Sag mal Prof: Wie entstehen Schnee und Hagel?

Wenn Eis vom Himmel kommt, kann das genauso schön wie schrecklich sein. Entscheidend ist, ob es schneit oder hagelt. Schnee lädt zum Rodeln und Schneemannbauen ein, Hagel sorgt teilweise für zerbeulte Autodächer. Ob eine liebliche Schneeflocke oder ein zerstörerischer Eisklumpen vom Himmel fällt, entscheidet sich weit über dem Erdboden. Wilhelm Kuttler, ehemaliger Professor für Angewandte Klimatologie an der Universität Duisburg-Essen,  erklärt, welche Faktoren das beeinflussen.

Wenn Wasser auf der Erde verdunstet und als Wasserdampf in der Atmosphäre aufsteigt, bilden sich Wolken. Diese können in verschiedenen Höhen auftreten. Ab wenigen Kilometern Höhe sinkt die Temperatur in der Atmosphäre bereits unter den Gefrierpunkt. Das ist eine wichtige Voraussetzung, damit es überhaupt schneien oder hageln kann, aber es ist nicht die einzige. Denn der kalte Wasserdampf kann in der Wolke nicht einfach so eine Schneeflocke oder ein Hagelkorn bilden.

Prof. (i.R.) Dr. Wilhelm Kuttler, Angewandte Klimatologie Universität Duisburg-Essen

Schneeflocken wachsen an Gefrierkeimen

Damit es schneit, müssen sich die Wasserdampfmoleküle an sogenannte Gefrierkeime heften. Das können beispielsweise Staubkörner in der Wolke sein. Setzt sich an einem Gefrierkeim oder -kern ein Wassermolekül an, können weitere Moleküle dort andocken. Es bildet sich nach und nach die typische sechseckige Schneeflocke. Damit die Schneeflocke auf der Erde ankommt, muss die Temperatur auf dem Weg zum Boden so niedrig sein, dass die Flocke nicht wieder schmilzt.

Hagel entsteht häufig bei Gewittern: Wenn es eine längere Zeit sehr warm ist, verdunstet besonders viel Wasser in unserer Atmosphäre. Dadurch entstehen schnelle Aufwinde. Sie treiben den Wasserdampf in Atmosphärenschichten, die rund zehn Kilometer über dem Erdboden liegen. In dieser Höhe herrschen Temperaturen von ungefähr minus 50 Grad Celsius. Auf dem Weg vom warmen Boden in diese Schichten kühlt der Wasserdampf enorm schnell ab.

Aufwinde schleudern die Hagelkörner nach oben

Wenn es in der kalten Atmosphärenschicht wenige Gefrierkeime gibt, kommt es sehr wahrscheinlich zu Hagel. Da viel Wasser versucht zu kristallisieren, bilden sich schnell größere Strukturen um die wenigen Kerne. Diese noch recht kleinen Hagelkörner fallen nach unten. Durch die Aufwinde, die bei einem Gewitter über 100 km/h schnell sein können, wird das Hagelkorn wieder in die Höhe geschleudert. Dort setzt sich erneut Wasserdampf an. Dieser Prozess wiederholt sich so lange, bis das Hagelkorn schwer genug ist, dem Aufwind zu trotzen und auf den Boden fällt.

Da die Körner verschiedene Atmosphärenlagen durchqueren, sind sie immer wieder verschiedenen Bedingungen ausgesetzt. Schneidet man ein Hagelkorn durch, sind verschiedene Schichten zu sehen. Trübe Schichten entstehen bei einem schnellen Zuwachs. Durchsichtige entstehen, wenn der Wasserdampf genug Zeit hat, sich abzulagern.

Es gibt Zwischenstufen wie Graupel und Diamantstaub

Zwischen Schnee und Hagel gibt es zahlreiche Zwischenstufen. Wenn sich beispielsweise an einem schon gewachsenen Eiskristall beim Durchfallen einer wärmeren Schicht viel flüssiges Wasser anlagert, entsteht Graupel, ein weiches Hagelkorn. Bei wenig Wasserdampf und sehr niedrigen Temperaturen, wie sie beispielsweise in der Atmosphäre Sibiriens herrschen, können sich sehr feine Kristalle bilden. Diese heißen dann Diamantstaubschnee und sind kaum zu sehen.

Beitragsbild: Darius Cotoi/Unsplash

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