Wetterthema Hagelgröße und Aufwind
Neben Starkregen und extremen Windböen gehört Hagel zu den gefürchteten Phänomenen bei Gewittern. Das Entstehen großer Hagelkörner bedingt kräftige Aufwinde in den Gewitterwolken.
Gewitterwolken bekommen ihr Erscheinungsbild durch die Wassertropfen und Eisteilchen, aus denen sie bestehen. Hagelkörner entstehen und wachsen in der Hauptsache durch Anlagerung der Wassertropfen an die gefrorenen Teilchen. Dies geschieht, je nach Höhenniveau, bei Temperaturen zum Teil deutlich unterhalb von 0 Grad Celsius. Wasser kann, sofern es rein genug ist, auch noch bei tiefen Frosttemperaturen seinen flüssigen Aggregatszustand behalten.
Aufgeheizte Luft aus den bodennahen Schichten beginnt aufzusteigen und legt innerhalb der Gewitterwolke wegen ihres Auftriebs mit zunehmender Höhe immer mehr an Geschwindigkeit zu. Gleichzeitig sinkt die Temperatur. Eisteilchen, die sich ab dem Erreichen der Frostgrenze bilden können, werden mit den Aufwinden nach oben getragen. Durch Anfrieren von Flüssigwasser wachsen sie allmählich zu Hagelkörnern heran. Haben sie eine gewisse Größe oder ein entsprechendes Gewicht erreicht, kann der Aufwind sie nicht mehr tragen, und sie fallen herunter. Mit einem einfachen Ansatz lässt sich abschätzen, wie hoch die Geschwindigkeit des Auftriebs sein muss, damit ein Hagelkorn mit einer vorgegebenen Größe gerade noch schwebend in der Wolke gehalten werden kann.
Man nimmt dazu an, dass auf das Hagelkorn zwei Kräfte wirken, welche sich im betrachteten Fall genau ausbalancieren (siehe unsere Grafik). Zum einen ist dies seine Gewichtskraft (F_G) und zum anderen die Kraft (F_W), welche vom seinem Luftwiderstand herrührt. Die Formel für den Luftwiderstand enthält die Geschwindigkeit des Aufwinds, für die wir uns interessieren. Man erhält beispielhaft folgende Werte: Um ein Hagelkorn von 1 cm Größe zu tragen, muss sich die Luft in der Gewitterwolke mit 30 km/h aufwärts bewegen. Für 2 cm Durchmesser werden 60 km/h an Aufwind benötigt. Extrem große Körner von 6 cm und mehr verlangen schließlich nach Vertikalwinden von über 100 km/h.
Entscheidend für die Größe, die der Hagel erreichen kann, ist aber nicht nur die Stärke des Aufwinds, sondern auch die Menge an Flüssigwasser im Verhältnis zur Anzahl der Eisteilchen. Verteilt sich viel Wasser auf relativ wenig Eispartikel, können diese sozusagen aus dem Vollem schöpfen und gedeihen sehr gut. Ein weiterer wichtiger Faktor stellt die Aufenthaltsdauer des Hagels in der Gewitterwolke dar, denn dessen Wachstum benötigt eine gewisse Zeit. Sehr große Durchmesser können entstehen, wenn die Hagelkörner nach ihrem ersten Aufstieg nicht gleich aus der Wolke heraus stürzen, sondern erneut von einem entsprechend noch kräftigeren Aufwind in die Höhe getrieben werden. Unter Umständen sind so mehrere Kreisläufe denkbar.
Montag, 16. Juni 2025 (Erscheinungsdatum)