Wetter

Erscheinungen bei Gewittern - Blitz und Donner

von Holger Westermann

Im Sommer können weit entfernte Tiefdruckgebiete durch ihre Tiefausläufer hierzulande umfangreiche Gewitterlagen erzeugen. Mit den Fronten der Tiefs wird kühle und damit schwere Luft herangeführt, die unter die schwülwarem und damit vergleichsweise leichte Sommerluft schiebt. Dabei wird die mit Feuchtigkeit gesättigte Warmluft entlang der voranschreitenden Kaltluftfront nach oben gedrückt. In der kühlen Umgebung der höheren Atmosphäreschichten kann die Luft die Feuchtigkeit nicht mehr halten – es entstehen entlang der Front Gewitterwolken, sogenannte Frontgewitter.

Wärmegewitter entstehen ein wenig anders. Bei hohem sommerlich Sonnenstand erhitzt die Strahlungswärme der Sonne den Boden und damit auch die darüberliegende feuchte Luft. Die Erwärmung erfolgt nicht gleichmäßig, sondern je nach Bodenbeschaffenheit bilden sich Warmluftblasen, die in der kühleren und damit schwereren Umgebungsluft aufsteigen. So erreichen die feuchtwarmen Luftblasen die höheren und kalten Atmospäreschichten, es entstehen die für Wärmegewitter typischen Cumulonimbus Wolkentürme.

Innerhalb der hoch aufstrebenden Gewitterwolken entstehen aufgrund der Reibung unter den Wolkenpartikeln elektrische Ladungsunterschiede. Bei Temperaturen unterhalb von -15°C innerhalb einer Gewitterwolke laden sich Graupelkörner negativ auf, Eiskristalle hingegen positiv. Bei höheren Temperaturen erfolgt die Aufladung der Wolkenpartikel mit umgekehrtem Vorzeichen. Je nachdem, wie die unterschiedlich temperierten Luftmassen innerhalb einer Gewitterwolke übereinander geschichtet sind, folgen positiv und negativ geladene Wolkenschichten aufeinander.

Allerdings sind die in Gewitterwolken gemessenen elektrischen Feldstärken (Ladungsunterschied zwischen positiv und negativ geladenen Schichten) viel zu gering, als dass sie sich spontan in Form von Blitzen entladen könnten. Die Luft ist eine zu gute Isolationsschicht zwischen den Ladungen. Einige amerikanische Physiker vertreten die Theorie, dass kosmischen Höhenstrahlung sog. schnelle Elektronen die Luftmoleküle ionisieren können und damit ihrer Isolationswirkung herabsetzen. Ionisierte Luft kann Strom leiten, die elektrische Entladung kann erfolgen, Blitze bewirken einen Ladungsausgleich innerhalb der Wolken und zum Boden.

Dabei bildet sich zunächst ein Blitzkanal aus ionisierter Luft, in der sich ein negativ geladener Leitblitz ausbreitet. Vom positiv geladenen Gegenpol (Erdboden oder Wolke) eilt ihm eine entsprechende Fangentladung entgegen. Nun können sich die Potentialunterschiede mit aller Macht ausgleichen - negative Ladungen strömen zum Erdboden bzw. zu positiv geladenen Regionen der Wolke und umgekehrt - es blitzt.

Die plötzliche und starke Erhitzung der Luft im Blitzkanal (in Sekundenbruchteilen auf einige zehntausend Grad) bewirkt ihre explosionsartige Ausdehnung. Der damit einher gehende Druckanstieg erregt eine Schockwelle, die sich in der unmittelbaren Umgebung des Blitzes als scharfer Knall ("Donnerschlag") bemerkbar macht. Verschiedene Laufzeiten von unterschiedlichen Punkten des Blitzkanals verursachen das "Donnerrollen" durch Überlagerung der Schallwellen.

Quellen:

Dipl.-Met. Thomas Ruppert: Erscheinungen bei Gewittern - Blitz und Donner. Thema des Tages, Newsletter des Deutschen Wetterdienstes (DWD) vom 02.08.2012

Erstellt am 7. August 2012
Zuletzt aktualisiert am 7. August 2012