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Wolken und Wetter Wie entstehen die verschiedenen Wolken-Arten?

Wolken entstehen, wenn warme Luft aufsteigt und sich Wasser oder Eis in der Erdatmosphäre ansammelt. Regnet es, bleibt es bedeckt oder zieht mit dunklen Wolken ein Gewitter auf? Welche Wolken-Art kündigt welches Wetter an?

Published at: 22-3-2023

Eine Wolke ist eine Ansammlung aus Wassertröpfchen oder Eiskristallen - oder beidem - in der Erdatmosphäre. Sie schwebt in der Troposphäre und berührt üblicherweise nicht den Erdboden. Allerdings ist Wolke nicht gleich Wolke: Die Weltorganisation für Meteorologie hat eine verbindliche Wolkenklassifikation festgelegt. Demnach gibt es derzeit zehn Wolkengattungen, 14 Wolken-Arten, neun Wolkenunterarten sowie neun Begleitwolken und Sonderformen.

Wolken einfach erklärt: Was ist eine Wolke?

Für Meteorologen bergen Wolken noch immer Geheimnisse, die eine genauere Wettervorhersage erschweren. Damit sich Wolken bilden, sind viele verschiedene physikalische und voneinander abhängige Prozesse nötig, die immer im Fluss sind. So wandelt sich eine Wolke ständig, wächst an und verflüchtigt sich wieder.

"Der sonnenerwärmte Boden heizt die Luft auf, wodurch sie nach oben steigt und Wasserdampf mitnimmt. Dabei kühlt sie sich wieder ab. Der Wasserdampf kondensiert, bildet Tröpfchen und Eiskristalle - Wolken entstehen. Das alles spielt sich im unteren Stockwerk der Atmosphäre, der Troposphäre, ab."

Guido-Peter Wolz, Meteorologe beim Deutschen Wetterdienst, München

Unser Wetter: Wissenswertes über Wolken

Der Internationale Wolkenatlas teilt Wolken in Gattungen und Familien ein

1896 gab das International Meteorological Comitee, heute World Meteorological Organization (WMO), die erste Ausgabe des Wolkenatlas heraus. Das Werk bietet eine Klassifizierung von Wolkgattungen und Wolken-Arten. Es teilt die Wolken je nach Aussehen in spezielle Gattungen ein. Berücksichtigt werden dabei die Größe, Gestalt, Grob- und Feinstruktur, die räumliche Verteilung ihrer Bestandteile sowie der Farbe und Helligkeit der Wolke. Diese Klassifizierungen sind wichtig, damit Meteorologen auf der ganzen Welt ihre Beobachtungen nach einheitlichen Kriterien beschreiben können.

Volutus-Wolke: Neue Wolke im Wolkenatlas

Eine neue Wolke: Volutus ist seit 2017 von der Weltorganisation für Meteorologie als neue Wolken-Art anerkannt.

Der Wolkenatlas wird ständig überarbeitet. Die aktuelle Ausgabe erschien 2017 (Stand: März 2023). Immer wieder kommen neue Wolken-Arten dazu, wie etwa Volutus (lat. für wälzen oder rollen), die sich seit 2017 im Wolkenatlas findet: eine Wolkenwalze wie ein Nudelholz, die sich dem Anschein nach um seine eigene Achse dreht.

Wolken zeigen sich in verschiedenen Höhen in der Atmosphäre

Welche Wolke gibt es wo? Es werden zehn Wolkengattungen unterschieden.

Die Wolkenfamilien beinhalten die zehn Wolkengattungen, wobei diese wiederum in zahlreiche Unterarten und - typen aufgeteilt werden. Dabei ist es nicht wichtig, wie eine Wolke entstanden ist - der Wolkenatlas beruht rein auf dem Aussehen der Wolken.


Nach der Höhe ihrer Untergrenze teilt der Wolkenatlas vier Wolkenfamilien ein:

  • hohe Wolken: Cirrus, Cirrocumulus, Cirrostratus
  • mittelhohe Wolken: Altocumulus, Altostratus
  • tiefe Wolken: Stratocumulus, Stratus
  • Wolken die sich vertikal weit erstrecken: Nimbostratus, Cumulus, Cumulonimbus

Wolken: Ein Mix aus Wasser, Eis und Aerosolen

Schönwetter oder Unwetter: Wie wird das Wetter?

Lösen sich die Wolken schnell auf, ist das ein Zeichen für eine Schönwetterlage. Verdichten sich die Wolken, zieht eher ein Gewitter auf.

Wolken werden auch als Hydrometeore bezeichnet. Ein Meteor ist in der Meteorologie eine Erscheinung in der Erdatmosphäre oder auf der Erdoberfläche, die wir beobachten können: so wie Abendrot, Regenbogen, Sandstürme, Gewitter oder eben Wolken. Hydrometeore bestehen aus winzigen Wasser- oder Eisteilchen oder aus beidem sowie aus sogenannten Aerosolen, also aus kleinsten Staubpartikeln, die auch als Kondensationskeime bezeichnet werden. Unter dem Begriff versteht man einerseits natürliche Stoffe wie Pollen oder Wüstenstaub, aber auch Schadstoffe wie Ruß und Sulfate. Zu den Hydrometeoren zählen aber nicht nur die Wolken selbst, sondern auch Regen, Nebel, Eisnebel oder Schnee.

Wettervorhersage: Wolken sind ein Unsicherheitsfaktor

In der Wettervorhersage ist die Wolke noch immer ein großer Unsicherheitsfaktor, weil so viele unterschiedliche physikalische und chemische Prozesse zusammenspielen, die von Luftströmungen und -wirbeln angetrieben werden. Es ist ein System, das sich ständig verändert.

Jede Wolke ist einzigartig. Deshalb ist es schwierig, allgemeingültige Prozesse bei der Wolkenbildung festzustellen.

So ist auch jede Wolke anders als die anderen und das Entstehen einer Wolke ist noch nicht vollständig entschlüsselt. Zudem spielt sich die Wolkenbildung auf einem winzigen Raum ab, während die Niederschlagsvorhersagen bisher eher großräumig berechnet werden. Rätsel gibt auch die genaue Funktionsweise der Aerosole auf und wie aus diesen Partikeln Wolkentropfen entstehen oder wann sie gefrieren. Wissenschaftler am Institut für Troposphärenforschung (Tropos) in Leipzig untersuchen die Funktion von Aerosolen und Wolken im Klimasystem. Oder wie Feinstaub, der in die Atmosphäre gelangt, die Wolkenbildung und -wirkung beeinflusst. Bei zu vielen Aerosolen können die Partikel nicht zu Regentropfen wachsen und es regnet weniger oder vermehrt Eiskristalle, die auf dem Weg nach unten schmelzen.

Fakten über Wolken: federleicht und tonnenschwer

Wolken können federleicht und tonnenschwer sein: Während eine Schönwetterwolke nur etwa 0,1 bis ein Gramm pro Kubikmeter wiegen kann, ist eine Wolke von 500 Meter Länge, Höhe und Breite zwischen 12,5 und 125 Tonnen schwerer. Gewitterwolken sind noch schwerer.

Nur 0,01 Prozent der Süßwasservorräte auf der Erde sind in Wolken oder in Form von Niederschlag wie Regen, Hagel oder Schnee gebunden. Das entspricht etwa dreieinhalb Billionen Kubikmeter oder einem Sechstel der Ostsee.

Weich wie Watte: Wie fühlen sich Wolken an?

Kühlen oder wärmen Wolken?

Wie beeinflussen Wolken die Temperatur? Die Wissenschaftler am Institut für Troposphärenforschung (Tropos) untersuchen auch, wie stark die Wolken die Sonnenstrahlen reflektieren oder absorbieren und weiterleiten. Zudem haben sie festgestellt, dass eine Wolke mit Eis andere Strahlungseigenschaften hat, als eine, die nur aus Wasser besteht.

Wirken sich Wolken auf das Klima aus? Der Wolkensimulator im Institut für Troposphärenforschung in Leipzig untersucht mögliche Wechselwirkungen.

Die Leipziger Forscher wollen außerdem herausfinden, wie Wolken unser Klima beeinflussen. Denn bisher weiß man, dass Wolken unter bestimmten Bedingungen Sonnenstrahlen reflektieren und damit kühlend wirken. Den Einsatz von Wolken für Geoengineering-Methoden, um das Klima künstlich zu beeinflussen und den Klimawandel abzuschwächen, sehen die Leipziger Forscher aber skeptisch: Noch weiß man zu wenig über Wolken und die Folgen sind unvorhersehbar.

Unter anderen Umständen aber könnten Wolken sogar wärmend wirken. Welche Wolken kühlen oder wärmen, ist jedoch nicht ganz klar, sagt Mira Pöhlker, Physikerin am Institut für Troposphärenforschung (Tropos). In Deutschland sind niedrige Wolken oft dichter, lassen weniger Sonnenstahlen durch und wirken deshalb meist kühlend. Höhere Wolken lassen Sonnenstrahlen eher durch, jedoch weniger die Strahlung, die von der Erde kommt. Deshalb haben höhere Wolken in Deutschland oft einen wärmenden Effekt. Zum Beispiel ist es nach einer wolkenverhangenen Winternacht häufig wärmer. Global spielen auch andere Effekte eine Rolle, deshalb lässt sich nicht eindeutig beantworten, welche Wolken kühlen oder wärmen.

Wie beeinflusst Wind Wolken und das Wetter?

Im Windkanal des Leibniz-Institut für Troposphärenforschung in Leipzig untersuchen Wissenschaftler, wie sich Winde auf Wolken auswirken.

In einem eigenen Windkanal erforscht das Tropos seit 2017 die Einflüsse von Luftverwirbelungen und Winden auf Wolken im Labor, um herauszufinden, wie stark sich Turbulenzen auf Wolken auswirken. Nach eigenen Angaben ist der Windkanal, der rund eine Million Euro gekostet hat, weltweit einmalig. In dem Turm können turbulente Wolken erzeugt, vermessen und per Laser sichtbar gemacht werden.

Forschung zu Wolken und Aerosolen am CERN

In der CLOUD-Kammer am CERN untersuchen Forscher den Einfluss kosmischer Strahlung auf die Wolkenbildung.

Am europäischen Forschungszentrum CERN in Genf erforscht eine Arbeitsgruppe von Physikern mehrerer Universitäten und Institute, welchen Einfluss kosmische Strahlung auf die Wolkenbildung hat. Hochenergetische, schnelle Teilchen aus dem All können entweder auf bestehende Wolken einwirken oder zur Bildung neuer Aerosole beitragen. Um diese Prozesse besser zu verstehen, wird in der Versuchskammer CLOUD die Bildung von Kondensationskeimen, den Aerosolen, simuliert, an denen sich Wasserdampf absetzen kann. CLOUD simuliert mit dem Teilchenbeschleuniger Proton Synchrotron PS kosmische Strahlung.

Sendungen zu den Themen Wolken und Wetter


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