Grundlagen der Meteorologie - 7. Teil

Luftelektrizität -Aufbau der Gewitter- Wolke - Typen des Gewitters

2. Teil: Gewitter

Elektrische Ladung:

Grundbedingung à Ladungstrennung; Gewittertheorie nach Simpson 1927

Grundlagenà Leonard-Effekt à Wasserfallelektrizität: Der feine Wasserstaub entsteht durch Zerfall von Wassertröpfchen an Hindernissen. Es bildet sich eine negative Ladung heraus. Größere Teilchen, die nicht platzen, erhalten eine positive Ladung. Durch die Wirkung der Aufwinde wird der negative Wasserstaub in die Höhe transportiert, während große Tropfen (positive Ladung) ausfallen.

1942 Entdeckung: Eiskristallen, die zerplatzen, nehmen eine negative Ladung an, und die positive Ladung fließt von der Umgebungsluft in die Wolke.

Ladungsverteilung

Im positiven Bereich bis 8°C überwiegt der negative Teil. Ab -15°C überwiegt der positive Teil (Eiskristalle). Im unteren Teil entsteht eine Einlagerung von positiven Teilchen. Dabei ist der Erdboden negativ geladen. Der Ladungsausgleich erfolgt durch den Blitz (Spannungsausgleich). Die Blitze verteilen sich wie folgt:

• Von Wolke zu Wolke
• Von Erde zu Wolke (90%)
• Von Wolke zu Erde (10%)
• Sankt Elmsfeuer (Spitzenentladungen an allen Spitzen, wie z.B. Kirchtürmen

Es gibt folgende Blitzarten: Linienblitze, Perlschnurblitze, Flächen- und Kugelblitze, wobei letztere wissenschaftlich noch nicht ganz nachgewiesen sind.

Der Blitzkanal Æ 10-50 cm (sie liegen im Bereich von einigen 100 Mio. Volt / 20000-22000 Ampere. Sie haben eine Lebensdauer von 10-3 - 10-2 s (Bereich: ein Blitz 55kW). Es entsteht Knallgas (Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff). Diese verbrennt im Blitzkanal, der sehr hohe Temperaturen aufweist. Daher kommt es auch zur Bildung von Plasma. Dabei dehnt sich die Luft schlagartig aus und durchbricht die Schallmauer à Donner. Sichtbar ist dieser Vorgang durch die Verbrennung des Wasserstoffes à Blitz.

Typen des Gewitters

1. Wärmegewitter

• Entstehen nur an heißen Tagen, vorwiegend am Nachmittag
• Es muss feuchtwarme Luft vorhanden sein (feuchtlabile Schichtung)
• Ursache für die Gewitterentstehung liegt in der Überhitzung einzelner Gebiete am Erdboden, so dass es zu einer hochreichenden Thermik kommt (5-30 km)
• Die Gewitter ziehen mit der Höhenströmung allseitig die Luft an, so dass an ihrer Vorderseite der Eindruck entsteht, dass sich die bewegte Luft gegen die Windrichtung bewegt.
• Diese Gewitter werden insbesondere an Flüssen und Seen zum Stehen gebracht
• Wärmegewitter führen zu keiner durchgreifenden Abkühlung (keine Luftmassenänderung)

2. Frontgewitter

• Frontgewitter können zu allen Tages- und Jahreszeiten auftreten, da sie an Kaltfronten gebunden sind.
• Die einfließende Kaltluft bewirkt, das die davorliegende Warmluft heftig nach oben gehoben wird.
• Frontgewitter sind mehrere 100 Kilometer breit
• Sie ziehen sehr schnell und führen zu starken Abkühlungen, zu Starkniederschlägen und Böen
• Am Barographen tritt die sogenannte Gewitternase auf

Der Meridionalschnitt durch die Atmosphäre
Der Verlauf der Temperatur und der Tropopause von Pol zum wurde 1902 von Assmann und Teisseranc de Bort erkundet.

Seine höchste Temperatur beträgt 22,5°C im Juli am nördlichen Wendekreis der Sonne. Über der warmen Troposphäre des Äquators liegt dabei eine kalte Stratosphäre, während über der kalten Troposphäre an den polen eine "warme" Stratosphäre liegt (Kompensationsprinzip). Durch die stärkere Erwärmung des Untergrundes wird die Luft am Äquator wesentlich höher gehoben als in den Polargebieten, so dass der Übergang zur Isothermie/Inversion später erfolgt. Im Bereich des Höhensprunges der Tropopause findet man auch den Strahlstrom (Jetstream).

nächste Ausgabe

Meteorologische Elemente
Luftdruck

aus den Aufzeichnungen der Lehrzeit beim DWD und dem Meteorologischen Dienst der DDR

Marco Ringel, März 2002