Wetter

Dämmerungserscheinung im Hochgebirge. Nach dem die Sonne untergegangen ist, leuchten die Westseiten der Berge in Gelb, Orange, Rot oder Purpur. Wenn die Sonne ca. 4° unter dem Horizont steht (ca. 25 Minuten nach Sonnenuntergang), ist das Alpenglühen am intensivsten. 

Das Sonnenlicht wird in ca. 20 Kilometer Höhe an kleinen Partikeln gestreut. Das gestreute Licht verliert auf seinem Weg durch die Atmosphäre die blauen Lichtanteile, wodurch die intensive Rotfärbung beim Morgen- und Abendrot sowie beim Alpenglühen zu bewundern ist.

Im Zusammenspiel zwischen der Lufthülle der Erde und der Sonneneinstrahlung bildet der Himmel seine blaue Farbe. Die Atmosphäre besteht aus überwiegend aus Sauerstoff und Stickstoff und zerstreuen hauptsächlich die blauen Anteile des Sonnenlichts in alle Richtungen, so dass unser Auge besonders die Farbe Blau aufnimmt. Ohne Atmosphäre wäre der Himmel auch am Tage dunkel. je nachdem wie viele Wassertröpfen und Staubteilchen in der Atmosphäre vorhanden sind, erscheint uns der Himmel fahlblau, weißlicher und grauer.

Kräftige, zum Teil vereiste Quellwolken, die sich mit großer Geschwindigkeit in der Vertikalen bewegen, bauen in der Atmosphäre ein starkes elektrisches Feld auf. es kommt zu Spannungsunterschieden innerhalb einer Gewitterwolke, zwischen benachbarten Wolken und zwischen Wolken und der Erdoberfläche. Wird die Spannung zu groß, entlädt sie sich durch einen Blitz, der Stromstärken von vielen Tausend Ampère aufweisen kann. Die Formen des Blitzes können ganz unterschiedlich sein: der Linienblitz ist oft stark verzweigt, ähnlich wie ein Astsystem, der Flächenblitz entsteht innerhalb einer Wolke und beleuchtet diese. Eher selten tritt der Perlenschnurblitz auf. bei dem der Blitzkanal nur stellenweise verlischt. Noch nicht ganz geklärt ist die Erscheinung des Kugelblitzes, der sich in der Größe eines Tennis- oder Fußballs an der Erdoberfläche entlang bewegt - manchmal explodiert er mit einem Knall, manchmal verschwindet er ganz geräuschlos.

Der geräuschvolle Donnern entsteht als Folge einer Blitzentladung. In wenigen Bruchteilen von einer Sekundeerhitzt sich die Luft im Blitzkanal auf ca. 30.000 Grad. Dabei dehnt sich die Luft plötzlich explosionsartig aus, zugleich kommt es zu einem starken Druckanstieg, der eine Schockwelle auslöst. In unmittelbarer Nähe eines Blitzes wird sie als Knall empfunden, weiter entfernt als Schallwelle. Durch Reflexion der Schallwelle an Wolken und Erdoberfläche entsteht das Donnergrollen. Die Schallgeschwindigkeit beträgt 340 m/ sec. , so dass man ausrechnen kann wie weit der Blitz vom Betrachter entfernt ist: bei drei Sekunden Zeitunterschied zwischen Blitz und Donner, liegt das Zentrum des Gewitters also einen Kilometer weit entfernt.

Auch nachdem die Sonne am Horizont verschwunden ist, bleibt es noch eine Weile hell - dies ist die Zeit der Dämmerung. In Mitteleuropa, also bei ca. 50 Grad nördlicher Breite, dauert die Dämmerungszeit bis die Sonne 6 Grad unter dem Horizont steht 30 bis 40 Minuten. In den Tropen ist die Zeit viel kürzer aufgrund der viel steileren Sonnenbahn und jenseits des Polarkreises (67° nördlicher oder südlicher Breite) bleibt es im Sommer die ganze nacht über hell. Direkt am Pol geht ein halbes Jahr die Sonne nicht unter. Ursache dafür ist die Neigung der Erdachse um 23° gegenüber ihrer Umlaufbahn um die Sonne.

Auch nachdem die Sonne unter den Horizont verschwunden ist, bescheint diese noch die Atmosphäre. An den Molekühlen und Staubpartikeln wird das Sonnenlicht gestreut, so dass uns der Himmel noch hell erscheint. Steht die Sonne sehr tief am Horizont, kann man das Abend- oder Morgenrot beobachten. Der Weg, den die Sonnenstrahlen durch die Atmosphäre zurücklegen müssen, ist nun länger, so dass der Blauanteil des Lichtes verloren geht (s. auch "Blauer Himmel") und nur noch der rote und gelbe Anteil übrigbleibt.

Der Begriff "Halo" stammt aus dem Griechischen und bedeutet Kreis oder Rundung. Halos sind Lichtringe um Sonne oder Mond, die durch Brechung, Spiegelung und Beugung der Lichtstrahlen an Eiskristallen in der Atmosphäre zumeist als kleiner und großer Ring weißlich mit rötlichem Innenrand entstehen.  Sie sind häufig Vorboten einer Wetterverschlechterung.

Temperaturverteilung eines Hochs in Mitteleuropa

Beim Hochdruck ist der Luftdruck eines Gebietes höher als der Luftdruck seiner Umgebung, dabei fließt die Luft am Erdboden vom hohen zum tieferen Druck. Zum Ausgleich strömt Luft aus höheren Schichten nach und sinkt ab, wobei sie sich erwärmt und an Feuchtigkeit verliert. Die Wolken lösen sich auf. Somit ist im Sommer im Bereich eines Hochdruckgebietes mit Sonnenschein zu rechnen.

Temperaturverteilung eines Hochs in Mitteleuropa

Im Winter wirkt sich ein Hochdruckgebiet auf unterschiedliche Weise aus - zum einen kann es wie im Sommer einen wolkenlosen Himmel bedeuten, doch da die Nächte lang sind, kühlt sich der Erdboden ab. Die Sonne steht nur tief am Horizont, so dass auf dem längeren Weg durch die Atmosphäre mehr Energie verloren geht als im Sommer. Der nächtliche Wärmeverlust kann nicht ausgeglichen werden, so dass die Temperatur am Erdboden mehr und mehr absinkt. Es bildet sich Reif, bei Schnee kann es Frost geben.

Meistens kommt es aber im Winter zur sogenannten Inversionswetterlage, bei der der Erdboden kühler ist als die Luftschichten weiter oben. In ca. 1km Höhe ist die Luft am wärmsten und nimmt dann - so wie sonst eigentlich üblich - wieder ab. Die nur mäßige Sonneneinstrahlung im Winter kann den Erdboden bei Tage nicht genügend wieder aufheizen, so dass die Inversion andauert, zumal diese Luftschichtenkonstellation auch sehr stabil  und ohne gegenseitige Strömungen bleibt. Feuchtigkeit und Schmutzpartikel können somit nicht abziehen, so dass Dunst, Nebel und schließlich Smog entsteht. Es kann auch zu Hochnebel kommen - einer dichten geschlossenen Bewölkung an der Obergrenze der Inversion. Nur wenig Helligkeit dringt durch die graue Wolkendecke, aus der meistens  Nieselregen fällt. Sinkt die Temperatur unter 0°, entsteht Raureif. Erst ein Tiefdruckgebiet, dass Wind mit sich bringt, kann die Inversionswetterlage beenden.

In den Bergen hingegen, über den Wolken sorgt das Hoch durch Absinken und Erwärmung der Luftmassen für eine trockene Luft mit Sonnenschein und guter Fernsicht.

Ein Hof um Sonne oder Mond erscheint als helle bläulich weiße Scheibe. Am Rand schimmert er meist rötlich, eventuell kann man auch mehrere farbige Ringe beobachten. Ein Hof entsteht durch Beugung des Lichts an Wassertröpfchen oder Eiskristallen in mittleren Wolkenschichten von 2 bis 7 km Höhe. Genau wie der Halo verkündet auch ein Hof eher schlechtes Wetter.

Orkanartige Wirbelsturm im Küstengebiet: in Nordamerika "Hurricane", in Ostasien "Taifun" genannt. Die Wirbelstürme wüten in der Zeit von Juli bis November und bilden sich am Äquator über dem Pazifik, ziehen hinweg über die Philippinen in ostnordöstlicher Richtung und biegen dann zuweilen nach Norden oder Nordwesten ab. Durch hohe Windstärken und große Regenmengen richten sie oft verheerende Schäden an.

Kondensstreifen, die häufig an sonnigen Tagen am Himmel zu beobachten sind, bestehen aus schmalen Wolkenstreifen, gebildet aus den Abgasen der Flugzeuge, die als Kondensationskerne ( s. "Wolken") fungieren und aus Wasserdampf. Je feuchter die umgebende Luft ist, um so länger bleiben die Steifen am Himmel sichtbar. Nach und nach verformen sie sich zu breiteren, wellenförmigen Wolkengebilden.

Der Monsun ist eine Luftströmung in den Tropen und Subtropen, die  halbjährlich die Richtung wechselt. Ursache ist die unterschiedliche Erwärmung von von Land und Meer. Besonders ausgeprägt ist der Monsun in Süd- und Südostasien. Im Sommer wird der Kontinent stärker aufgeheizt als der umgebende indische Ozean. Die feuchte, warme Luft steigt über dem Festland auf und es entsteht eine Strömung vom Meer zum Land, die erst am Himalaya gebremst wird. Da die Wolken nicht höher steigen können, gehen gewaltige Niederschläge, ca. 11 Meter,  in der Region davor nieder. Im Winter weht der Monsun vom Land zum Meer.

Im Norden kann man bei klarem Wetter nachts zuweilen Polarlichter beobachten. Am Polarkreis erscheinen sie ca. 100mal pro Jahr - in Norddeutschland durchschnittlich nur drei Mal. Ihre Besonderheit sind Form- und Farbreichtum. Die Sonne sendet nicht nur Licht in Form von elektromagnetischen Wellen aus,  sondern auch freie Elektronen und Wasserstoffkerne, die in den Weltraum hinausgeschleudert werden. Wenn sie ins Magnetfeld der Erde gelangen, werden sie in zwei ringförmige Zonen um die beiden magnetischen Pole der Erde gelenkt. Beim Eintritt in die Atmosphäre leuchten die Atome und Moleküle der Luft in 100 bis 400 km Höhe.

Smog, eine Wortschöpfung aus den englischen Begriffen "smoke" (Rauch) und "fog" (Nebel), bildet sich hauptsächlich im Herbst und Winter bei windschwachen und daher luftaustauscharmen Hochdruckwetterlagen. Zunächst entsteht dabei Nebel, denn die Luftverschmutzung sorgt dafür, dass sich der Wasserdampf mit den Schmutzpartikeln verbinden kann und Wassertröpfchen entstehen. Dabei spielen Ruß und Schwefeldioxyd - Hausbrandrückstände, die über die Schornsteine in die Luft gelangen - eine große Rolle. Dauert die windschwache Wetterlage an, wächst die Schadstoffkonzentration in der Luft und es kommt zur gesundheitlichen Belastung für Herz, Kreislauf und Atemwege. 

Smogwarnstufen werden von den Landesbehörden für Umweltschutz ausgerufen. Es gibt drei Warnstufen, die zur Einschränkung des Autoverkehrs, Drosselung von Heizungen bis zur Abschaltung von Industrieanlagen führen.

Der Smog verschwindet erst bei Wind und Regen.

Die Sonne bestimmt unser Klima. Dadurch, dass nicht alle Teile der Erde im gleichen Maße von der Sonneneinstrahlung betroffen sind, ergeben sich große Temperaturunterschiede. Die natur ist jedoch auf den Ausgleich dieses Phänomens bedacht und die Luft setzt sich in Bewegung. In Mitteleuropa vollzieht sich die Wetterbildung in den unteren 11. km der Atmosphäre, an den Polen sind es 8 km und am Äquator 16 km. Die eigentliche Wetterschicht ist also im Vergleich zum Erddurchmesser vom 12 700 km extrem dünn und entspricht im Verhältnis der Schale eines Apfels. Die Luft besteht aus einem Gasgemisch von 78% Stickstoff und 21% Sauerstoff sowie einigen wichtigen Spurengasen wie Kohlendioxyd, Ozon und Wasserdampf.

Die Temperatur nimmt vom Erdboden aus allmählich um ca. 6-8 Grad Celsius und Kilometer bis zur Tropopause in 11 km Höhe ab. In der anschließenden Stratosphäre steigt aufgrund des Ozons die Temperatur wieder, da es einen Teil der Sonnenenergie in Wärme umwandelt. In der Mesosphäre kühlt die Temperatur wieder ab.

Nur ca. die Hälfte der Sonnenenergie kommt nach Durchquerung der Atmosphäre auf der Erde an, da der andere Teil geht durch Absorption, Reflexion, Strahlung und Streuung in den Weltraum zurück oder wird verbraucht. Aber auch die Erdoberfläche nimmt nur einen kleinen Teil der Energie auf, da Schnee und Wasser (sie nehmen 75% der Erdoberfläche ein) das Sonnenlicht ebenfalls reflektieren. Doch auch zum Verdunsten von Wasser wird die Energie verbraucht.

Schließlich bleibt nur ein Drittel der Sonnenenergie zur Erwärmung der Erde übrig. Wie ein Ofen strahlt die Erdeoberfläche die Wärme wieder ab und heizt somit die Luft auf. So entsteht die Luftbewegung: erwärmte Luft steigt auf, kältere Luft steigt ab.

Ein Tiefdruckgebiet bringt instabile Wetterlagen mit sich. Der Wind rotiert gegen den Uhrzeigersinn und saugt von allen Seiten Luft in seinen Wirbel. Die Luft steigt auf und es bilden sich Wolken mit Niederschlägen. Drei Luftmassen gehören zu einem Tief: auf der Vorderseite kalte Luft, im Südteil Warmluft und auf der Rückseite wieder Kaltluft. Ein  gerade entstandenes Tief besteht aus Kalt- und Warmfront, der Luftdruck fällt, es bilden sich feine, hohe Häkchenwolken, später Schleierwolken. Die Wolken bestehen aus Eiskristallen und befinden sich in ca. 5-13 km Höhe. Es bilden sich weitere Wolken in  Höhen zwischen 0 und 7 km. Es regnet oder schneit, weil sich die leichtere Warmluft des Tiefs über die schwere voranströmende Kaltluft geschoben hat und dadurch zum Aufsteigen bewegt wurde. Luft, die aufsteigt, kühlt sich ab. Nachdem die Warmfront hindurchgewandert ist, hören die Niederschläge auf. Der Luftdruckabfall wird schwächer. Das Wetter kann wieder sonniger werden, aber auch eine geschlossene Wolkendecke aufweisen.

Im umgekehrten Fall schiebt sich Kaltluft unter die Warmluft und kommt am Boden nicht so schnell voran wie in höheren Luftschichten. Es bildet sich eine kräftige Quellbewölkung mit Cumuluswolken. Die gewaltigste Quellwolke ist der Cumulusnimbus (die Gewitterwolke). Wenn die Kaltluft die Warmluft am Boden verdrängt hat, steigt der Luftdruck und kräftige Regenschauer wechseln rasch mit Sonnenschein ab. Schmutz und Abgase werden nach oben transportiert und saubere Luft gelangt nach unten. Die Sicht wird besser, die Luft frischer und der Himmel erscheint tiefblau.

Doch meistens sind Tiefdruckgebiete Individualisten, bei denen sich nur schwer Vorhersagen über den Verlauf machen lassen, denn Land- und Meerverteilung, Gebirge und Jahreszeiten beeinflussen seine  Entstehung.

Wirbelsturm in Nordamerika, bzw. Bezeichnung für heftige Gewitter in West-Afrika. Im Unterschied zu den über stark erhitztem Boden entstehenden Sandstürmen, die trotz hoher Windgeschwindigkeiten meist harmlos sind, bilden sich die Tornados in Gewitterlagen, wenn Kaltfronten in heiße Luft strömen und von heftigen Höhenwinden begleitet werden. Aus der Unterfläche einer Gewitterwolke bildet sich ein rüsselartiger Wolkenschlauch, der bis in Bodennähe reicht und durch stark drehende Bewegung zur Windhose wird. Der innere Durchmesser des Wirbels kann 20 bis 400 Meter betragen. Die Windhose kann von einer Minute bis zu Stunden bestehen bleiben und mit der Gewitterwolke wandernd Tiere, Hausdächer und Menschen in die Luft reißen und forttragen.

Europa liegt in einer Westwindzone, die häufig wechselndes Wetter verursacht. Tiefdruckgebiete ziehen häufig aus westlicher Richtung heran. Doch neben der Windrichtung spielen auch geographische Eigenheiten für die Entwicklung des Wetters eine bedeutende Rolle, so kann das sogenannte "Insel-", "Küsten"- oder Bergklima zu einem ganz anderen Wetter führen als wenige Kilometer entfernt im Binnenland oder im Tal. 

Bei der beliebten Wettervorhersage werden solche individuellen Merkmal jedoch meistens nicht berücksichtigt, sondern nur großflächige Prognosen abgegeben. dabei liegt die Treffergenauigkeit sogar bei 90%, wenn sich die Vorhersage auf die kommenden 24-Stunden bezieht. Prognosen über einen größeren Zeitraum hinaus, werden immer ungenauer, weil sich die Wetterlagen schneller verändern können.