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Aus Umwelt und Technik: Schnee, Schneeregen und Hagel
Niederschläge fallen nicht nur als Regen. Die Hagelstürme von Graupel und Hagel sind im Sommer nicht ungewöhnlich. Schneefälle treten in der kalten Jahreszeit auf. Eigentlich ist es erstaunlich, dass Niederschläge überhaupt als Regen fallen. Denn normalerweise beginnt die Lebensdauer eines Regentopfes mit dem Wachstum eines Eiskristalls. Wenn er groß genug ist, fällt er so schnell, dass er sich trotz der Aufwinde in der Wolke dem Boden nähert. Unterhalb von 3000 bis 2000 m Höhe beginnt es zu tauen. Als es die Erde erreicht, ist das Eiskorn zu einem Regentropfen geworden. Bei starken Regenwolken fallen die Eiskristalle bei Temperaturen unter 0°C durch mehrere Kilometer Höhenunterschied. Beim Fallen stoßen sie hauptsächlich auf unterkühlte Wassertropfen, die sofort gefrieren und das Granulat auf einen Durchmesser von 5mm und mehr wachsen lassen. Die Fallgeschwindigkeit wird dann so groß, dass die Körner noch als Eis auf die Erde gelangen. Diese Form des Niederschlags wird als Schneeregen bezeichnet.
Bei heftigen Winden entwickeln sich in hohen, wasserreichen Gewitterwolken Hagelkörner. Die Niederschlagsbildung beginnt wie bei den Graupeln. Wenn die Graupeln an der Wolkenunterseite in heftige Aufwinde geraten, werden sie wieder in die Höhe getragen. Um sie herum wächst eine weitere Eisschicht. Dieser Vorgang kann mehrmal
s wiederholt werden, bis der Hagelkorn (Hagel ist eine Form des festen Niederschlags) so groß ist, dass er nicht mehr vom Aufwind getragen wird (Ein Aufwind ist ein kleinräumiger Strom steigender Luft, oft innerhalb einer Wolke) . Die Höhen und Tiefen können bis zu einer Stunde dauern. Schließlich fallen die Hagelkörner wie Steine vom Himmel und verursachen gelegentlich erhebliche Bodenschäden. Bereits faustgroße, über 500 g schwere Hagelkörner wurden gefunden.
Schneeflocken entstehen, wenn die Wolken fast vollständig vereist sind. Die Wolken enthalten dann winzige Eiskristalle mit unterschiedlichen Formen. Wenn die Temperaturen nicht zu weit über dem Gefrierpunkt liegen, ist in der Wolke noch genügend Wasserdampf vorhanden, damit die Eiskristalle wachsen können. Sie sinken nach unten, prallen mit anderen Kristallen zusammen und bilden Schneeflocken. Eine große Schneeflocke besteht aus Hunderten von einzelnen Eiskristallen. Aber nur, wenn die Lufttemperatur an der Erdoberfläche nicht viel höher als 0°C ist, erreicht die Schneeflocke den Boden, ohne vorher zu schmelzen. In Wetterkarten der verschiedenen Niederschlagsformen werden dargestellt mit Symbolen.
Auf diese Weise werden jedoch nur kleine Wolkentropfen gebildet. Der Zusammenfluss von Wolkentropfen bildet Wassertropfen, die bei Nieselregen herunterfallen können. Eiskristalle bilden sich in Wolken, die über 3000 bis 4000 m hoch sind. Eiskristalle wachsen schnell in der Nähe von Wolkentropfen. Sie werden zusammen mit Wassertropfen und anderen Eiskristallen gelagert. Während die Eiskörner herunterfallen, schmelzen sie meist. Es regnet. An der Bildung von Niederschlägen sind drei Prozesse beteiligt: die Kondensation von Wasserdampf, der Zusammenfluss von Wolkentropfen und das Wachstum von Eiskristallen. Eiskristalle wachsen auf Kosten von Wolkentropfen Nur wenn die Wolkentropfen gleichzeitig vorhanden sind, können sich echte Regentropfen bilden. In der Nähe von Wassertropfen fangen die Eiskristalle Wassermoleküle auf, die durch Verdunstung aus den Wolkentropfen freigesetzt werden. Es ist, als ob2 die Eiskristalle die Wolkentropfen zermahlen. Dies liegt daran, dass die Wassermoleküle in den Eiskristallen stärker gebunden sind als in Flüssigkeitströpfchen. Die Eiskristalle werden schwerer und fallen zu kleineren aufsteigenden Tröpfchen und Kristallen, die bei einer Kollision gefrieren. Innerhalb von 20 Minuten kann ein Kristall seine Masse um den Faktor 10000 erhöhen. Wolkentropfen würden nur unter 30°C gefrieren. Sind jedoch Kristallisationskeime (Eiskeime) vorhanden, bilden sich Eiskristalle ab etwa 10°C. (Salzkristalle dienen z.B. als Eiskeime.) Im Sommer beginnt die Bildung von Eiskristallen über 3500m. Wenn der Eiskristall (Eiskristalle sind festes Eis, das atomare Ordnung auf verschiedenen Längenskalen aufweist und hexagonale Säulen, hexagonale Platten, dendritische Kristalle und Diamantstaub beinhaltet) unter die 0°C-Grenze fällt, beginnt er zu schmelzen. Das Getreide dauert einige Minuten von der Wolkenunterseite bis zum Boden. Bei Temperaturen über 0°C schmilzt es in dieser Zeit, es fällt Regen.