Archiv für den Monat Juli 2015

Blitze erklären (zu) leicht gemacht

Als Abonnent der Wiener Wochenzeitung FALTER lese ich immer wieder gerne und kritisch die Rubrik 7 Sachen, in der Ausgabe 31/15 (erschienen am 29. Juli 2015 in der Print-Ausgabe) wird auf Seite 33 über 7 Sachen geschrieben, „die Sie über BLITZE eventuell nicht wussten“.

Nr.2 dreht sich um die Frage, wie Blitze entstehen:

Durch starke Winde entsteht in Gewitterwolken Reibung. Deshalb bilden sich zwei entgegengesetzte Pole, die sich immer stärker aufladen. Wird die Spannung zu groß, blitzt es.

Hier fehlt ein entscheidendes Element, nämlich: Was wird aufgeladen?

Die Luft? Regentropfen? Der Erdboden? Wolkentröpfchen?

Zutreffend bemerkt handelt es sich – na no na net – um Gewitterwolken, also Cumulonimbuswolken, die vertikal so mächtig sind, dass überhaupt eine Ladungstrennung stattfinden kann.

In einer späteren Gewitterwolke steigt warme Luft nach oben, kühlt sich ab, kondensiert und bildet Regentropfen bzw. Wassertröpfchen. Sind die Aufwinde stark genug, dann gelangt feuchte Luft bis in große Höhen und bildet Eiskristalle. Hält der Nachschub an Wassertröpfchen an, dann lagern sich diese an den Eiskristallen an und verklumpen diese: Es bildet sich Graupel. Wenn die Graupelkörner zu groß bzw. zu schwer für den Aufwind werden, fallen sie nach unten. Dabei reiben sie sich gegen kleinere, positiv geladene Eiskristalle und werden negativ aufgeladen (Ladungstrennung), aber nur wenn die Umgebungstemperatur zwischen -10°C und -20°C liegt. Bei wärmerer Luft (d.h. in tieferen Schichten) werden die Graupelkörner positiv aufgeladen.

Die Ladungstrennung (Spannung) entsteht, weil sich im mittleren Teil der Gewitterwolke ein negativ geladener Bereich entwickelt, und die leichteren Eiskristalle an der Wolkenoberseite eine positive Ladung erzeugen.

Im Anfangsstadium des Gewitters entlädt sich die Spannung zwischen der Schicht mit der größten negativen Ladung und der positiven Zone weiter oben. Im Reife- und Auflösungsstadium findet der Ladungsausgleich zwischen negativer Ladung in der Wolke und positiv geladenem Erdboden statt.

Quellen:

http://www.metoffice.gov.uk/learning/learn-about-the-weather/thunder-and-lightning

Robert Houze Jr., Cloud dynamics, 1993, Academic Press, Kapitel 8.1. Small Cumulonimbus Clouds, S. 271-273

Ein wenig seltener, aber oftmals charakteristisch für das Ende des Gewitters treten die gefürchteten positiven Blitze auf, wenn der Boden nach dem Regen negativ(er) geladen ist, aber von der positiv geladenen Wolkenoberseite ein Blitz einen weiten Weg zum Erdboden zurückgelegt. Entsprechend wird eine besonders große Ladungsdifferenz erreicht und besonders stromstarke Blitze. Diese sind in der Lage, Zerstörungen an Gebäuden, an der Vegetation anzurichten, und können sogar ganze Felsblöcke heraussprengen.

Entsprechend ist die Chance, einen positiven Blitz zu überleben noch geringer als einen negativen Blitz:

Am 8. August 2011 wurde ein deutsches Paar bei einem heftigen Gewitter in Südtirol im Bereich der Wilden Kreuzspitze vom Blitz getötet. Durch die Wucht des Einschlags wurden sie 20 m in die Tiefe geschleudert, es riss dabei auch einen Felsblock heraus. Einem Wanderer wurde sogar der Arm abgerissen.

Zudem schlagen positive Blitze mitunter schon deutlich vom Niederschlagsbereich entfernt ein, manchmal kann es sogar der sprichwörtliche „Blitz aus heiterem Himmel“ sein, 10-20 km vom eigentlichen Gewitter entfernt! In den USA ist die Hälfte der Todesopfer auf einen Einschlag nach Abzug des Gewitters zurückzuführen.

Zurück zur obigen knappen Erklärung im FALTER: Hier sind nicht starke Horizontalwinde gemeint, denn Blitze gibt es auch bei ortsfesten Gewitterwolken, sondern starke Vertikalwinde. Bevor hier aber etwas aneinander reiben kann, müssen erst unterkühlte Wassertröpfchen an den Eiskristallen festfrieren, der entstehende Graupel zu Boden fallen, und sich DANN dabei an den verbleibenden Eiskristallen reiben. Strenggenommen ist also die Schwerkraft für die Reibung verantwortlich, und nicht der Wind.

Und Nr. 4?

Ist man im Freien, sollte man versuchen, nicht der höchste Punkt des Geländes zu sein. Der Blitz schlägt immer in den höchsten Gegenstand der Umgebung ein. Schon in die Hocke gehen, kann da helfen.

Zwar schlägt der Blitz in der Mehrzahl der Fälle in exponierte Stellen oder Objekte ein, weil diese die Distanz zwischen Wolke und Boden verringern, doch trifft dies nicht immer zu. Dazu gibt es auf einer amerikanischen Stormchaser-Seite ein paar nette Beispiele, wo ersichtlich wird, dass Blitze keineswegs nur in den höchsten Punkt einschlagen.

Der Grund dafür ist, dass der absteigende Blitz bis knapp vor dem Einschlag (rund 15-30 m oberhalb) „blind“ für die Objekte ist. Es ist also keineswegs so, dass der Blitz weiß, wo sich die exponierten Stellen befinden. Deswegen sollte man sich nicht automatisch in Sicherheit wähnen, wenn sich in der Umgebung höhere Objekte oder Geländepunkte befinden!

In die Hocke gehen klingt sinnvoll, wenn man sich auf einer Wiese befindet. Bestenfalls handelt es sich um eine Mulde oder einen Graben. Dabei sollte man aber mindestens zwei Dinge beachten:

  • 1. Beine eng beisammen, um die Schrittspannung zu reduzieren!
  • 2. Möglichst keinen wassergefüllten Graben bzw. eine Lacke aufsuchen. Denn bei einem entsprechenden Einschlag leitet das Wasser den Strom dann durch den Körper, und bei einem direkten Treffer wird man zum Blitzableiter.

Weitere Verhaltensregeln 

Starkregen, Hagel und Sturmböen

Es sind sogar Unwetter mit Starkregen, Hagel und Sturmböen möglich.

Diesen Satz liest oder hört man derzeit oft in den Wetterberichten. Aber wie viel Beunruhigung lässt das auf den Durchschnittsbürger noch aus, wenn nahezu jedes Gewitterrisiko mit dieser Triade an Gefahren ergänzt wird? Und was ist überhaupt ein Unwetter?

In den USA versteht man unter einem severe (convective) storm eine schwerwiegende Störung des atmosphärischen Zustands, die nach den dort gültigen Kriterien mit wenigstens 2 cm großen Hagel und Böen über 90 km/h verbunden ist. Auch die ehrenamtlich agierenden europäischen Unwettervorhersager von ESTOFEX (European Storm Forecast Experiment) sagen bei Erfüllung dieser Kriterien Unwetter vorher.

Nun stellt sich umgekehrt die Frage:

Kann ein Gewitter mit Starkregen, Hagel und Sturmböen denn kein Unwetter sein?

Für denjenigen, der ins Gewitter gerät, ist wohl die Mehrzahl der Gewitter ein Unwetter, oft an der Häufigkeit und Stärke der Wolke-Erde-Blitze festgemacht (je lauter und häufiger und näher es kracht, desto eher wird es als Unwetter empfunden), selbst es weder besonders kräftig geregnet, gehagelt oder gestürmt hat. Die Lautstärke ist allerdings subjektiv, hängt nämlich vom Standort des Beobachters ab.

Objektive Größen sind die Regenmenge, die Hagelgröße und -menge sowie die Windgeschwindigkeit.

1. Starkregen

Nahezu jedes Gewitter, sofern es nicht nach je einem Blitz und Donner wieder in sich zusammenfällt, bringt Starkregen hervor, ausgenommen etwa im Landesinneren von Australien, wo es sogenannte „trockene Gewitter“ gibt, die höchstens kräftige Windböen und Erdblitze produzieren. Es gibt prädestinierte Wetterlagen mit schwacher Luftströmung und hohem Wassergehalt der Atmosphäre, wo intensiverer Starkregen als sonst auftritt.

2. Hagel

Ebenso tritt zumindest tagsüber bei vielen Gewittern Hagel auf, wenngleich die allgemeine Aussage „Starkregen, Hagel und Sturmböen“ hier weder etwas über die zu erwartende Größe noch über die Menge aussagt.

Es macht für den Leser oder Hörer einen Unterschied, ob maximal 1 cm Hagel, 5 cm Hagel oder gar 10 cm großer Hagel zu erwarten ist. Bei 1 cm entstehen maximal geringe Schäden im Garten, bei 5 cm werden Gewächshäuser und Autodächer demoliert. Bei 10 cm (und schon darunter) besteht die Gefahr von Kopfverletzungen, schwerer Schäden an Dächern, Autos und allgemein Glasfassaden.

Ebenso macht es einen Unterschied, ob das Gewitter schnell zieht, gelegentlich ein paar Hagelgeschosse abwirft, oder langsam zieht und reichlich kleinen Hagel bringt, der die Kanalisation verstopft und dadurch Überflutungen verursacht. Viel kleiner Hagel maximiert nämlich noch das Überflutungsrisiko bei Starkregen, bedeutet aber für den Anwohner, dass er sein Auto nicht in die Garage fahren muss.

3. Sturmböen

Bleiben die Sturmböen übrig. Da hängt es zunächst mal davon ab, ab wann Sturmböen definiert sind. Im Mittel beginnt Sturm ab 75 km/h, von Sturmböen spricht man jedoch bereits ab 60 km/h. Diese hat man bei einem normalen Sommergewitter schnell mal erreicht.

Außergewöhnlich wird es erst, wenn die Gewitter sehr schnell ziehen und/oder bei entsprechender Tageserwärmung eine starke Abkühlung bringen, wobei verdunstender Hagel förderlich ist. Dann hat man durchaus Böen über 80, 90 km/h, in markanten Fällen über 100 km/h. An einer Gewitterlinie können flächendeckend 100-130 km/h drin sein, bei Winterstürmen und Schwergewitterlagen allgemein stellenweise auch 200 km/h und mehr.

Was hat der Sturm für Auswirkungen?
Bei 60 km/h weht es vielleicht einen Blumentopf um, bei 80 km/h können schon Äste abbrechen und Gartenstühle umfliegen, bei 120 km/h werden Bäume entwurzelt, Dächer beschädigt usw.

Ganz selten hört man bei den hiesigen Wetterberichten vom Zusatz „schwere Sturmböen“ oder gar „Orkanböen“. Es ist also nicht immer klar, ob die Sturmböen im Wetterbericht eher im 60-km/h-Bereich oder gar im potentiellen 90-100 km/h-Bereich angesiedelt sind. Der Unterschied entscheidet, ob man Vorkehrungen treffen muss, ob man in den Wald zum Joggen kann (sollte man bei Gewitter allgemein unterlassen) und ob man ein Grillfestl unterm Pavillon feiern kann, ohne dass dieser davongerissen wird.

Gewitter oder Unwetter?

Ein Unwetter ohne Starkregen, Hagel ODER Sturmböen, oder ohne alle drei? Schwer denkbar, insofern ist die Aussage „Unwetter mit Starkregen, Hagel, Sturmböen“ bereits redundant. Viel wichtiger wäre in meinen Augen zu betonen, welche Gefahr dominiert.

  • Bei langsam ziehenden Gewittern oder großen Gewittersystemen ist das der Starkregen.
  • Bei trockener Luft am Boden, Hagel, enorm hohem Wassergehalt, Winterstürmen, Gewitterlinien und einzelnen, heftigen Gewittern ist das der Sturm.
  • Bei feuchtheißer Luft ist es großer Hagel.
  • Und wenn die Luft bodennah feucht ist, der Wind mit der Höhe rasch zunimmt und dabei die Richtung ändert, können auch Tornados entstehen.

Ja, es gibt Gewitterlagen, bei denen alles möglich ist. Das sind häufig aber auch jene Lagen, bei denen die Extreme bei allen Gefahren ausgereizt werden, d.h., dann kann der Hagel groß werden, sich der Sturm zum Orkan steigern, und dann sollte man das auch textlich unterbringen.

Wenn man aber bei jeder Gewitterlage nur den Zusatz „Starkregen, Hagel und Sturmböen“ bringt, aber jeweils nur ein oder zwei Gefahren davon eintreffen (im Schnitt), dann stumpft das den Konsumenten des Wetterberichts auf Dauer ab, und er kann nicht einschätzen, ob die Hagelgefahr seinen Gemüsegarten gefährdet und der Sturm den Gartenpavillon.