Wie entstehen Wolken?


Cirrus-Wolke


Cumulonimbus-Wolke mit Regenbogen

Prozesse der Wolkenbildung

Zur Kondensation und damit zur Wolkenbildung kommt es, wenn sich feuchte Luft soweit abkühlt, dass der Taupunkt unterschritten wird. Das kann durch vier verschiedene Prozesse geschehen: durch das Aufsteigen der Luft an einem Gebirge, durch Quellvorgänge, das heißt Konvektion, durch das Aufgleiten von Luftmassen an den Fronten einer Zyklone oder durch Verwirbelungen (Turbulenzen) an zwei übereinander hinweg gleitenden Luftschichten.

1. Wolkenbildung durch Aufsteigen der Luft an einem Gebirge

Wenn Luftmassen an einem Gebirge zum Aufsteigen gezwungen werden, kühlen sie ab. Sobald dabei der Taupunkt unterschritten wird, beginnt der Wasserdampf zu kondensieren und Wolken bilden sich. Diese Staubewölkung hängt auf der dem Wind zugewandten Seite der Berge oder liegt ihnen als Kappe auf. Über dem Hauptkamm des Gebirges stürzen die Wolken oft wie ein Wasserfall in die Tiefe, dann lösen sie sich meist schnell auf: bei der Erwärmung, die die Luft erfährt, wenn sie wieder in niedrigere Höhen gerät, verdampfen die kondensierten Wassertröpfchen in den Wolken wieder. Dennoch ziehen sich Stränge von kleineren, wattebausch-artigen Wolken oft auch in Lee der Berge hin; diese lösen sich mit zunehmender Entfernung jedoch bald auf.

An Inseln kommt Staubewölkung sehr häufig vor. Sie bildet sich bei hoher Luftfeuchtigkeit der unteren Luftschichten, wenn der Taupunkt während des Aufsteigens der Luft an den Bergen (aufgrund der dadurch bedingten Abkühlung um einige Grad) unterschritten wird. Im Gegensatz zur Quellbewölkung tritt Staubewölkung schon in der Morgenfrühe auf; später verschwindet sie häufig durch die mittägliche Erwärmung der Luft über den Landmassen wieder: der Taupunkt wird nun nicht mehr erreicht. Staubewölkung erscheint im Gegensatz zur reinen Quellbewölkung auch an windigen Tagen; bei völliger Windstille kann sie sich nicht bilden.

Die Wolken sind in ihrer typischen Form als dichte, durchgehende Decke an beziehungsweise auf den Bergen ausgebildet; oftmals bilden sich jedoch nur verstreute Haufenwolken, die sich über den Gipfeln zu einer mehr oder weniger geschlossenen Decke verdichten und am Rand der Inseln in immer kleinere Wölkchen zerfallen. Die Haufenwolken haben eine unscharf wirkende Oberfläche; ihre Ränder und kleinere Wölkchen haben ein zerrissenes, wattebauschartiges Aussehen (Cumulus humilis: flache, nicht quellende Haufenwolken, Stratocumulus: ebenso, sich zu einer mehr oder weniger geschlossenen Decke zusammenlagernd, Nimbostratus: dicke, geschlossene Wolkendecke mit Regenfall, Cumulus fractus: kleine Wolkenfetzen).


Staubewölkung über der Insel bei Südwestwind

Wenn die Staubewölkung an größeren Gebirgen eine ausreichende Dicke erreicht, regnet sie sich ab. Dadurch herrschen auf der windzugewandten Seite der Gebirge feuchte Bedingungen; es regnet häufig. Auf der windabgewandten Seite ist es dagegen viel trockener: wenn die Luft sich beim Herunterfallen wieder erwärmt, sinkt ihre relative Feuchte. Der Himmel bleibt hier meist klar und die Erde wird durch die hohe Sonneneinstrahlung und die trockene Luft ausgetrocknet. Darum befinden sich auf der Leeseite großer Gebirge häufig Wüstenregionen. Die Luft kommt auf der Leeseite nach dem Abregnen außerdem wärmer an, als sie auf der Luvseite gestartet ist, da durch die Kondensation des Wasserdampfes Wärme freigesetzt wird, wodurch sich die Luft bei der Wolkenbildung relativ erwärmt. Wenn das Wasser sich abgeregnet hat, wird diese Wärme beim Absinken der Luft auf der anderen Seite des Gebirges nicht wieder durch Verdampfung verbraucht: die Luft bleibt insgesamt gesehen wärmer.

Wenn die Luftmassen am Gebirge hochsteigen müssen, wird ihre Bewegung gebremst; die Windgeschwindigkeit sinkt. Auf der Rückseite des Gebirges fällt die Luft dann oft mit hohen Windgeschwindigkeiten wieder bergabwärts: es herrschen starke, warme Winde (Fön).

Auch auf der windabgewandten Seite eines Gebirges können sich jedoch Wolken bilden. Diese entstehen, wenn die durch das Überströmen des Gebirges entstehenden starken Turbulenzen die noch Feuchtigkeit enthaltende Luft wieder hochwirbeln und die Luft dabei erneut bis zum Taupunkt abgekühlt wird. Diese Fönwolken weisen eine charakteristische Form auf: sie liegen wie lange, schlanke Walzen parallel zum Gebirgszug.

Staubewölkung auf Naxos

Staubewölkung tritt auf Naxos im Sommer wegen der hohen Lufttemperaturen nur selten auf. Nach leichten Wetterstörungen, wenn kühlere Luft in den Ägäisraum einströmt, kann sich jedoch auch in den Sommermonaten bei Nordwind für einige Tage eine Staubewölkung an den Inseln bilden. Im Unterschied zur Quellbewölkung sind die durch das orografisch bedingte Aufsteigen der Luft entstehenden Wolken wie zerrupfte Wattebäusche geformt beziehungsweise liegen den Bergen als dichte Kappe auf. Sie sind schon früh morgens vorhanden und lösen sich manchmal im Laufe des Tages allmählich auf, wenn die mittägliche Erwärmung der Luft zu einem Absinken der relativen Feuchte führt.

Auf Naxos tritt dichte Staubewölkung insbesondere über dem den Nordwinden zugewandten Koronos-Berg auf, der im Winter fast stets in Wolken gehüllt ist. Der südlicher gelegene Zeus-Berg bleibt bei Nordwinden meist wolkenfrei; die Luft erwärmt sich über der Landmasse der Insel schnell durch die Sonneneinstrahlung. Bei (Süd-)Westwinden ist dagegen auch der Zeus oft mit einer dichten Wolkenkappe bedeckt. Für das Auftreten von Fön-Erscheinungen sind die naxiotischen Berge zu klein.

Wenn sich die Staubewölkung über Naxos nicht schon vormittags auflöst, beginnt sie meist schnell durch Konvektionsprozesse zu quellen. Reine, nicht quellende Staubewölkung kommt nur gelegentlich vor, vor allem bei sehr niedrigen Temperaturen. Die häufigste Wolkenform im Winter sind lockere Kumulus-Wolken, die leicht quellen und bei deren Entstehung sowohl Stau- als auch Quellvorgänge eine Rolle spielen (Stratocumulus/Cumulus humilis-Cumulus mediocris-Cumulus congestus).


Kappe aus Staubewölkung über dem Koronos-Berg


nicht quellende Staubewölkung, die sich über den Bergen dichter zusammenschließt und sich an den Rändern auflöst

2. Wolkenbildung durch Konvektion

Landflächen werden durch die Strahlung der Sonne unterschiedlich stark aufgeheizt. Über trockeneren Flächen, die sich stärker erwärmen als ihre Umgebung, bilden sich in der feuchten unteren Luftschicht warme Luftblasen, die aufzusteigen beginnen. Diese haben üblicherweise einen Durchmesser von nicht mehr als einem Kilometer. Wenn diese Luftblasen (durch die höhenbedingte Temperaturabnahme) während des Aufsteigens so weit abkühlen, dass der Taupunkt erreicht wird, beginnt die enthaltene Luftfeuchtigkeit zu kondensieren. Trotz der Abkühlung bleibt die Luftblase wärmer als die Umgebung, deren Temperatur ja ebenfalls mit der Höhe sinkt; ihre Abkühlung wird ferner durch die einsetzende Kondensation verlangsamt. Besonders große Haufenwolken bilden sich bei einer überadiabatischen Temperaturschichtung der Luft, wenn also die Lufttemperatur mit der Höhe schneller sinkt, als physikalisch zu erwarten: so bleibt die Luftblase stets deutlich wärmer als ihre Umgebung, und die leichtere warme Luft kann hoch hinaufquellen.

Die durch Quellvorgänge entstehenden Haufenwolken weisen charakteristischerweise eine scharfe Untergrenze auf: das Kondensationsniveau. Ihre Oberfläche nimmt durch die in kleinen Wirbeln hochquellende Luft eine blumenkohlartige, kompakte Struktur an.


Haufenwolken, die zu quellen beginnen (Cumulus humilis); das Kondensationsniveau ist deutlich zu erkennen


Blumenkohl-artige Struktur der großen Haufenwolke (Cumulus congestus)

Wenn die warmen Luftblasen mit dem Wind von ihrem Entstehungsort davongetragen werden, erreichen die sich bildenden Wolken nur eine geringe Größe. Dann bildet sich oftmals über einer wärmeren Fläche eine warme Luftblase nach der anderen; diese werden mit dem Wind davon getragen, so dass eine Reihe von flachen Haufenwolken entsteht. An feuchten, windstillen Tagen können die Haufenwolken zu einer beträchtlichen Größe heranwachsen; solche quellenden Wolken werden als Cumulus mediocris, bei besonders mächtiger Ausbildung als Cumulus congestus bezeichnet.

Ausgeprägte Quellwolken können sich durch die entsprechenden Vorgänge auch dann bilden, wenn kalte Luft über warmes Land fließt und dadurch deutlich erwärmt wird. Auch in diesem Fall ist die Temperaturschichtung der Atmosphäre labil, das heißt die Temperatur sinkt stark mit der Höhe. Diese Situation mit mächtig quellenden Cumulus- und Cumulonimbus-Wolken, häufig mit Gewitterschauern, stellt sich oft im Einflussbereich eines Tiefdruckgebietes nach dem Durchzug der Kaltfront auf.

Oft sind an der Entstehung der Haufenwolken sowohl Stau- als auch Quellprozesse beteiligt: im Laufe des Vormittags können Wolken, die sich als Staubewölkung gebildet haben, zu quellen beginnen. Eine typische Staubewölkung und eine typische Quellbewölkung kann man daran unterscheiden, dass erstere den Bergen direkt als Kappe aufliegt beziehungsweise an ihrer Luvseite hängt; die Oberfläche der Stauwolken wirkt unschärfer und die Ränder sowie kleinere Wölkchen sehen wie zerrupfte Wattebäusche aus. Stauwolken treten schon in den frühesten Morgenstunden auf und verschwinden mittags oft wieder; sie bilden sich bei mittlerem bis starkem Wind bei hoher Luftfeuchtigkeit der unteren Luftschichten. Quellwolken wachsen dagegen im Lauf des Tages aufgrund der Erwärmung der Landfläche. Abends fallen sie wegen der nachlassenden Konvektion oft in sich zusammen. Quellwolken haben eine kompaktere Struktur als Stauwolken; ihre Oberfläche ist wie ein Blumenkohl gestaltet. Typisch sind Quellwolken für sonnige, warme Tage mit schwachem Wind sowie für das sogenannte Rückseitenwetter nach Durchzug der Kaltfront einer Zyklone.

Quellbewölkung auf Naxos

Auf Naxos kommen durch Quellen über einer erhitzen Landfläche entstandene Wolken selten vor und wachsen meist nicht zu einer bemerkenswerten Größe heran. Das mag damit zusammenhängen, dass die Landfläche relativ klein ist und kein ausreichendes Erhitzen der Luftmassen erlaubt; aber vor allem lässt der meistens herrschende Wind die Entwicklung großer Quellwolken nicht zu: Die erwärmten Luftblasen werden durch den Wind schnell von ihrem Entstehungsort, der überhitzten Landfläche, abgeschnitten. Aus denselben Gründen kommt es über den Inseln nur selten zu Hagelfällen. Gewitter treten im Sommer fast nie auf: Sie sind typisch für den Herbst und Winter, wobei die Gewitterwolken sich dann im Einflussbereich einer Zyklone bilden, wenn an der herannahenden Warm- oder auch der Kaltfront günstige Bedingungen für ein hohes Heraufquellen von Haufenwolken bestehen; diese Wolken bilden sich meist nicht lokal über der Insel, sondern wandern über die ganze Ägäis. Besonders ausgeprägte Schauer- und Gewitterwolken bilden sich durch Quellvorgänge nach dem Durchzug der Kaltfront, wenn die kalte Luft sich über der warmen Landmasse stark erwärmt und dadurch in die Höhe steigt (Südwest-Wetter).


an einem windstillen Tag durch reine Konvektion entstandene Haufenwolke (Cumulus mediocris)


hoch hinaufgequollene Cumulonimbus-Wolke

3. Wolkenbildung durch Aufgleiten von Warmluftmassen im Bereich von Tiefdruckgebieten

Wenn warme, feuchte Luftmassen aus den subtropischen Regionen auf kalte, trockene Polarluft treffen, bilden sich an der Grenze zwischen ihnen, der Polarfront, Zyklonen: die Polarfront erfährt eine keilartige Ausbeulung in die Kaltluft hinein und es entsteht ein langsam vorwärts wanderndes, sich verstärkendes Tiefdruckgebiet. Den vorderen Flügel der ehemaligen Polarfront, das heißt die Grenze, an der die Kaltluft von der Warmluft verdrängt wird, bezeichnet man als Warmfront. Die Warmfront steht vertikal betrachtet stark geneigt, da sich die leichtere Warmluft über die Kaltluft schiebt: Sie kommt in der Höhe schneller voran, als sie am Boden vordringt. Im Warmluftsektor, der auf die Warmfront folgt, herrscht niedriger Luftdruck; die Warmluft steigt in die Höhe. Im umgebenden Kaltluftbereich mit hohem Luftdruck sinkt die Luft ab und strömt in Bodennähe in den Warmluftsektor ein. Dabei erfährt sie durch die Coriolis-Kraft eine Ablenkung im Gegenuhrzeigersinn. An der Rückseite wird der Warmluftsektor durch die Kaltfront begrenzt, an der sich die polare Kaltluft unter die Warmluft schiebt. Beide Fronten und somit die ganze Zyklone unterliegen einer durch die Coriolis-Kraft hervorgerufenen Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn. Entsprechend herrscht an der Ostseite des Tiefdruckgebietes Südwind, an der Westseite Nordwind. Bei der Entwicklung eines Tiefdruckgebietes wird die Warmfront am Boden schließlich oft von der Kaltfront eingeholt, so dass sich die warmen Luftmassen nur noch in größerer Höhe befinden (Okklusion).

An beiden Fronten bilden sich Wolken: durch den Kontakt mit der Kaltluft wird die feuchte Warmluft so weit abgekühlt, dass die Feuchtigkeit kondensiert. Dabei treten nacheinander und nebeneinander eine ganze Reihe verschiedener Wolkentypen auf, typischerweise etwa so: Cirrus uncinus, Cirrostratus, Altostratus, Nimbocumulus bzw. Nimbostratus.


aufziehende Schauerwolke im Einflussbereich einer Kaltfront

Wolkenbildung aufgrund von Kondensation durch den Kontakt der unterschiedlichen Luftschichten eines Frontensystems ist für den naxiotischen Winter typisch: Fast alle Regenfälle sind mit dem Durchzug von Tiefdruckgebieten verbunden.

Hier gibt es mehr Informationen über die Wolkenerscheinungen im Bereich von Tiefdruckgebieten: Winterwetter

4. Wolkenbildung durch Turbulenzen

Wolken können auch durch Turbulenzen an der Grenze zwischen zwei verschieden warmen Luftschichten entstehen. Die Luft der wärmeren Schicht kann, wenn sie genügend Feuchtigkeit enthält, durch den Kontakt mit der kühleren so weit abgekühlt werden, dass die Feuchtigkeit kondensiert und sich Wolken bilden. Zwischen den übereinander hinweg streichenden Luftschichten entstehen Wellen wie an der Meeresoberfläche durch den Wind. Durch diese Wellen werden die Luftmassen in kleinen Turbulenzen hoch gerissen. Bei einem einfachen Wellensystem entstehen Wolkenfelder mit wellenförmiger Struktur; je nach der Höhe der Wolken spricht man von Cirrocumulus undulatus oder Altocumulus undulatus.

Häufiger noch werden die Turbulenzen durch zwei Wellensysteme strukturiert, die durch die unterschiedlichen Windrichtungen in den beiden Luftschichten entstehen: An der Grenze bedingt jede der beiden Luftschichten ein eigenes Wellensystem entsprechend der Strömungsrichtung der Luft. So entstehen haufenförmige Wölkchen, die als Cirrocumulus floccus (oder Cirrus floccus) beziehungsweise Altocumulus floccus bezeichnet werden. Auch in der untersten Wolkenschicht können durch die beschriebenen Turbulenzen zwischen zwei Luftschichten solche nicht quellenden, den ganzen Himmel gleichmäßig überziehenden Wölkchen entstehen; hier spricht man dann von Stratocumulus.


vermutlich durch Turbulenzen entstandene, leicht quellende, lockere Stratocumulus-Wolken

Wolkenbildung durch Turbulenzen ohne Mitwirkung der anderen Prozesse tritt auf Naxos nicht oder kaum auf; entsprechend kommt die in Mitteleuropa sehr häufige Wolkenform Stratocumulus auf Naxos nur selten vor.

5. Wolkenfreier Himmel

Im Sommer ist der Himmel über Naxos häufig völlig wolkenfrei. Wolkenloser Himmel tritt vor allem bei niedriger Luftfeuchtigkeit auf, das heißt wenn nach Regenfällen über dem Festland trockene Luft mit niedriger relativer Feuchte über die Ägäis strömt. So kann es nach dem Durchzug schwacher Tiefausläufer oder leichter Störungen bei mäßigem bis starkem Nordwind einige völlig wolkenfreie Tage mit meist klarer Sicht geben. Bei klarer Sicht nehmen die Berge in der Ferne eine leichte Blaufärbung an, da die feinsten Staubteilchen in der Atmosphäre das blaue Himmelslicht stärker streuen.


bläuliche Berge bei klarer Luft

BBei hoher Luftfeuchtigkeit lagert sich Wasser an die in der Atmosphäre vorhandenen Staubteilchen an, so dass diese beträchtlich wachsen. Diese großen Partikel streuen alles Licht gleich stark, so dass der Dunst nun weiß erscheint. Auch bei hoher Luftfeuchtigkeit bleibt der Himmel im Sommer oft wolkenlos. Die Entwicklung von Konvektionswolken wird durch die im Sommer fast ununterbrochen wehenden meltemi-Winde verhindert. Die Bildung von Stauwolken wird wiederum durch die hohen Lufttemperaturen erschwert: auch beim Überströmen der Inseln wird der Taupunkt nicht erreicht. Gelegentlich bilden sich über manchen Inseln Stauwolken, über anderen dagegen nicht; bei meltemi-Wetterlage weist die kleine Nachbarinsel Donoussa oft eine Wolkenkappe auf, während das größere Naxos wolkenfrei bleibt, wohl weil die Luft über der größeren Landmasse zu sehr erwärmt wird, als dass der Taupunkt erreicht würde.

Die häufigste Wolkenform im Sommer sind die Zirren. Meist handelt es sich dabei nur um vereinzelte dünne Schleier, die sich um die Mittagszeit bilden und sich abends wieder auflösen, ohne dass sie eine Wetterstörung anzeigen würden. Nur selten schließen sich die dünnen Federwolken im Laufe des Tages zu einer dichteren Bewölkung zusammen, die sich meistens aber ebenfalls nach und nach wieder auflöst, ohne dass es zu weiteren Wetteränderungen käme. Zirrusbewölkung ist typisch für Tage mit wenig Wind.


dichte Zirrusbewölkung im Sommer

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