Wolken

Die Entstehung von Wolken ist ein fundamentaler Prozess in der Meteorologie, der durch die Hebung und Abkühlung feuchter Luftmassen in der Atmosphäre bestimmt wird. Hier ist eine detaillierte Erklärung:

1. Adiabatische Abkühlung als Hauptmechanismus

Wolken entstehen, wenn Luftmassen angehoben werden und sich dadurch adiabatisch abkühlen. Dies geschieht nach dem trockenadiabatischen Temperaturgradienten von etwa 1°C pro 100 m Höhe (solange die Luft ungesättigt ist). Sobald die Luft den Taupunkt erreicht, kondensiert der in ihr enthaltene Wasserdampf an Kondensationskernen (Aerosole, Staubpartikel, Salzpartikel) zu feinen Wassertröpfchen oder Eiskristallen – die Wolke wird sichtbar.

2. Hebungsmechanismen

Es gibt verschiedene Prozesse, die zur Hebung von Luftmassen und damit zur Wolkenbildung führen:

• Orographische Hebung: Luft wird gezwungen, an Gebirgen aufzusteigen. Dadurch kühlt sie ab, und es können orographische Wolken wie Staubewölkung (Stratus, Cumulus) entstehen.
• Konvektion: Bei starker Sonneneinstrahlung erwärmt sich die bodennahe Luft und steigt auf. Dies führt zur Bildung von Cumulus-Wolken, bei ausreichender Feuchtigkeit und Instabilität kann sich daraus ein Cumulonimbus entwickeln.
• Frontale Hebung: An Wetterfronten wird warme Luft über eine kältere Luftmasse gehoben. Dies ist typisch für Stratus-, Nimbostratus- und Altostratus-Wolken, die häufig mit Niederschlag verbunden sind.
• Turbulente Durchmischung: Starke Winde und Turbulenzen können feuchte Luftmassen durchmischen und zu Wolkenbildung führen, insbesondere in maritimen Regionen oder in der Nähe von Tiefdruckgebieten.

3. Phasenzustände des Wassers und Kondensationsprozesse

Je nach Temperatur kann der Wasserdampf in der Wolke als flüssiges Wasser oder in gefrorener Form als Eiskristalle vorliegen. Supercooled Water (unterkühltes Wasser) tritt in der Atmosphäre häufig auf und kann bis zu -40°C flüssig bleiben, bevor es gefriert.

• Warme Wolken: bestehen hauptsächlich aus flüssigem Wasser (z. B. Cumulus humilis).
• Kalte Wolken: enthalten hauptsächlich Eiskristalle (z. B. Cirrus).
• Mischwolken: enthalten sowohl Wassertröpfchen als auch Eiskristalle (z. B. Nimbostratus).

4. Wolkenauflösung

Wolken lösen sich auf, wenn die aufsteigende Luft nicht mehr weiter abkühlt oder wenn trockenere Luftmassen einströmen und die Feuchtigkeit verdunsten lassen. Ein hoher Windscherschnitt oder großräumige Absinkbewegungen können ebenfalls zur Auflösung von Wolkenfeldern beitragen.

So sehen die unterschiedlichen Wolkenarten aus:

	Cirrus (Ci) Hoch gelegene, faserige Eiswolken, oft Vorboten eines Wetterwechsels, insbesondere bei Annäherung einer Warmfront.
	Cirrostratus (Cs) Dünne, schleierartige Eiswolken, die den Himmel milchig erscheinen lassen und häufig einen Halo-Effekt um Sonne oder Mond erzeugen.
	Cirrocumulus (Cc) Kleine, körnige oder wellenartige Wolkenfelder aus Eiskristallen, die oft in turbulenten Schichten auftreten und auf eine bevorstehende Wetteränderung hinweisen.
	Altostratus (As) Graue bis bläuliche Wolkenschicht mittlerer Höhe, die oft die Sonne diffus erscheinen lässt und sich mit zunehmender Mächtigkeit zu Nimbostratus entwickeln kann.
	Altocumulus (Ac) Fleckige, gerippte oder linsenförmige Wolkenfelder aus unterkühlten Wassertröpfchen, oft ein Zeichen für Labilität in der mittleren Troposphäre.
	Stratus (St) Niedrige, einheitliche Schichtwolken, die oft mit Nebel verwechselt werden und zu Sprühregen oder Niesel führen können.
	Stratocumulus (Sc) Wellenförmige oder aufgelockerte Haufenschichtwolken, meist trocken, aber gelegentlich mit leichtem Niederschlag.
	Nimbostratus (Ns) Dichte, ausgedehnte Schichtwolken, die mit andauerndem, oft mäßigem bis starkem Regen oder Schneefall verbunden sind.
	Cumulus (Cu) Freistehende Haufenwolken mit scharf definierten Konturen, die in stabiler Atmosphäre harmlos bleiben, aber bei labilen Bedingungen vertikal anwachsen können.
	Cumulonimbus (Cb) Mächtige, vertikal stark entwickelte Gewitterwolken mit Ambossbildung in der oberen Troposphäre, begleitet von Starkregen, Blitzschlag, Hagel und Sturmböen.