Cumulonimbus: die Gewitterwolke

Ein Cumulonimbus kann als einzelner Turm von 1 km über dem Boden bis zur Tropopause in mehr als 10 km Höhe reichen.

Vom Cumulus zum Gewitter

Jeder Cumulonimbus beginnt als gewöhnlicher Cumulus. Ist die Luft labil, bleibt ein aufsteigendes Luftpaket wärmer als seine Umgebung und steigt weiter. Kondensation setzt Wärme frei, erhält den Auftrieb und lässt den Turm immer höher wachsen. Die WMO beschreibt das Ergebnis als mächtige, dichte Wolke von beträchtlicher vertikaler Ausdehnung in Form eines Berges oder riesiger Türme. Ihre Untergrenze liegt tief und ist oft sehr dunkel; ihre Oberseite reicht ins hohe Stockwerk.

Warum die Oberseite flach wird

Irgendwann trifft die aufsteigende Luft auf einen Deckel. In der Troposphäre sinkt die Temperatur mit der Höhe, oberhalb der Tropopause in der Stratosphäre steigt sie aber wieder. Laut NOAA stoppt diese wärmere Luft darüber die Konvektion. Die Untergrenze der Stratosphäre lässt sich deshalb gut an den ambossförmigen Oberseiten von Cumulonimbuswolken erkennen. Unter dem Deckel breitet sich die aufsteigende Luft seitwärts aus. Der Wind zieht sie zum Amboss auseinander, der weit in Windrichtung reichen kann.

Wie hoch der Deckel liegt, hängt von der geografischen Breite ab. Die NOAA nennt für die Höhe der Troposphäre 18 bis 20 km über dem Äquator, etwa 9 km bei 50° nördlicher und südlicher Breite und knapp 6 km über den Polen. Die Temperaturen sinken von durchschnittlich etwa 17 °C am Boden auf etwa −51 °C an der Tropopause. Ein Tropengewitter kann deshalb viel höher aufragen als eines nahe den Polen. Das Eis im oberen Wolkenteil ist extrem kalt.

Donner, Blitz und Hagel

Im Wolkenturm tragen starke Aufwinde Tröpfchen weit über die 0-°C-Grenze, wo manche gefrieren. Zusammenstöße kleiner Graupelkörner mit Eiskristallen trennen elektrische Ladungen (NOAA NSSL). Wird die Ladung groß genug, springt ein Blitz innerhalb der Wolke oder zum Boden über. Donner ist das Geräusch der Luft, die durch den Blitzkanal schlagartig erhitzt wird. Hagel entsteht, wenn Aufwinde Regentropfen in extrem kalte Wolkenteile tragen, wo sie gefrieren (NOAA NSSL). Das Eis wächst durch das Anlagern unterkühlter Tröpfchen, bis es für den Aufwind zu schwer wird. Auch kräftige Schauer, böiger Wind und manchmal Tornados gehen von Cumulonimbus aus.

Blitze reichen weiter als der Regen. Die NOAA warnt, dass sie mehr als 10 Meilen (etwa 16 km) vom Regengebiet entfernt einschlagen können. Wer Donner hört, befindet sich also bereits in Reichweite. Die Empfehlung lautet, beim ersten Donner ins Haus zu gehen und bis 30 Minuten nach dem letzten Donnerschlag dort zu bleiben. Für Menschen, die Donner nicht hören können, ergänzte die NOAA 2016 eine Regel: Siehst du einen Blitz, geh sofort hinein. Wetterdienste verfolgen Gewitter per Radar. Die Doppelpolarisationsradare der NOAA können Regen, Hagel und Schnee im Wolkeninneren unterscheiden.