrem Radius. Entsteht in der Wolke zufällig ein größeres Wolkentröpfchen, so kann dieses nach unten fallen und dabei viele seiner kleineren Kollegen einsammeln (siehe Abbildung). Damit wächst der Tropfen immer mehr an, und wird unter Umständen derart groß, dass er in mehrere kleine Tropfen zerplatzt. Diese sammeln wiederum andere Tröpfchen auf, wachsen erneut an, zerplatzen und so weiter. Dadurch kann eine Kettenreaktion los getreten werden, die eine Vielzahl größerer Tropfen hervorbringt, welche die Wolken schließlich verlassen können. Unterhalb der Wolke verdunstet unter Umständen ein Teil der Tropfen wieder, der Rest erreicht als Nieselregen den Boden. Nieseltröpfchen besitzen Radien zwischen 0,05 und 0,25 mm, und sind somit rund 5mal größer als Wolkentröpfchen. Nieselregen fällt meist aus tiefliegenden flachen Schichtwolken.
Und wie bildet sich großtropfiger Regen? Dazu müssen in unseren Breiten in den Wolken zusätzlich Eiskristalle vorhanden sein. In solchen Mischwolken herrschen Temperaturen von weniger als -10 bis -15 ° C. Um diese niedrigen Temperaturen zu erreichen, müssen die Wolken zumindest im Sommer eine größere vertikale Erstreckung besitzen, denn auch in den Wolken nimmt die Temperatur mit der Höhe ab. Es handelt sich dabei um Quellwolken oder vertikal mächtige Schichtwolken.
Zwei Effekte sorgen dafür, dass die Eiskristalle hierbei deutlich größer werden können als Tröpfchen. Zum einen findet ein direkter Transport von Wassermolekülen von letzteren hin zu den Eiskristallen statt. Dadurch wachsen die Kristalle auf Kosten der Wolkentröpchen. Zum anderen ist die Anzahl der Eisteilchen relativ klein, womit sich das Wasserangebot auf weniger Objekte konzentriert. So können die Eispartikel 10 bis 100fach größere Radien erreichen. Auch sie fallen mit zunehmender Größe immer schneller und lesen dabei kleinere Kompagnons oder Wassertröpchen auf. Je nach Temperaturen kommen die dann als Schneeflocken, Graupel oder Regen am Erdboden an. Letzterer weist Radien von circa 0,25 bis 5 mm auf.
9. Februar 2024 (Erscheinungsdatum)