Entschlüsselt : Im Inneren des Gewitters

Sturzregen und Hagel, Blitze und Orkanböen: Nicht nur in Berlin verderben uns Gewitter und Regen derzeit jegliche Sommergefühle. Wie Meteorologen die Anatomie der Unwetter erklären und wie sie um eine genauere Vorhersage ringen.

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Blitze dieser Art sehen wir in diesem Sommer viel zu oft - das meinen nicht nur die Berliner.
Blitze dieser Art sehen wir in diesem Sommer viel zu oft - das meinen nicht nur die Berliner.Foto: dpa

Die Luft ist feucht und warm. Blendend weiße Wolkengebirge wachsen in den Himmel – erst am Horizont, dann auch in der Nähe. Es wird dunkel. Ein Windstoß geht, der erste Blitz schlägt ein, der erste Donner hallt durch die Straßen. Schließlich beginnt es wie aus Eimern zu schütten. Die Markisen der Straßencafés ächzen unter ruppigen Böen.

So war es in Berlin diesen Monat immer wieder. Fachleute sprechen von einer „südwestlichen Strömung“, die schubweise feuchtwarme Luft mitbringt. Aber wie entstehen Gewitter überhaupt?

Drei Dinge brauche es für ein Gewitter, sagt Michael Kunz vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT): Erstens feuchte Luft, vor allem in den untersten 100 bis 1000 Metern der Atmosphäre; zweitens eine mit der Höhe stark sinkende Temperatur; drittens irgendetwas, das ein Gewitter auslösen kann – zum Beispiel einen Berg oder zusammenstoßende Winde. Beides zwingt die Luft zum Ausweichen nach oben.

Die Hebung der Luft zündet den Turbo der Gewitter. Sein Treibstoff: die Luftfeuchtigkeit. Steigt die Luft auf, kühlt sie sich ab, und der Wasserdampf wird wieder zu flüssigem Wasser – mit einer entscheidenden Nebenwirkung. „Wenn der Wasserdampf zu Tröpfchen kondensiert, wird die Wärme, die für die Verdunstung benötigt wurde, wieder frei“, erklärt Kunz. Die Wärmeenergie macht die Luft leichter und facht dadurch starke Aufwinde an. Die pusten die Wolke in wenigen Minuten auf, bis sie am Rand der untersten Schicht der Atmosphäre in zwölf Kilometern Höhe an Auftrieb verliert. Dort strömt die Wolkenluft horizontal auseinander und bildet den ambossförmigen Eisschirm, den man schon aus der Ferne erkennt.

Wie ein Gewitter physikalisch funktioniert.
Wie ein Gewitter physikalisch funktioniert.Foto: Encylopaedia Britannica, Der Tagesspiegel/Jannis Riethmüller

Von Weitem wirkt eine Gewitterwolke, als sei sie aus Zuckerwatte gemacht. In Wirklichkeit besteht sie aus einem speziellen Gemisch: auf ein Kilogramm Luft kommen 10 Gramm Wasser in flüssiger oder gefrorener Form. Im Kopf der Wolke herrscht sibirische Kälte bis unter minus 30 Grad Celsius. Trotzdem bleiben die Wassertröpfchen oft selbst dort noch flüssig, als „unterkühltes Wasser“. Das liegt an dem komplizierten Gefriervorgang in der Wolke: „Für die Entstehung von Eiskristallen müssen spezielle Staubteilchen als Gefrierkerne in der Luft sein“, sagt der Meteorologe Kunz. Und die sind selten.

Die Eiskristalle in zehn bis zwölf Kilometern Höhe sind der Ursprung der typischen dicken Regentropfen und der Hagelkörner: Beim Fallen bleibt an den winzigen Eiskristallen immer mehr unterkühltes Wasser haften und friert fest. Je nach Temperatur und Feuchtigkeit der Luft bilden sich glasklare oder milchige Eisschichten. Die Eiskugeln stürzen aber nicht sofort ab. Kräftige Aufwinde mit Windgeschwindigkeiten bis weit über 150 Kilometer pro Stunde könnten Hagelkörner maximal eine Stunde lang in der Luft halten, berichtet Kunz. Die meisten Eiskörner schmelzen, bevor sie den Boden erreichen. Nur die größten Klumpen kommen gefroren unten an, zerschlagen dort Glasscheiben und zerfetzen Blumenrabatten.

Die Prozesse sind nicht grundlegend anders als bei einem normalen Schauer, nur heftiger. Auch ein normaler Regen entsteht fast immer aus Eiskristallen in der Luft. Aber im Sommer heizt die Sonne den Boden besonders stark auf und die Luft kann viel mehr Feuchte aufnehmen. Außerdem entstehen durch die höheren Temperaturen viel stärkere Aufwinde, die es der Gewitterwolke erlauben, sich so bedrohlich aufzutürmen und die Eiskristalle so lange in der Luft halten, dass sie zu Hagelkörnern werden können.

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