Gewitter, Blitze
Unter einem Gewitter versteht man eine meteorologische Erscheinung, die durch gegensätzliche Ladungen innerhalb von Gewitterwolken und der Erde mit daraus folgenden Blitzen und Donner sowie starken Winden und Niederschlägen - oft als Hagel - gekennzeichnet ist.
Dabei muss man die elektrischen Entladungen - also Blitzen - der verschieden geladenen Wolken untereinander und die Entladungen von Wolken mit der Erdoberfläche unterscheiden. Etwa 10% der Blitze treffen die Erde, die anderen 90% sind Entladungen zwischen verschiedenen geladenen Wolken.
Gewitter, Blitze
Erdatmosphäre, Luftdruck
Der Druck wird in Hektopascal, in bar oder in mbar (= 10-3 bar) gemessen. Dabei gilt:
1.000 mbar = 1 bar = 1.000 Hektopascal
Der mittlere Luftdruck auf der Erdoberfläche (Höhe = 0 m) beträgt rund 1.013,2 Hektopascal bzw. 1,0132 bar.
Hochdruckgebiete besitzen im Zentrum typischerweise einen Druck von 1.025 mbar. Tiefdruckgebiete in unseren Breiten dagegen einen Druck von beispielsweise 980 mbar. In tropischen Wirbelstürmen kann der Druck dagegen sogar auf ca. 800 mbar absinken.
Die Einheit Hektopascal bzw. bar kommt wie folgt zustande:
Der Druck ist als Kraft pro Fläche definiert:
p = F/A
mit:
p = Druck (Pressure)
F = Kraft (Force)
A = Fläche (Area)
Setzt man in die obige Gleichung für die Kraft 1 Newton und für die Fläche 1 m2 ein, so erhält man eine Einheit für den Druck, die nach dem französischen Physiker Blaise Pascal (1623-1662) benannt worden ist.
1 Pa = 1N/m²
100 Pascal sind ein Hektopascal (hPa) und 100.000 Pascal gleich 1.000 Hektopascal werden als bar bezeichnet.Zum Schluss sei noch erwähnt, dass die frühere Einheit 760 mm Hg (Hg = Quecksilber) - die allerdings in der Medizin noch häufig verwendet wird - einem Druck von 1,0132 bar bzw. 1.013,2 mbar, also dem mittleren Luftdruck in Meereshöhe entspricht.
Erdatmosphäre, Luftdruck
Corioliskraft
Die Corioliskraft spielt im Wettergeschehen auf der Erde, vor allem bei den großen Windsystemen, wie den Monsun- und Passatwinden, aber auch für die Entstehung von Hurrikans eine entscheidende Rolle. Nach der allgemein gültigen Gleichung der Physik, dass Kraft gleich Masse mal Beschleunigung ist, muss jeder Bewegungsänderung eine Kraft zu Grunde liegen. Eine Bewegungsänderung bedeutet entweder eine Änderung der Geschwindigkeit eines Körpers oder aber seiner Bewegungsrichtung.
Corioliskraft
Föhn
Wohl jeder Bayer - aber nicht nur er - kennt diesen von den Alpen herabfallenden warmen und trockenen Wind. Neben der rein meteorologischen Situation spielt dieser warme Fallwind auch für das gesundheitliche Befinden vieler Menschen eine große Rolle. Föhn bedeutet für viele Menschen eine erhöhte Gereiztheit, Nervosität, Unlust, Herz-Kreislaufprobleme oder auch Kopfschmerzen, um die häufigsten Folgen zu nennen.
Föhn
Hoch- und Tiefdruckgebiete
Es gibt kaum einen Wetterbericht im Fernsehen oder in den Printmedien, in dem nicht irgendwelche Hoch- und/oder Tiefdruckgebiete dargestellt oder zumindest erwähnt werden. Wer kennt nicht die Ansagen über ein Azorenhoch oder Atlantiktief, die das Wetter bei uns in erheblicher Weise bestimmen. Zusammengefasst lässt sich feststellen, dass Hoch- und Tiefdruckgebiete die wichtigsten für das Wettergeschehen verantwortlichen Parameter sind.
Hoch- und Tiefdruckgebiete
Tropische Wirbelstürme, Hurrikans, Taifune
Tropische Wirbelstürme sind riesige Tiefdruckwirbel, in denen Wind-Geschwindigkeiten von über 200 km/h auftreten können.
Ihre Ausdehnung kann mehrere 100 km betragen und der herrschende Luftdruck kann typischerweise unter 950 mbar liegen. Es besteht derzeit unter den meisten Wissenschaftlern die übereinstimmende Auffassung, dass infolge der Klimaerwärmung Tropische Wirbelstürme derzeit nicht häufiger vorkommen - aber auf jeden Fall mit größerer Heftigkeit.
Tropische Wirbelstürme, Hurrikans, Taifune
Hagel und Graupel
Hagel entsteht durch das wiederholte Zusammenprallen von in Cumulonimbuswolken bzw. innerhalb einer Gewitterzelle gebildeten Eiskernen mit unterkühltem Wasser.
Dies geschieht deshalb vornehmlich in Gewitterwolken, da in diesen die nötigen Aufwinde herrschen, um die schweren Eiskristalle halten zu können.
Hagel und Graupel
Höhenwinde
Unter Wind versteht man generell die Bewegung von Luft, in der Regel von einem Ort höheren Luftdrucks zu einem Ort tieferen Luftdrucks. Unter einem Jet-stream versteht man einen in der Höhe horizontal verlaufenden Starkwind, also einen Höhenwind. Bei Windgeschwindigkeiten der Höhenwinde oberhalb von 30 m/s = 108 km/h spricht man vom Jet-stream, unterhalb dieser Geschwindigkeit von einer Höhenströmung.
Höhenwinde
Klima, Witterung und Wetter
Klima und Wetter beschäftigen die Menschen seit alters her, natürllich ganz besonders die Menschen in der Landwirtschaft oder in der Seefahrt.
Aber auch bei Wanderungen, beim Bergsteigen oder beim Segeln und natürlich bei den zahlreichen Veranstalten, die im Freien stattfinden, spielt das Wetter eine große, wenn nicht sogar eine entscheidende Rolle.
Die Gesundheit der Menschen ist zusätzlicht stark vom Wetter abhängig - man spricht hier meist von Wetterfühligkeit.
Die gesamte Kultur- und Siedlungsgeschichte der Menschen ist zudem vom Klima beeinflusst.
Klima, Witterung und Wetter
Klimawandel
Die mächtigste Wirtschaftspower, der größte Energiehunger – für viele ist "der Westen“ deshalb alleiniger Verursacher des Klimawandels – doch stimmt das so wirklich?
Es ist nicht von der Hand zu weisen, dass der Klimawandel sich in allen Facetten bereits zeigt. 2016 geht als weiteres Rekordjahr der Durchschnittstemperaturen in die Geschichte ein.
Erst Anfang des Jahres wüteten in den US-Südstaaten Tornados und verschlungen ganze Landstriche. Leider nichts Ungewöhnliches, denn diese Areale gehören zur "Tornado Alley“, in der alljährlich Wirbelstürme toben.
Bloß beginnt – oder besser begann – die Tornado Saison immer erst Ende März und nicht schon drei Monate zuvor.
Dass der menschgemachte Klimawandel real ist, bezweifelt kaum jemand von Rang – jedoch werfen Kritiker gerne ein, dass vor allem "der Westen“, also Erstwelt-Nationen in Europa und auf dem nordamerikanischen Kontinent, die Verursacher seien.
Genau das will der folgende Artikel zum Anlass nehmen, auszuloten, in wie weit wirklich der Westen der Schuldige an dieser Katastrophe ist und wo die Umweltaktivisten übers Ziel hinausschießen.
Klimawandel
Land- und Seewind
Im Laufe eines Sommertages erwärmt sich das Land schneller und stärker als das davor befindliche Meer, dessen Temperatur sich im Laufe eines Tages nur geringfügig ändert. Das hat zur Folge, dass sich auch die darüber befindliche Luft stärker erwärmt als die Luft über der See. Diese warme Luft steigt daher über Land stärker nach oben als die Luft über dem Wasser. Die nach oben steigende Luft erzeugt dabei einen Unterdruck, den die Luft vom Meer her auszugleichen sucht. Es entsteht daher ein Seewind. Die Stärke dieses Windes variiert u.a. mit der Höhe der Temperaturdifferenz zwischen dem Land und dem Wasser.
Land- und Seewind
Luftfeuchtigkeit
Die atmosphärische trockene Luft besteht zu rund 78% aus Stickstoff, zu rund 21 % aus Sauerstoff und zu 1% aus CO2 (Kohlendioxid) und weiteren Gasen, wie z.B. Edelgasen. Diese Luftzusammensetzung ist bis zu einer Höhe von etwa 100 km relativ konstant.
Erst in größeren Höhen, so z.B. in 1.000 km, kommt es zu einem erheblich höheren Anteil an Wasserstoff und Edelgasen.
Luftfeuchtigkeit
Monsune und Passate
Welcher Segler träumt nicht davon, einmal auf einem Segelboot von den Kanaren in die Karibik segeln zu können. Angetrieben von einem stetigen, von achtern her wehenden Passat. Und viele verwirklichen sich diesen Traum sogar. Zu Tausenden warten sie, meist in Gran Canaria auf den Kanaren im November, dem Ende der Hurrikan-Zeit, um mit dem Törn zu beginnen.
Monsune und Passate
Polarlichter
Jenseits der Polarkreise, also in höheren geografischen Breiten als 66,5°, kommen Polarlichter sehr häufig vor. Die oft benutzte Bezeichnung "Nordlicht", oder auch Aurora borealis, trifft dabei allerdings nur auf die Polarlichter der nördlichen Hemisphäre zu, dementsprechend werden Polarlichter der südlichen Hemisphäre als "Südlichter", oder Aurora australis, bezeichnet.
Polarlichter
Regen und Wasser
Regen, also Wasser, das vom "Himmel" kommt, spielt für das Leben auf der Erde eine entscheidende Rolle. Ohne Wasser ist kein Leben möglich. In regenarmen Gebieten müssen daher zur Wasserversorgung entweder Flusswasser, tiefes Brunnenwasser oder Wasser aus Meerentsalzungsanlagen verwendet werden. Oft müssen auch bestimmte Regionen, zumindest zeitweilig, mit Tankschiffen oder auf andere Weise mit Wasser versorgt werden.
Regen und Wasser
Regenbogen
Einen Regenbogen sieht man, wenn Sonnenlicht durch die zahlreichen kugelförmigen Regentropfen eines Regens bzw. eines Regenschauers gebrochen, total reflektiert und beim Austritt wieder gebrochen wird.
Regenbogen
Schnee
Schnee ist die häufigste Art von "festem" Niederschlag.
Neben Schnee gibt es noch Hagel und Graupel als festen Niederschlag, während Regen natürlich zu dem flüssigen Niederschlag gehört Schneekristalle entstehen, wenn sich in den Wolken feinste Tröpfchen unterkühlten Wassers - mit Temperaturen unter ca. -12 °C - an Kristallisationskeimen, wie beispielsweise Staubteilchen anlagern dann gefrieren können.
Schnee
Warum ist die Sonne rot und der Himmel blau?
Wenn die Sonne hoch am Himmel steht, erscheint sie nahezu weiß, wenn sie tiefer steht verändert sich ihre Farbe ins Gelbliche und beim Sonnenauf- und Untergang ist sie rot. Aber auch bei stark verschmutzter Luft, wie z.B. bei (Wald)Bränden mit starker Rauchentwicklung, kann die Sonne sogar hoch am Himmel rot erscheinen.
Warum ist die Sonne rot und der Himmel blau?
Sichtverhältnisse, Sichtweiten
Die Sichtweiten auf der Erde hängen einerseits von der Erdkrümmung, zum anderen aber auch stark von den herrschenden meteorologischen Sichtverhältnissen ab. Jeder weiß um die extrem geringen Sichtweiten bei Nebel, starkem Regen oder Schneefall.
Sichtverhältnisse, Sichtweiten
Temperatur und Solarkonstante
Physikalisch gesehen ist die Temperatur ein Maß für die Energie von Materie und damit für deren Wärme.
Die Temperatur spielt für das Leben auf der Erde bekanntlich eine entscheidende Rolle, da sich bei zu hohen aber auch bei zu tiefen Temperaturen kein Leben, zumindest kein menschliches Leben, entwickeln bzw. langfristig erhalten kann.
Temperatur und Solarkonstante
Tornados, Windhosen
Unter Tornados versteht man kleinflächige Wirbelstürme, die sich aus instabilen Gewitterwolken entwickeln. In der Regel besitzen Tornados nur einen Durchmesser von einigen hundert Metern, oft sogar nur von einigen zig Metern. Im Inneren werden Windgeschwindigkeiten bis über 400 km pro Stunde gemessen. Sie erscheinen dem Beobachter wie dunkle Rüssel, die aus Gewitterwolken bis auf die Erde reichen. In den USA fordern Tornados jedes Jahr zahlreiche Menschenleben.
Tornados, Windhosen
Windstärken, Beaufortskala
Die Stärke eines Windes wird, in Abhängigkeit von seiner Geschwindigkeit, mittels der Beaufortskala angegeben.
Dabei muss man wissen, dass die Energie des Windes und damit sowohl seine gewünschten wie auch unerwünschten Folgen mit dem Quadrat seiner Geschwindigkeit wächst.
Ein Wind der doppelt so schnell weht wie ein anderer, hat damit im Prinzip eine viermal so starke Wirkung.
Windstärken, Beaufortskala
Wolken
Die Luft unserer Atmosphäre besitzt unter Normalbedingungen (20° C und 1.013 ,25 bar) eine Dichte von rund 1,204 kg pro Kubikmeter (m³). Also wiegt unter den genannten Bedingungen 1 Kubikmeter Luft 1,204 kg.
In Abhängigkeit von der Temperatur und dem Druck kann Luft in einem bestimmten Volumen nur eine Höchstmenge Wasserdampf aufnehmen, das wird als die absolute gesättigte Luftfeuchtigkeit bezeichnet und in g/m³ angegeben.
Dagegen gibt die in Prozent angegebene relative Luftfeuchtigkeit das Verhältnis des aktuellen Wasserdampfgehalts zum Sättigungs-Wasserdampfgehalt an. Der Wert von 100% kann dabei jedoch überschritten werden, es kommt dann zu einer Übersättigung.
So beträgt die relative Luftfeuchtigkeit im Nebel rund 100,1% und in Cumuluswolken beträgt der Wert rund 100,8%. Bei zu hohen Werten kondensiert der Wasserdampf zu Waser.
Der in der Atmosphäre gelöste Wasserdampf ist unsichtbar. Wolken sind kondensierter Wasserdampf!
Bei einer Lufttemperatur von 30° C können sich in einem Kubikmeter (m³) Luft rund 30,3 g Wasserdampf lösen, bei 20° C sind es 17,8 g, bei 0° C sind es 4,84 g und bei einer Temperatur von -10° C sogar nur noch rund 2,14 g. Sofern mit Wasserdampf gesättigte Luft vom Boden mit einer sommerlichen Temperatur von 30° C beispielsweise in eine Höhe mit einer Temperatur von -10° C aufsteigt, kondensieren 30,3 – 2,14 g = 28,16 g Wasserdampf zu Wassertröpfchen.
Diese Wassertröpfchen besitzen ein Gewicht zwischen 1 mg bis 100 mg – bei einer Größe zwischen1 bis 2 mm - und als große Regentropfen – von maximal 9 mm.
In einer Schönwetterwolke befinden sich Wassertröpfchen mit einem Gewicht zwischen 0,1 bis 1 g/m³, in Regen- oder Gewitterwolken ist es ein Vielfaches.
Es sei erwähnt, dass sich in allen Wolken weltweit - zusammen mit dem aktuellen Regen, Schnee und Hagel etwa 0,01% des gesamten Süßwassers der Erde befindet.
Wolken
