Regen – Wolken, Wetter, Wassertropfen

01|Überuns
scinexx.de-DasWissensmagazin
scinexx®-sprich['saineks],eineKombinationaus“science”und“next
generation”-bietetalsOnlinemagazinseit1998einenumfassenden
Einblick in die Welt des Wissens und der Wissenschaft. Mit einem
breiten Mix aus News, Trends, Ergebnissen und Entwicklungen
präsentiert scinexx.de anschaulich Informationen aus Forschung
undWissenschaft.
DieSchwerpunktthemenliegenindenBereichenGeowissenschaften,
Biologie und Biotechnologie, Medizin, Astronomie, Physik, Technik
sowie Energie- und Umweltforschung. Das Internetmagazin spricht
allewissbegierigenUseran-obinBeruf,StudiumoderFreizeit.
scinexx wurde 1998 als Gemeinschaftsprojekt der MMCD NEW
MEDIA GmbH in Düsseldorf und des Heidelberger Springer Verlags
gegründet und ist heute Teil der Konradin Mediengruppe mit dem
bekannten Magazin Bild der Wissenschaft sowie den
Wissensangeboten:wissen.de,wissenschaft.de,scienceblogs.de,
natur.deunddamals.de.
02|Inhalt
01
02
ÜBERUNS
INHALT
03
REGEN
Wolken,Wetter,Wassertropfen
04
IMPRESSUM
03|Regen
Wolken,Wetter,
Wassertropfen
VONANDREASHEITKAMP
KaumeinanderesWetterelementistsounbeliebtwiederRegen.
SchoneinbewölkterHimmelkannfürschlechteLaunesorgenund
niemandfreutsichübernasseKleidungundschlechteSichtbeim
Autofahren.DochhatderRegenzuUnrechteinenschlechtenRuf.
EINWASSERMOLEKÜLAUFREISEN
V
er Verdunstung bis zur Wolke Bevor ein Regentropfen die
Erde erreicht, hat er bereits eine lange Reise hinter sich.
Unser mitteleuropäischer Niederschlag entsteht in der
RegelüberdenriesigenWassermassendesAtlantiks,bevor
ermitderWestwinddriftdasFestlanderreicht.Durchschnittlichbleibt
ein verdunstetes Wassermolekül nur etwa neuneinhalb Tage in der
Luft,bevoresalsNiederschlagwiederzurückzurErdefällt.Begleiten
wir ein Molekül auf seiner Reise vom Erdboden in die Höhe und
zurück.
Verdunstung
Am Anfang eines jeden Regens steht die Verdunstung von Wasser.
HierzuliefertdieSonnedienötigeEnergie.Normalerweisebewegen
sich die H2O-Moleküle im Wasser wild durcheinander. Daher ist es
flüssig. Doch erst mit der zusätzlichen Sonnenenergie können
einzelne Moleküle die Oberflächenspannung des Wassers
überwindenundsichbuchstäblich„inLuftauflösen“.DieTropfenim
WasserverlierennachundnachanSubstanzundwerdengasförmig:
sie verdunsten. Die Moleküle sind nun vollständig in der Luft gelöst,
vergleichbarmitZuckerkristallenimWasser.Wissenschaftlichspricht
man nun bereits vom
Wasserdampf, auch wenn
dieserfürunsereAugennicht
erkennbar ist. Der sichtbare
weiße Wasserdampf aus der
Alltagssprache ist streng
genommen bereits wieder
kondensiert,alsoflüssig.
Luftfeuchtigkeit
Kondensation
und
Diese
feucht-warme
Luftmasse steigt nun mit den
aufgesogenen
Wolkenbildung©IMSIMasterClips
Wassermolekülen wie in
einemFahrstuhlnachoben,dawarmeGasegenerellleichtersindals
kalte.NunnimmtallerdingsmitderHöhederatmosphärischeDruck
auf die Luft ab. Sie kann sich daher ausdehnen und gleichzeitig
abkühlen. Dieser so genannte adiabatische Temperaturverlust kann
bis zu 1°Celsius pro einhundert Höhenmetern betragen. Ein 20°C
warmesLuftpaketdirektüberdemMeerwürdealsotheoretischnach
demAufstiegin2.000MeterHöhedieNullgradgrenzeerreichen.Die
tatsächliche Temperaturentwicklung hängt allerdings von der Höhe
der Luftfeuchtigkeit ab. Denn trockene Luft kühlt fast doppelt so
schnell ab wie feuchtgesättigte Luft. Damit das verdunstete Wasser
sichnunzuWolkenformierenkann,musseszunächstkondensieren,
alsowiederflüssigwerden.
Dies geschieht erst, wenn die Luft keine
weiteren
Wassermoleküle
mehr
aufnehmen kann, also eine relative
Luftfeuchtigkeit von einhundert Prozent
aufweist. Die Fähigkeit der Luft, Wasser
VonderVerdunstungbiszur
Wolke©MMCD
aufzunehmen, hängt jedoch sehr stark
von ihrer jeweiligen Temperatur ab.
Beispielsweise kann ein Kubikmeter Luft
bei 20°C über siebzehn Gramm Wasser
aufnehmen, bei 0°C hingegen nur noch
knapp fünf Gramm. Wenn sich also ein
feuchtegesättigtes Luftpaket weiter
abkühlt,
so
muss
es
seine
„überschüssigen“
Wassermoleküle
irgendwie„loswerden“:dieKondensation
beginnt. Sobald dieser so genannte
Taupunkt erreicht ist, lagern sich die bis
dahin gasförmigen Wassermoleküle an
winzigen Luftverunreinigungen ab und
werden wieder flüssig. Eine Wolke
entsteht.
VOMMOLEKÜLZUMREGENTROPFEN
W
nentstehung im Detail In den Wolken spielen sich
kompliziertereProzesseab,alsesaufdenerstenBlick
erscheinen mag. Dabei ist das faszinierendste wohl
das Phänomen des „unterkühlten“ Wassers: Denn
nochbeiTemperaturenvonunter–40°CelsiuskönnenRegentropfen
indenWolkenflüssigbleiben.DochwarumgefriertdasWassernicht
schon wie am Erdboden bei 0° Celsius und wieso ist das für die
Niederschlagsbildungrelevant?
OhneEiskeinRegen
Wasser braucht zum Gefrieren eine Art „Geburtshelfer“, die so
genannten Gefrierkerne. Diese sind ähnlich wie die
Kondensationskerne winzige Partikel aus Staub, Salzkristallen oder
sonstigen Verunreinigungen. An der Erdoberfläche wimmelt es nur
so von diesen mikroskopisch kleinen Partikeln, in der Luft sind sie
allerdings rar gesät. Daher ist es völlig normal, dass in einer Wolke
mit lauter „gefrierwilligen“ Wassertröpfen nicht genug
Kristallisationskerne vorhanden sind. Das Wasser wird gezwungen,
flüssig zu bleiben. Doch diese kleinen Wolkentröpfen sind zu klein
undleicht,umdirektalsNiederschlagzurErdezufallen.Siemüssen
zunächst gefrieren und anwachsen, um schwer genug zum
„Herunterfallen“zuwerden.
Je tiefer die Temperatur, also
je höher die Luftmassen
steigen, desto einfacher wird
esfürdieH2O-Moleküle,sich
an
die
Gefrierkerne
anzulagern. Sobald sich also
in der Höhe die ersten
Eiskristalle bilden konnten,
wachsendieserasendschnell
an. Von nun an „saugt“ das
Eis die Feuchtigkeit geradezu
aus der Luft auf und lässt
gleichzeitig
weitere
Wolkenbildung©MMCD
Wolkentröpfchen verdunsten.
Durch diesen Prozess müsste die Wasserdampfsättigung der Luft
eigentlich unter 100 Prozent sinken. Doch da H2O prinzipiell die
vollständige Sättigung der Luft anstrebt, werden die unterkühlten
Wolkentröpfchen zur weiteren Verdunstung gezwungen. Die dabei
freigewordenenMolekülelagernsichumgehendandenEiskristallen
anundderProzessbeginntvonNeuem.EineEiswolkeentsteht.
DieWolkeimKühlschrank
Einen vergleichbaren Prozess hat jeder vielleicht schon einmal im
heimischenKühlschrankbeobachtet.LegtmaneinfrischesStückBrot
hinein,soistesspätestensamnächstenTagknochentrocken.Wasist
passiert? Das im Brot enthaltene Wasser verdunstet, bis die
Luftfeuchtigkeit im Kühlschrank 100 Prozent erreicht hat. Dieser
WasserdampffühltsichnunzumEisfachhingezogenundlagertsich
dort ab – die Eiskristalle wachsen und das Brot muss immer mehr
Feuchtigkeit abgeben. Dies führt zu den bekannten Folgen, dass
einerseits das Brot langsam austrocknet und andererseits das
Eisfach immer mal wieder abgetaut werden muss. Im Vergleich mit
der Niederschlagsentstehung übernimmt das Wasser im Brot die
RollederWolkentröpfchenunddasGefrierfachdiederEiskristalle.
Zurück zur Wolke: Denn hier verkleben
nun die immer größer werdenden
Eiskristalle untereinander und wachsen
so
zu
Schneeflocken
oder
Graupelkörnern heran. Sobald die
Schwerkraft die Stärke der Aufwinde
übersteigt, sinken diese aufgrund ihres
Eigengewichts zu Boden: es fällt
Niederschlag. Generell gilt, dass fast
jeder Regentropfen - auch an wärmsten
Regen©IMSIMasterClips
Sommertagen - in der Höhe zuvor aus
Eis bestanden hat. Eine Ausnahme von
der Regel bildet lediglich der Nieselregen, der nicht durch die
Eisphase in der Wolke entsteht, sondern durch das direkte
Zusammenschmelzen von Wolkentröpfchen. Diese so genannte
Koagulation ist aber ein sehr mühsamer und langwieriger Prozess,
da sich das Tropfenwachstum und die gleichzeitige Verdunstung
zumeist die Waage halten. Nur etwa 20 Prozent des
mitteleuropäischen Regens entsteht ohne den „Umweg“ über diese
Eisphase. Ob der „normale“ Niederschlag aus Schnee und Hagel
allerdings auch gefroren am Erdboden ankommt, hängt von der
NullgradgrenzeinderLuftab.BeiunsliegtsieimSommerbeietwa
3.000MeternHöhe,imFrühlingbeietwa800MeterundimWinter–
theoretisch – bei etwa 1.000 Meter unter dem Erdboden. Vor allem
im Sommer kommt es vor, dass der Regen vor dem Aufprall bereits
wiederverdunstetistunderneutalsWasserdampfaufsteigt.
HamburgerimfreienFall
Die meisten Menschen stellen sich Regentropfen wahrscheinlich
kugelrundodertränenförmigvor–wieebendieklassischenTropfen
aus dem Wasserhahn. Doch weit gefehlt. Lediglich in den Wolken
haben sie eine annähernd kugelrunde Form. Bei ihrer Reise zur
Erdoberfläche sind sie durch ihre Geschwindigkeit einem so starken
Luftwiderstandausgesetzt,dasssieuntenstarkabflachen.Wennsie
denBodenerreichen,ähnelnsiedaherehereinemHamburgerdenn
demKlischeedesWassertropfens.
EINEKLEINEREGENKUNDE
Üb
iesel, Schauer und Dauerregen Landregen,
Platzregen,
Schauer,
Nieseln
oder
Wolkenbruch: Regen ist offensichtlich nicht
gleich Regen. Das hat jeder schon einmal am
eigenen Leib erfahren. Manchmal fällt er im
Zeitlupentempo vom Himmel oder die Tropfen
prasseln wie kleine Geschosse zu Boden. Er kann kalt oder warm
sein,ganzeHängeinsRutschenbringenoderauchdieKleidungvöllig
unbemerkt einnässen. Prinzipiell bestimmen die Größe der Tropfen
und ihre Fallgeschwindigkeit die „Regensorte“. Letztere wird nicht
durch die Höhe beeinflusst, aus der der Regen fällt, sondern durch
die Größe und Schwere der Tropfen. Hierbei gilt: je kleiner desto
langsamer fallen sie zu Boden. Bei einem „normalen“ Regen
erreichen die Tropfen eine Geschwindigkeit von fünf Metern pro
Sekunde und eine Größe von circa zwei Millimetern. Doch
Regentropfen können nicht beliebig groß werden. Ihre
WachstumsgrenzeliegtphysikalischbeietwafünfMillimetern,dader
LuftwiderstandbeimFallenallegrößerenTropfeninkleinerezerreißt.
Das ist auch der Grund dafür, warum das Wasser eines
Springbrunnens nie als Strahl den Boden berührt, sondern bereits
vorherzerfällt.
Nieselregen
Niesel- oder auch Sprühregen fällt häufig aus Stratuswolken. Diese
grauenundtiefhängendenWolkenbestehenausreinemWasserund
bildenhäufigeinenebelartigeundeinförmigeSchicht.Sieentstehen
entweder an der Warmfront eines Tiefdruckgebiets oder wenn
feucht-warmeLuftüberkälterenBodenströmt.HoheGebäudeoder
auch Geländeerhebungen können von diesem „Hochnebel“
eingehüllt werden und der hieraus fallende Nieselregen kann oft
tagelang andauern. Dabei sind die Regentropfen mit Durchmessern
zwischen 0,05 bis 0,25 Millimetern sehr klein und ihre
Fallgeschwindigkeit ist mit unter 20 Zentimetern pro Sekunde
entsprechend gering. Die Grenze zum Nebel ist fließend und häufig
nurmesstechnischunterscheidbar.
Landregen
DerlanganhaltendeundzumeistgleichmäßigfallendeLandregenist
bei uns fast ausschließlich an Nimbostratuswolken gekoppelt. Von
unten betrachtet erscheinen diese typischen dunklen Regenwolken
alseinekompakteWolkenschichtmitunklarabgegrenzterUnterseite.
Allerdings reichen diese ausgedehnten Mischwolken aus Eis und
unterkühltem Wasser bis ins oberste Wolkenstockwerk in zehn
Kilometern Höhe hinauf. Dadurch haben die Wolkentröpfchen auf
ihremWegnachuntenlangegenugZeit,umzumittelgroßenTropfen
zwischen 0,5 und 2 Millimetern heranzuwachsen. Der Landregen ist
beiunsder„normale“RegenundfälltmiteinerGeschwindigkeitvon
maximalfünfMeternproSekunde.
Schauer
Wer kennt ihn nicht, den Schauer. Maximal 45 Minuten dauert er
undreichtdochaus,ummitseinenbiszufünfMillimetergroßenund
maximal acht Metern pro Sekunde fallenden Tropfen alles zu
durchnässen. Die Niederschlagsintensität kann innerhalb von
SekundenwechselnunddasNiederschlagsfeldistregionalbegrenzt.
DerauchalsPlatzregenoderWolkenbruchbezeichneteSchauerfällt
fast immer aus den mächtig aufragenden Cumulonimbuswolken.
Diese imposanten „Quellwolken“ haben häufig die Form eines
AmbossundweisendiefürEiswolkentypischefaserigeStrukturauf.
Im
oberen
Stockwerk
bestehensieausEiskristallen,
im unteren hingegen aus
Wassertropfen.
Als
Dauerregen bezeichnet man
einen Niederschlag, der
mindestens sechs Stunden
anhält und bei einem
Starkregen fallen innerhalb
einer Stunde mindestens
siebzehn Liter auf einen
Quadratmeter.
Gewitterwolke©NOAA
STARKREGENIMANFLUG
D
chlandsRegen-Zukunft
Rhein, Oder, Donau oder Elbe – die Liste der Flüsse mit
JahrhunderthochwassernindenletztenzehnJahrenließe
sich
fast
beliebig
erweitern.
Die
Ursache:
Starkniederschlägeprasselnimmerintensiverundinimmerkürzeren
AbständenaufdieEinzugsgebietederStrömehernieder.Dieriesigen
Wassermengen können in der Kürze der Zeit nicht versickern und
bringen die Flüsse zum Überlaufen. Als Grund hierfür wird immer
wieder die globale Klimaerwärmung angeführt – zu Recht, wie
Forscher nun unlängst herausfanden. Denn eine Langzeitstudie des
Deutschen Wetterdienstes zeigt für Deutschland einen
besorgniserregendenTrend:SowohldieAnzahlderTagemitstarken
Niederschlägen als auch die Niederschlagsintensität hat innerhalb
der letzten vierzig Jahre stark zugenommen. Besonders im
Winterhalbjahr konzentriert sich immer mehr Regen auf immer
weniger Tage. Bei diesem so genannten Starkregen prasseln
mindestens 25 mm Niederschlag pro Stunde auf den Boden. Im
Bundesdurchschnitt haben diese Ereignisse in den letzten
Jahrzehntenum20ProzentundinTeilenSüddeutschlandssogarbis
zu50Prozentzugenommen.UndeinEndedesTrendsscheintnicht
absehbar.AbernichtnurdieStarkregentagenehmenzu.“Insgesamt
prägen sich die einzelnen Klimazonen in Deutschland stärker aus”,
erklärt Friedrich-Wilhelm Gerstengarbe vom Institut für
Klimafolgenforschung in Potsdam (PIK). Als direkte Folge könnte
Deutschlandwohlbaldwiederzweigeteiltsein:Indenfeucht-warmen
Westen und den eher trockenen Osten. Bereits heute sind die
bestehenden Gegensätze groß: Im Windschatten des Harz fallen
jährlich nur etwa 400mm Niederschläge, im Westen hingegen
doppeltsoviel.DieUrsachefürbeidePhänomenewirdinzwischenin
den steigenden globalen Temperaturen gesehen. Denn diese
verändern die für Mitteleuropa bestimmende Westwindzirkulation
überdemAtlantik.Diese“Hauptlieferantin”unsererTiefdruckgebiete
hat sich in den letzten Jahren besonders im Winter verstärkt und
bringt immer mehr feuchte Luft nach Deutschland. Denn durch den
Temperaturanstieg kann die wärmere atlantische Luft mehr
Feuchtigkeit aufnehmen, die dann bei uns als Starkregen zu Boden
fällt. Und was ist mit den sibirischen Kaltlufteinbrüchen, die doch
ansonstenimWinterfürkühlesundsonnigesWettersorgen?Deren
Einfluss wird immer schwächer, denn die dafür verantwortlichen
HochdruckgebietemitvergleichbarstabilerWetterlageverlagernsich
stetig weiter nach Osten und können die atlantischen Tiefausläufer
nichtmehr„abblocken“.GrundhierfüristimZusammenspielmitder
globalenErwärmungdergeringereSchneefall.Denndiewinterlichen
Kältehochs können sich besonders gut über geschlossenen
Schneedecken entwickeln. Deren hohe Albedo, also ihre
Rückstrahlung von Sonnenenergie, sorgt normalerweise dafür, dass
sich die Erde nicht allzu schnell erwärmen kann – ein Kältehoch
entsteht.Leiderimmerseltener…
REGENAUFWELTREISE
G
leVerteilungderNiederschlägeKönntemanweltweitalle
Niederschläge für ein Jahr lang sammeln, so würde die
ErdoberflächeungefähreinenMeterhochunterWasser
stehen. Doch die Niederschläge sind auf der Erde nicht
gleichverteilt.SieunterscheidensichsowohlinihrerMengealsauch
in ihrer Häufigkeit. Sowohl die atmosphärische Zirkulation, die
Verteilung von Landmassen und Ozeanen sowie die
Einstrahlungsenergie der Sonne und die damit verbundene
VerdunstungnehmenEinflussaufdieNiederschläge.Vergleichtman
die weltweite Niederschlagsverteilung, so zeigt sich ein auffälliges
Muster, dass man je nach Breitengrad in Regengürtel und
Trockenzonenunterscheidet.
DieWasserflächenderMeeresindinderRegelniederschlagsreicher
als Landflächen, da hier auch erheblich mehr Wasser durch
Verdunstung in die Atmosphäre aufsteigt. An Land ist die
Geländeform ein entscheidender Einflussfaktor. Denn häufig fallen
auf den windzugewandten Seiten von
Gebirgen mehr Niederschläge als auf
ihren Leeseiten. Dies ist dadurch zu
erklären, dass feuchte Luftmassen an
der windzugewandten Seite zum
Aufsteigen gezwungen werden und sich
dabei abregnen. Auf den West- und
NordseitendereuropäischenHoch-und
Mittelgebirge fällt daher mehr Regen als
aufdenwindabgewandtenHanglagenim
SüdenundOsten.
DieRegenweltimÜberblick
BesondersregenreichistesinderNähe
des Äquators. Durch die intensive
Sonneneinstrahlung ist hier die Verdunstung weltweit am größten.
Entsprechend steigen dort große Luftmassen auf und sorgen für
Wolken und Niederschläge. In dieser so genannten innertropischen
Konvergenzzone (ITC) kann es pro Jahr über 4.000 Millimeter
Niederschläge geben. In Deutschland sind es zum Vergleich um die
800Millimeter.
Steigungsregen©MMCD
IndenSubtropenimBereichderWendekreiseherrschthingegenein
ehertrockenesKlima.HiersinkendieLuftmassenab,erwärmensich
dabeiundlösendieWolkenauf,bevorsieabregnenkönnen.Etwa20
Prozent der Erdoberfläche gehören zu diesem so genannten
Trockengürtel,indemauchdiegroßenWüstenunsererErdeliegen.
Es regnet meist weniger als 25 Millimeter pro Jahr oder auch
jahrelang gar nicht. In den gemäßigten Breiten sind die
jahreszeitlichen Wechsel besonders ausgeprägt. In Mitteleuropa ist
der Sommer deutlich wärmer und niederschlagsreicher als der
Winter. Die Niederschläge bilden sich im Sommer durch das
AufsteigenderwarmenLuftundfallenzumeistgegenabendausden
hohenQuellwolken.ImWinterhingegenziehendieLuftmassenvom
Atlantik herüber und regnen sich über dem Landesinneren und an
Gebirgen „ab“. Die Polargebiete sind die einstrahlungsärmsten
Regionen unserer Erde. Entsprechend gering ist hier auch die
Verdunstung und somit die Wolkenbildung. Die mächtigen SchneeundEisdeckeninweitenTeilenvonArktisundAntarktiskonntensich
nur durch jahrtausendelange
Akkumulation der geringen
Niederschlägeansammeln.
NiederschlägeundBreitengrad©MMCD
VOMREGENINDIETRAUFE
B
nregeln&Co
Kaum ein anderes Vermächtnis unserer Vorfahren führt
immer wieder zu solchen Heiterkeitsausbrüchen wie die
Bauernregeln. Doch dass die in Versform gefassten
Witterungsprognosen bei allem Mangel an Reimverständnis
durchaus ihre Berechtigung besitzen, lässt sich inzwischen sogar
wissenschaftlich nachweisen. Denn wie der Wissenschaftler Horst
Malberg herausfand, haben immerhin zwei von drei Prognosen
einenmeteorologischwahrenKern.
“Keinerweiß,was´sWetterbringt-nurderBauer,derisschlauer.”
Jahrhundertelang war der Mensch den Wetterelementen
bedingungslos ausgeliefert. Ein früher Frost konnte die Ernte
vernichten, ein Starkregen die Behausung zerstören oder ein
Gewitter das Vieh vertreiben - mit katastrophalen Folgen. Kein
Wunder also, dass unsere Vorfahren mit ganz besonderer
AufmerksamkeitdasWetterundjedeVeränderungrundumHofund
Flurbeobachteten.DenneineandereVorhersagealsihreeigenegab
es schließlich nicht. Aus heutiger Sicht mögen uns Bauernregeln
plumpoderauchkomischvorkommen,fürdieMenschenimEinfluss
derNaturgewaltenhattensiehäufigeinelebenswichtigeBedeutung.
“Regnet es am Siebenschläfertag, es wohl sieben Wochen regnen
mag.”
Diese wohl bekannteste Bauernregel bezieht sich auf den 27. Juni
und trifft mit bis zu achtzigprozentiger Wahrscheinlichkeit zu. Denn
erst zu diesem Zeitpunkt entscheidet sich, wo in den kommenden
Wochen die Hauptzugbahn der atlantischen Tiefdruckgebiete
verlaufen wird. Verläuft diese im nördlichen Atlantik, so bleibt
Mitteleuropa weitgehend von Schlechtwetterfronten verschont und
derSommerwirdwarmundtrocken.VerläuftsieweiterimSüden,so
wirdeseherkühlundfeucht.
“Abendrot-Gutwetterbot'.Morgenrot-mitRegendroht.”
AuchdieseRegeltrifftsehrhäufigzu.DennderroteAbendhimmelim
Westen weist auf eine Atmosphäre ohne Störungen und somit auf
eine stabile Wetterlage hin. Die Morgendämmerung hingegen färbt
diewestlichanrückendenWolkenrotein.EinigeStundenspäterkann
danndieWarmfrontmitDauerregenundWindeintreffen.
“Siehst Du die Schwalben niedrig fliegen, wirst Du Regenwetter
kriegen.”
VieleTieregeltenalszuverlässigeWetterbeobachter.Hierzugehören
auch die Schwalben, die bei ihrer Nahrungssuche auf Insekten
angewiesen sind. Bei Hochdrucklagen, also sonnigem und warmen
Wetter, werden diese durch die Thermik nach oben getragen.
Entsprechend hoch fliegen daher die Schwalben beim Insektenfang.
Umgekehrt verhält es sich, wenn Tiefdruckausläufer die Landschaft
durchqueren.EssteigenkaumWarmluftblasenindenHimmelauf,so
dass sich sowohl Insekten als auch Schwalben in Bodennähe
aufhalten.
“WennderMondhateinenRing,folgtderRegenallerding”.
Wenn sich das Licht von Sonne oder Mond an den Eiskristallen
mittelhoherSchichtwolkenbricht,entstehenhäufigdiesogenannten
Halo-Erscheinungen. Diese zumeist kreisrunden Lichtbögen zeigen
den Übergang vom Hoch- zum
Tiefdruckgebiet an. Denn die für die
Halos
verantwortlichen
Eiskristalle
wachsen
besonders
gut
bei
gleichmäßigen und lang anhaltenden
Aufwinden, wie sie ein sich näherndes
Tiefdruckgebietmitsichbringt.
Abendrot©IMSIMasterClips
Problematisch
bei
der
heutigen Interpretation der
Volksweisheiten ist deren
häufig enger räumlicher
Bezug.
Denn
eine
Bauernregel
aus
dem
Gebirge kann mit Sicherheit
nicht auf das Tiefland
SonnemitHalo©IMSIMasterClips
übertragen werden, Wetterbeobachtungen am Meer fallen anders
ausalsimtiefstenBinnenland.UndmancheRegelmagimLaufeder
Jahrhunderte auch „verreimt“ worden sein oder durch neuzeitlich
KlimaänderungenihreGültigkeitverlorenhaben.
VOMNIEDERSCHLAGZURWETTERKARTE
W
unktioniertdieRegenmessung?
Wanneswoundwievielregnenwird,beschäftigtdie
Menschheit schon seit Urzeiten. Bereits vor 5.000
Jahren ließen chinesische Herrscher den Regen in
Behältern sammeln und messen. Heute ist die Regenmessung eng
mit der Wettervorhersage verknüpft. Aus dem bereits gefallenen
Niederschlag wird zusammen mit dem aktuellen Wettergeschehen
auf die noch zu erwartenden Regenfälle geschlossen. Das Problem:
HäufigregnetesaneinemOrtundwenigeKilometerentferntscheint
bereits wieder die Sonne. Um diese regionalen Besonderheiten
erfassen zu können, gibt es allein in Deutschland mehr als 5.000
Messstationen. Und via Satellit kann die Entwicklung der
RegenwolkensogardirektausdemAllbeobachtetwerden.
InEchtzeitausdemAll
TRMM, GOES oder MSG – so oder ähnlich heißen die
Wettersatelliten, die in mehreren hunderten bis tausenden
Kilometern Höhe die Erde umkreisen und unserer Wetter genau im
Blick haben. Als besondere Spezialität können diese mit einem
Regenradar den Feuchtegehalt der Atmosphäre vermessen. Das
Radar sendet hierzu über eine rotierende Antenne
elektromagnetische Impulse einer bestimmten Wellenlänge aus. Das
Signal wird von den Wassertropfen oder Eiskristallen mehr oder
weniger stark reflektiert, das erzeugte Echo wird vom Satelliten
aufgefangen und graphisch als Radarbild sichtbar gemacht. Je nach
Größe der Niederschlagselemente variiert das zurückgeworfene
Signal: Mehrere Zentimeter große Hagelkörner reflektieren am
stärksten, der feine Nieselregen hingegen am schwächsten. Setzt
man mehrere Radarbilder zu einer Animation zusammen, so lässt
sich der Verlauf des bereits gefallenen Niederschlags gut
nachvollziehen. Für die Wettervorhersage spielen diese Radarfilme
inzwischen eine große Rolle. Doch Vorsicht: Nicht jedes Regenecho
auf dem Radarbild bedeutet auch Regen am Boden. Denn genau
genommen wird der Niederschlag innerhalb einer Wolke gemessen.
Ob und in welcher Form dieser dann den Erdboden erreicht, hängt
vorallemvonderLufttemperaturunddenWindverhältnissenab.
Ganzgenaugibtesnicht
Um über die tatsächlich am Boden ankommenden Niederschläge
informiert zu sein, sammelt ein dichtes Messnetz „Regendaten“. Die
hierzu nötigen Regenmesser sind weitestgehend standardisiert und
sokonstruiert,dassmöglichstwenigMessfehlerauftreten.Aufeiner
genormten Fläche von zumeist 200 Quadratzentimetern sammeln
die so genannten Pluviometer sämtliche Niederschläge. Dieser
eingefangene Regen wird über einen Trichter in ein Messgefäß
geleitet und dort gesammelt. Leider gilt diese Methode generell als
ungenau, da sich Messfehler durch Verdunstung, hochspritzende
Tropfen oder Windturbulenzen an der Auffangöffnung nicht
vermeidenlassen.JenachModellwirddieMengedesNiederschlags
entwedermanuellabgelesenoderaberdigitalgewogen.
Eine Ergänzung zum herkömmlichen
Regenmesser ist der Pluviograph. Mit
diesem Gerät lässt sich nicht nur die
MengesondernauchderzeitlicheAblauf
des Niederschlags erfassen. Hierzu wird
das eingefangene Wasser auf einer Art
Kippwaage
gesammelt.
Ein
elektronischerReglerlöstbeimErreichen
des Gewichts von einem Millimeter
Niederschlag einen elektrischen Impuls
aus und entleert anschließend das
Gefäß.DieAnzahlderImpulseinnerhalb
Regenmesser©MMCD
einer Zeitspanne gibt Aufschluss über
dieIntensität,DauerundMengedesRegens.DieseMethodekommt
insbesondere bei professionellen Messnetzen zum Einsatz.
Gemessen wird die Menge des Niederschlags übrigens in
Millimetern. Der jeweilige Wert gibt an, wie hoch theoretisch der
gefallene Niederschlag den Erdboden bedecken würde, wenn kein
einziger Tropfen abfließen, verdunsten oder versickern würde. Eine
Niederschlagshöhe von einem Millimeter entspricht dabei exakt
einem Liter Wasser pro Quadratmeter. Fällt Niederschlag in fester
Form,sogiltdieWasserhöhedesgeschmolzenenNiederschlagesals
Messgröße.
VONMACHERN,SAMMLERNUNDSTEINEN
S
alte Tropfen Den bislang ältesten direkten Hinweis auf
RegenfandenGeologenimindischenBundesstaatMadhya
Pradesh. Sie entdeckten dort die mindestens 1.600
Millionen Jahre alten versteinerten Abdrücke von
Regentropfen.DiekleinenEinschlaglöcherhabeneinenDurchmesser
von drei bis fünf Millimetern und befinden sich auf der Oberfläche
vonfreigelegtenSandsteinformationen.AusderelliptischenFormder
Krater schließen die Wissenschaftler, dass der Niederschlag vertikal
oderineinemleichtenWinkelaufdieErdegefallenseinmuss.
StädtealsRegenmaschinen
Das der Mensch aktiv Einfluss auf das Klima nimmt, ist inzwischen
unbestritten.Kaumbekanntjedochist,dassgroßeStädtedieBildung
von Niederschlägen begünstigen. Denn die versiegelte Fläche heizt
sichschnellerundstärkeraufalsdienatürlicheLandschaft.AlsFolge
dieser künstlichen Wärmeinsel steigt die angeheizte Luft über den
Metropolen verstärkt nach oben. Durch die Ansammlung vieler
HochhäuserwirddieserKamineffektsogarnochverstärkt.Sobalddie
Luft an der Stratosphäre abkühlt, kann sie ihre gesammelte
Feuchtigkeit nicht mehr halten. Der Wasserdampf kondensiert an
denreichhaltigvorhandenenRuß-undStaubteilchenundesregnet.
TierischerLuftbrunnen
Viele Tier- und Pflanzenarten
haben sich im Laufe der
Evolution an das häufig
unzureichende
Wasserangebot angepasst.
Ein wahrer Künstler im
Sammeln von Wasserdampf
ist
zum
Beispiel
der
Schwarzkäfer in der NamibWüste.
Zum
direkten
Niederschlag kommt es in
dieser Trockenregion äußerst
BewölkungübereinerGroßstadt©NOAA
selten. Der Käfer macht sich
deshalb den vom Atlantik heranziehenden Nebel zu Nutze. Er reckt
hierzu seinen Hinterleib hoch und sammelt mit seinem Körper das
kostbare Nass. Denn auf seinem kühlen Rücken kondensiert und
verfängtsichdieLuftfeuchtigkeit.AnschließendbrauchtderKäferdie
Tropfen nur noch aufzusammeln. In anderen Trockenregionen wie
derAtacama-WüstemachtsichsogarderMenschdieseErfahrungzu
Nutze. Er stellt riesige Netze auf, an denen sich der Nebel verfängt.
Vor allem in Küstenwüsten lässt sich so auch ohne Regen reinstes
Trinkwassergewinnen.
KraftdesWassers
Regen hat je nach Geschwindigkeit und Bodenbeschaffenheit auch
eine landschaftsformende Wirkung. Jeder hat sicher schon einmal
von der Erde hochspritzende Regentropfen beobachtet. Diese
schleuderndurchdieWuchtihresAufprallsfeinsteBodenteilchenbis
zu 1,5 Meter nach oben. Die damit verbundene Erosion macht sich
nicht nur in einem dreckigen Hosensaum beim Regenspaziergang
bemerkbar, sondern bereitet insbesondere der Landwirtschaft
immerwiederProbleme.
RegenaufBestellung
Der
Menschheitstraum
von
der
Beeinflussung des Wetters ist zumindest
in Teilen bereits in Erfüllung gegangen.
Denn bereits seit fünfzig Jahren müssen
sich moderne Regenmacher nicht mehr
nur auf Regentänze verlassen, sondern
bringenWolkenkünstlichzumAbregnen.
Allein in den USA gibt es über fünfzehn
“Einschlag”eines
Firmen,dieRegenaufBestellungliefern.
Regentropfens©USDA
Die Idee dahinter ist eigentlich einfach:
Für den Regen sind neben genügend Feuchtigkeit und Kälte vor
allem Gefrierkerne nötig. Wenn nun die eigentlich noch nicht
regenfähigen Wolken zusätzlich mit künstlichen Partikeln „geimpft“
werden, kann der Wasserdampf schneller kondensieren und zu
genügendgroßenTropfenheranwachsen.Esregnet.
REGENREKORDE
H
stederExtremereignisse
Welches war das nasseste oder das trockenste Jahr in
Deutschland? Und wo fiel bislang der meiste Regen
innerhalb kürzester Zeit? Hier finden Sie einige
Antworten und Rekorde. Zur Orientierung: Der durchschnittliche
jährliche Niederschlag beträgt in Deutschland rein rechnerisch 770
mm. Dies entspricht einer Wassersäule von 77 Zentimetern auf
jedemQuadratmeterdesLandes.
Deutschland
Regenreichstes Jahr 1981 mit durchschnittlich 996 mmTrockenstes
Jahr1959mitdurchschnittlich552mmHöchsteNiederschlagsmenge
innerhalbkürzesterZeit126mminnurachtMinuten,gemessenam
25.05.1920 in FüssenHöchster Niederschlag innerhalb von 24
Stunden312mminZinnwaldimErzgebirgeam12.08.2002Höchster
monatlicher Niederschlag 777 mm in Lindau/Bodensee im Mai
1933Höchster
jährlicher
Niederschlag
3.503
mm
in
Balderschwang/Allgäu 1970Geringster jährlicher Niederschlag 242
mm in Straußberg/Thüringen 1911Längste Andauer von Nebel
(Sichtweite unter einem Kilometer) 10 Tage und 2 Stunden im Mai
1996 in Neuhaus/Thüringer WaldMaximale Nebeltage innerhalb
einesJahres330TageaufdemBrocken/Harz1958
Weltweit
Höchster Niederschlag innerhalb von 24 Stunden 1.870 mm auf
Réunion am 15.03.1952Grösste jährliche Niederschlagsmenge
26.461 mm in Cherrapunji / Indien vom 01.08.1860 bis
31.07.1861MeisteRegentagenproJahr335aufMountWai´ale´ale/
Hawai(Quelle:DeutscherWetterdienst)
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