Wenn vom Wetter die Rede ist, denkt man schlechthin an Regen und Sonnenschein, Hitze und Kälte, Wolken und Wind oder auch an Feuchtigkeit, gute und schlechte Sicht. Für den Meteorologen stimmt diese Aufzählung mit den Fachbegriffen weitgehend überein: Lufttemperatur, Luftdruck, Windgeschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit, Bewölkung und Niederschlag.
Wolkenbildung
Wolken setzen sich aus Millionen winziger Wassertropfen oder Eiskristalle zusammen, die zu leicht sind, um auf die Erde zu fallen. Diese Wolkenpartikeln entstehen dann, wenn die in den Wolken enthaltene Feuchtigkeit bei absinkender Temperatur kondensiert und sich so Tropfen oder bei größerer Kälte Eiskristalle bilden. Für diese Vorgänge sind jedoch zwei Bedingungen Voraussetzung: Zuerst muss Luft aufsteigen, ihren Druck verringern und Wärme an die umgebende Atmosphäre abgeben. Als Zweites müssen in den Wolken sehr kleine Staubteilchen enthalten sein, sogenannte Kristallisations- oder Kondensationskerne, an denen sich die Wassertropfen oder Eiskristalle ausbilden können.
Wolkenbildung muss nicht unbedingt zu Niederschlägen führen. Bei der Kondensation entstehen nämlich nur Tröpfchen oder Kristalle, die sich während des Herabfallens zur Erde wieder auflösen würden, selbst wenn sie groß genug wären, die aufsteigende Luft zu durchdringen. Für das Anwachsen niederschlagsfähiger Wassertropfen sind zwei andere Vorgänge verantwortlich, der Bergeron- oder Eiskristalleffekt und der Vereinigungseffekt. In Wolken, die sowohl Eiskristalle als auch Tropfen unterkühlten Wassers (Wassertemperatur unter 0 °C) enthalten, verdunsten die Tropfen, und der Wasserdampf schlägt sich auf den Eiskristallen nieder. So vergrößern sich die Eiskristalle auf Kosten der Tropfen, bis sie groß genug sind, um aus der Wolke zu fallen. Wenn sie auf dem Weg nach unten schmelzen (was oft geschieht), regnet es auf der Erde. Enthält die Wolke jedoch keine Eiskristalle, dann vergrößern sich die Wassertropfen durch die Vereinigung verschieden großer Einzeltröpfchen während ihres Falles durch die Wolke. Je größer ein Tropfen ist, desto leichter vermag er mit kleineren zu verschmelzen und den Erdboden zu erreichen.
Die beiden wichtigsten Wolkenformen - Schicht- und Haufenwolken - lassen sich anhand der zwei verschiedenen Arten, wie Luft nach oben steigen kann, erklären. Steigt die Luft langsam über großen Gebieten mit einer Geschwindigkeit von wenigen Zentimetern pro Sekunde auf, so bilden sich Wolkenbänke in Lagen oder Schichten. Dies geschieht häufig in Zyklonen (Tiefdruckgebieten), besonders in warmen Zonen und an Warmluftfronten. Schnelles Aufsteigen der Luft (mehrere Meter pro Sekunde) erfolgt in Konvektionsströmen nur wenige Hundert Meter über dem Boden. Solche Luftströmungen weiten sich mit zunehmender Höhe aus, aber die entstehenden Haufen- oder Cumuluswolken erstrecken sich selten über mehr als einige Kilometer. Bloß unter instabilen atmosphärischen Bedingungen können sie zu sehr großen Kumulonimbuswolken anwachsen.
Am leichtesten kann man Wolkenformen nach ihrem Erscheinungsbild und ihrer Höhe über dem Erdboden definieren. Die erste Klassifikation der Wolken wurde schon 1833 von dem Engländer Luke Howard vorgenommen, sie liegt der Wolkenklassifikation der WMO (World Meteorological Organization) zugrunde. Danach gibt es zehn Wolkenarten, die je nach ihrer Höhe drei Gruppen zugehören. Die höchsten Wolken (9-10 km) bestehen aus Eis und werden Cirrus-, Cirrostratus- und Cirrocumuluswolken genannt. In mittleren Höhen (3 bis 8 km) bestehen die Wolken aus Eis und Wasser und heißen Altocumulus- und Altostratuswolken. Die niederen Wolken (unter 3 km) enthalten nur Wassertropfen: Stratus-, Stratocumulus- und Nimbostratuswolken. Zwischen diesen zehn Wolkenarten gibt es vielfache Übergänge und Variationen, nur selten treten sie in reiner Form auf.
Sonne, Wind und Luftfeuchtigkeit
Lang anhaltende Perioden von Sonnenschein sind gekennzeichnet durch einen klaren Himmel, dies ist auf absinkende Luft in einem Hochdruckgebiet zu erklären. Die meisten Stunden scheint die Sonne im Polarsommer, da sie dort niemals untergeht, die größte Intensität und die höchste Temperatur erreicht sie in den Hauptwüsten der Erde, die alle ungefähr zwischen dem 30. nördlichen bzw. südlichen Breitengrad liegen. Das durchschnittliche tägliche Temperaturmaximum liegt in diesen Gebieten bei über 35 °C, in der Nacht kann die Temperatur bis unter den Gefrierpunkt absinken.
Windgeschwindigkeit und -richtung in geringer Höhe werden durch die Reibung zwischen Luft und Erdoberfläche in ihrer jeweiligen Gestalt beeinflusst. Reibung führt dazu, dass die Windgeschwindigkeit in Bodennähe allgemein geringer ist als in großen Höhen, ebenso ist sie über Wasser größer als über Land.
Die Luftfeuchtigkeit wird in der Regel als relative Luftfeuchtigkeit gemessen. Sie ist der prozentuale Wassergehalt eines bestimmten Luftvolumens im Vergleich zu der mit Wasser gesättigten Luft. Luftfeuchtigkeit kann zwischen 8 und 100% schwanken, in mittleren Breiten liegt sie zwischen 60 und 80%.
Nebel
Gute Sicht ist bei dem heutigen starken Verkehr von großer Wichtigkeit. Nebel - Wolken in Bodenhöhe - bildet eine Gefahr für die Luftfahrt, Schifffahrt und den Straßenverkehr. Selbst für Fußgänger kann Nebel gefährlich werden, besonders wenn er mit Staubteilen und Abgasen vermischt zu giftigem »Smog« wird.
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