3.5 Niederschlag
Precipitation
xx
Durchschnittliche Niederschlagsmengen in Deutschland
In Deutschland fallen Niederschläge an bis zu 185 Tagen im Jahr (Wert von Kempten). Meist sind es nur ein paar Millimeter am Tag, im Durchschnitt über die Jahre 2000 bis 2020 hinweg zwischen etwa 540mm/Jahr (Berlin) und 1200mm/Jahr (Kempten). Dieses Kapitel beschreibt, wie Niederschlag entsteht und unter welchen Bedingungen es zu den verschiedenen Formen des Niederschlags kommt:
3.5.1 Niederschlagsentstehung
Temperaturbedingungen für Niederschlagsentstehung durch Thermik und durch Aufgleiten warmer Luftmassen auf kalte Luftmassen
Inhalt:
3.5.1.1 Prozess der Niederschlagsentstehung
Bei Thermik steigt warme Luft auf und kühlt sich ab, wodurch die relative Luftfeuchtigkeit zunimmt. Bei weiterem Anstieg kommt es zur Sättigung der Luft. Die relative Luftfeuchtigkeit beträgt dann 100%. Kühlt sich beim Steigen die Luft weiter ab, kondensiert der Wasserdampf zu kleinen Tröpfchen und bildet eine Wolke.
- Das Bild zeigt, dass die bei (1) erzeugte Wolke nicht über das Null-Grad-Niveau hinaussteigt. Oberhalb des Kondensationsniveaus bilden sich kleine Tröpfchen und formen eine Wolke. In ihr bewegen sich die Luftteilchen und die Tröpfchen gemeinsam.
Ist die Temperatur der Wolke höher als 0°C, bestehen die Wasserteilchen in der Wolke ausschließlich aus Wassertröpfchen, die in der Regel nur in den Tropen, nicht aber bei uns Regen verursachen. Bilden sich Stratuswolken, fällt etwas Nieselregen aus ihnen heraus. In den gemäßigten Breiten fällt Niederschlag im Wesentlichen nur dann aus einer Wolke, wenn unterkühlte Wasserteilchen (Wasserteilchen von 0°C bis -12°C) oder Eisteilchen vorhanden sind. - Liegt die Temperatur zwischen 0°C und -12°C, besteht die Wolke fast ausschließlich aus unterkühlten Wassertröpfchen. Diese können miteinander kollidieren und sich zu größeren Tröpfchen zusammenschließen. In einer Wolke befinden sich wärmere und kältere Wassertröpfchen. Verdampfen die Tröpfchen, lagert sich der Wasserdampf als Wasser an den kälteren Tropfen an, diese wachsen. So können sich große Tropfen bilden, die nun durch die Schwerkraft nach unten fallen.
- Bei einer Temperatur zwischen -12°C und -23°C bilden sich neben den Wassertröpfchen auch Eiskristalle. Wir nennen dies eine Mischwolke. Auch hier stoßen Wassertropfen mit Eiskristallen zusammen. Das Eiskristall wächst zu Schnee. Die Schneeflocken wachsen weiter, fallen herunter, schmelzen unter der Wolke und kommen dann als Regen am Boden an. Die meisten Niederschläge entstehen so.
- In Wolken mit einer Temperatur unter minus 23°C werden nur Eiskristalle gebildet (vorausgesetzt, es sind Gefrierkerne vorhanden). Der Amboss von Cumulonimbuswolken besteht aus solchen schwebenden und fallenden Eiskristallen. In einem Cb kann der fallende, geschmolzene Schnee als Wassertropfen in Aufwindbereichen wieder aufsteigen und weiter zu Hagelkörnern anwachsen.
3.5.1.2 Niederschlag an Fronten
Entstehung durch Aufgleiten warmer Luft auf kalte Luft oder durch Hebung von Luft im Stau von Gebirgen
Niederschlag tritt auch beim Durchzug von Fronten auf (siehe 3.6 Luftarten und Fronten). Wenn warme Luft auf kalte Luft trifft, wird die warme, leichtere Luft über die kalte Luft nach oben geschoben. Die aufsteigende Luft kühlt ab, kondensiert und verursacht langanhaltende Niederschläge. Wenn kalte Luft auf warme Luft trifft, schiebt sich die kalte, schwerere Luft unter die warme Luftmasse und drückt diese nach oben. Dies führt oft zu starken, schauerartigen Regenfällen.
3.5.2 Niederschlagsarten
Unterscheidung in Abhängigkeit von der Lufttemperatur und den Wolkentypen
Inhalt:
3.5.2.1 Niederschlagsarten und Wolkentypen
Unterscheidung und Entstehung in Abhängigkeit von der Lufttemperatur
Niederschlag entsteht infolge von Hebungsvorgängen. Zu unterscheiden sind langanhaltender, großflächiger Niederschlag aus Nimbostratus-Wolken und relativ kurze, jedoch kräftige Schauer aus hochreichender Quellbewölkung. Der Niederschlag kann in Form von Wasser, Schnee, Graupel oder Hagel auf die Erde treffen.
Regen und Schnee
Nassschnee und Eis
Hagel
Hagel bildet sich in Cumulonimben, wenn Schnee beim Fallen in eine Luftschicht mit höherer Temperatur gelangt. Dort schmilzt er, wird durch aufsteigende Luft wieder mitgenommen und abgekühlt. Er gefriert wieder. Ein Eiskern kann neue Wassertröpfchen anziehen, wodurch er wächst. Auf diese Weise können die Teilchen mehrmals auf- und absteigen, teilweise schmelzen und wieder gefrieren. Schließlich werden sie so schwer, dass sie bis zum Boden durchfallen. Große Hagelkörner können Segelflugzeuge schwer beschädigen. Hagelkörner mit mehr als 1cm Durchmesser sind in Deutschland selten.
Graupel
3.5.2.2 Niederschlagsarten im Überblick
Bezeichnungen, Wetterkartensymbole und ihre Bedeutungen
Bezeichnung
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Wetter-
karten- Symbol |
Beschreibung
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Regen
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Wasser in Tropfenform, andere Typen: Nieselregen, Eisregen (unterkühltes Wasser, das schlagartig bei Auftreffen gefriert)
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Schnee
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lockere, feste Form (ab etwa −12 °C kondensiert der Wasserdampf direkt zu kleinen Eiskristallen („Resublimation“), die sich dann zu Schneeflocken zusammenballen).
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Graupel
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Unregelmäßige, feste, sehr leichte (lufthaltige) Form (gefrorene Körnchen von 2–5 mm Größe, die durch kräftige Aufwinde etwa an Kaltfronten entstehen können).
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Hagel
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Gefrorene Regentropfen (Eis), > 5 mm Durchmesser, die aus einem Kondensationskern und mehreren gefrorenen Schichten bestehen.
Es gibt auch unregelmäßig geformte bzw. aus mehreren Einzelkörnern zusammengesetzte Hagelkörner. Die Entstehung erfolgt in Schauern und Gewittern mit sehr starken Aufwinden. |
Polarschnee
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Eisnadeln, die bei starkem Frost unmittelbar aus dem Wasserdampf der bodennahen Luft resublimieren und dann zu Boden fallen.
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Nebelnässen
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Wasser in sehr kleiner Tropfenform, deswegen sehr kleine Niederschlagsmenge
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Tau
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Wasserdampf, der an Objekten zu feinen Wassertröpfchen kondensiert
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Reif
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Wasserdampf, der an Objekten zu feinen, und auf ausgedehnten kalten Flächen (Schnee- bzw. Eisfeldern) bis zu 5 cm großen Eiskristallen resublimiert.
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Zusammenfassung
- Oberhalb des Kondensationsniveaus bilden sich kleine Tröpfchen zu einer Wolke.
- Bei einer Temperatur von 0 °C bis -12 °C besteht die Wolke fast ausschließlich aus unterkühlten Wassertröpfchen. Diese können miteinander kollidieren und sich zu größeren Tropfen zusammenschließen, die mit der Schwerkraft nach unten fallen.
- Bei einer Temperatur von -12°C bis -23°C bilden sich neben den Wassertröpfchen auch Eiskristalle (Mischwolke). Die Wassertröpfchen prallen dann auf Eiskristalle und das Eiskristall wächst zu Schnee. Die Schneeflocken wachsen weiter, fallen herab, schmelzen meist und fallen dann als Regen auf den Boden. Ist die Luft unter der Wolke sehr kalt, fällt Schnee.
- Hagelkörner bilden sich in Cb-Wolken, wenn der Schnee in eine Luftschicht mit höherer Temperatur fällt, schmilzt, wieder hochgerissen wird und dabei gefriert. Die Eiskörner bzw. Wassertropfen können auf diese Weise mehrmals fallen und wieder hochsteigen, bis sie so schwer sind, dass sie zum Erdboden durchfallen.
Anker: Niederschlagsentstehung = Nied-1; Prozess Niederschlagsentstehung = Nied-1a; Niederschlag+Fronten = Nied1b;
Niederschlagsarten Nied-2; Niederschlagsarten+Wolken = Nied-2a; Niederschlagsarten+Überblick = Nied2b:
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