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Der Niederschlag
Regen, Schnee, Hagel und Glatteis.
Temperaturprofil und Niederschlagsarten
Ob ein Schauer als Regen, Schnee, Graupel oder Glatteis fällt, hängt nicht vom Zufall ab: alles entscheidet sich im Temperaturprofil, der Art, wie sich die Temperatur vom Boden bis zur Wolke ändert.
Die Rolle des vertikalen Profils
Die Art des Niederschlags hängt von der Temperatur auf jeder Ebene ab. Ist es von oben bis unten negativ, erreicht der Schnee den Boden. Lässt eine warme Schicht, über der 0-°C-Isotherme, die Flocken schmelzen und eine dünne kalte Schicht sie knapp über dem Boden wieder gefrieren, entsteht gefrierender Regen. Ist die untere kalte Schicht dicker, verfestigen sich die Tropfen zu Graupel, bevor sie den Boden berühren.
Gefrierender Regen und Graupel
Gefrierender Regen ist unterkühltes Wasser, das bei Kontakt mit Oberflächen sofort gefriert und besonders gefährliches Glatteis bildet, weil es glatt und durchsichtig ist. Graupel dagegen ist beim Fallen schon gefroren: er springt zurück und richtet weniger Schaden an, macht aber die Böden glatt.
Die Schneefallgrenze
Die Höhe, in der Schnee zu Regen wird, hängt nicht nur von der Lufttemperatur ab, sondern von der Feuchtkugeltemperatur: beim Schmelzen nehmen die Flocken latente Wärme auf und kühlen die Luft um sich ab. Schnee kann also halten, obwohl die Luft leicht positiv ist; die Grenze liegt oft einige Hundert Meter unter der 0-°C-Isotherme.
💡 Gefrierender Regen erfordert eine warme Schicht in der Höhe über einer dünnen Schicht unter 0 °C in Bodennähe: eine genaue und gefürchtete Konstellation.
Konvektiv, stratiform und Wetterradar
Nicht alle Regen gleichen sich: ihre Struktur, gleichmäßig oder in Schauern, verrät den Wolkentyp, der sie erzeugt, und bestimmt, wie man sie misst.
Stratiform und konvektiv
Der stratiforme Niederschlag, aus Nimbostratus, ist ausgedehnt, gleichmäßig und von mäßiger Intensität: er bedeckt weite Zonen stundenlang. Der konvektive Niederschlag, aus Cumulonimbus, ist lokal, kurz und intensiv: das sind die Schauer. Auf dem Radar erzeugt das Schmelzen des Schnees stratiformer Systeme ein horizontales helles Band, einen Ring starker Reflektivität auf der Ebene, wo die Flocken schmelzen.
Die Messung am Boden
Der Regenmesser mit Kippwaage zählt den Niederschlag, jede Kippung entspricht einer kleinen Wassermenge; 1 mm entspricht 1 Liter pro Quadratmeter. Das Disdrometer misst Größe und Geschwindigkeit der Tropfen, was die Unterscheidung zwischen Regen, Schnee und Hagel verfeinert.
Das Wetterradar
Das Radar sendet Wellen aus und misst das vom Niederschlag zurückgeworfene Echo. Die Reflektivität, ausgedrückt in dBZ auf einer logarithmischen Skala, hängt von Größe und Anzahl der Tropfen ab: einige dBZ für Nieselregen, über 50 dBZ für einen Hagelschauer. Die Dualpolarisationsradare senden horizontale und vertikale Wellen und unterscheiden so Regen, Schnee und Hagel nach der Form der Ziele. Das Doppler-Radar misst zusätzlich die Geschwindigkeit der Ziele: es erkennt die Rotationen eines Gewitters, Zeichen eines potenziell tornadischen Mesozyklons.
💡 Die Reflektivität in dBZ schätzt die Intensität; die Dualpolarisation identifiziert die Niederschlagsart; der Doppler-Effekt zeigt die Rotationen, Grundlage der Tornadowarnung.
Hagel, Graupel und Schneearten
Unter dem gemeinsamen Begriff fester Niederschlag verbergen sich Objekte mit sehr verschiedenen Mechanismen, vom zerstörerischen Hagel bis zum Pulverschnee.
Der Hagel
Das Hagelkorn wächst durch Anlagerung, das heißt durch Aufschichtung aufeinanderfolgender Lagen: in den kräftigen Aufwinden eines Cumulonimbus fängt es unterkühlte Tröpfchen ein, die auf ihm gefrieren. Je stärker der Aufwind, desto länger kann er das Hagelkorn schweben lassen und wachsen. Sehr großer Hagel deutet also auf heftige Gewitter. Aufgeschnitten zeigt ein großes Hagelkorn konzentrische Schichten, wie eine Zwiebel.
Der Graupel
Der Graupel ist eine Flocke, die durch unterkühlte Tröpfchen bereift ist, die auf ihr gefrieren und ein kleines weißes, weiches Kügelchen bilden. Er ist kleiner und viel zerbrechlicher als Hagel, mit dem man ihn nicht verwechseln darf: man trifft ihn vor allem in winterlichen Schauern.
Schneearten und Schnee-Wasser-Verhältnis
Die im Schnee enthaltene Wassermenge variiert stark: das Schnee-Wasser-Verhältnis, die Schneedicke für eine gegebene Wassermenge, liegt im Mittel bei etwa 10 zu 1, steigt aber für kalten Pulverschnee und sinkt für nassen Schnee. Nahe 0 °C klebt der schwere, klebrige Schnee an Strukturen, beschwert Äste und Kabel und bricht.
💡 Im Mittel entspricht 1 cm Schnee etwa 1 mm Wasser, aber dieses Verhältnis variiert stark mit der Temperatur.
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