Was macht einen Regenschauer zum Gewitter?
Ein Gewitter ist eine konvektive Wettererscheinung, bei der Blitze und damit auch Donner auftreten. Starker Regen allein macht einen Schauer noch nicht zum Gewitter. Manche Gewitter ziehen innerhalb einer Stunde vorüber, organisierte Systeme können dagegen viele Stunden bestehen und große Gebiete erfassen.
Jedes Gewitter kann gefährliche Blitze erzeugen. Kräftige Gewitter bringen außerdem intensiven Niederschlag, schwere Sturmböen, Hagel, Sturzfluten oder Tornados. Auch ein amtlich nicht als Unwetter eingestuftes Gewitter kann durch Blitzschlag lebensgefährlich sein.
Drei Voraussetzungen für Gewitter
Für die Entstehung eines Gewitters braucht es meist Feuchtigkeit, eine labile Atmosphäre und einen Auslöser für die Hebung.
- Feuchtigkeit liefert den Wasserdampf, aus dem Wolkentröpfchen, Regen und Eis entstehen.
- Labilität sorgt dafür, dass ein angehobenes Luftpaket wärmer und leichter als seine Umgebung bleibt und weiter aufsteigen kann.
- Hebung setzt die Luft in Bewegung. Auslöser können ein stark erwärmter Boden, eine Front, zusammenströmende Winde oder ein Gebirge sein.
Meteorologinnen und Meteorologen beschreiben die mögliche Auftriebsenergie häufig mit CAPE, der Convective Available Potential Energy. Ein hoher Wert allein garantiert aber kein Gewitter. Auch die vertikale Windscherung, die Tiefe der feuchten Luftschicht, eine mögliche Sperrschicht und die Stärke des Hebungsantriebs entscheiden darüber, ob Gewitter entstehen und wie sie sich organisieren.
Wie sich eine Gewitterzelle entwickelt
Das bekannte Modell mit drei Phasen beschreibt vor allem eine einzelne, kurzlebige Zelle. Organisierte Gewitter sind komplexer. Sie bilden laufend neue Zellen oder halten Aufwind und Abwind räumlich getrennt.
Entwicklungsphase
Warme, feuchte Luft steigt auf und kühlt ab. Wasserdampf kondensiert. Die dabei frei werdende Wärme unterstützt den weiteren Aufstieg. Aus einer Quellwolke wird eine hoch aufragende Cumuluswolke. In dieser Phase dominiert der Aufwind, und kaum Niederschlag erreicht den Boden.
Reifestadium
Werden Regentropfen und Eispartikel schwer genug, fallen sie und ziehen Luft mit nach unten. In der Wolke bestehen nun Aufwind und Abwind nebeneinander. Meist treten in dieser Phase der stärkste Regen, zahlreiche Blitze, Böen und manchmal Hagel auf.
Erreicht die Wolke die Tropopause, bremst die stabilere Luft darüber das weitere Höhenwachstum. Starke Winde verteilen die Eisteilchen seitlich und formen den typischen Amboss. Blitze können aus der Wolke oder dem Amboss weit über das Gebiet mit Starkregen hinausreichen.
Auflösungsphase
Bei einer einfachen Zelle unterbricht die ausströmende Kaltluft schließlich die Zufuhr warmer, feuchter Luft. Der Aufwind schwächt sich ab, der Regen lässt nach und die Wolke löst sich auf. Blitze sind weiterhin möglich. Nachlassender Regen ist daher kein Entwarnungszeichen.
Die Gewitterwolke Cumulonimbus
Die typische Gewitterwolke heißt Cumulonimbus. Sie besitzt häufig eine dunkle Basis, einen blumenkohlartigen Wolkenturm und im ausgereiften Stadium einen Amboss. Höhe und Untergrenze unterscheiden sich je nach Jahreszeit, Klima und Feuchte in Bodennähe deutlich.
Unter dem Amboss können beutelartige Mammatuswolken hängen. Sie weisen auf komplexe Auf- und Abwärtsbewegungen in diesem Bereich hin, sind aber kein Beweis für die Entstehung eines Tornados. Wolkenformen helfen bei der Beobachtung. Für die Gefahreneinschätzung sind Wetterradar und amtliche Warnungen verlässlicher.
Wie Blitze entstehen
In einer mächtigen Gewitterwolke stoßen Eiskristalle, Graupel und unterkühlte Wassertröpfchen in turbulenten Luftströmungen zusammen. Unter häufig auftretenden Bedingungen tragen diese Kollisionen zur Trennung elektrischer Ladungen bei. Leichte Eiskristalle gelangen eher in den oberen Teil der Wolke, während schwererer Graupel weiter unten bleibt. So bilden sich Bereiche mit unterschiedlichen Ladungen.
Einzelheiten der elektrischen Aufladung werden weiterhin erforscht. Das Grundprinzip ist bekannt: Wird das elektrische Feld stark genug, verliert die Luft ihre isolierende Wirkung und ein Blitzkanal entsteht. Die meisten Blitze verlaufen innerhalb einer Wolke oder zwischen Wolken. Wolke-Erde-Blitze sind seltener, stellen für Menschen und Gebäude aber die unmittelbarste Gefahr dar.
Ein Wolke-Erde-Blitz entsteht über verzweigte Leitblitze und aufwärts gerichtete Fangentladungen vom Boden oder von Objekten. Treffen beide aufeinander, läuft eine helle Hauptentladung durch den Kanal. Mehrere Entladungen können kurz nacheinander denselben Kanal nutzen. Dadurch wirkt ein Blitz flackernd.
Warum der Donner später eintrifft
Ein Blitz erhitzt den schmalen Luftkanal in sehr kurzer Zeit. Die Luft dehnt sich schlagartig aus und erzeugt eine Druckwelle, die als Donner hörbar wird. Das Licht erreicht dich fast sofort, der Schall bewegt sich wesentlich langsamer.
Aus der Zeit zwischen Blitz und Donner lässt sich die Entfernung grob abschätzen. Teile die Anzahl der Sekunden durch drei, um ungefähr die Entfernung in Kilometern zu erhalten. Diese Rechnung erklärt eine Beobachtung, ist aber keine Sicherheitsgrenze. Sobald du Donner hörst, kann dich ein Blitz erreichen.
Als Wetterleuchten werden gewöhnliche, weit entfernte Blitze bezeichnet. Der Blitz ist sichtbar, doch der Donner kommt nicht mehr hörbar an.
Häufige Gewitterstrukturen
Gewitter werden danach unterschieden, wie ihre Aufwinde und Zellen organisiert sind.
- Einzelzellen sind kurzlebig und schwächen sich meist ab, sobald ihr Abwind den Aufwind unterbricht. Trotzdem können sie Blitze, Starkregen und heftige lokale Böen bringen.
- Multizellengewitter bestehen aus Zellen in verschiedenen Entwicklungsphasen. Während alte Zellen zerfallen, entstehen neue und verlängern die Lebensdauer des Systems.
- Gewitterlinien sind lang gestreckte Bänder. Ihr gemeinsamer Kaltluftausfluss kann auf großer Fläche schwere geradlinige Böen verursachen.
- Superzellen besitzen einen beständigen rotierenden Aufwind, den Mesozyklon. Sie können sehr großen Hagel, zerstörerische Böen und Tornados erzeugen. Nicht jede Superzelle bringt jedoch alle diese Gefahren hervor.
Die Struktur kann sich laufend verändern. Ein lockerer Zellverband kann sich zu einer Linie formieren, einzelne Zellen können miteinander verschmelzen.
Wie Hagel wächst
Hagel beginnt mit kleinen Eisteilchen, die in der Gewitterwolke auf unterkühltes flüssiges Wasser treffen. Dieses gefriert an ihnen, während sie durch Bereiche ziehen, in denen Wasser und Eis gleichzeitig vorkommen. Ein ausreichend kräftiger und breiter Aufwind kann wachsende Hagelkörner lange genug in der Wolke halten, damit sie weiteres Wasser aufnehmen.
Die Stärke des Aufwinds ist wichtig. Eine verlässliche Tabelle, die einer bestimmten Windgeschwindigkeit genau eine Hagelgröße zuordnet, gibt es jedoch nicht. Auch die Menge an unterkühltem Wasser, die Temperatur, das Abschmelzen, die Breite des Aufwinds und die Bahn eines einzelnen Korns beeinflussen seine Größe. Hagel fällt, wenn der Aufwind ihn nicht mehr trägt, er den Aufwind verlässt oder dieser schwächer wird.
Klare und trübe Schichten in einem Hagelkorn entstehen unter unterschiedlichen Gefrierbedingungen. Sie dokumentieren nicht einfach mehrere Fahrten bis an die Wolkenobergrenze. Großer Hagel weist auf ein kräftiges Gewitter hin und kann Menschen verletzen, Scheiben zerschlagen sowie Dächer, Felder und Fahrzeuge beschädigen.
Downbursts und plötzliche Böen
Der Abwind eines Gewitters kann zum Boden beschleunigen, wenn Niederschlag die Luft belastet und Verdunstung sie abkühlt. Am Boden breitet sich die Luft rasch in alle Richtungen aus. Ein konzentrierter Fallwind heißt Downburst, eine kleinräumige Form wird oft Microburst genannt.
Solche Böen beschädigen Bäume, Stromleitungen und Gebäude auch ohne Tornado. Für Flugzeuge beim Start und bei der Landung sind sie besonders gefährlich, weil sich Windgeschwindigkeit und Windrichtung abrupt ändern können. Am Boden können Starkregen oder aufgewirbelter Staub die herannahende Böenfront verdecken.
Sicher bei Blitz und Gewitter
Bei einem Gewitter gibt es im Freien keinen sicheren Ort. Warte weder auf den Regen noch auf einen bestimmten Abstand zwischen Blitz und Donner.
Sobald du Donner hörst, geh sofort in ein festes, vollständig geschlossenes Gebäude oder in ein geschlossenes Fahrzeug mit festem Dach und geschlossenen Fenstern. Zelte, Bäume, offene Garagen, überdachte Terrassen, Bushaltestellen, Strandhütten und Golfcarts bieten keinen sicheren Blitzschutz.
Bleib nach dem letzten Donner mindestens 30 Minuten im Schutzraum. Meide in einem Gebäude schnurgebundene Telefone, Wasserleitungen, angeschlossene Elektrogeräte, Außentüren und Fenster. Lehn dich nicht an Betonwände und leg dich nicht auf Betonböden. Mobiltelefone und akkubetriebene Geräte kannst du benutzen, solange sie nicht am Ladekabel hängen.
Wenn kein sicherer Schutzraum erreichbar ist, macht dich keine Maßnahme im Freien sicher. Du kannst das Risiko nur verringern: Verlass erhöhte Stellen, einzelne Bäume, offene Gewässer und Metallzäune. Leg dich niemals flach auf den Boden. Plane Aktivitäten im Freien so, dass du vor Eintreffen eines Gewitters einen geeigneten Schutzraum erreichst.
Bei Hagel und schweren Sturmböen gehst du in ein stabiles Gebäude und hältst Abstand zu Fenstern und Oberlichtern. Ein Fahrzeug mit festem Dach schützt begrenzt, doch großer Hagel kann seine Scheiben zerstören. Lauf nicht nach draußen, um Eigentum zu sichern, wenn das Gewitter bereits da ist.
Wie Gewitter vorhergesagt werden
Zunächst untersuchen Meteorologinnen und Meteorologen die Umgebung. Wetterballons, Satelliten, Bodenmessungen und numerische Modelle zeigen, wo Feuchtigkeit, Labilität, Hebung und Windscherung zusammentreffen könnten. Mehr dazu erfährst du unter Wie Wettervorhersagen entstehen.
Nach der Entstehung eines Gewitters zeigen Radarbilder Intensität, Zugrichtung und Windmuster. Blitzortungssysteme registrieren Entladungen, Satelliten verfolgen rasch wachsende Wolkentürme. Diese Verfahren erkennen gefährliche Gewitter, der genaue Ort und Zeitpunkt einer einzelnen Zelle bleibt dennoch unsicher. Verstehe die Vorhersage als Gebiet und Zeitfenster und beachte aktuelle amtliche Warnungen.
Prüfe das Gewitterrisiko vor dem Aufbruch
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Auf der Airpult-Entdecken-Seite findest du die Vorhersage für jeden Ort.
