Wissenschaft und Technik
Wie entstehen Gewitterwolken?
Gewitterwolken können nur unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen entstehen. Im Sommer ist in unseren Breitengraden häufig Gewitterlage. Voraussetzung dafür ist sehr feuchte Luft und eine labile Wolkenschichtung.
Starke Sonneneinstrahlung lässt viel Wasser verdunsten und erwärmt die Luft. Wenn eine Kaltfront aufzieht, schiebt sich die kalte Luft über die warme und die feuchtwarme Luft in Bodennähe beginnt aufzusteigen. Dabei kondensiert durch den abfallenden Druck die Luftfeuchte zu Tröpfchen. Die frei werdende Kondensationswärme gibt der Luft weiteren Auftrieb. Die feuchte
Starke Sonneneinstrahlung lässt viel Wasser verdunsten und erwärmt die Luft. Wenn eine Kaltfront aufzieht, schiebt sich die kalte Luft über die warme und die feuchtwarme Luft in Bodennähe beginnt aufzusteigen. Dabei kondensiert durch den abfallenden Druck die Luftfeuchte zu Tröpfchen. Die frei werdende Kondensationswärme gibt der Luft weiteren Auftrieb. Die feuchte
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Luft steigt schnell auf und bildet Quellwolken. Beim Aufstieg kühlt sich die Luft ab, weil sie sich infolge des sinkenden Luftdrucks ausdehnt. Bei einer Gewitterwolke reicht die frei werdende Kondensationswärme aus, um die Abkühlung des Luftpaketes beim Aufsteigen auszugleichen. Die aufsteigende feuchte Wolkenluft bleibt wärmer als die der Kaltfront, also steigt sie weiter auf. Ist der Temperaturunterschied der verschiedenen Wolkenschichten groß, wird die Konvektion sehr stark. Bei einer solchen Wetterlage können Wolken sehr schnell entstehen. Der Luftaufstieg kommt erst zum Erliegen, wenn sich die Wolkenluft auf dieselbe Temperatur wie die Luft der Umgebung abgekühlt hat. In dieser Höhe entsteht dann manchmal ein ambossförmiger Kopf der Gewitterwolke. In den Cumulonibus findet in den so genannten Aufwindtürmen die Ladungstrennung statt. Wie die Ladungstrennung abläuft, hängt entscheidend von Umlagerungsprozessen und von der Verteilung von flüssigem und festem Eis innerhalb der Wolke ab. Das Wasser gefriert nicht sofort, sondern bleibt in einem großen Temperaturbereich unterhalb von 0 °C in unterkühlter Form als flüssiges Wasser erhalten. Selbst bei einer Temperatur von -10 °C sind noch 40% der Wolken reine Wasserwolken, das Wasser in der Wolke ist noch nicht gefroren. Erst in einer Höhe, bei der die Temperatur -12 °C unterschreitet, setzt eine merkliche Eisbildung ein. Wichtig für die Entstehung eines Gewitters ist also das gleichzeitige Vorhandensein von stark unterkühlten Wassertropfen, Graupel und Eiskristallen.
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