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Regen, Hagel und Gewitter

Regen und Hagel

Wenn Wolken eine große vertikale Ausdehnung erreichen (Cumulonimbus– und Nimbostratus-Wolken), dann beginnt es aus ihnen zu regnen. In reinen Wasserwolken können die Regentropfen nur so weit anwachsen, dass es zu einem leichten Sprühregen kommt. Damit großtropfiger Regen fallen kann, muss die Wolke zumindest in ihren obersten Teilen vereist sein: Nur Hagelkörner können in der Wolke soweit anwachsen, dass sie (wieder geschmolzen) als große Regentropfen auf die Erde fallen. Die vereisten Teile der Cumulus-Wolken haben keine Blumenkohl-artige Struktur, sondern sind entweder glatt oder faserig strukturiert.

Hoch aufgetürmte Cumulonimbus– und Nimbostratus-Wolken, die viel Regen bringen, können sich nur dann bilden, wenn günstige Bedingungen für hohes Aufquellen der Luftmassen herrschen. Solche Bedingungen bestehen beispielsweise an der Warmfront eines Tiefdruckgebietes, wo die Warmluft auf die Kaltluft aufgleitet, oder kurz vor der Kaltfront, wo die Kaltluft- und die Warmluftmassen aufeinander zu strömen, was zu starken Aufwinden führt, die die Warmluft in die Höhe treiben. Außerdem treten sie auf, wenn über aufgeheizten Landflächen Luftblasen durch Konvektion in die Höhe steigen. Für ein hohes Aufquellen von Warmluftblasen ist eine labile, das heißt überadiabatische Temperaturschichtung der Atmosphäre (starke Temperaturabnahme mit der Höhe) erforderlich (siehe auch: Atmosphäre und Kondensation und Winterwetter).

Der Regen in der Cumulonimbus-Wolke bildet sich in Form von Hagelkörnern. In hoch entwickelten Wolken herrschen starke Aufwinde, die die zu Boden fallenden Hagelkörner wieder in die Höhe tragen. Je länger die Hagelkörner in der Wolke auf- und abgeweht werden, ehe sie zu Boden fallen, desto größer wachsen sie durch Sublimation von Luftfeuchtigkeit sowie durch das Anfrieren von anderen Hagelkörnern an. Normalerweise schmelzen die Hagelkörner, bevor sie den Boden erreichen und fallen als großtropfiger Regen auf die Erde.
Ab einer gewissen Größe schmelzen die Hagelkörner nicht mehr vollständig weg, bevor sie den Boden erreichen: es hagelt. Richtiger Hagel kommt auf Naxos recht selten vor; meistens ist es zu warm oder zu windig, so dass die Wolken die dafür erforderliche Höhe oder Größe nicht erreichen können.
Fotos von starkem Unwetter in Ágios Dimítris und Moutsoúna, 8.12.2022

Gewitter

Die Luftmassen in einer Cumulonimbus-Wolke können nur solange in die Höhe steigen, wie sie wärmer (bzw. leichter) sind als die Umgebungsluft. Sie werden also spätestens an der Tropopause an der die Lufttemperatur deutlich ansteigt in ihrer vertikalen Entwicklung gestoppt. Hier müssen die Luftmassen nun seitlich ausweichen, so dass die Wolke die für Gewitter typische Amboss-Form annimmt (Cumulonimbus incus). Der Amboss der Wolke besitzt normalerweise eine glatte oder faserige Struktur, da er überwiegend aus Eiskristallen besteht.
Gewitterwolken mit Amboss (Cumulonimbus incus)
Gewitterwolken mit Regensäcken (Cumulonimbus mamma)

Gewitterwolke mit sogenannten Regensäcken (Cumulonimbus mamma). Diese können auf der Rückseite einer großen Regenwolke entstehen, wenn die darunterliegende Luft sehr trocken ist. Diese Wolkenform ist zwar selten zu sehen, aber besonders beeindruckend.

Böenwalze vor Gewitterwolke

Am Vorderrand einer Gewitter- oder Regenwolke bildet sich manchmal durch die starken Auf- und Abwinde eine sogenannte Böenwalze aus.

Entwicklung einer Gewitterwolke mit Amboss (Cumulonimbus incus)

Blitz

In einer Gewitterwolke kommt es zu hohen elektrischen Spannungen. Diese entstehen dadurch, dass die von den starken Auf- und Abwinden hin- und hergerissenen feinen Eiskristalle bei ihren Kollisionen unterschiedliche Ladungen annehmen. Die positiv geladenen Körner sammeln sich im oberen Teil der Wolke und die schwereren negativ geladenen Eissplitter in den unteren Wolkenregionen. Auf diese Weise lädt sich der obere Teil der Wolke positiv und der untere negativ auf; die Erdoberfläche trägt wiederum eine positive Ladung. Diese Spannungen von 20 Millionen bis Milliarden Volt entladen sich durch heftige Stromstöße. Die dabei transportierten freien Elektronen regen die benachbarten Luftmoleküle zu einem starken Leuchten an: es erscheint ein Blitz. Die Luft wird im Blitzkanal auf bis zu 30.000°C erhitzt, was eine starke plötzliche Ausdehnung zu Folge hat. Die dadurch entstehende Druckwelle ist als Donner hörbar.

Blitz über den Mákares-Inseln

Hier vier Aufnahmen vom selben Blitz am Kap Stavrós, aus einer Filmaufnahme. Erstaunlich die “Lichtexplosion” auf dem ersten Bild.

Gewitter kommen auf Naxos im Sommer fast nie vor. Das hängt damit zusammen, dass die Landfläche von Naxos nicht für die Bildung ausreichend großer Wolken per Konvektion ausreicht. In der kühleren Jahreszeit kommt Naxos dagegen in den Einflussbereich der Tiefdruckgebiete, die entlang der Polarfront über Europa hinweg ziehen. Dann treten Gewitter sowohl bei südöstlichen oder südlichen Wetterlagen (an der Warmfront) als auch bei südwestlichen oder seltener nordwestlichen oder nördlichen Wetterlagen (an und nach der Kaltfront) auf. Die Gewitter aus südöstlichen Richtungen stauen sich auf der Ostseite der Berge; dann kann es auch in Azalas heftig gewittern. Trotz der Lage auf Meereshöhe schlägt es bei diesen Gewittern in unserer Gegend häufig ein, weswegen es ratsam ist, sich bei Gewitter nicht im Freien aufzuhalten.

Wind- und Wasserhosen

Gelegentlich kann es unter Gewitterwolken zur Ausbildung von Luftwirbeln kommen, die zur Bildung einer Wasser- oder Windhose (Tornado) führen. Dazu sind eine hohe Luftfeuchtigkeit und ein starker Temperaturabfall mit der Höhe erforderlich. Innerhalb des sich drehenden Luftwirbels sinkt der Luftdruck, wodurch die Temperatur abfällt, was zur Kondensation des Wasserdampfes führt, so dass der Luftwirbel als von der Wolke zum Boden reichender Schlauch sichtbar wird. Größere Tornados reichen als Luftwirbel auch nach oben in die Wolke hinein. Sie können schwere Verwüstungen am Boden anrichten; die meisten Tornados sind jedoch klein und vergleichsweise harmlos.

Kleine Wasserhose bei Azalas; auf dem ersten Bild sieht man auch die kleine Verwirbelung, die sie an der Wasserfläche auslöst.

Erstes Bild: Hier eine Verwirbelung, die an der Wasseroberfläche zu sehen ist, jedoch keinen Tornadoschlauch zeigt. Zweites Bild: Dieser kleine Olivenbaum ist durch einen Mini-Wirbelsturm entwurzelt worden.

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