Entstehung von Gewittern

Gewitter sind faszinierende, aber auch kleinräumig gefährliche Wettererscheinungen in Thüringen. Eine Gewitterwolke wirkt wie ein zeitweiliges gewaltiges atmosphärisches Wärme-, Wind- und Wasserkraftwerk, in dem Unmengen an Energie in Arbeit umgesetzt werden.

Starken Einfluss auf die Entstehung von Gewittern haben, neben der großräumigen Wetterlage, vor allem die Struktur und Nutzung der Landoberfläche. Dabei sind insbesondere die Topografie und die Ausrichtung der Berghänge (Exposition) hervorzuheben. Aber auch die Oberflächenbeschaffenheit (Vegetation, Bodenart, Landnutzung, usw.) spielt eine wesentliche Rolle. Diese kleinräumig steuernden Faktoren sorgen oftmals dafür, dass Gewitter in einigen Regionen überdurchschnittlich häufig vorkommen, während sie an anderer Stelle nur selten in Erscheinung treten.

Die Gewitterentstehung beginnt mit einzelnen Luftpaketen, die ausgehend von erdbodennahen Schichten gehoben werden. Die Hebung kann durch starke Sonneneinstrahlung und damit einhergehender Erwärmung, durch topographische Hindernisse wie Gebirge oder durch dynamische Prozesse in der Atmosphäre ausgelöst werden. Besitzen die aufsteigenden Luftpakete ausreichend Feuchtigkeit, kommt es ab einer gewissen Höhe (meist zwischen 1 und 2km) zur Kondensation und damit zur Wolkenbildung. Die ersten kleinen Quellwolken entstehen.

Das Prinzip ist dabei ähnlich dem eines Kochtopfes, bei dem das Wasser nach dem Anschalten der Herdplatte am Deckel kondensiert.

Bei der Wolkenbildung wird zusätzlich wieder die Wärmemenge frei, die vorher für die Verdunstung des Wassers am Boden benötigt wurde. Ist die Wolkenluft dadurch wärmer als die Luft, die die Wolke umgibt, so kann die Wolkenluft weiter nach oben aufsteigen und die Wolke vergrößert sich.

Ab einer gewissen Höhe hat sich die Wolkenluft bis auf unter 0°C abgekühlt, sodass die Wolkentröpfchen gefrieren können. Dieser Prozess ist am fasrigen Aussehen des oberen Teils der Wolken zu erkennen. Zu diesem Zeitpunkt kann auch schon ein Abwindbereich vorhanden sein, in dem der Niederschlag fällt. Der Niederschlag entsteht, wenn die Wassertropfen an den Eiskristallen gefrieren und irgendwann so schwer werden, dass sie vom Aufwind nicht mehr in der Luft gehalten werden können. Beim Fallen schmilzt das entstandene Gebilde wieder ab und erreicht den Erdboden als Regentropfen. Hagel entsteht, wenn der Aufwind stark genug ist, um auch große zusammen gefrorene Teilchen in der Luft zu halten, die nicht bis zum Erdboden wieder vollständig abgeschmolzen sind.
Das gleichzeitige Vorhandensein und Aneinanderreiben von Wassertropfen und Eiskristallen führt zur Ladungstrennung innerhalb der Wolken, sodass ab diesem Entwicklungsstadium auch schon die ersten Blitze auftreten können. Blitze sind der sichtbare Ausgleich der innerhalb der Wolke erzeugten Ladungsunterschiede. Je nach räumlicher Verteilung der Ladungsfelder und Ladungsausgleichsbahnen unterscheidet man zwischen Wolke-Wolke-Blitzen und Wolke-Erde-Blitzen. Blitze zwischen mehreren Wolken oder Wolkenteilen treten deutlich häufiger auf, als Blitze zwischen Wolke und Erdoberfläche.

Bei anhaltendem starkem Aufwind an der Wolkenvorderseite wächst die Wolke weiter, bis sie eine maximale Höhe von 6 bis 12km (Tropopause) in unseren Breiten erreicht hat. Kann die Wolkenluft nicht weiter aufsteigen, breiten sich die Eiskristalle an der Wolkenobergrenze horizontal aus und die typische Ambossform einer ausgereiften Gewitterwolke entsteht.

Im Niederschlagsbereich werden durch die fallenden Regentropfen auch die umliegenden Luftmassen mit nach unten gerissen, sodass die kurz vor dem Beginn eines Gewitters typischen Starkwindböen (Fallböen) spürbar werden.