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Lebenszyklus eines Gewitters

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Gewitter

Ein reifes Gewitter mit Ambossspitze. NOAA Nationaler Wetterdienst

Egal, ob Sie ein Zuschauer oder ein „Spuk“ sind, es besteht die Möglichkeit, dass Sie den Anblick oder die Geräusche eines sich nähernden Gewitters nie verwechselt haben . Und es ist kein Wunder warum. Täglich kommen weltweit über 40.000 Menschen vor. Davon kommen allein in den USA täglich 10.000 vor.

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Gewitterklimatologie

Eine Karte mit der durchschnittlichen Anzahl von Gewittertagen pro Jahr in den USA (2010). NOAA Nationaler Wetterdienst

In den Frühlings- und Sommermonaten scheinen Gewitter wie am Schnürchen aufzutreten. Aber lass dich nicht täuschen! Gewitter können zu jeder Jahreszeit und zu jeder Tageszeit auftreten (nicht nur nachmittags oder abends). Die atmosphärischen Bedingungen müssen nur richtig sein.

Wie sind diese Bedingungen und wie führen sie zur Sturmentwicklung?

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Gewitter Zutaten

Damit sich ein Gewitter entwickeln kann, müssen 3 atmosphärische Inhaltsstoffe vorhanden sein: Auftrieb, Instabilität und Feuchtigkeit.

 

Aufzug

Der Aufzug ist für die Einleitung des Aufwinds verantwortlich – der Luftwanderung nach oben in die Atmosphäre -, die zur Erzeugung einer Gewitterwolke (Cumulonimbus) erforderlich ist.

Das Anheben wird auf verschiedene Arten erreicht, am häufigsten durch differentielle Erwärmung oder Konvektion . Wenn die Sonne den Boden erwärmt, wird die erwärmte Luft an der Oberfläche weniger dicht und steigt auf. (Stellen Sie sich Luftblasen vor, die vom Boden eines kochenden Wassertopfs aufsteigen.)

Andere Hebemechanismen umfassen warme Luft, die eine Kaltfront überschreibt, kalte Luft, die eine Warmfront unterbietet (beide werden als Frontallift bezeichnet ), Luft, die entlang der Seite eines Berges nach oben gedrückt wird (als orographischer Lift bezeichnet ), und Luft, die zusammenkommt an einem zentralen Punkt (bekannt als Konvergenz .

 

Instabilität

Nachdem die Luft einen Aufwärtsschub erhalten hat, braucht sie etwas, um ihre aufsteigende Bewegung fortzusetzen. Dieses „Etwas“ ist Instabilität.

Die atmosphärische Stabilität ist ein Maß dafür, wie schwimmfähig Luft ist. Wenn Luft instabil ist, bedeutet dies, dass sie sehr schwimmfähig ist und nach dem Einsetzen dieser Bewegung folgt, anstatt an ihren Startort zurückzukehren. Wenn eine instabile Luftmasse durch eine Kraft nach oben gedrückt wird, geht sie weiter nach oben (oder wenn sie nach unten gedrückt wird, geht sie weiter nach unten).

Warme Luft wird im Allgemeinen als instabil angesehen, da sie unabhängig von der Kraft zum Aufsteigen neigt (während kalte Luft dichter ist und sinkt).

 

Feuchtigkeit

Lift- und Instabilität in aufsteigender Luft, aber um eine Wolke zu bilden, muss es ausreichend Feuchtigkeit sein , in der Luft zu kondensieren , zu Wassertröpfchen , wie sie aufsteigt. Zu den Feuchtigkeitsquellen zählen große Gewässer wie Ozeane und Seen. So wie warme Lufttemperaturen das Anheben und die Instabilität unterstützen, unterstützt warmes Wasser die Verteilung von Feuchtigkeit. Sie haben eine höhere Verdunstungsrate. was bedeutet, dass sie leichter Feuchtigkeit an die Atmosphäre abgeben als kühleres Wasser.

In den USA sind der Golf von Mexiko und der Atlantik die Hauptfeuchtigkeitsquellen für schwere Stürme.

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Die drei Stufen

Diagramm eines mehrzelligen Gewitters bestehend aus einzelnen Sturmzellen – jede in einem anderen Entwicklungsstadium. Pfeile repräsentieren die starke Auf- und Abbewegung (Auf- und Abwinde), die die Gewitterdynamik charakterisieren. NOAA Nationaler Wetterdienst

Alle schweren und nicht schweren Gewitter durchlaufen drei Entwicklungsstadien:

  1. die hoch aufragende Cumulusbühne,
  2. das reife Stadium, und
  3. die Zerstreuungsphase.

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1. Die hoch aufragende Cumulus-Bühne

Das Anfangsstadium der Gewitterentwicklung wird durch das Vorhandensein von Aufwinde dominiert. Diese wachsen die Wolke von einem Cumulus zu einem hoch aufragenden Cumulonimbus. N
OAA Nationaler Wetterdienst

Ja, das ist Cumulus wie bei Schönwetter Cumulus . Gewitter stammen tatsächlich von diesem nicht bedrohlichen Wolkentyp.

Während dies zunächst widersprüchlich erscheinen mag, bedenken Sie Folgendes: Die thermische Instabilität (die die Entwicklung eines Gewitters auslöst) ist auch der Prozess, durch den sich eine Cumuluswolke bildet. Während die Sonne die Erdoberfläche erwärmt, erwärmen sich einige Gebiete schneller als andere. Diese wärmeren Luftblasen werden weniger dicht als die Umgebungsluft, wodurch sie aufsteigen, kondensieren und Wolken bilden. Innerhalb von Minuten nach der Bildung verdampfen diese Wolken jedoch in der oberen Atmosphäre in die trockenere Luft. Wenn dies über einen ausreichend langen Zeitraum geschieht, wird diese Luft schließlich feucht und setzt ab diesem Zeitpunkt das Wolkenwachstum fort, anstatt es zu ersticken.

Dieses vertikale Wolkenwachstum, das als Aufwind bezeichnet wird, kennzeichnet das Cumulus-Entwicklungsstadium. Es funktioniert, um den Sturm aufzubauen . (Wenn Sie jemals eine Cumuluswolke genau beobachtet haben, können Sie dies tatsächlich beobachten. (Die Wolke steigt immer höher in den Himmel auf.)

Während des Cumulusstadiums kann aus einer normalen Cumuluswolke ein Cumulonimbus mit einer Höhe von fast 6 km wachsen. In dieser Höhe passiert die Wolke das Gefrierniveau von 0 ° C und es beginnt sich Niederschlag zu bilden. Da sich Niederschlag in der Wolke ansammelt, wird er zu stark, als dass Aufwinde ihn unterstützen könnten. Es fällt in die Wolke und verursacht Luftwiderstand. Dies erzeugt wiederum einen Bereich nach unten gerichteter Luft, der als Abwind bezeichnet wird .

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2. Die reife Phase

In einem „reifen“ Gewitter existieren Aufwind und Abwind nebeneinander. NOAA Nationaler Wetterdienst

Jeder, der ein Gewitter erlebt hat, kennt sein ausgereiftes Stadium – die Zeit, in der böige Winde und starke Niederschläge an der Oberfläche zu spüren sind. Was jedoch ungewohnt sein mag, ist die Tatsache, dass der Abwind eines Sturms die zugrunde liegende Ursache für diese beiden klassischen Gewitterwetterbedingungen ist.

Denken Sie daran, dass Niederschläge, die sich in einer Cumulonimbus-Wolke ansammeln, letztendlich einen Abwind erzeugen. Nun, wenn sich der Abwind nach unten bewegt und die Basis der Wolke verlässt, wird der Niederschlag freigesetzt. Ein Ansturm regengekühlter trockener Luft begleitet ihn. Wenn diese Luft die Erdoberfläche erreicht, breitet sie sich vor der Gewitterwolke aus – ein Ereignis, das als Böenfront bekannt ist . Die Böenfront ist der Grund, warum zu Beginn eines Regengusses häufig kühle, luftige Bedingungen zu spüren sind.

Da der Aufwind des Sturms neben dem Abwind auftritt , vergrößert sich die Sturmwolke weiter. Manchmal reicht die instabile Region bis zum Boden der Stratosphäre. Wenn die Aufwinde auf diese Höhe ansteigen, beginnen sie sich seitwärts auszubreiten. Diese Aktion erzeugt die charakteristische Ambossoberseite. (Da sich der Amboss sehr hoch in der Atmosphäre befindet, besteht er aus Zirrus / Eiskristallen.)

Währenddessen wird kühlere, trockenere (und daher schwerere) Luft von außerhalb der Wolke einfach durch ihr Wachstum in die Wolkenumgebung eingeführt.

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3. Die Dissipationsphase

Diagramm eines sich zerstreuenden Gewitters – seine dritte und letzte Stufe. NOAA Nationaler Wetterdienst

Mit der Zeit, wenn die kühlere Luft außerhalb der Wolkenumgebung zunehmend in die wachsende Sturmwolke eindringt, überholt der Abwind des Sturms schließlich seinen Aufwind. Ohne die Zufuhr von warmer, feuchter Luft, um seine Struktur aufrechtzuerhalten, beginnt der Sturm zu schwächen. Die Wolke verliert allmählich ihre hellen, scharfen Umrisse und wirkt stattdessen zerlumpter und verschmierter – ein Zeichen dafür, dass sie altert.

Der gesamte Lebenszyklus dauert ca. 30 Minuten. Je nach Gewittertyp kann ein Sturm nur einmal (einzelne Zelle) oder mehrmals (mehrere Zellen) durchlaufen. (Die Böenfront löst häufig das Wachstum neuer Gewitter aus, indem sie als Auftriebsquelle für benachbarte feuchte, instabile Luft dient.)

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