Regen: Unterschied zwischen den Versionen

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Version vom 16. Januar 2009, 10:25 Uhr

Unter Regen versteht man die am häufigsten auftretende Form des flüssigen Niederschlags mit einer Tropfengröße von meist 0,6 bis 3 mm. Unterhalb von 0,5 mm spricht man von Sprühregen (auch Nieselregen). Regen entsteht, wenn durch Abkühlung der Luft der Taupunkt unterschritten wird und ein Teil des Wasserdampfs zu kleinen Wassertröpfchen kondensiert. Durch das Zusammenfließen dieser Wassertröpfchen, die nun schwerer werden, setzt der Regen ein.

Entstehung und Formen

Prinzipiell gilt, dass sich nur eine begrenzte Menge Wasserdampf in der Atmosphäre befinden kann. Die maximal mögliche Menge hängt stark von der Temperatur ab. Wird der entsprechende Schwellwert überschritten, müsste der überschüssige Wasserdampf sich zu Tröpfchen zusammenschließen, um wieder zu Wasser zu werden. Nun ist es aber sehr unwahrscheinlich, dass sich genügend viele Moleküle gleichzeitig treffen, um einen Tropfen zu formen. Die Verdunstung über kleinen Tröpfchen geschieht nämlich sehr viel schneller, weil die Wassermoleküle an einer gekrümmten Oberfläche die Anziehungskraft der anderen Moleküle viel besser überwinden können. Dies verhindert, dass sich sehr kleine Tröpfchen von purem Wasser bilden können. Damit sich Wolkentröpfchen überhaupt bilden können, müssen deshalb zusätzliche Partikel in der Luft vorhanden sein. Dabei handelt es sich um bestimmte Arten der Aerosole; meistens um Salze, da diese sich gut in Wasser lösen und die Wassermoleküle gut an sich binden können. Man nennt sie auch Wolkenkondensationskerne oder -keime. Ist der Gehalt an Wasserdampf in der Atmosphäre hoch genug, und sind die Tröpfchen anfangs groß genug, können diese immer weiter anwachsen. Die Größe von Wolkentröpfchen in der Atmosphäre beträgt nur etwa 10 Mikrometer (= 10 Tausendstel Millimeter). Wolken bestehen also aus kleinen Tropfen aus flüssigem Wasser und Salzen und fallen nur deshalb nicht herunter, weil sie so klein sind und daher leicht von einem geringen Aufwind balanciert werden können. Damit ein Tropfen wachsen kann, muss zum einen genug Wasserdampf zugeführt werden, zum anderen aber muss die Wärme, die bei der Kondensation des Dampfes auf dem Tropfen entsteht, abgeführt werden. Geschehen solche Austauschprozesse aufgrund der ständigen, ungerichteten Bewegung der Teilchen, spricht man von Diffusion. Um Tröpfchen allein durch Diffusionsprozesse von der genannten Größe eines Wolkentropfens auf die Größe eines Regentropfens (ca. 1 mm) anwachsen zu lassen, dauert es sehr lange Zeit, meist über einen ganzen Tag. Daran sieht man, dass dies nicht der einzige Mechanismus bei der Bildung von Regen sein kann. Stattdessen sammeln einige wenige Tropfen, die groß genug sind, andere Tropfen auf ihrem Weg ein und verbinden sich mit diesen. So können sehr viel schneller große Regentropfen entstehen.

Meistens entsteht Regen aber aus Eiskristallen in der oberen Troposphäre, die sich aus Eiskondensationskeimen gebildet haben. Eiskondensationskeime sind jedoch viel seltener als Wolkenkondensationskeime und ihr Mangel verhindert daher oft, dass Niederschlag fällt. Wenn sie dann aufgrund der Schwerkraft zur Erdoberfläche fallen, schmelzen sie aufgrund der Luftreibung und erhalten eine Tropfenform. Der größte bisher fotografierte Tropfen hatte einen Durchmesser von 9 mm; in der Regel zerplatzt ein Tropfen bereits ab 6 mm in kleinere.

Unter bestimmten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen können Regentropfen auch verdampfen, bevor sie die Erdoberfläche erreichen (Geisterregen), bei tiefen Temperaturen in niedrigen Luftschichten hingegen auch gefrieren und gefroren am Boden auftreffen (Graupel, Hagel). Ist der Erdboden dagegen so kalt, dass der Regen beim Kontakt sofort gefriert, spricht man von Eisregen. Eisregen kann daher schnell starke Glätte auslösen.

Ein Großteil des in der Erdatmosphäre enthaltenen Wasserdampfes verdunstet aus den Ozeanen. Daher sind Küstenlandstriche, an denen die vorherrschende Windrichtung landeinwärts und das Meer relativ warm ist, sehr niederschlagsreich.

"Warmer Regen" bezeichnet Regen, der sich nicht aus Eiskristallen gebildet hat, sondern sein Leben tatsächlich bereits als flüssiges Tröpfchen begann. Er entsteht nur dann, wenn der Tropfen aus einer Wolke in einer tiefen Luftschicht ausfällt, d.h. die Umgebungstemperatur relativ hoch ist, beispielsweise in den Tropen.

Steigungsregen

Steigungsregen, auch Stauregen genannt, ist eine Art der Regenentstehung. Wenn der Wind warme, feuchte Luft vom Meer oder Flachland an Gebirgszügen oder anderen orografischen Erhebungen aufsteigen lässt, wird die Luft mit zunehmender Höhe immer weiter abgekühlt. Dabei sinkt jedoch auch ihre Wasserdampfkapazität und die Lufttemperatur nähert sich immer weiter dem Taupunkt an. Zunächst kühlt sich die Luft nach dem Prinzip der trockenadiabatischen Abkühlung um ein Grad Celsius pro 100 Höhenmeter ab. Sobald eine relative Luftfeuchtigkeit von 100 Prozent erreicht ist, kühlt sich die Luft nach dem Prinzip der feuchtadiabatischen Abkühlung nur noch um ungefähr 0,6 °C pro 100 Meter ab. Bei dem Prozess kondensiert das gasförmige zu flüssigem Wasser, was latente Wärme freisetzt und zur Wolkenbildung führt. Je nach Stärke der Aufgleitbewegung und Luftfeuchtigkeit kommt es in der Folge oft zu heftigen Niederschlägen. Die konzentrieren sich an den jeweiligen orografischen Hindernissen und erreichen daher oft hohe Niederschlagsintensitäten, was zu Überschwemmungen und Hangrutschen führen kann (in Mitteleuropa besonders bei Vb-Wetterlagen). Gebirge haben auf Grund dieser Vorgänge meist eine Regen- bzw. Wetterseite und eine Regenschattenseite. Die Regenseite wird auch als Luv-Seite und die Regenschattenseite als Lee-Seite bezeichnet. Auf der Lee-Seite erwärmt sich die Luft nach der Abregnung trockenadiabatisch um ein Grad Celsius pro 100 Meter, was den meist regenarmen Föhn hervorruft.

Konvektionsregen

Der Konvektionsregen ist eine Art der Regenentstehung, vor allem in den tropischen Gebieten am Äquator anzutreffen. Da es dort die ganze Zeit schwülwarm ist, verdampft Oberflächenwasser in großen Mengen und kondensiert in der Höhe: Cumulus-Wolken, die häufig zu Gewittern führen, bilden sich. In diesen Gebieten kommt es deswegen am frühen Nachmittag sehr häufig zu Niederschlägen.

Frontregen

Frontregen ist eine nach ihrer Entstehung an einer Front benannte Regenart.

Frontregen tritt auf, wenn warme, feuchte Luftmassen aus tropischen Gebieten auf kalte polare Luftmassen treffen. Die leichtere Warmluft schiebt sich über die schwere Kaltluft. Beim Aufsteigen kühlt sich die warme Luft ab, der gespeicherte Wasserdampf kondensiert und Wolken bilden sich; es regnet. Diese Art von Regen ist in Europa häufig, nur von kurzer Dauer und auch örtlich begrenzt.

Messung

Regen, wird in „mm Niederschlagshöhe“ in einem genormten Auffangbehälter gemessen. Ein Millimeter Niederschlag entspricht einem Liter pro Quadratmeter.

Wirkung

Regen wäscht die Luft aus. Neben dem Staub löst er auch Sauerstoff, Stickstoff, Kohlensäure, Schwefelsäure und Salpetersäure. Dadurch fördert er die Verwitterung von Gesteinen und wirkt als Dünger. Diese Beimengungen können so hoch konzentriert sein, dass er sich färbt (gelber Schwefelregen, roter Blutregen). Nach dem Regen ist auch die Pollenkonzentration der Luft reduziert.

Starker Regen führt zu Regenerosion des Bodens, aber auch an Maschinen (z. B. Flugzeugflügel), langanhaltender Regen kann zu Vernässung führen.

Kulturgeschichte

In zahlreichen Kulturen, insbesondere solchen in von Dürre und Trockenheiten geplagten Gebieten, wurde der Regen geradezu mythisch verehrt. Vielfach versuchte man dem erhofften Niederschlag durch magische Praktiken nachzuhelfen; ein Beispiel hierfür sind die Regenzauber (Regentanz) verschiedener afrikanischer und indigener Völker.

Auch in China war der Regen Symbol für Fruchtbarkeit und Zeugung. Nach alten mythologischen Vorstellungen erzeugte ihn der Drache mit Hilfe von Bällen. Unter Wolken-und-Regen-Spiel verstand man die geschlechtliche Vereinigung.

Unterricht

  • Regen Kleine Experimente rund um den Regen für den Sachunterricht


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