Niederschläge im Winter

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Mit Verstand und Hammer die Erde erkunden
Mente et Malleo

Dieser Winter hat uns ja mal wieder die volle Bandbreite der winterlichen Niederschläge gezeigt. Von Regen über Graupel und Schneeregen bis Schnee war alles dabei. Sogar Blitzeis hat die Straßen und Fußwege oft regelrecht unpassierbar gemacht. Jede dieser Niederschlagsformen hängt sowohl von der Lufttemperatur als auch von der Bodentemperatur ab. Die Zutaten für ein anständiges Winterwetter wären kalte Temperaturen unter dem Gefrierpunkt sowohl in den Wolken als auch am Boden.

Schnee

Schneefall

(Image NOAA NSSL, verändert)

Den Anfang macht meist Schnee, der sich in der Höhe bildet. Hier hat ein winziger Kristallkeim, zum Beispiel Staub oder Pflanzenpollen, dazu geführt, dass etwas Luftfeuchtigkeit als Eis an ihm auskristallisiert. Unser kleines Staubkorn wird mit einer dünnen Eisschicht überzogen, die Schneeflocke beginnt zu wachsen. Dabei arrangieren sich die Wassermoleküle so, dass eine hexagonale Struktur entsteht. Das bedeutet, die Eiskristalle haben grob gesagt eine sechseckige Form. Das kann man gut an mikroskopischen Aufnahmen von Schneeflocken erkennen. Während unsere Schneeflocke langsam wächst, gewinnt sie gleichzeitig an Gewicht und beginnt, in der Luft abzusinken. Trifft sie während ihres Weges zur Erde auf feuchte Luft, so werden weitere Wassermoleküle angelagert, unser Eiskristall wird also weiterwachsen und größer werden. Da jede Schneeflocke auf ihrem Weg unterschiedliche Bedingungen antrifft, werden sie auch auf unterschiedliche Weise weiterwachsen. Daher ist jede Schneeflocke auch von den anderen zu unterscheiden, auch wenn die Grundregeln, nach denen sich die Wassermoleküle anlagern, für alle Schneeflocken gleich sind. So entstehen bei bestimmten Luftfeuchtigkeits- und Temperaturbedingungen Eiskristalle mit langen spitzen Nadeln, bei anderen hingegen größere Kristallflächen. Ob unsere Schneeflocke aber den Boden auch als Schneeflocke erreicht, hängt von davon ab, ob es auch auf ihrem weiteren Weg kalt genug ist.

Plate XIX of "Studies among the Snow Crystals … " by Wilson Bentley, "The Snowflake Man." From Annual Summary of the "Monthly Weather Review" for 1902.

Graupel

(Image NOAA NSSL, verändert)

Wenn unser Schnee auf seinem Weg von der Wolke zum Boden durch eine wärmere Luftschicht muss, dann schmelzen sie teilweise auf. Wenn dann in tieferen Luftschichten wieder ausreichend kältere Temperaturen herrschen, gefrieren die geschmolzenen Schneeflocken zu kleinen rundlichen Pellets und bilden Graupel.

 

Gefrierender Regen

Blitzeis

(Image NOAA NSSL, verändert) 

Ist die wärmere Luftschicht dick genug ist, schmelzen die Schneeflocken komplett auf. Liegt unter der wärmeren Luftschicht eine dünne Schicht mit frostigen Temperaturen, dann reicht die Zeit nicht mehr aus, um zu gefrieren bevor sie den Boden erreichen. Diese unterkühlten Tropfen werden dann beim Kontakt mit Gegenständen, die selber eine Temperatur von 0° oder kälter haben, gefrieren. Dabei bildet sich dann eine Eisschicht, das so genannte Blitzeis, um Äste, Stromleitungen oder auf Straßen und Gehwegen.

Gunnar Ries studierte in Hamburg Mineralogie und promovierte dort am Geologisch-Paläontologischen Institut und Museum über das Verwitterungsverhalten ostafrikanischer Karbonatite. Er arbeitet bei der CRB Analyse Service GmbH in Hardegsen. Hier geäußerte Meinungen sind meine eigenen

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