Wolkenbildung, Wolken und Niederschlag

Wolken und Nebel bestehen aus feinsten Wassertröpfchen welche sich bei einsetzender Kondensation um kleinste Partikel in der Luft, den Kondensationskernen legen. Zur Kondensation kommt es immer dann, wenn die 100% relative Luftfeuchtigkeit überschritten werden (Taupunkt) d.h. wenn die Luft abkühlt. Kühlere Luft kann weniger Feuchtigkeit aufnehmen als wärmere Luft. Das Kondensationsniveau ist folglich abhängig von Höhe und Feuchtigkeitsgehalt. Bei Temperaturen unter 0°C bilden sich Eiskristalle an Kristallisationskernen.

Das Absinken der Temperatur führt zur am Taupunkt zur Kondensation. Die Gründe für das absinken sind unterschiedlich :

• Kontakt mit kalten Flächen wie große Wasserflächen (Seenebel)
• Mischung von warmen und kalten Luftmassen
• trocken adiabatische Abkühlung - Temperaturveränderung von 1°C bei 100m Höhenunterschied ohne das die relative Luftfeuchtigkeit überschritten wird (adiabatisch = ohne Wärmeaustausch)
• feucht adiabatische Abkühlung -Temperaturveränderung von 0,5°C bei 100m Höhenunterschied bei Überschreitung der relativen Luftfeuchtigkeit (Kondensation)
• Aufsteigen von Luftmassen (Konvektion) durch intensive Sonneneinstrahlung die zum Konvektionsregen führt (Äquator)
• Auftsteigen an Hindernissen wie Gebirgen

Entscheidend für Nebel- und Wolkenbildung ist die Stabilität der Luftschicht d.h. die Temperaturunterschiede der Luftschichten Wird die Luft nach oben hin immer kälter, so kann aufgewärmte Luft ungehindert aufsteigen = feuchtlabile Luftschichtung. Die enstehenden Wolken dehnen sich vertikal aus. Es kommt zur Bildung von Kumuluswolken. Ist nach kurzem Aufsteigen allerdings eine wärmere Luftschicht erreicht so ist ein Aufsteigen und mischen der Schichten nicht möglich = stabile Luftschichtung = Inversion. Es kommt zur Bildung horizontaler Wolken, der Schichtbewölkung, den Stratuswolken.

Abbildung 1 : Wolken bilden sich, wenn feuchte Luft aufsteigt, abkühlt und sich durch die Ablagerung von kondensiertem Wasser an Staubpartikel winzige Wassertröpfchen oder Eiskristalle bilden. Die zehn Hauptarten der Wolken wurden auf der Grundlage ihrer Gestalt und der Höhe in der Atmosphäre, in der sie gebildet werden, klassifiziert. Die verschiedenen Wolkenarten geben Anhaltspunkte über den jeweiligen atmosphärischen Zustand. Folgende Begriffe helfen, die Wolken einzuordnen: Cirrus-Wolken sind dünn und federartig. (Schlechtwetterboten - Tiefdruck naht) Stratus-Wolken werden in Schichten oder zusammenhängenden Massen gebildet. Cumulus-Wolken bilden lockere Massen = vertikale Ausdehnung, feuchtlabile Schichtung Cirro- ist das Präfix für hohe Wolken (auch wenn die Höhe in Abhängigkeit von den Jahreszeiten und geographischen Breiten variiert). Alto- ist das Präfix für Wolken in mittlerer Höhe. Das Präfix Nimbo- und das Suffix -nimbus bedeutet, daß in dieser Wolkenart Niederschlag entsteht.

Die mit Nimbo- oder -nimbus gebildeten Wolken führen letzendlich zu Niederschlag. Wie es genau zur Auslösung des Niederschlags kommt ist bis heute nicht eindeutig geklärt. Es wird spekuliert das die mit Wasser behafteten Staubpartikel in Bewegung geraten, aneinanderstoßen und es irgendwann zum "abschütteln" der Feuchtigkeit kommt.

Folgende Niederschläge werden unterschieden :

• Konvektive Niederschläge in den Tropen z.B. täglich auf kleinen Flächen stattfindet und in den gemäßigten Breiten als Sommergewitter auftritt - Steigungsregen
• Zyklonale Niederschläge - Landregen durch Advektion oder dynamische Konvektion - warme und kalte Luftmassen begegnen sich und es regnet großflächig
• orographische Niederschläge - Steigungsregen an Hindernissen wie Gebirgen

Abbildung 2 : Es gibt unterschiedliche Gründe für das Aufsteigen von Luftmassen und damit verbundene Abkühlung und Niederschlag. 1. Sonne erwärmt die Luftmassen 2. kalte Luft vermischt sich mit warmer Luft 3. warme Luft gleitet über kalte Luft oder 4. ein Hindernis muss überwunden werden