Cumulonimbus: Starker Regen und Donner am Horizont.

Moderne Wettervorhersagen verlassen sich darauf komplexe Computersimulatoren. Diese Simulatoren verwenden alle physikalischen Gleichungen, die die Atmosphäre beschreiben, einschließlich der Bewegung der Luft, der Sonnenwärme und der Bildung von Wolken und Regen.

Inkrementelle Verbesserungen in Prognosen im Laufe der Zeit bedeuten, dass moderne fünftägige Wettervorhersagen ebenso geschickt sind wie dreitägige Vorhersagen 20 Jahren.

Aber Sie brauchen keinen Supercomputer, um vorhersagen zu können, wie sich das Wetter über Ihrem Kopf in den nächsten Stunden ändern wird - das war in den Kulturen bekannt seit Jahrtausenden. Indem Sie den Himmel über Ihnen im Auge behalten und ein wenig darüber wissen, wie sich Wolken bilden, können Sie vorhersagen, ob Regen auf dem Weg ist.

Darüber hinaus zeigt ein wenig Verständnis der Physik hinter der Wolkenbildung die Komplexität der Atmosphäre und wirft ein Licht darauf, warum das Vorhersagen des Wetters über ein paar Tage hinweg ein so herausforderndes Problem ist.

Also, hier sind sechs Wolken, auf die Sie achten müssen und wie sie Ihnen helfen können, das Wetter zu verstehen.

1) Kumulus

Cumulus: kleine weiße flauschige Wolken. Brett Sayles / Pexels, CC BY

Wolken bilden sich, wenn Luft auf den Taupunkt abkühlt, die Temperatur, bei der die Luft nicht mehr ihren ganzen Wasserdampf aufnehmen kann. Bei dieser Temperatur kondensiert Wasserdampf zu Tropfen flüssigen Wassers, die wir als Wolke beobachten. Dazu müssen wir die Luft in die Atmosphäre aufsteigen lassen oder die feuchte Luft mit einer kalten Oberfläche in Kontakt bringen.

An einem sonnigen Tag heizt die Sonnenstrahlung das Land auf, was wiederum die darüber liegende Luft erwärmt. Diese erwärmte Luft steigt durch Konvektion auf und bildet sich Cumulus. Diese "Schönwetterwolken" sehen aus wie Watte. Wenn Sie sich einen mit Kumulus gefüllten Himmel ansehen, bemerken Sie vielleicht, dass sie flache Basen haben, die alle auf derselben Ebene liegen. In dieser Höhe hat sich die Luft vom Boden bis zum Taupunkt abgekühlt. Cumuluswolken regnen generell nicht - Sie haben schönes Wetter.

2) Cumulonimbus

Während kleine Cumulus nicht regnen, wenn Sie bemerken, dass Cumulus größer wird und sich höher in die Atmosphäre erstreckt, ist dies ein Zeichen, dass intensiver Regen auf dem Weg ist. Dies ist häufig im Sommer, mit Morgen Cumulus in Tiefe entwickeln Cumulonimbus (Gewitter) Wolken am Nachmittag.

Ein Cumulonimbus mit seiner charakteristischen Amboßform.

In der Nähe des Bodens sind Cumulonimbus gut definiert, aber höher oben beginnen sie, an den Rändern dünn auszusehen. Dieser Übergang zeigt an, dass die Wolke nicht mehr aus Wassertröpfchen, sondern aus Eiskristallen besteht. Wenn Windböen Wassertröpfchen außerhalb der Wolke blasen, verdunsten sie schnell in der trockeneren Umgebung und geben Wasserwolken eine sehr scharfe Kante. Auf der anderen Seite verdampfen Eiskristalle, die außerhalb der Wolke getragen werden, nicht schnell und ergeben ein feines Aussehen.

Cumulonimbus sind oft flach gekrönt. Innerhalb des Cumulonimbus steigt warme Luft durch Konvektion auf. Dabei kühlt es allmählich ab, bis es dieselbe Temperatur wie die umgebende Atmosphäre hat. Auf diesem Niveau ist die Luft nicht mehr schwimmfähig und kann nicht weiter ansteigen. Stattdessen breitet es sich aus und bildet eine charakteristische Ambossform.

3) Zirrus

Cirruswolken können die Annäherung einer warmen Front - und des Regens kennzeichnen. Bildnachweis: Simon A. Eugster

Zirrus Form sehr hoch in der Atmosphäre. Sie sind dünn und bestehen ausschließlich aus Eiskristallen, die durch die Atmosphäre fallen. Wenn Cirrus von unterschiedlich schnell bewegten Winden horizontal getragen werden, nehmen sie eine charakteristische Hakenform an. Nur in sehr großen Höhen oder Breiten produziert Cirrus Bodenregen.

Aber wenn Sie bemerken, dass Cirrus beginnt, mehr vom Himmel abzudecken und tiefer und dicker wird, ist dies ein guter Hinweis darauf, dass sich eine warme Front nähert. In einer warmen Front treffen sich eine warme und eine kalte Luftmasse. Die leichtere warme Luft wird gezwungen, über die kalte Luftmasse aufzusteigen, was zu Wolkenbildung führt. Die sinkenden Wolken deuten darauf hin, dass die Front näher rückt und in den nächsten 12-Stunden eine Regenperiode einsetzt.

4) Stratus

Stratus: düster. Hannah Christensen, Autor zur Verfügung gestellt

Stratus ist eine niedrige kontinuierliche Wolkenschicht, die den Himmel bedeckt. Stratus bildet sich durch sanft aufsteigende Luft oder durch einen milden Wind, der feuchte Luft über eine kalte Land- oder Meeresoberfläche bringt. Die Stratuswolke ist dünn, und während sich die Bedingungen trübe anfühlen, ist Regen unwahrscheinlich und höchstens ein leichter Nieselregen. Stratus ist mit Nebel identisch. Wenn Sie also an einem nebligen Tag in den Bergen unterwegs waren, sind Sie in den Wolken unterwegs.

5) Lentikular

Unsere letzten beiden Wolkentypen werden Ihnen nicht helfen, das kommende Wetter vorherzusagen, aber sie geben einen Einblick in die außerordentlich komplizierten Bewegungen der Atmosphäre. Glatt, linsenförmig Lenticular Wolken bilden sich, wenn Luft über eine Bergkette geblasen wird.

Lentikulare Wolken bilden über Bergen.

Sobald man am Berg vorbei ist, sinkt die Luft auf ihr vorheriges Niveau zurück. Wenn es sinkt, wärmt es sich und die Wolke verdunstet. Aber es kann überschwingen, in diesem Fall springt die Luftmasse zurück und lässt eine andere lentikulare Wolke entstehen. Dies kann zu einer Wolkenkette führen, die sich etwas über den Gebirgszug hinaus erstreckt. Die Wechselwirkung von Wind mit Bergen und anderen Oberflächenmerkmalen ist eine der vielen Details, die in Computersimulatoren dargestellt werden müssen, um genaue Vorhersagen des Wetters zu erhalten.

6) Kelvin-Helmholtz

Und zu guter Letzt mein persönlicher Favorit. Das Kelvin-Helmholtz Wolke gleicht einer brechenden Meereswelle. Wenn sich Luftmassen auf verschiedenen Höhen horizontal mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, wird die Situation instabil. Die Grenze zwischen den Luftmassen beginnt sich zu wellen und schließlich größere Wellen zu bilden.

Kelvin-Helmholtz-Wolken ähneln brechenden Wellen im Ozean.

Kelvin-Helmholtzwolken sind selten - das einzige Mal, dass ich eins entdeckte, war über Jütland, Westdänemark, weil wir diesen Prozess nur in der Atmosphäre beobachten können, wenn die untere Luftmasse eine Wolke enthält. Die Wolke kann dann die brechenden Wellen aufspüren und die Komplexität der ansonsten unsichtbaren Bewegungen über unseren Köpfen sichtbar machen.

Über den Autor

Hannah Christensen, Gastforscherin, Atmosphärische Ozean- und Planetenphysik, University of Oxford

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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