Unter dem Begriff "Niederschlag" versteht man in der Meteorologie die Ausscheidung von Wasser aus der Atmosphäre im flüssigen und/oder festen Aggregatzustand,
die man am Erdboden messen oder beobachten kann. Dabei wird unterschieden zwischen fallenden (z.B. Regen), aufgewirbelten (z.B. Schneetreiben), abgelagerten
(z.B. Schneedecke) und abgesetzten (z.B. Reif) Niederschlägen. Die fallenden Niederschläge sind definiert als das Ausscheiden von Wasser aus Wolken, das den
Erdboden in flüssiger und/oder fester Form erreicht.
Arten der fallenden Niederschläge:
- Regen
- Eisregen
- Schnee
- Eisnadeln, Diamantstaub oder Polarschnee
- Eiskörner
- Reifgraupel
- Hagel
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Entstehung
Die Luft unserer Atmosphäre enthält immer Wasserdampf, dessen Dichte aber bei gegebener Temperatur nur bis zu einem bestimmten Sättigungswert gesteigert werden kann.
Dieser maximal mögliche Wasserdampfgehalt der Luft nimmt mit der Temperatur überproportional zu. Umgekehrt kann man ein Luftvolumen immer bis zu einer Temperatur
abkühlen, bei der die Kondensation einsetzt. Dieses Temperaturniveau bezeichnet man als den Taupunkt. Bei weiterer Abkühlung lagert sich der überschüssige Wasserdampf
entweder an festen Oberflächen (Taubildung) oder an Kondensationskeimen an, wobei Tröpfchen entstehen. Als Kondensationskeime dienen kleinste, in der Luft fast immer
reichlich vorhandene, atmosphärische Schwebteilchen (Aerosole) verschiedenster Herkunft.
Da Wolkentröpfchen wegen des geringen Durchmessers von nur etwa 1/100 mm besonders leicht sind, schweben sie fast frei. Durch zufällige Zusammenstösse werden aber mit
der Zeit einige Tropfen grösser als die anderen. Sie beginnen zunächst langsam zu fallen, später durch Aufsammeln weiterer Tröpfchen immer schneller. Ist die Wolke
dick genug, daß die Tropfen dabei grösser als etwa 1/10 mm werden, so überleben sie - trotz Verdunstung - auch den freien Fall durch die Luft unterhalb der Wolke und
gelangen als Niederschlagstropfen bis zum Boden. Dieser Prozess der Entstehung von "warmem Regen" erklärt allerdings in unserer Klimazone nur den meist schwachen Nieselregen
aus bodennahen Wolken oder den stärkeren Regen in den warmen Tropen bei Wolken unterhalb etwa 5 km.
Wichtiger für die Bildung stärkeren Niederschlags ist der Weg über gefrierende Teilchen. Obwohl im Wolkenniveau die Temperaturen häufig unter 0°C liegen, bleiben die
Wolkentropfen selbst oft im flüssigen Zustand - sie sind unterkühlt. Hier reichen dann schon recht geringer Anlässe (Stösse etwa, oder geeignete Eiskeime), daß Tropfen
vereinzelt spontan gefrieren. Da aber der Wasserdampf auf Eisteilchen leichter kondensiert als auf Wassertropfen, wachsen diese Eisteilchen schneller an als die
umgebenden Tropfen und beginnen früher zu fallen. Sie vergrössern sich dann auch weiter durch Aufsammlung von Tröpfchen und werden dadurch rasch so groß, daß sie die
Erdoberfläche erreichen können. Da diese Eisteilchen auf ihrem Weg nach unten in immer wärmere Schichten gelangen, schmelzen sie häufig wieder und kommen als Regen
auf dem Boden an. Sind sie aber, z.B. in einer besonders dicken Wolke, so gross geworden, daß sie vor dem Erreichen des Bodens nicht mehr schmelzen können, dann hat
man es mit Graupelkörnern zu tun. Manchmal sind die Aufwinde in den Gewitterwolken so intensiv, daß oberflächlich angeschmolzene Eisteilchen wieder nach oben gerissen
werden und erneut gefrieren. Irgendwann beginnen sie wieder zu fallen, schmelzen dabei wieder und wachsen durch Ansammlung neuer Tröpfchen weiter an. Gelegentlich kann
sich dieser Vorgang öfter wiederholen und führt letztlich zu den grossen, geschichteten Hagelkörnern.
Begriffserklärung
Kondensation
übergang des atmosphärischen Wasserdampfes in den flüssigen Aggregatzustand beim überschreiten des höhenabhängigen Sättigungsdampfdruckes durch Tröpfchenbildung
(Nebel, Wolken, Tau) an Kondensationskernen.
Ursachen dieses Vorgangs sind:
- Zunahme der spezifischen Feuchte,
- Abkühlung durch Ausstrahlung,
- Wärmeleitung,
- Aufsteigen von feuchter Luft.
Bei der Kondensation wird Wärme frei (die beim Verdunsten dem Wasser entzogene sogenannte "latente Wärmeenergie").
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Sublimation
Die Sublimation beschreibt den direkten übergang von Wasser der festen Phase (Eis oder Schnee) direkt in die gasförmige Phase, ohne dass der dazwischen liegende Aggregatzustand
(flüssig) angenommen wird.
Im Allgemeinen wird der Begriff auch für den umgekehrten Vorgang verwendet, den Wasserdampfübergang direkt in die Eisphase (wird auch als Resublimation bezeichnet).
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