Gewitter
Was
ist ein Gewitter und wie entstehen sie?
Gewitter bilden sich, wenn warme, feuchte Luftmassen
zusammenströmen und aufsteigen.Kondensiert der Wasserdampf in der Luft, so
entwickelt sich zunächst eine Haufenwolke (Cumulus = Haufen). Wenn die schwüle
Luft dann weiter nach oben strömt entsteht ein Cumulonimbus, also ein Gewitter.
Auf dieser Wolke bilden sich winzige Eiskristalle und befinden sich je nach
geographischer Breite zwischen 12 und 18km Höhe.
In der Gewitterwolke treten
verschiedene Ladungen auf, die Eiskristalle sind positiv und die Wassertropfen
negativ geladen. Dieses elektrische Feld wächst so lange, bis die Spannung
mehrere hundert Millionen Volt beträgt. Bei einer Feldstärke von ungefähr
170.000 Volt pro Meter kommt es zu einem Kurzschluss, dem Blitz. Dieser führt
zu einem Ladungsausgleich, wobei sich die Luft im Blitzkanal schlagartig auf
rund 30.000°C erhitzt. Die dadurch erzeugte Stoßwelle breitet sich mit einer
Schallgeschwindigkeit von 330m/s aus und ist dann als Donner hörbar.
Zwischen der Erdoberfläche und der
Elektrosphäre existiert ein elektrisches Feld mit einer Potentialdifferenz von
ca. 300.000V. Der Erdboden bildet dabei den negativen Pol. In diesem Feld
fließt ein Ionenstrom mit einer Stärke von 1000A. Etwa 90% der Blitze
transportieren negative Ladung mit 300.000km/s (Lichtgeschwindigkeit) zur
Erdoberfläche und bauen damit den Stromfluss ab.
Wie kann die Entfernung eines
Gewitters berechnet werden?
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Die Temperatur ist ein wesentlicher
Faktor für die Bildung von Gewittern. Ausschlaggebend ist jedoch nicht die
absolute Temperatur am Boden sondern der Temperaturunterschied zwischen den
unteren und oberen Luftschichten in 5-8km Höhe.
Wenn die Temperatur mit
zunehmender Höhe mehr als 0,6°C pro 100Meter abnimmt sind Gewitter möglich.
Sommergewitter sind wahrscheinlicher, weil die Temperatur in 5km Höhe dann bei
ca. -15°C liegt und die Bodentemperatur bei 15°-20°C. Durch den selbstständigen
Aufstieg der Luftmassen bilden sich Quellwolken, die sich schließlich zu
Gewitterwolken entwickeln. Im Winter hingegen müsste die Temperatur in 5km Höhe
bei -40°C liegen, damit es zum Gewitter kommt. Da dies eher selten ist, kommt
es recht selten zu Gewittern.
Gewitterarten
Luftmassengewitter: Durch starke
Sonneneinstrahlung wird im Sommer die bodennahe, feuchte Luft erhitzt und
steigt in kältere Höhen auf, dies ruft Wärmegewitter hervor. Durch die
Temperaturverteilung entstehen sie am Nachmittag häufig auf dem Land und nachts
über dem Meer.
Frontgewitter: Diese Art von Gewitter
tritt überwiegend an Kaltfronten auf. Hier schiebt sich die Kaltluft unter die
leichtere Luft des Warmsektors. Sie wirken häufig zusammen mit den
Luftmassengewittern und treten somit auch vorwiegend an Nachmittagen auf.
Frontgewitter kündigen oft einen deutlichen Wetterwechsel an, da sie an der
Grenze von unterschiedlichen Luftmassen auftreten.
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Jahreszeitliche und räumliche Verteilung von
Gewittern
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.
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Kugelblitze
Kugelblitze werden als leuchtende
Kugel wahrgenommen und haben in der Regel einen Radius von 5-30cm. Die Kugel
bewegt sich meistens langsam auf dem Erdboden und löst sich wenig später ohne
erkennbaren Grund auf. Dies kann nur einige Sekunden aber auch mehrere Minuten
dauern. Sie können sich teilweise mit einer Explosion und einem lauten Knall
entladen. Zwei neuseeländische Wissenschaftler (John Abrahamson und James
Dinniss) glauben eine Erklärung für dieses Phänomen gefunden zu haben: Wenn ein
Blitz in den Erdboden einschlägt bilden sich aus Kohlenstoff und Sand viele und
nur wenige Millionstel Millimeter große silliziumhaltige Partikel, diese bilden
Ketten und schweben in der Luft. Durch den Sauerstoff aus der Luft fangen diese
Teilchen an zu brennen, dadurch nimmt die Temperatur zu, der Kugelblitz fängt
also an zu leuchten. Wenn er zu heiß wird kommt es zur explosionsartigen
Verbrennung. In der Regel richten diese Kugelblitze keinen Schaden an. Jedoch
gibt es weiterhin keiner Erklärung für die Entstehung der Kugelblitze wenn es
gleichzeitug kein Gewitter gibt.
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