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Was ist ein Gewitter?

Ein Gewitter ist ein lokal begrenztes, mit elektrischen Entladungen (Blitz) in Cumulonimbus-Wolken oder zwischen Wolke und Erde einhergehendes Niederschlagsereignis. Sie entstehen durch rasches Aufsteigen feuchtwarmer Luft und ihrer raschen Abkühlung. Der Blitz führt zu einem Ladungsausgleich. Dabei erwärmt sich die Luft im Blitzkanal schlagartig. Die dadurch erzeugte Druck- oder Stoßwelle breitet sich mit Schallgeschwindigkeit (330 m/s) aus und ist als Donner hörbar. Gewitter kündigen sich meist an: Beispielsweise am frühen Morgen erscheinen Altocumulus-Castellanus-Wolken. Ihre türmchenförmigen Auswüchse ragen aus mittelhohen Haufenwolken in etwa 2000 m Höhe.

Was ist ein Blitz?

Blitze sind elektrische Entladungen die zwischen Gebieten unterschiedlicher Raumladungen in einer Wolke oder zwischen Wolken und der Erdoberfläche stattfinden. Schlägt ein Blitz in Leitungen außerhalb eines Gebäudes ein, kann über das Strom- oder Telefonnetz oder interne Netze im Gebäude eine Überspannung entstehen.
Blitzarten: Blitzentladungen zwischen Wolke und Erde werden unterschieden nach der Polarität der zur Erde transportierten Ladung und der Richtung des Blitzes. Man unterscheidet zwischen negativem Wolke-Erde-Blitz, positivem Wolke-Erde-Blitz, negativem Erde-Wolke-Blitz und positivem Erde-Wolke-Blitz.



Spannung und elektrisches Feld
Zwischen der Erdoberfläche und der Elektrosphäre bis in ca. 50 km Höhe, also in der Atmosphäre, existiert ein permanentes elektrisches Feld mit einer Potenzialdifferenz von etwa 300.000 V. Der Erdboden bildet dabei den negativen Pol. In diesem Feld fließt ein Ionenstrom mit einer Stärke von 1000 A. Weltweit gibt es täglich etwa 45.000 Blitze. Der größte Teil, etwa 90% der Blitze, zwischen Wolke und Erde werden in der Wolke initiiert und transportieren negative Ladung zur Erdoberfläche. Gewitter bauen also diesen Stromfluss ab.



Spannungsentladung durch Blitz

Das Spannungsfeld zwischen Wolke und Erde mit einigen hundert Millionen Volt entlädt sich beim Blitz durch einen schnellen Kurzschluss. Die Luft im Blitzkanal erhitzt sich dabei in Sekundenbruchteilen auf rund 30.000° C und dehnt sich explosionsartig aus. Diese Ausdehnung der Luft pflanzt sich in Form von Schallwellen fort und wird als lauter Donnerknall, oder in großer Entfernung als dumpfes Donnergrollen, wahrgenommen.
Das Licht des Blitzes verbreitet sich in der Luft mit 300.000 km/s. (Lichtgeschwindigkeit), die Schallwellen dagegen nur mit rund 300 m/s. Aus der Zeitdifferenz zwischen der visuellen Wahrnehmung des Lichtblitzes und des akustischen Donners kann somit die Distanz des Gewitters berechnet werden: Die Anzahl der Sekunden zwischen gesehenem Blitz und gehörtem Donner multipliziert man mit der Schallgeschwindigkeit (300 m/s). Damit erhält man die geschätzte Distanz zum Gewitterzentrum.
Blitze, die von der Erde in Richtung Wolke verlaufen, gehen meist von hohen Bauwerken oder Berggipfeln aus. Die Feldstärke ist in der Umgebung dieser Spitzen besonders hoch, so dass ein Leitblitz nach oben ausgelöst werden kann. Vielfältige Entladungen finden innerhalb der Wolke statt und werden durch das Aufleuchten ganzer Wolkenbereiche sichtbar. Ein Teil dieser Entladungen kann in einen Erdblitz übergehen.
Temperatur
Temperatur ist ein wesentlicher Faktor für die Bildung von Gewittern. Jedoch ist nicht nur die absolute Temperatur am Boden für Gewitter verantwortlich. Vielmehr ausschlaggebend für die Luftmassenbewegung nach oben ist der Temperaturunterschied zwischen den unteren und den oberen Luftschichten in 5-8 km Höhe. Wenn die Temperatur mit zunehmender Höhe mehr als 0,6° C pro 100 Meter abnimmt (feuchtadiabatischer Temperaturgradient), sind unabhängig von der Jahreszeit Gewitter möglich. Sind die Voraussetzungen für diesen Temperaturgradienten gegeben und liegt die Temperatur in 5 km Höhe unter -40° C, kann es auch bei Bodentemperaturen von -10° C blitzen und donnern. Jedoch sind solch tiefe Temperaturen in diesen Höhen eher selten und Wintergewitter bleiben die Ausnahme. Im Sommer liegen die Temperaturen in 5 km Höhe im Mittel bei -15° C. Für die Gewitterentwicklung müssen dementsprechend am Boden 15° C bis 20° C vorliegen. Neben dem Temperaturunterschied gibt es noch eine Reihe weiterer, jahreszeitenunabhängiger Faktoren, die zur Gewitterentstehung beitragen.
Gewitterwolken
Gewitterwolken entstehen durch starke Aufwärtsströmungen der Teilchen innerhalb einer Wolke, die bis zu 100 km/h erreichen können. Ideale Voraussetzungen für derartige starke Vertikalbewegungen liegen vorwiegend im Sommer vor. Dann ist der Boden und die bodennahe Luft stark aufgewärmt und die Luftmassen steigen von selbst in die Höhe. So bilden sich Quellwolken, die immer größer werden und sich schließlich zu Gewitterwolken entwickeln.
Vielfach bis an die Obergrenze der Troposphäre in rund neun Kilometern Höhe reichen Gewitterwolken. Innerhalb dieser Wolken, die hier nur noch aus Eiskristallen bestehen, werden die Teilchen durch starke Auf- und Abwinde durch die Wolke gewirbelt. Selbst größere Eispartikel können wiederholt nach oben in kältere Bereiche transportiert werden und sich zu schweren Hagelkörnern entwickeln. Bei diesen Wirbelungen prallen die Wolkenteilchen aufeinander und werden elektrisch geladen. Die kleinen und leichteren, meist positiv geladenen Teilchen sammeln sich im oberen Teil der Wolke an, die schweren negativ geladenen Partikel im unteren Teil. So entsteht ein elektrisch geladenes Feld innerhalb der Wolke . Auch zwischen Wolke und Erde baut sich ein Spannungsfeld von einigen hundert Millionen Volt auf, das sich schließlich mit einem gewaltigen und "blitzschnellen" Kurzschluss entlädt.
Gewitterarten
Gewitter entstehen durch Konvektionsbewegungen, die an hoch reichende feuchtlabile Schichtungen gebunden sind. Diese können unterschiedliche Ursachen haben, die eine Einteilung in folgende Gewitterarten erlauben:



Luftmassengewitter:
Durch starke Sonneneinstrahlung wird im Sommer die bodennahe, feuchtigkeitsgesättigte Luft erhitzt und steigt in kältere Höhen auf. Die ausgeprägte Konvektion ruft Wärmegewitter hervor. Infolge der Temperaturverteilung entstehen diese Gewitter vor allem am Nachmittag über Land. Über dem Meer löst die Konvektion hauptsächlich während der Nacht Gewitter aus.

Frontgewitter:
Sie treten in geringerer Abhängigkeit von der Jahreszeit vor allem bei heranrückenden Kaltfronten auf, gelegentlich aber auch an Warmfronten. An Kaltfronten schiebt sich die Kaltluft unter die leichtere Luft des Warmsektors. Die Labilisierung der Schichtung führt zu einer hoch reichenden Konvektionsbewölkung (Cumulonimben). Obwohl Frontgewitter nicht an eine bestimmte Tageszeit gebunden sind, treten sie vorwiegend am Nachmittag auf, da sie hier mit den oben geschilderten Konvektionsbewegungen zusammenwirken. Im Gegensatz zu den Wärmegewittern kündigen Frontgewitter oft einen deutlichen Wetterwechsel an, da sie an der Grenze von unterschiedlichen Luftmassen auftreten. Warmfrontgewitter werden durch das Aufgleiten von wärmeren Luftschichten auf Kaltluft verursacht.

Orographische Gewitter:
Im Gegensatz zu den Frontgewittern werden bei orographischen Gewittern feuchtwarme Luftmassen an Gebirgshindernissen gehoben und labilisiert.
Räumliche und jahreszeitliche Verteilung von Gewittern
Gewitter treten über das ganze Jahr verteilt auf, am häufigsten und intensivsten jedoch zwischen Ende April und Ende Oktober. Die jahreszeitliche Verteilung umfasst sieben abgrenzbare Phasen:



Januar bis Anfang März: Wintergewitter, vor allem über der Nordsee und den Inseln im Mittelmeer

Ende März bis April: Rückseitengewitter, Gewitterschauer, sekundäre Kaltfronten über West- und Mitteleuropa

Mai bis Mitte Juni: Monate mit häufig sehr heftigen Gewittern über dem gesamten West - und Mitteleuropa. Die Luft ist in der Höhe noch sehr kalt und am Boden warm.

Ende Juni bis Mitte August: Zahlreiche Konvektionsgewitter über den Gebirgsmassiven und den Gebieten mit Kontinentalklima. Gewitteraktive, stark elektrisch geladene Fronten für Wärmegewitter durchziehen ganz Europa. Nur die Mittelmeerküste bleibt mehr oder weniger geschützt

Zweite Augusthälfte: Zahlreiche heftige Gewitter. Sehr aktive Fronten, insbesondere über den Alpen, den Apenninen, dem Zentralmassiv und den Pyrenäen

September bis Oktober: Im September nimmt die Zahl der Gewittertage ab. Ausnahme hiervon ist das Zentralmassiv, wo eine deutliche Steigerung der Gewitteraktivität mit heftigen Niederschlägen zu verzeichnen ist. Starke Gewitter auch über Spanien und vor allem über Italien

November bis Dezember: Gewitterhäufung über dem Mittelmeerraum. Insgesamt lässt sich eine Verlagerung der Gewitter von Nordwesteuropa im Frühjahr nach Südosteuropa im Herbst erkennen. Korsika wird das ganze Jahr von Gewittern heimgesucht.
Wie entsteht ein Schaden durch Gewitter?
Direkter Blitzschlag oder Überspannung können Personen- oder Sachschäden verursachen. Betroffen sind in erster Linie Kommunikations- oder Audio/Video-Einrichtungen, Heizungsregelungstechnik oder Telekommunikationseinrichtungen.