Wetterthema | tagesschau.de

Wetterthema

25.07.2017

Regen

In diesen Tagen ist das beherrschende Thema beim Wetter der Regen. In weiten Teilen Deutschlands regnet es, zum Teil anhaltend und ergiebig. Teilweise kommen unwetterartige Mengen zusammen. Doch wie entsteht Regen eigentlich?

Die Atmosphäre enthält Wasser in Form von Wasserdampf. Dieser stammt vor allem aus der Verdunstung über den Weltmeeren, ein geringerer Teil verdunstet über Land. Die Luft kann aber nur eine gewisse Menge von Wasserdampf speichern, wenn es zu viel wird, kondensiert selbiger wieder zu kleinen Tröpfchen. Kalte Luft kann weniger Wasserdampf speichern als warme. Wolken bilden sich also, wenn eine Luftmasse aus irgendeinem Grund abkühlt. Am effektivsten in diesem Zusammenhang sind aufwärts gerichtete Luftbewegungen. Die Luft wird wie aktuell im Bereich eines Tiefdruckgebietes gehoben oder sie steigt von alleine nach oben, wenn sie durch die Sonne bodennah erwärmt wird. Der Luftdruck nimmt mit der Höhe ab. Ein aufsteigendes Luftpaket verliert also an Druck und kühlt deshalb ab. Diesen Effekt kennen Sie vielleicht von einem Fahrradreifen. Wenn Sie Luft entlassen, verliert diese auch an Druck und ist auffallend kühl. Die aufsteigende Luft kann wegen der Abkühlung irgendwann nicht mehr den gesamten Wasserdampf halten, dieser kondensiert. Für die Kondensation benötigt man sogenannte Kondensationskeime. Das sind kleinste Partikel aus Staub, Salz- oder Ruß. Sobald die Kondensation an einem Kondensationskeim erfolgt ist, hat man Wolkentropfen. Sie sind noch relativ klein und werden durch die Luftbewegung ohne weiteres in der Schwebe gehalten. Sobald sich Wolkentropfen ausgebildet haben, wachsen diese bei andauerndem Feuchtnachschub durch Kondensation an. Eine wichtige Rolle bei der Bildung größerer Tropfen spielt die Koagulation, also das Zusammenstoßen von Tröpfchen mit anschließender Vereinigung. Ab einem Durchmesser von 0,05 mm spricht man von Regentropfen, diese sind dann schwer genug, um von der Schwerkraft getrieben zum Boden zu fallen. Im Falle reiner Wasserwolken ist das Wachstum der Tröpfchen in unseren Breiten allerdings nicht sehr effektiv, es bildet sich meistens nur kleintropfiger Regen. Lediglich in den Tropen ist das Feuchteangebot so groß, dass es auch bei reinen Wasserwolken großtropfige Schauer gibt. Bei uns reicht es dann meist nur für Nieselregen, wie er für eine flache Wolkenschicht (Stratus) typisch ist.

Sehr viel effizienter ist die Niederschlagsentwicklung in sogenannten Mischwolken, wenn neben Wassertröpfchen auch Eispartikel vorhanden sind. In den mittleren Breiten ist die Bildung des Niederschlags über die Eisphase der Mischwolken von zentraler Bedeutung. Die typischen regenbringenden Mischwolken sind dabei der Cumulonimbus (Schauer- und Gewitterwolke) und der Nimbostratus (Landregenwolke). Selbst bei Temperaturen von -15 bis -20 Grad kann das Wasser in einer Wolke noch ganz oder teilweise flüssig sein, man spricht von sogenanntem unterkühlten Wasser. Wenn es nun neben den unterkühlten Tröpfchen auch Eispartikel gibt, wachsen diese auf Kosten der Tröpfchen schnell an. Eispartikel können den Wasserdampf aus der Luft besser an sich binden als Wassertröpfchen. Unterschiedliche Fallgeschwindigkeiten führen zu Zusammenstößen zwischen den Eiskristallen und den Tröpfchen. Diese frieren an die Kristalle an, was ebenfalls zu schnellem Wachstum der Niederschlagsteilchen führt. Sobald es also die ersten Eispartikel in einer Wolke gibt, setzt sich die Vereisung rasch durch. In Schauern und Gewittern ist die Niederschlagsbildung über die Eisphase so effektiv, dass sich oft innerhalb weniger Minuten Hagel, oder sofern dieser vor Erreichen des Bodens schmilzt, großtropfiger Regen bildet. Doch welche Arten von Regen gibt es?

Bei einem Tropfenradius von 0,05 bis 0,25 mm spricht man von Nieselregen. Der typische Landregen ist mit Tropfen von 0,5 bis drei Millimeter größer. In einem Gewitter prasseln vier Millimeter große Tropfen auf die Erde. Sie können nicht beliebig groß werden. Ab etwa 7 mm Durchmesser werden sie instabil und zerreißen durch den Luftwiderstand. Kleine Regentropfen sind kugelförmig. Größere Tropfen von 2 bis 3 mm Durchmesser sind oben halbkugelförmig und unten durch den Luftwiderstand eingedellt. Je größer sie werden, desto schneller fallen sie herab. Bei einem Durchmesser von 1 mm liegt die Fallgeschwindigkeit bei 4 m/s, bei 2 mm sind es etwa 8 m/s. Hagel kann sehr viel größer werden und entsprechend schnell fallen. Großer Hagel rast mit Geschwindigkeiten von bis zu 40 m/s zur Erde und richtet beim Einschlag entsprechende Schäden an.

Dienstag, 25. Juli 2017

Dr. Ingo Bertram
ARD-Wetterredaktion

Alle Wetterthemen

Darstellung: