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Temperaturverlauf während eines Gewitters in Bonn am 22.5.2007 mit Hagel und Starkregen zwischen 16 und 19 Uhr


Temperaturentwicklung bei Hagel am Boden am 22.5.2007 in Bonn

Risikowahrscheinlichkeiten (für Gewitter)

Unfallwahrscheinlichkeit im Jahr: 50-100 / 100 000 000 (bis zu 100 Personen auf 100 Millionen)

Todesfallwahrscheinlichkeit im Jahr : 4 / 100 000 000 (vier Personen auf 100 Millionen)

Die durch den Blitzschlag ausgelöste extreme Spannung kann tödliche Auswirkungen auf den Organismus haben.

 

Die folgende Abbildung zeigt einen typischen Aufbau einer Gewitterzelle. Vor der Gewitterzelle ist die Temperatur höher. Ein Aufwind sorgt für die Bildung der Gewitterwolke. Auf der Rückseite des Gewitters fällt die Kaltluft mit dem Regen zum Boden.

 

Es ist noch nicht einmal dreihundert Jahre her, bevor die ersten Wissenschaftler (1708 äußerte der Engländer William Wall als erster, das beim Blitz Elektrizität im Spiel ist) nachweisen konnten, dass Blitz nicht Werke irgendwelcher Götter seien, sondern elektrische Entladungen.

Der berühmte Blitzableiter wurde dann 1752 von Benjamin Franklin erfunden und hat bis heute sehr gute Dienste geleistet. Mit Hilfe einfacher Eisenstangen wird der Blitz einfach in den Boden geleitet, so dass der Schaden am Gebäude begrenzt ist.

 

Bis heute ist allerdings die Gewitterwolke zumindest in Teilen immer noch ein Rätsel geblieben, denn Gewitter scheinen eine wichtige Funktion im weltweiten Maßstab zu haben und die genaue Entstehung des lokalen Spannungsaufbaus, der zu großen Entladungen mit bis zu 500000 Ampere im Extremfall führt, ist noch immer nicht geklärt. Die Spannungen, die zwischen Wolke und Erde entstehen, können 20-40 Millionen Volt und in Ausnahmefällen auch Milliarden Volt erreichen. Innerhalb von Wolken, nicht nur "fertigen" Gewitterwolke kommt es zu Ladungstrennungen. Es bildet sich ein positiv geladener Gewitterschirm, während große Teile der Wolkenbasis negativ geladen sind. Bei der Bildung von Eiskristallen in großen Höhen bei Temperaturen unter –10 Grad muß es zu einem entscheidenen Prozeß kommen, der zu Blitzentladungen führt. Die großen Vertikalbewegungen in so einer Gewitterwolken mit Aufwinden von über 30 m/s dürften hier ebenfalls eine große Rolle spielen.

Der Blitz an sich baut sich wie folgt auf. Er beginnt mit einer Vorentladung, die sich ruckweise auf einer keineswegs geraden Spur aus der Wolke Richtung Boden weiter. Die Schritte umfassen dabei ca. 50 m. Dabei wird negative Ladung aus der Wolke zur Erde transportiert. Erreicht der Blitzkanal die Nähe der Erdoberfläche, dann baut sich auf der Erdoberfläche ein entgegengesetzt geladener Bereich auf. Dies ist die Influenz. Ist der Gegensatz groß genug, wächst dem Blitz durch Influenz vom Boden ein Funke entgegen und schließt somit den Kanal von der Wolken bis zum Boden. Die einzelnen Entladungen bestehen aus kräftigen Stromstößen, die jeweils nur 40 Millionstel Sekunden dauern. Da mehrere Entladungen hintereinander folgen, kann für den Beobachter die Dauer eines Blitzes durchaus im Bereich der Sekunden liegen. Die Gesamtenergie eines Blitzes beträgt nur ca. 40000 kw/h.

Auf der Erde gibt es zu jeder Sekunde 2000 Gewitter mit 100 Blitzeinschlägen. Diese Zahl schwankt über im Jahresablauf nur wenig. Die Gewitter haben eine wichtige Funktion um das Erdelektrizitätsfeld aufrecht zu erhalten. In Deutschland gibt es das Naturschauspiel hauptsächlich im Sommer zu bewundern.

Wintergewitter sind selten, treten aber bei bestimmten Wettersituationen gehäuft auf. Blitzeinschläge werden inzwischen weltweit überwacht und werden auf wenige Meter geortet. Dabei misst man einfach die Laufzeiten der von einem Blitzeinschlag ausgehenden Impulse und kann aus der Zeitdifferenz den Ort des Blitzeinschlags bestimmen. Durch diese Messungen, ist man seit etwa zehn bis fünfzehn Jahren in der Lage, die Häufigkeit von Blitzen und Gewittern genauer zu beschreiben, als dies durch Beobachtungen an Wetterstationen möglich ist.

Zunächst zur Bildung von Gewitterwolken. Sie entstehen in labiler Luftschichtung, was nichts anderes bedeutet, als das einzelne Luftpakete die Möglichkeit haben, in große Höhen aufzusteigen und Wolken bilden können. Dabei werden verschiedene Gewitterarten unterschieden. Wärmegewitter entstehen durch die starke Erwärmung der bodennahen Luftschicht auf Grund starker Sonneneinstrahlung.

Wärmgewitter treten in Deutschland frühestens Ende April bis in den September hinein auf. Im Winter reicht die Kraft der Sonneneinstrahlung nicht aus, die Luft entsprechend zu erwärmen.

Während des ganzen Jahres treten Frontgewitter auf. Hier wird die Luft beim Durchzug einer Front zum Aufsteigen gezwungen. Die Folge, ist Wolkenbildung und im ungünstigen Falle auch die Gewitterbildung.

Eine Verschärfung der Temperaturabnahme (Gradientgewitter) mit der Höhe kann ebenfalls Gewitter auslösen. Diese Gewitter entstehen durch kalte Luft, die in großen Höhen einfließt. Bodennahe Luft kann in große Höhen aufsteigen und Gewitter bilden.

Des weiteren können noch Gewitter durch die Luftströmung an Berghängen entstehen. Die Luft wird zum Aufsteigen gezwungen und die Folge sind große Quellwolken und unter anderem auch Gewitterwolken.

Durch die moderne Blitzmesstechnik ist man in der Lage die Häufigkeit von Blitzen oder Gewittern allgemein besser zu beschreiben. Insgesamt gibt es in Deutschland ca. 20-25 Gewittertage im Jahr. Die Zahlen schwanken nur wenig zwischen 15 Tagen in Regionen oder kleinräumigen Gebieten mit geringer Gewitterneigung und 30-35 Tagen in Südbayern und einigen Stellen der Mittelgebirge, wo maximal 35 Gewittertage im Jahr registriert werden.

Nach Erhebungen aus Bayern, dem "Gewitterland" Deutschlands werden die meisten Gewitter am Alpenrand verzeichnet. Zwischen Füssen im Westen, über Schongau, den Hohenpeißenberg, Starnberg, München und Bad Tölz im Osten werden bis zu 35 Gewittertage verzeichnet. Auf der Zugspitze und Garmisch liegen die Zahlen jeweils deutlich über der 30-Tage-Grenze in unterschiedlichen Zeiträumen. Ein weiteres Maximum befindet sich im Berchtesgadener Raum, rund um den Watzmann mit 30-33 Tagen.

Die neuesten Blitzdaten bestätigen die Gewitterhäufung am Alpenrand, zeigen aber auch Häufungen auf Teilen der Schwäbischen Alb und dem Schwarzwald. Für ganz Deutschland gilt, dass Gewitter in den Mittelgebirgen häufiger auftreten. Bis zu 25 Tage werden im Sauerland, im Hunsrück, Teilen der Westeifel, dem Bayrischen Wald oder z.B. auf der Wasserkuppe gezählt. Im Flachland werden im Schnitt 20 Tage beobachtet. Auch an den Küsten weicht die Zahl kaum von der Marke 20 ab.

Die Gewitterverteilung in Deutschland im Jahresablauf ist überall ähnlich. Zwischen Mai und August gibt es jeden Monat im Schnitt 4 Gewitter. In Süddeutschland in den Gewitterzentren in Garmisch, Oberammergau oder Berchtesgaden sind es sogar 6-7 Gewittertage im Sommer. In den Wintermonaten gibt es nur alle 2-3 Jahre ein Gewitter.

Für die Gewitterentstehung ist also ganz klar die Sommerwärme nötig. Dabei nehmen die Wärmegewitter, aber auch die Frontgewitter deutlich zu. Im Winter treten nur sehr selten Frontgewitter und nur selten Gradientgewitter aufgrund von kalter Höhenluft auf.

Der Höhepunkt der Gewitteraktivität im Tagesablauf ist zwischen 15 und 16 Uhr zu finden, mit dem Maximum der Temperatur. Genauso sinkt die Gewitteraktivität zwischen 5 und 8 Uhr auf ein Minimum. Um diese Zeit werden auch die tiefsten Temperaturen erreicht. Allerdings ist die Gewitteraktivität am Abend noch sehr hoch und nimmt erst ab 21-22 Uhr mit dem späteren Abend deutlich ab.

 

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