Gewitter. Physik der Atmosphäre. Überblick. Entstehung Aufbau Gefahren. 1. Wolken: Entstehung eines Gewitters in Bildern. 2. Physik der Atmosphäre:

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1 Gewitter Entstehung Aufbau Gefahren Landeswetterdienst 2010 Überblick 1. Wolken: Entstehung eines Gewitters in Bildern 2. Physik der Atmosphäre: Wann und warum können sich Gewitter bilden Gewittertypen Aufbau einer Gewitterwolke 3. Gewitter vom Satelliten aus gesehen 4. Radarbilder 5. Gefahren durch Gewitter Physik der Atmosphäre Luftpaket/Luftteilchen Gleichgewicht (vertikal) Was kann dieses Gleichgewicht stören? 1

2 Physik der Atmosphäre Warme Luft ist leichter als kalte Luft! (Sauna, Ofen, Thermik, ) Luftblase noch im Gleichgewicht. Erwärmung (vom Boden her)? Luftblase wird wärmer, also leichter als die kältere Luft darüber und beginnt dadurch zu steigen (Auftrieb). Wie hoch kann dieses Luftpaket aufsteigen? Die Atmosphäre Die Troposphäre (Wetter ) Luftblase steigt auf, so lange sie wärmer = leichter als die Umgebungsluft ist. Temperatur nimmt in der Troposphäre mit der Höhe ab. (Im Normalfall ca. 1 /100m in den unteren 2 bis 3 km) In der Stratosphäre nimmt die Temperatur mit der Höhe jedoch zu Luftpaket kann also nicht in die Stratosphäre eindringen, außer Stratosphäre (Ozonschicht) T + Troposphäre 6-13 km 20 Physik der Atmosphäre Was passiert wenn Luft aufsteigt? Muss abkühlen (1 /100m ohne Kondensation), da auch d er Druck mit der Höhe abnimmt (Gasgesetz). Kalte Luft kann weniger Wasserdampf aufnehmen als wärmere -> Folge? Kondensation = Wolkenbildung. Wolkenbildung verstärkt das Aufsteigen der Luftblase! Beim Kondensieren wird Wärme freigesetzt (latente Wärme, vergleiche Beregnen bei T<0 ). Abkühlung nur noch 0,7 /100m. Aufsteigendes Luftpaket wird also noch wärmer bzw. leichter als die Umgebung. Gewitterwolken können entstehen. 2

3 Physik der Atmosphäre - Zusammenfassung Eine warme Luftblase kann maximal bis zur aufsteigen (in unseren Breiten bis max. 13km, in den Tropen bis zu 20km). Unterwegs kühlt sie jedoch ab und es kommt zur Kondensation = Wolkenbildung. Schichtung der Atmosphäre = Temperaturverlauf mit der Höhe. Labil: Temperatur nimmt mit der Höhe stark ab, Luftpaket kann somit ohne Probleme immer weiter aufsteigen. Stabil: z.b. Temperaturinversion in der Atmosphäre. (Inversion) Warum ist es im Herbst oft wolkenlos und warum sind über das Winterhalbjahr Gewitter so selten? Inversion 0,7 /100m Inversion 1 /100m Die Atmosphäre Sommer Winter Zu Tagesbeginn stabile Verhältnisse (Temperaturinversion...). Durch Sonneinstrahlung wird die Atmosphäre zunehmend labil. Sonneneinstrahlung ist zu schwach um Inversion ganz aufzulösen, die Luft kann vom Boden nicht weit genug aufsteigen um zu kondensieren Bodeninversion Restinversion Gewittertypen 1. Wärmegewitter: Überhitzung bodennaher Luftschichten, typisch an einem Sommernachmittag. 2. Frontgewitter: Kaltfront nähert sich Gebirge und staut sich daran. Kalte Luft kommt in der Höhe schneller voran als am Boden. Die Folge: Labilisierung, Gewitter sind zu jeder Jahreszeit möglich! Süden 5000m: m: -20 Norden 3

4 Faktoren, welche die Gewitterbildung begünstigen: 1. labil geschichtete Atmosphäre Je größer der Temperaturunterschied zwischen Boden und höheren Schichten ist, desto leichter und schneller kann Luft im Allgemeinen aufsteigen. (Ausnahme: Inversion in mittleren Niveaus ) 2. hohe Luftfeuchtigkeit Ist die Luft sehr trocken, können sich auch im Sommer meist nur sehr kleine Wolken bilden. Ist es aber schwül und liegt die relative Luftfeuchtigkeit auch zu Mittag über 50%, dann ist genug Wasserdampf vorhanden um mächtige Wolken zu bilden. Der Aufbau einer Gewitterwolke: Amboss 6000m: -15 Eiskristallbildung 4000m: 0 Frostgrenze 2500m: 10 Kondensationsniveau Tal 500m: 30 Der Aufbau einer Gewitterwolke: 4

5 Gewitter Radarbild Gewitter Welche Gefahren gehen von Gewittern aus? Sturm Starker Regen (Murenabgänge, Überflutungen etc.) Hagel Blitz Gewitter Sturmböen Kalte Luft stürzt aus großer Höhe zu Boden 5

6 Gewitter Starkniederschläge Niederschlagsverteilung bei Franzensfeste. Regenmenge gefallen in 3 Stunden. Der Niederschlag wird in mm angegeben = Liter/m² Bei starken Gewittern können innerhalb einer Stunde bis zu 50mm Regen fallen, in Extremfällen sogar noch mehr. Vergleiche Jahresniederschlagsmenge: Bozen ca. 700mm, Vinschgau 500mm Gewitter Starkniederschläge Niederschlagsverteilung Passeiertal. Regenmenge gefallen in etwa 2 Stunden. Pens gemessener Niederschlag: 87 mm Niederschlag Pens Precipitazione Pennes 26/07/2005 [mm / 10 min] [mm] :00 17:20 17:40 18:00 18:20 18:40 19:00 19:20 19:40 20:00 20:20 20:40 21:00 21:20 21:40 Zeit MEZ - Ora solare Hagelsturm München Amboss Over Top Shooting ~10km Alpen 6

7 Hagel München Durchmesser 9 cm Gewicht etwa 30 dag Gewitter Blitze Weltweit täglich etwa Blitze. Trotz einer ungeheuren Leistung von 10 Milliarden Kilowatt (Produkt von Spannung und Stromstärke) liefert ein Blitz letztlich nur wenige Kilowattstunden elektrische Energie. Jährliche Verteilung der Blitze Blitze pro Jahr und km² In Südtirol jährlich ~1 bis 2 Blitze pro km² ALDIS 7