Mondorf Wetter
Malte Neuper,
Dipl.-Met.
Adenauerplatz 3A
53859 Niederkassel-Mondorf

Formen des Niederschlags

Als Niederschlag bezeichnet man jede Form von Wasser (flüssig oder fest), das von Wolken ausgeschieden wird. Hierbei kann man dann differenzieren zwischen fallenden Niederschlägen (z.B. Regen, Hagel, Schnee,...; also Niederschläge, die auf Grund der Schwerkraft auf den Erdboden fallen) und abgesetzten Niederschlägen (z.B. Tau, Reif,...; bei diesen Niederschlägen kondensiert oder sublimiert der in der Luft enthaltene Wasserdampf direkt am Boden oder an Gegenständen oder Wolkentropfen lagern am Boden oder Gegenständen an. Diese Zufuhr von Wasser am Erdboden ist in einigen Gebieten der Erde sogar die Bedeutendste und somit sind es ganz klar auch Niederschläge) und (wie angedeutet) zwischen Niederschlägen in flüssiger und in fester Form. Niederschläge können bekanntermaßen mehr oder weniger gleichmäßig oder in Form von Schauern auftreten. Schauer haben meist einen plötzlichen Einsatz und enden plötzlich und zeichnen sich durch ihre raschen Stärkeänderungen aus. Die festen und flüssigen Niederschlagsteilchen sind in Schauern meist größer als die der gleichförmigen Niederschläge. Während der kontinuierliche Niederschlag meist aus Schichtwolken (z.B. Altostratus und Nimbostratus) fällt, entstehen Schauer in Konvektionswolken (Cumulonimbus), also in einer labil geschichteten Atmosphäre. Es kommt also auf den Zustand der Atmosphäre an, welche Art der Niederschläge entsteht. Ohne weiter auf die spezifischen Prozesse der Niederschlagsbildung einzugehen (kommt vielleicht später in einer weiteren Beschreibung), möchte ich nun nachfolgend die Definition und Beschreibung der verschiedenen Niederschlagstypen auflisten.

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1. Fallende Niederschläge in flüssiger Form

Sprühregen oder Nieselregen
Sprühregen ist ein ziemlich gleichmäßiger Niederschlag und besteht aus den kleinsten, feinen, dicht verteilten Regentröpfchen mit einem Durchmesser zwischen 0.1 und 0.5 mm. Sprühregen fällt meist aus einer relativ mächtigen Stratusschicht mit einer vertikalen Erstreckung von mindestens 500 m. Sprühregen ist charakteristisch für feucht-warme Luftmassen, die von wärmeren in kühlere Gebiete einfließen und sich dabei allmählich durch Kontakt mit der kälteren Oberfläche abkühlen. In solchen Gegebenheiten ist die relative Feuchte der Luft hoch und somit verdunsten die Tröpfchen nicht auf ihrem Weg zum Erdboden. Dies wäre nämlich der Fall bei Tropfen gleicher Größe, die aus einer gewöhnlichen Regenwolke fallen. Man sähe dann nur Fallstreifen (genaue Bezeichnung: Virga). Die Sprühregentropfen haben eine geringe Fallgeschwindigkeit (0.25 - 2 m/s). Dabei wirkt die Turbulenz der Luft den Tropfen entgegen und die Tröpfchen machen oft eine unregelmäßige Bewegung mit der Luft, die man gut beobachten kann. Die Intensität von Sprühregen ist im Allgemeinen gering.

Regen
Regen ist ein Niederschlag aus flüssigen Wasserteilchen, als Tropfen mit einem Durchmesser von 0.5 bis 5.0 mm und einer Fallgeschwindigkeit zwischen 2.0 und 9.0 m/s. Aufgrund dessen machen Regentropfen nicht so sehr die Luftbewegungen mit wie Sprühregentröpfchen. Größer als etwa 5 mm kann ein Tropfen nicht werden. Bei diesem kritischen Wert kann er nämlich nicht mehr während des Fallens von der Oberflächenspannung zusammengehalten werden und er zerstäubt dadurch in mehrere kleinere Tropfen. Regen enthält somit Tropfen verschiedenster Größe, von denen die kleineren meist nicht den Erdboden erreichen, da sie auf ihrem Weg nach unten verdunsten. Im Anfangsstadium kann die Verdunstung so groß sein, daß sogar gar kein Regen den Boden erreicht und nur Fallstreifen (Virga) unter der Wolke sichtbar sind. Die typischen Regenwolken in unseren Breiten sind Nimbostratus und Cumulonimbus. Beide Wolkenarten haben eine ausreichende vertikale Erstreckung und reichen in der Höhe über das -10 bis -15 Grad Niveau, da sich hier Eiskristalle effektiv bilden können und in unseren Breiten die Niederschlagsbildung durch Eiskristalle der bedeutendste Regenentstehungsprozeß ist. Der Sättigungsdampfdruck ist nämlich über Eis geringer als über Wasser. Der Wasserdampf kondensiert somit über Eis früher, während Wassertröpfchen verdunsten. Auf Kosten der Wassertröpfchen wachsen also die Eiskristalle. Diese werden dann auch durch Verhakung und Berührungen mit gleichzeitigem Anfrieren immer größer, bis sie durch ihr Gewicht nicht mehr von den Aufwinden, die in einer Wolke herrschen, getragen werden können. Sie beginnen nun zu fallen, schmelzen in tieferen Lagen mit Temperaturen über 0 Grad und erreichen als gewöhnlicher Regentropfen dann den Erdboden.
Nun, Regen aus Cumulonimbuswolken sind im Allgemeinen nur von kurzer Dauer, da die Wolke nur eine geringe horizontale Erstreckung aufweist. Der Regen ist jedoch sehr stark mit raschen Änderungen der Intensität. Aufgrund der kräftigen Hebung können sich in dieser Wolke große Tropfen bilden.
In Nimbostratuswolken ist die Hebung dagegen mäßig und die Tropfen und die Intensität des Regens sind ebenso von mäßiger Größe. Die Dauer ist aber dafür länger und auch das "benetzte" Gebiet ist "ausladender".

2. Fallende Niederschläge in fester Form

Schnee
Schnee ist ein Niederschlag aus einzelnen oder aneinanderhaftenden Eiskristallen (Schneeflocken). Einzelne Schneesterne haben einen Durchmesser zwischen 1 bis 5 mm, während die Größe von Schneeflocken 1 bis 3 cm beträgt. Die Form der Eiskristalle hängt von der Temperatur ab bei der sie gebildet werden. Folgende Tabelle gibt darüber Aufschluss;:

Temperaturbereich Form
0 bis -3 Grad dünne hexagonale Platten
-3 bis -5 Grad Nadeln
-5 bis -8 Grad Prismen mit Höhlungen
-8 bis -12 Grad hexagonale Platten
-12 bis -16 Grad dendritische Kristalle
-16 bis -25 Grad Platten
-25 bis -50 Grad Prismen mit Höhlungen

Da ein Eiskristall auf dem Weg zum Boden durch unterschiedlich temperierte Luftschichten fällt, wird er von verschiedenen Arten aufgebaut. Und somit gleicht kein Schneestern dem zweiten. Die Temperatur der unteren Luftschichten ist außerdem dafür verantwortlich, dass überhaupt Schnee fällt. Die Luft darf nämlich auf keinen Fall großartig über Null Grad warm sein, da sonst die Eiskristalle schmelzen und einfach Regen fällt. Bei der Vorhersage von Schnee oder Regen muss man also die Temperatur der Luft unter der Wolke im Auge behalten um hoffentlich richtig zu liegen. Einen guten Aufschluss gibt dabei die Relative Topographie (ReTop; cooler Fachausdruck) zwischen dem 1000 hPa und dem 500 hPa Niveau. Die ReTop ist die Dicke der Schicht zwischen (so Pi mal Daumen) dem Erdboden und der Mitte der Lufthülle in der sich das Wetter abspielt (Troposphäre). Ist die Luft kalt, so ist auch die Schichtdicke, also die ReTop gering (Kälte zieht sich zusammen. Daher sind auch die Winterferien nur eine Woche lang, während die Sommerferien 6 Wochen dauern) und Schneefall ist möglich. Ist die ReTop groß, so ist auch die Luft warm und Regen ist eher wahrscheinlich.
Beim Niederschlag als Schnee gibt es wie beim Regen zwei Formen. Den Schneeschauer und den Schneefall. Schneeschauer hängt wie der Schauer mit Konvektionswolken zusammen, also einer labil geschichteten Atmosphäre. Schneefall resultiert dagegen aus einer langsamen Hebung der Luft. Sind diese Aufgleitprozesse noch sehr großräumig, so kommt es zu langandauernden Schneefällen.
Reifgraupel
Reifgraupel ist ein Niederschlag aus undurchsichtigen, weißen Eiskörnern. Sie sind von einem kugel- oder kegelförmigen Aussehen und haben einen Durchmesser von 2 bis 5 mm. Die Reifgraupelkörnchen sind zerbrechlich und leicht zusammendrückbar. Wenn sie auf einen harten Boden niederfallen, so springen sie auf und zerbrechen. Reifgraupel kommt vor bei Temperaturen in Bodennähe um 0 Grad. Er fällt meist schauerartig und vermischt mit Regen und oder Schnee. Die Entstehung von Reifgraupel geht auf Schneesterne zurück, an die unterkühlte Wassertröpfchen anfrieren oder direkt Wasserdampf sublimiert.
Schneegriesel
Schneegriesel ist ein Niederschlag aus undurchsichtigen, kleinen, weißen Eiskörnchen mit einem rauhreifartigen Überzug. Sie sind eher länglich oder abgeplattet, haben einen Durchmesser von weniger als 1 mm und fallen bei Temperaturen unter 0 Grad. Im Gegensatz zu Reifgraupelkörnern springen Schneegrieselkörnchen auf hartem Boden nicht auf und zerbrechen auch nicht. Schneegriesel fällt eher aus Stratusbewölkung oder Nebel und nie schauerartig. Die Niederschlagsmenge ist meist gering.
Eiskörner
Eiskörner sind mehr oder minder durchsichtige Eiskügelchen. Sie sind rund oder in seltenen Fällen kegelförmig mit einem Durchmesser kleiner als 5 mm. Sie fallen bei Temperaturen um 0 Grad und springen auf einer harten Unterlage auf. Typisch dabei ist ein deutliches Rauschen. Sie entstehen aus Regentropfen, die gefrieren, oder aus Schneeflocken, die erst fast schmelzen und dann wieder gefrieren. Dabei geschieht das Wiedergefrieren meist in den untersten Schichten der Luft, wenn sich z.B. ein Kaltluftsee am Boden gebildet hat.
Frostgraupel
Frostgraupel besteht aus durchscheinenden, runden oder unregelmäßigen und schwer zusammendrückbaren Bällchen. Sie haben meist einen weißen trüben Kern, um den eine ziemlich dünne klare Eisschicht lagert. Der Durchmesser beträgt zwischen 1 bis 5 mm. Frostgraupel fällt bei Temperaturen um 0 Grad und oft schauerartig vermischt mit Regen. Auch sie springen auf einer harten Unterlage auf und verursachen ein deutliches Rauschen. Frostgraupel wird gebildet aus Reifgraupel oder Schneegriesel, an den sich unterkühlte Tröpfchen beim Fallen durch die Wolke angelagert und somit mit einer dünnen Eisschicht überzogen hat, oder aus teilweise geschmolzenen und dann wieder gefrorene Körner.
Eisprismen und Eisnadeln
Eisprismen und Eisnadeln sind nicht-verzweigte Eiskristalle in Form von Nadeln, Säulen oder Plättchen. Sie sind oft so klein, dass sie in der Luft zu schweben scheinen. Zu Niederschlag aus Eisprismen oder Eisnadeln kommt es bei strenger Kälte (Bei Temperaturen unter -15 Grad). Sie können aus einer stratiformen Wolke oder auch aus klaren Himmel fallen. Bei klarem Himmel haben sie sich direkt aus der Sublimation des Wasserdampfes gebildet und erzeugen wunderschöne Spiegelungen.
Hagel
Hagelniederschlag besteht aus durchsichtigen bis undurchsichtigen Eiskugeln oder Eisstücken mit einem Durchmesser von 5 bis 50 mm (aber sogar 10 cm sind möglich). Hagelkörner können einerseits aus Klareis bestehen oder zeigen einen schalenartigen Aufbau aus sich abwechselnden klaren und trüben Schichten von mindestens 1 mm Dicke. ACHTUNG FOLGENDES LIEST MAN ZWAR OFT, ABER ES IST FALSCH UND WIRD HOFFENTLICH DEMN─CHST NOCH BERICHTIGT: Der schalenartige Aufbau zeigt gut das mehrmalige Auf- und Absteigen in verschieden temperierten Luftschichten bei der Entstehung. Hagel wird in Cumulonimbuswolken gebildet, in denen beträchtliche Aufwinde herrschen können. Diese reißen dann das Hagelkorn in die Höhe und eine neue Schale kann sich anlagern. Wenn das Hagelkorn dann zu schwer ist oder der Aufwind nachläßt, fällt das Korn wieder (neue Schale), kommt unter Umständen in eine neue Aufwindzone, die es wieder nach oben trägt (noch eine Schale). Dies wiederholt sich dann so oft, bis das Hagelteilchen nun endgültig zu schwer ist und endlich auf den Boden fallen kann.

Übersicht:
Niederschlagsart Durchmesser in mm Fallgeschwindigkeit in m/s
Sprühregen 0.1 - 0.5 0.25 - 2.0
Regen 0.5 - 5 2.0 - 9.0
Eisnadeln 1.5 0.5
Schneesterne 1 - 5 0.3 - 0.7
Schneeflocken 10 - 30 1.0 - 2.0
Graupel 1 - 5 1.5 - 3.0
Hagel 10 - 30 größer als 5.0