Gewitter

Gewitter ⓘ
Ein typisches Gewitter über einem Feld.
Gebiet des Auftretens	Vor allem tropische und auch gemäßigte Regionen.
Jahreszeit	Am häufigsten im Frühjahr und Sommer. (in gemäßigten Regionen) Häufig in der Regenzeit. (in tropischen Regionen)
Auswirkung	Hängt vom Sturm ab, kann Regen, Hagel und/oder starken Wind mit sich bringen. Kann Überschwemmungen oder Brände verursachen.

Sommergewitter im Wald ⓘ

Ein Gewitter, auch bekannt als elektrischer Sturm oder Blitzgewitter, ist ein Sturm, der durch das Vorhandensein von Blitzen und deren akustische Wirkung auf die Erdatmosphäre, bekannt als Donner, gekennzeichnet ist. Relativ schwache Gewitter werden manchmal auch als Gewitterschauer bezeichnet. Gewitter treten in einer Wolkenart auf, die als Kumulonimbus bezeichnet wird. Sie werden in der Regel von starken Winden begleitet und bringen oft starken Regen und manchmal auch Schnee, Graupel oder Hagel mit sich, aber manche Gewitter bringen nur wenig oder gar keinen Niederschlag. Gewitter können sich in einer Serie aneinanderreihen oder zu einem Regenband, einer so genannten Squall Line, werden. Starke oder schwere Gewitter gehören zu den gefährlichsten Wetterphänomenen, darunter großer Hagel, starke Winde und Tornados. Einige der hartnäckigsten schweren Gewitter, so genannte Superzellen, rotieren ebenso wie Zyklone. Während sich die meisten Gewitter mit der mittleren Windströmung durch die Schicht der Troposphäre, in der sie sich befinden, bewegen, führt die vertikale Windscherung manchmal zu einer Abweichung ihres Kurses im rechten Winkel zur Windscherungsrichtung. ⓘ

Gewitter entstehen durch die rasche Aufwärtsbewegung von warmer, feuchter Luft, manchmal entlang einer Front. Damit sich die Luft schnell nach oben bewegen kann, ist jedoch eine Art von Wolkentrieb erforderlich, sei es eine Front, ein Kurzwellentrog oder ein anderes System. Während sich die warme, feuchte Luft nach oben bewegt, kühlt sie ab, kondensiert und bildet eine Kumulonimbuswolke, die eine Höhe von über 20 Kilometern erreichen kann. Wenn die aufsteigende Luft ihre Taupunkttemperatur erreicht, kondensiert der Wasserdampf zu Wassertröpfchen oder Eis, wodurch sich der Druck innerhalb der Gewitterzelle lokal verringert. Der Niederschlag fällt auf dem langen Weg durch die Wolken auf die Erdoberfläche. Beim Fallen stoßen die Tröpfchen mit anderen Tröpfchen zusammen und werden größer. Die fallenden Tröpfchen erzeugen einen Abwind, da sie kalte Luft mit sich ziehen, und diese kalte Luft breitet sich an der Erdoberfläche aus und verursacht gelegentlich starke Winde, die häufig mit Gewittern verbunden sind. ⓘ

Gewitter können sich an jedem geografischen Ort bilden und entwickeln, am häufigsten jedoch in den mittleren Breiten, wo warme, feuchte Luft aus tropischen Breiten mit kühlerer Luft aus polaren Breiten zusammenstößt. Gewitter sind für die Entwicklung und Entstehung vieler Unwetterphänomene verantwortlich. Gewitter und die mit ihnen einhergehenden Phänomene stellen eine große Gefahr dar. Die Schäden, die durch Gewitter entstehen, bestehen hauptsächlich aus Sturmböen, großen Hagelkörnern und Sturzfluten, die durch starke Niederschläge verursacht werden. Stärkere Gewitterzellen sind in der Lage, Tornados und Wasserspeier zu erzeugen. ⓘ

Es gibt drei Arten von Gewittern: einzellige, mehrzellige und superzellige Gewitter. Superzellengewitter sind die stärksten und schwersten Gewitter. Mesoskalige konvektive Systeme, die durch günstige vertikale Windscherung in den Tropen und Subtropen entstehen, können für die Entwicklung von Hurrikanen verantwortlich sein. Trockene Gewitter ohne Niederschlag können durch die Hitze, die von den sie begleitenden Wolkenblitzen erzeugt wird, zum Ausbruch von Waldbränden führen. Zur Untersuchung von Gewitterstürmen werden verschiedene Mittel eingesetzt: Wetterradar, Wetterstationen und Videofotografie. Noch im 18. Jahrhundert gab es in früheren Kulturen verschiedene Mythen über Gewitter und ihre Entwicklung. Außerhalb der Erdatmosphäre wurden Gewitter auch auf den Planeten Jupiter, Saturn, Neptun und wahrscheinlich auch auf der Venus beobachtet. ⓘ

Links: „Gewitter“, Symbol für Wettervorhersage­karten rechts: „Leichtes oder mäßiges Gewitter mit Graupel oder Hagel zum Beobachtungs­zeit­punkt“, Symbol für analytische Wetter­karten

Durch aufsteigende feuchtwarme Luftmassen baut sich eine große Gewitterwolke (auch Cumulonimbus genannt) bis in die höhere, kältere Troposphäre auf. Solche aufsteigenden Luftströmungen bilden sich, wenn in einem begrenzten Gebiet eine höhere Temperatur als in der näheren Umgebung erreicht wird (z.  B. infolge der Sonneneinstrahlung oder unterschiedlicher Wärmeabgabe des Untergrundes, wie bei Wasserflächen, Feldern und Waldgebieten oder Wärmefreisetzung durch Kondensation). ⓘ

Gewitter über dem Meer, Garajau, Madeira ⓘ

Donner und Regen (Audioaufzeichnung) ⓘ

Gewitter in Südhessen ⓘ

Gewitter in der Kalahari bei Stampriet, Namibia ⓘ

Lebenszyklus

Stadien im Leben eines Gewitters. ⓘ

Warme Luft hat eine geringere Dichte als kühle Luft, so dass wärmere Luft nach oben steigt und sich kühlere Luft am Boden absetzt (diesen Effekt kann man bei einem Heißluftballon beobachten). Wolken bilden sich, wenn relativ warme Luft, die Feuchtigkeit mit sich führt, in kühlerer Luft aufsteigt. Die feuchte Luft steigt auf, kühlt dabei ab und ein Teil des Wasserdampfs in der aufsteigenden Luft kondensiert. Wenn die Feuchtigkeit kondensiert, wird Energie freigesetzt, die als latente Kondensationswärme bekannt ist und es dem aufsteigenden Luftpaket ermöglicht, weniger abzukühlen als die kühlere Umgebungsluft, wodurch der Aufstieg der Wolke fortgesetzt wird. Wenn die Atmosphäre ausreichend instabil ist, dauert dieser Prozess lange genug an, um Kumulonimbuswolken zu bilden und Blitze und Donner zu erzeugen. Meteorologische Indizes wie die konvektiv verfügbare potenzielle Energie (CAPE) und der Hebungsindex können zur Bestimmung der potenziellen vertikalen Entwicklung von Wolken nach oben herangezogen werden. Im Allgemeinen benötigen Gewitter drei Bedingungen, um sich zu bilden:

1. Luftfeuchtigkeit
2. eine instabile Luftmasse
3. Eine Auftriebskraft (Wärme) ⓘ

Alle Gewitter, unabhängig von ihrer Art, durchlaufen drei Stadien: das Entwicklungsstadium, das Reifestadium und das Auflösungsstadium. Ein durchschnittliches Gewitter hat einen Durchmesser von 24 km (15 mi). Je nach den in der Atmosphäre herrschenden Bedingungen dauert jede dieser drei Phasen durchschnittlich 30 Minuten. ⓘ

Wärmegewitter (auch Sommergewitter oder Konvektionsgewitter genannt) entstehen in Mitteleuropa praktisch ausschließlich im Sommerhalbjahr. Die starke Sonneneinstrahlung erwärmt die Luft vor allem in Bodennähe und lässt zudem viel Wasser durch Evapotranspiration verdunsten. Dadurch erhöht sich der vertikale Temperaturgradient im Tagesverlauf. Die Temperatur steigt vor allem am Boden stark an, während sie in der Höhe nahezu konstant bleibt. Ab einer bestimmten Temperatur (Auslösetemperatur) beginnen Warmluftblasen in die Höhe zu steigen, da sie wärmer und somit leichter sind als die Luft in ihrer Umgebung. Dabei kühlen sie sich ab und erreichen schließlich das Kondensationsniveau. Ist die Atmosphäre darüber feuchtlabil geschichtet, so werden auf diese Weise thermische Gewitter ausgelöst. Wärmegewitter treten meistens in den Nachmittags- und Abendstunden auf. ⓘ

Entstehungsphase

Die Umwandlung eines Cumulus congestus in einen reifen Cumulonimbus incus. ⓘ

Die erste Phase eines Gewitters ist die Kumulusphase oder Entwicklungsphase. In dieser Phase werden Feuchtigkeitsmassen nach oben in die Atmosphäre gehoben. Der Auslöser für diesen Auftrieb kann die Sonneneinstrahlung sein, bei der durch die Erwärmung des Bodens Thermik entsteht, oder wenn zwei Winde zusammenkommen und die Luft nach oben treiben, oder wenn die Winde über immer höher gelegenes Gelände wehen. Die nach oben getragene Feuchtigkeit kühlt aufgrund der niedrigeren Temperaturen in großer Höhe zu flüssigen Wassertropfen ab, die als Kumuluswolken erscheinen. Wenn der Wasserdampf zu Flüssigkeit kondensiert, wird latente Wärme freigesetzt, die die Luft erwärmt, so dass sie weniger dicht wird als die umgebende, trockenere Luft. Die Luft neigt dazu, durch Konvektion aufzusteigen (daher der Begriff konvektiver Niederschlag). Durch diesen Prozess entsteht innerhalb und unterhalb des sich bildenden Gewitters eine Tiefdruckzone. Bei einem typischen Gewitter werden etwa 500 Millionen Kilogramm Wasserdampf in die Erdatmosphäre gehoben. ⓘ

Reifes Stadium

Ambossförmige Gewitterwolke in der Reifephase ⓘ

In der Reifephase eines Gewitters steigt die erwärmte Luft weiter auf, bis sie ein Gebiet mit wärmerer Luft erreicht und nicht mehr weiter aufsteigen kann. Dieser "Deckel" ist oft die Tropopause. Die Luft wird stattdessen gezwungen, sich auszubreiten, wodurch das Gewitter eine charakteristische Ambossform erhält. Die entstehende Wolke wird als Cumulonimbus-Incus bezeichnet. Die Wassertröpfchen verschmelzen zu größeren und schwereren Tröpfchen und gefrieren zu Eispartikeln. Wenn diese fallen, schmelzen sie und werden zu Regen. Wenn der Aufwind stark genug ist, werden die Tröpfchen lange genug in der Luft gehalten, um so groß zu werden, dass sie nicht vollständig schmelzen, sondern als Hagel fallen. Während Aufwinde noch vorhanden sind, zieht der fallende Regen die umgebende Luft mit sich, wodurch ebenfalls Abwinde entstehen. Das gleichzeitige Vorhandensein von Auf- und Abwinden kennzeichnet das Reifestadium des Gewitters und führt zu Kumulonimbuswolken. In diesem Stadium kann es zu erheblichen internen Turbulenzen kommen, die sich in starken Winden, heftigen Blitzen und sogar Tornados äußern. ⓘ

Bei geringer Windscherung geht der Sturm in der Regel schnell in das Auflösungsstadium über und "regnet sich ab". Wenn sich jedoch die Windgeschwindigkeit oder -richtung ausreichend ändert, wird der Abwind vom Aufwind getrennt, und der Sturm kann sich zu einer Superzelle entwickeln, in der sich das Reifestadium mehrere Stunden lang halten kann. ⓘ

Auflösendes Stadium

Ein Gewitter in einer Umgebung, in der es keine Winde gibt, die den Sturm scheren oder den Amboss in eine bestimmte Richtung blasen. ⓘ

Flankenlinie vor einer sich auflösenden Cumulonimbus-Incus-Wolke ⓘ

In der Auflösungsphase wird das Gewitter durch den Abwind dominiert. Wenn die atmosphärischen Bedingungen die Entwicklung von Superzellen nicht begünstigen, tritt dieses Stadium recht schnell ein, etwa 20-30 Minuten nach Beginn des Gewitters. Der Abwind drückt aus dem Gewitter nach unten, trifft auf den Boden und breitet sich aus. Dieses Phänomen wird als Downburst bezeichnet. Die kühle Luft, die durch den Abwind zum Boden getragen wird, schneidet den Zufluss des Gewitters ab, der Aufwind verschwindet und das Gewitter löst sich auf. Gewitter in einer Atmosphäre mit praktisch keiner vertikalen Windscherung schwächen sich ab, sobald sie eine Ausströmungsgrenze in alle Richtungen aussenden, die dann schnell den Zustrom relativ warmer, feuchter Luft abschneidet und das weitere Wachstum des Gewitters abtötet. Der Abwind, der auf den Boden trifft, erzeugt eine Ausströmungsgrenze. Dies kann zu Downbursts führen, die für Flugzeuge gefährlich sein können, da es zu einer erheblichen Änderung der Windgeschwindigkeit und -richtung kommt, was zu einer Verringerung der Fluggeschwindigkeit und damit des Auftriebs für das Flugzeug führt. Je stärker die Ausströmungsgrenze ist, desto stärker wird die daraus resultierende vertikale Windscherung. ⓘ

Klassifizierung

Günstige Bedingungen für Gewittertypen und Gewitterkomplexe ⓘ

Es gibt vier Haupttypen von Gewittern: einzellige Gewitter, mehrzellige Gewitter, Squall-Linien (auch mehrzellige Linien genannt) und Superzellen. Welcher Typ sich bildet, hängt von der Instabilität und den relativen Windverhältnissen in den verschiedenen Schichten der Atmosphäre ab ("Windscherung"). Einzellige Gewitter bilden sich in Umgebungen mit geringer vertikaler Windscherung und dauern nur 20-30 Minuten. ⓘ

Organisierte Gewitter und Gewittercluster/-linien können längere Lebenszyklen haben, da sie sich in Umgebungen mit erheblicher vertikaler Windscherung bilden, die normalerweise mehr als 25 Knoten (13 m/s) in den untersten 6 Kilometern der Troposphäre beträgt, was die Entwicklung stärkerer Aufwinde sowie verschiedene Formen von Unwettern fördert. Die Superzelle ist das stärkste Gewitter, das am häufigsten mit großem Hagel, starken Winden und der Bildung von Tornados einhergeht. Niederschlagswerte von mehr als 31,8 Millimetern begünstigen die Entwicklung von organisierten Gewitterkomplexen. Starke Gewitter haben normalerweise Niederschlagswerte von mehr als 36,9 Millimetern (1,45 in). Stromaufwärts liegende CAPE-Werte von mehr als 800 J/kg sind in der Regel für die Entwicklung von organisierter Konvektion erforderlich. ⓘ

Einzelne Zelle

Ein einzelliges Gewitter über Wagga Wagga. ⓘ

Dieser Begriff bezieht sich technisch gesehen auf ein einzelnes Gewitter mit einem Hauptaufwind. Diese auch als Luftmassengewitter bezeichneten Gewitter sind die typischen Sommergewitter in vielen gemäßigten Klimazonen. Sie treten auch in der kühlen, instabilen Luft auf, die im Winter oft dem Durchzug einer Kaltfront vom Meer folgt. Innerhalb eines Gewitterclusters bezieht sich der Begriff "Zelle" auf jeden einzelnen Hauptaufwind. Gewitterzellen bilden sich gelegentlich isoliert, da sich durch das Auftreten eines Gewitters eine Ausströmungsgrenze entwickeln kann, die die Entstehung neuer Gewitter ermöglicht. Solche Gewitter sind selten schwerwiegend und sind das Ergebnis lokaler atmosphärischer Instabilität; daher der Begriff "Luftmassengewitter". Wenn solche Gewitter mit einer kurzen Periode von Unwettern verbunden sind, spricht man von pulsierenden Unwettern. Impulsgewitter sind schlecht organisiert und treten zeitlich und räumlich zufällig auf, so dass sie schwer vorherzusagen sind. Einzellige Gewitter dauern normalerweise 20-30 Minuten. ⓘ

Mehrzellige Cluster

Eine Gruppe von Gewittern über Brasilien, fotografiert vom Space Shuttle Challenger. ⓘ

Dies ist die häufigste Art der Gewitterentwicklung. Ausgereifte Gewitter befinden sich in der Nähe des Zentrums des Clusters, während sich auf der windabgewandten Seite auflösende Gewitter existieren. Mehrzellige Gewitter bilden sich als Gewittercluster, können sich dann aber in eine oder mehrere Böenlinien verwandeln. Während jede Zelle des Haufens nur 20 Minuten dauern kann, kann der Haufen selbst stundenlang bestehen bleiben. Sie entstehen oft durch konvektive Aufwinde in oder in der Nähe von Gebirgszügen und linearen Wettergrenzen, wie z. B. starken Kaltfronten oder Tiefdrucktälern. Diese Art von Stürmen ist stärker als der einzellige Sturm, aber viel schwächer als der Superzellensturm. Zu den Gefahren des mehrzelligen Sturms gehören mittelgroßer Hagel, Sturzfluten und schwache Tornados. ⓘ

Multizellen-Linien

Eine Gewitterlinie ist eine langgestreckte Linie schwerer Gewitter, die sich entlang oder vor einer Kaltfront bilden kann. Im frühen 20. Jahrhundert wurde der Begriff als Synonym für Kaltfront verwendet. Die Gewitterlinie enthält Starkniederschläge, Hagel, häufige Blitze, starke geradlinige Winde und möglicherweise Tornados und Wasserfontänen. Unwetter in Form von starken Sturmböen sind in Gebieten zu erwarten, in denen die Böenlinie selbst die Form eines Bogenechos hat, und zwar in dem Teil der Linie, der am stärksten ausschlägt. Tornados können entlang von Wellen innerhalb eines Linienecho-Wellenmusters (LEWP) auftreten, wenn mesoskalige Tiefdruckgebiete vorhanden sind. Einige Bogenechos im Sommer werden als Derechos bezeichnet und bewegen sich recht schnell durch große Gebiete. Am hinteren Rand des Regenschirms, der mit reifen Böen verbunden ist, kann sich ein Nachlauftief bilden, d. h. ein mesoskaliges Tiefdruckgebiet, das sich hinter dem mesoskaligen Hochdrucksystem bildet, das sich normalerweise unter dem Regenschirm befindet und manchmal mit einem Wärmeausbruch verbunden ist. Diese Art von Sturm ist in Südchina auch als "Wind des steinernen Sees" (Traditionelles Chinesisch: 石湖風 - shi2 hu2 feng1, Vereinfachtes Chinesisch: 石湖风) bekannt. ⓘ

Superzellen

Ein Superzellengewitter über Chaparral, New Mexico. ⓘ

Die untergehende Sonne beleuchtet die Spitze einer klassischen, ambossförmigen Gewitterwolke im östlichen Nebraska, Vereinigte Staaten. ⓘ

Bei Superzellengewittern handelt es sich um große, in der Regel schwere, quasistationäre Gewitter, die sich in einer Umgebung bilden, in der die Windgeschwindigkeit oder -richtung mit der Höhe variiert ("Windscherung"), und die getrennte Ab- und Aufwinde haben (d. h., bei denen der damit verbundene Niederschlag nicht durch den Aufwind fällt), mit einem starken, rotierenden Aufwind (einer "Mesozyklone"). Diese Stürme haben in der Regel so starke Aufwinde, dass die Spitze der Superzellenwolke (oder der Amboss) die Troposphäre durchbrechen und bis in die unteren Schichten der Stratosphäre reichen kann. Superzellenstürme können eine Breite von 24 Kilometern (15 Meilen) erreichen. Die Forschung hat gezeigt, dass mindestens 90 Prozent der Superzellen schwere Unwetter verursachen. Diese Stürme können zerstörerische Tornados, extrem große Hagelkörner (10 Zentimeter Durchmesser), geradlinige Winde von mehr als 130 km/h und Sturzfluten verursachen. Untersuchungen haben gezeigt, dass die meisten Tornados von dieser Art von Gewitter ausgelöst werden. Superzellen sind im Allgemeinen die stärkste Art von Gewitter. ⓘ

Schwere Gewitterstürme

In den Vereinigten Staaten wird ein Gewitter als schwer eingestuft, wenn der Wind mindestens 93 km/h erreicht, der Hagel einen Durchmesser von 25 mm oder mehr hat oder wenn Trichterwolken oder Tornados gemeldet werden. Obwohl eine Trichterwolke oder ein Tornado auf ein schweres Gewitter hinweist, wird anstelle einer Warnung vor einem schweren Gewitter eine Tornadowarnung ausgegeben. Eine Warnung vor schweren Gewittern wird herausgegeben, wenn sich ein Gewitter zu einem schweren Gewitter entwickelt oder in Kürze entwickeln wird. In Kanada wird auch eine Niederschlagsmenge von mehr als 50 Millimetern in einer Stunde oder 75 Millimetern in drei Stunden als Hinweis auf ein schweres Gewitter verwendet. Schwere Gewitter können aus jeder Art von Gewitterzelle entstehen. Multizellen, Superzellen und Böen sind jedoch die häufigsten Formen von Gewittern, die schwere Unwetter verursachen. ⓘ

Mesoskalige konvektive Systeme

MCC zieht über die Region der Großen Seen: am 13. Juni 2022 um 18:45 UTC ⓘ

Ein mesoskaliges konvektives System (MCS) ist ein Gewitterkomplex, der sich auf einer Skala organisiert, die größer ist als die der einzelnen Gewitter, aber kleiner als außertropische Wirbelstürme, und der normalerweise mehrere Stunden oder länger anhält. Das gesamte Wolken- und Niederschlagsmuster eines mesoskaligen konvektiven Systems kann eine runde oder lineare Form haben und umfasst Wettersysteme wie tropische Wirbelstürme, Sturmböen, Schneefälle mit See-Effekt, Polartiefs und mesoskalige konvektive Komplexe (MCCs), die sich im Allgemeinen in der Nähe von Wetterfronten bilden. Die meisten mesoskaligen konvektiven Systeme entwickeln sich über Nacht und setzen ihre Lebensspanne bis zum nächsten Tag fort. Sie bilden sich in der Regel, wenn die Oberflächentemperatur zwischen Tag und Nacht um mehr als 5 °C schwankt. Der Typ, der sich während der warmen Jahreszeit über dem Land bildet, wurde in ganz Nordamerika, Europa und Asien beobachtet, wobei die Aktivität in den späten Nachmittags- und Abendstunden am größten ist. ⓘ

Formen von MCS, die sich in den Tropen entwickeln, finden sich entweder in der intertropischen Konvergenzzone oder in Monsuntälern, im Allgemeinen in der warmen Jahreszeit zwischen Frühjahr und Herbst. Über dem Land bilden sich intensivere Systeme als über dem Wasser. Eine Ausnahme bilden die See-Effekt-Schneebänder, die sich durch kalte Luft bilden, die sich über relativ warme Gewässer bewegt, und die vom Herbst bis zum Frühjahr auftreten. Polartiefs sind eine zweite spezielle Klasse von MCS. Sie bilden sich in hohen Breitengraden während der kalten Jahreszeit. Sobald das übergeordnete MCS abklingt, kann es in Verbindung mit dem verbleibenden mesoskaligen konvektiven Wirbel (MCV) zu einer späteren Gewitterentwicklung kommen. Mesoskalige konvektive Systeme sind für die Niederschlagsklimatologie der Vereinigten Staaten über den Great Plains von Bedeutung, da sie der Region etwa die Hälfte der jährlichen Niederschläge der warmen Jahreszeit bringen. ⓘ

Bewegung

Gewitterlinie, dargestellt als Reflektivität (dBZ) auf einem Radarbild mit Planlageanzeige ⓘ

Die beiden Hauptbewegungsarten von Gewittern sind die Advektion des Windes und die Ausbreitung entlang von Strömungsgrenzen in Richtung von Quellen mit größerer Wärme und Feuchtigkeit. Viele Gewitter bewegen sich mit der mittleren Windgeschwindigkeit durch die Troposphäre der Erde, die untersten 8 Kilometer der Erdatmosphäre. Schwächere Gewitter werden von Winden gesteuert, die sich näher an der Erdoberfläche befinden als stärkere Gewitter, da die schwächeren Gewitter nicht so groß sind. Organisierte, langlebige Gewitterzellen und -komplexe bewegen sich in einem rechten Winkel zur Richtung des vertikalen Windscherungsvektors. Wenn die Böenfront, d. h. die Vorderkante der Ausströmungsgrenze, dem Gewitter vorausläuft, beschleunigt sich seine Bewegung im gleichen Maße. Dies ist bei Gewittern mit starkem Niederschlag (HP) ein größerer Faktor als bei Gewittern mit geringem Niederschlag (LP). Wenn sich Gewitter zusammenschließen, was am wahrscheinlichsten ist, wenn mehrere Gewitter in unmittelbarer Nähe zueinander existieren, bestimmt die Bewegung des stärkeren Gewitters normalerweise die zukünftige Bewegung der zusammengeschlossenen Zelle. Je stärker der mittlere Wind ist, desto unwahrscheinlicher ist es, dass andere Prozesse an der Bewegung des Gewitters beteiligt sind. Auf dem Wetterradar werden Gewitter anhand eines markanten Merkmals verfolgt, das von Scan zu Scan verfolgt wird. ⓘ

Sich rückwärts bildendes Gewitter

Ein sich rückwärts entwickelndes Gewitter, das auch als Trainingsgewitter bezeichnet wird, ist ein Gewitter, bei dem sich die neue Entwicklung auf der Aufwindseite (auf der Nordhalbkugel in der Regel die West- oder Südwestseite) vollzieht, so dass das Gewitter scheinbar stationär bleibt oder sich rückwärts ausbreitet. Auch wenn der Sturm auf dem Radar oft stationär erscheint oder sich sogar gegen den Wind bewegt, ist dies eine Illusion. In Wirklichkeit handelt es sich um einen mehrzelligen Sturm mit neuen, kräftigeren Zellen, die sich auf der windzugewandten Seite bilden und ältere Zellen ersetzen, die weiter windabwärts driften. Wenn dies geschieht, sind katastrophale Überschwemmungen möglich. In Rapid City, South Dakota, kam es 1972 durch eine ungewöhnliche Ausrichtung der Winde auf verschiedenen Ebenen der Atmosphäre zu einer sich ständig weiterbildenden Reihe von Zellen, die eine enorme Regenmenge auf dasselbe Gebiet fallen ließen, was zu verheerenden Sturzfluten führte. Ein ähnliches Ereignis ereignete sich am 16. August 2004 in Boscastle, England, und am 1. Dezember 2015 über Chennai. ⓘ

Gefahren

Jedes Jahr werden viele Menschen durch schwere Gewitter getötet oder schwer verletzt, obwohl sie vorher gewarnt wurden. Schwere Gewitter treten zwar am häufigsten im Frühjahr und Sommer auf, können aber zu fast jeder Jahreszeit auftreten. ⓘ

Wolke-Boden-Blitz

Ein Blitz, der während eines Gewitters von der Wolke in den Boden einschlägt. ⓘ

Wolken- und Bodenblitze treten häufig im Rahmen von Gewittern auf und bergen zahlreiche Gefahren für Landschaften und Menschen. Eine der größten Gefahren, die von Blitzen ausgehen können, sind die Waldbrände, die sie entfachen können. Bei niederschlagsarmen Gewittern (LP), bei denen nur wenig Niederschlag fällt, können Niederschläge nicht verhindern, dass Brände entstehen, wenn die Vegetation trocken ist, da Blitze eine konzentrierte Menge an extremer Hitze erzeugen. Direkte Schäden durch Blitzeinschläge kommen gelegentlich vor. In Gebieten mit einer hohen Häufigkeit von Blitzen von der Wolke auf den Boden, wie z. B. Florida, fordert der Blitz jedes Jahr mehrere Todesopfer, meist Menschen, die im Freien arbeiten. ⓘ

Saurer Regen ist auch eine häufige Gefahr, die von Blitzen ausgeht. Destilliertes Wasser hat einen neutralen pH-Wert von 7. "Sauberer" oder unverschmutzter Regen hat einen leicht sauren pH-Wert von etwa 5,2, weil Kohlendioxid und Wasser in der Luft miteinander reagieren und Kohlensäure, eine schwache Säure, bilden (pH-Wert 5,6 in destilliertem Wasser), aber unverschmutzter Regen enthält auch andere Chemikalien. Das bei Gewitter auftretende Stickoxid, das durch die Oxidation von Luftstickstoff entsteht, kann zur Bildung von saurem Regen führen, wenn Stickoxid mit den Wassermolekülen im Niederschlag Verbindungen eingeht und so sauren Regen erzeugt. Saurer Regen kann Infrastrukturen beschädigen, die Kalzit oder bestimmte andere feste chemische Verbindungen enthalten. In Ökosystemen kann saurer Regen Pflanzengewebe auflösen und den Versauerungsprozess in Gewässern und Böden verstärken, was zum Absterben von Meeres- und Landorganismen führt. ⓘ

Hagel

Hagelsturm in Bogotá, Kolumbien. ⓘ

Jedes Gewitter, das Hagel erzeugt, der den Boden erreicht, wird als Hagelsturm bezeichnet. Gewitterwolken, die in der Lage sind, Hagelkörner zu produzieren, sind oft grün gefärbt. Hagel tritt häufiger entlang von Gebirgsketten auf, weil Berge horizontale Winde nach oben treiben (bekannt als orografischer Auftrieb), wodurch die Aufwinde innerhalb von Gewittern verstärkt werden und Hagel wahrscheinlicher wird. Eine der häufigsten Regionen für großen Hagel ist das gebirgige Nordindien, wo 1888 eine der höchsten Todesraten durch Hagelschlag verzeichnet wurde. Auch in China kommt es immer wieder zu starken Hagelstürmen. In ganz Europa kommt es in Kroatien häufig zu Hagelschlag. ⓘ

In Nordamerika tritt Hagel am häufigsten in dem Gebiet auf, in dem Colorado, Nebraska und Wyoming zusammentreffen und das als "Hail Alley" bekannt ist. In dieser Region hagelt es zwischen März und Oktober in den Nachmittags- und Abendstunden, wobei die meisten Hagelereignisse von Mai bis September auftreten. Cheyenne, Wyoming, ist die hagelgefährdetste Stadt Nordamerikas mit durchschnittlich neun bis zehn Hagelstürmen pro Saison. In Südamerika sind Städte wie Bogotá, Kolumbien, besonders anfällig für Hagelschlag. ⓘ

Hagel kann schwere Schäden verursachen, vor allem an Autos, Flugzeugen, Dachfenstern, Glasdächern, Vieh und vor allem an den Ernten der Landwirte. Hagel ist eine der größten Gefahren, die ein Gewitter für Flugzeuge mit sich bringt. Wenn die Hagelkörner einen Durchmesser von mehr als 13 Millimetern haben, können Flugzeuge innerhalb von Sekunden schwer beschädigt werden. Die sich am Boden ansammelnden Hagelkörner können auch für landende Flugzeuge eine Gefahr darstellen. Weizen, Mais, Sojabohnen und Tabak sind die Kulturen, die am empfindlichsten auf Hagelschäden reagieren. Hagel ist eine der kostspieligsten Gefahren in Kanada. Hagelstürme haben im Laufe der Geschichte immer wieder zu kostspieligen und tödlichen Ereignissen geführt. Einer der frühesten aufgezeichneten Vorfälle ereignete sich um das 9. Jahrhundert in Roopkund, Uttarakhand, Indien. Das größte Hagelkorn in Bezug auf Umfang und Länge, das jemals in den Vereinigten Staaten aufgezeichnet wurde, fiel 2003 in Aurora, Nebraska, Vereinigte Staaten. ⓘ

Tornados und Wasserfontänen

Im Juni 2007 wurde die Stadt Elie, Manitoba, von einem F5-Tornado heimgesucht. ⓘ

Ein Tornado ist eine heftige, rotierende Luftsäule, die sowohl mit der Erdoberfläche als auch mit einer Kumulonimbuswolke (auch als Gewitterwolke bekannt) oder in seltenen Fällen mit der Basis einer Kumuluswolke in Kontakt steht. Tornados gibt es in vielen Größen, aber typischerweise haben sie die Form eines sichtbaren Kondensationstrichters, dessen schmales Ende die Erde berührt und der oft von einer Trümmer- und Staubwolke umgeben ist. Die meisten Tornados haben Windgeschwindigkeiten zwischen 40 und 110 mph (64 und 177 km/h), einen Durchmesser von etwa 75 Metern und legen mehrere Kilometer zurück, bevor sie sich auflösen. Einige erreichen Windgeschwindigkeiten von mehr als 480 km/h (300 mph), haben einen Durchmesser von mehr als 1600 Metern und bleiben mehr als 100 Kilometer (Dutzende von Meilen) am Boden. ⓘ

Auf der Fujita-Skala und der erweiterten Fujita-Skala werden Tornados nach dem verursachten Schaden eingestuft. Ein EF0-Tornado, die schwächste Kategorie, beschädigt Bäume, verursacht aber keine größeren Schäden an Gebäuden. Ein EF5-Tornado, die stärkste Kategorie, reißt Gebäude aus ihren Fundamenten und kann große Wolkenkratzer verformen. Die ähnliche TORRO-Skala reicht von T0 für extrem schwache Tornados bis T11 für die stärksten bekannten Tornados. Doppler-Radardaten, Fotogrammetrie und Bodenverwirbelungsmuster (Zykloiden) können ebenfalls analysiert werden, um die Intensität zu bestimmen und eine Bewertung vorzunehmen. ⓘ

Bildung zahlreicher Wasserhosen in der Region der Großen Seen. (Nordamerika) ⓘ

Wasserhosen weisen ähnliche Merkmale wie Tornados auf und sind durch einen spiralförmigen, trichterförmigen Windstrom gekennzeichnet, der sich über Gewässern bildet und mit großen Kumulonimbuswolken verbunden ist. Wasserhosen werden im Allgemeinen als eine Form von Tornados eingestuft, genauer gesagt als Tornados ohne Superzellen, die sich über großen Gewässern bilden. Diese spiralförmigen Luftsäulen entwickeln sich häufig in tropischen Gebieten in Äquatornähe, sind aber in Gebieten mit hohen Breitengraden weniger häufig. ⓘ

Sturzflut

Eine durch ein schweres Gewitter verursachte Sturzflut ⓘ

Als Sturzflut bezeichnet man den Vorgang, bei dem eine Landschaft, vor allem eine städtische Umgebung, schnell überflutet wird. Diese schnellen Überschwemmungen treten schneller und örtlich begrenzter auf als saisonale Flussüberschwemmungen oder flächige Überschwemmungen und sind häufig (aber nicht immer) mit starken Regenfällen verbunden. Sturzfluten können häufig bei langsam ziehenden Gewittern auftreten und werden in der Regel durch die damit einhergehenden starken Flüssigniederschläge verursacht. Sturzfluten treten am häufigsten in dicht besiedelten städtischen Gebieten auf, wo es nur wenige Pflanzen und Gewässer gibt, die das zusätzliche Wasser aufnehmen und zurückhalten können. Sturzfluten können kleine Infrastrukturen wie Brücken und schwach konstruierte Gebäude gefährden. Pflanzen und Ernten in landwirtschaftlichen Gebieten können durch die Kraft des reißenden Wassers zerstört und verwüstet werden. In den betroffenen Gebieten geparkte Autos können ebenfalls weggeschwemmt werden. Es kann auch zu Bodenerosion kommen, was die Gefahr von Erdrutschen mit sich bringt. ⓘ

Downburst

Bäume, die durch die Wucht eines Sturms im Nordwesten von Monroe County, Wisconsin, entwurzelt oder umgestoßen wurden. ⓘ

Downburst-Winde können für Landschaften, die von Gewittern heimgesucht werden, zahlreiche Gefahren mit sich bringen. Downburst-Winde sind in der Regel sehr stark und werden aufgrund der geballten Kraft, die sie durch ihre geradlinige, horizontale Ausprägung ausüben, oft mit den Windgeschwindigkeiten von Tornados verwechselt. Downburst-Winde können für instabile, unvollständige oder schwach konstruierte Infrastrukturen und Gebäude gefährlich sein. Landwirtschaftliche Kulturen und andere Pflanzen in der näheren Umgebung können entwurzelt und beschädigt werden. Flugzeuge, die starten oder landen, können abstürzen. Autos können durch die Kraft der Downburst-Winde verschoben werden. Fallwinde entstehen in der Regel in Gebieten, in denen Hochdrucksysteme mit Fallwinden aufgrund ihrer höheren Dichte die darunter liegenden Luftmassen abzusenken und zu verdrängen beginnen. Wenn diese Fallwinde die Oberfläche erreichen, breiten sie sich aus und verwandeln sich in die zerstörerischen geraden Horizontalwinde. ⓘ

Gewitterasthma

Unter Gewitterasthma versteht man die Auslösung eines Asthmaanfalls durch Umweltbedingungen, die unmittelbar durch ein lokales Gewitter verursacht werden. Während eines Gewitters können Pollenkörner Feuchtigkeit aufnehmen und dann in viel kleinere Fragmente zerplatzen, die vom Wind leicht verweht werden können. Während die größeren Pollenkörner in der Regel von den Nasenhaaren gefiltert werden, können die kleineren Pollenfragmente durchdringen und in die Lunge gelangen, wo sie den Asthmaanfall auslösen. ⓘ

Verhalten in Gebäuden während eines Gewitters

Innerhalb eines Gebäudes können Gefahren durch von außen hereinkommende Leitungen bestehen (u. a. Strom- oder Wasserleitungen). Durch ordnungsgemäße Erdung in Form eines Hauptpotentialausgleiches lassen sich diese aber vermeiden. Lediglich in Gebäuden ohne diesen vorschriftsmäßigen Blitzschutz sollte bei Gewitter deshalb möglichst nicht geduscht, gebadet oder mit elektrischen Geräten hantiert werden, da dann durchaus Lebensgefahr bestehen kann. Eine weitere Gefahr können hier Telefone darstellen, besonders bei oberirdischer Zuführung der Telefonleitung ans Haus. Es sollte dann möglichst nicht mit schnurgebundenen Festnetztelefonen telefoniert werden. Schlägt der Blitz in die Leitung ein, stellt man mit dem Telefonhörer in der Hand eine gute Verbindung zur Erde dar. Schnurlostelefone stellen konstruktionsbedingt keine Gefahr dar. ⓘ

Generell gilt die Regel, dass man bei Gewitter Aufzüge nicht benutzen sollte, um bei Stromausfall nicht steckenzubleiben. ⓘ

Sicherheitsvorkehrungen

Die meisten Gewitter kommen und gehen relativ ereignislos, aber jedes Gewitter kann schwerwiegend werden, und bei allen Gewittern besteht per definitionem die Gefahr von Blitzen. Die Vorbereitung auf ein Gewitter und die Sicherheitsvorkehrungen beziehen sich auf Maßnahmen vor, während und nach einem Gewitter, um Verletzungen und Schäden zu minimieren. ⓘ

Vorbeugung

Die Vorbereitung bezieht sich auf Vorsichtsmaßnahmen, die vor einem Gewitter getroffen werden sollten. Ein Teil der Vorbereitung erfolgt in Form einer allgemeinen Bereitschaft (da ein Gewitter zu jeder Tages- oder Jahreszeit auftreten kann). Die Erstellung eines Notfallplans für die Familie kann zum Beispiel wertvolle Zeit sparen, wenn ein Unwetter schnell und unerwartet auftritt. Die Vorbereitung des Hauses durch die Beseitigung abgestorbener oder verfaulter Äste und Bäume, die bei starkem Wind umgeweht werden können, kann das Risiko von Sach- und Personenschäden ebenfalls erheblich verringern. ⓘ

Der Nationale Wetterdienst (NWS) in den Vereinigten Staaten empfiehlt mehrere Vorsichtsmaßnahmen, die die Menschen ergreifen sollten, wenn Gewitter zu erwarten sind:

• Kennen Sie die Namen der örtlichen Landkreise, Städte und Gemeinden, denn so werden die Warnungen beschrieben.
• Verfolgen Sie die Wettervorhersagen und -bedingungen und informieren Sie sich darüber, ob in Ihrem Gebiet mit Gewittern zu rechnen ist.
• Achten Sie auf die natürlichen Anzeichen eines herannahenden Gewitters.
• Sagen Sie Veranstaltungen im Freien ab oder verschieben Sie sie (um zu vermeiden, dass Sie bei einem Gewitter im Freien sind).
• Handeln Sie frühzeitig, damit Sie Zeit haben, sich an einen sicheren Ort zu begeben.
• Begeben Sie sich in ein stabiles Gebäude oder ein Fahrzeug mit festem Dach, bevor ein bedrohliches Unwetter aufzieht.
• Wenn Sie Gewitter hören, begeben Sie sich sofort an einen sicheren Ort.
• Vermeiden Sie offene Flächen wie Hügel, Felder und Strände, und halten Sie sich bei Gewitter nicht in der Nähe der höchsten Objekte in einem Gebiet auf.
• Suchen Sie während eines Gewitters keinen Schutz unter hohen oder einzeln stehenden Bäumen.
• Wenn Sie sich im Wald aufhalten, halten Sie während eines Gewitters so viel Abstand wie möglich zu Bäumen.
• Wenn Sie in einer Gruppe unterwegs sind, verteilen Sie sich, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass es Überlebende gibt, die den Opfern eines Blitzeinschlags zu Hilfe kommen können. ⓘ

Sicherheit

Der Innenraum aller Fahrzeuge mit geschlossener Metallkarosserie (Landfahrzeuge, Luftfahrzeuge, Schiffe) stellt einen Faradayschen Käfig dar, in dem keine direkte Gefahr eines Blitzschlages besteht. Offene Fenster beeinträchtigen dabei das Schutzvermögen des Fahrzeuges an sich nicht. Bei Versuchen in Hochspannungs-Labors wurden Brandspuren am Lack sowie quer über die Reifenflanken festgestellt. Nach unbelegten Vermutungen könnten indes Sekundärschäden eines Blitzeinschlages auch die Insassen betreffen.

• Brand brennbarer Teile an der Außenseite wie z. B. Reifen, Kühlergrill, Stoßstangen
• Defekt der Bordelektronik und aller im Auto befindlichen elektronischen Geräte (Luftionisation, elektromagnetische Induktion)
• Defekt von wichtigen Geräten zur Steuerung des Fahrzeuges (Bremsen, Lenkung) ⓘ

Bei Gefahr eines Blitzeinschlages sollte die Fahrgeschwindigkeit reduziert werden, um bei Versagen der Bordelektronik oder eingeschränkter Fahrtüchtigkeit sofort anhalten zu können. Da Gewitter jedoch häufig von Hagel und schweren Wolkenbrüchen begleitet werden, empfiehlt sich ohnehin eine reduzierte Fahrgeschwindigkeit. Auf Autobahnen darf auch bei Gewitter nur mit eingeschalteter Warnblinkanlage auf dem Standstreifen gehalten werden. ⓘ

Schiffe aus Metall (Ganzmetallkonstruktionen) bieten im Inneren den besten Schutz, ein Aufenthalt an Deck während eines Gewitters sollte vermieden werden. Hier gilt wie bei Landfahrzeugen, Fenster und Türen geschlossen zu halten und den Kontakt mit metallischen Gegenständen zu meiden. Boote hingegen, die aus Kunststoff oder Holz gefertigt sind, bieten wenig bis gar keinen Schutz, es sei denn, es befindet sich ein eingearbeitetes und durchgehendes Drahtgitter in Kajüte und Rumpf, oder das Boot besitzt einen eigenen Blitzableiter. ⓘ

Aus Metall konstruierte Flugzeuge und Hubschrauber bieten einen guten Schutz, wenn sie rundum geschlossen sind und geprüfte Blitzschutzeinrichtungen besitzen. Aufgrund des Einsatzes moderner Verbundwerkstoffe bei Luftfahrzeugen kommt es aber immer wieder zu Komplikationen, da diese nicht oder nur schwach leitend sind. In Folge dessen kann ein Blitzeinschlag auf der Außenhaut des Flugzeuges sogenannte Brandflecken hinterlassen. Aus diesen Grund werden ständig weitere Blitzschutzsysteme für Luftfahrzeuge entwickelt. Blitzeinschläge haben, bis auf wenige Ausnahmefälle in der Vergangenheit, keine nachhaltigen Auswirkungen auf die Betriebstauglichkeit heutiger Verkehrsluftfahrzeuge. Dennoch werden Gewitter in fast allen Fällen umflogen, da man die Flugzeugstruktur und die Passagiere vor Turbulenzen bewahren möchte und Beschädigungen der Außenhülle durch Hagelkörner vermeiden will. Kleinere Flugzeuge meiden Gewitter generell, zumal sie, abgesehen von der Blitzschlaggefahr, auch nicht für die in und um Gewitterzellen auftretenden starken Winde konstruiert sind. ⓘ

Sicherheit und Vorsorge überschneiden sich zwar oft, aber der Begriff "Gewittersicherheit" bezieht sich im Allgemeinen darauf, was Menschen während und nach einem Gewitter tun sollten. Das Amerikanische Rote Kreuz empfiehlt, diese Vorsichtsmaßnahmen zu befolgen, wenn ein Gewitter bevorsteht oder im Gange ist:

• Handeln Sie sofort, wenn Sie einen Donner hören. Wer nahe genug am Gewitter ist, um den Donner zu hören, kann vom Blitz getroffen werden.
• Vermeiden Sie elektrische Geräte, einschließlich schnurgebundener Telefone. Schnurlose und drahtlose Telefone sind während eines Gewitters sicher zu benutzen.
• Schließen Sie Fenster und Türen und halten Sie sich von ihnen fern, denn Glas kann bei starkem Wind zu einer ernsten Gefahr werden.
• Duschen oder baden Sie nicht, da Rohrleitungen Strom leiten.
• Wenn Sie mit dem Auto unterwegs sind, verlassen Sie sicher die Fahrbahn, schalten Sie die Warnblinkanlage ein und parken Sie. Bleiben Sie im Fahrzeug und vermeiden Sie es, Metall zu berühren. ⓘ

Der NWS empfiehlt seit 2008 nicht mehr, sich in die Hocke zu begeben, da sie keinen nennenswerten Schutz bietet und das Risiko, durch einen Blitzeinschlag in der Nähe getötet oder verletzt zu werden, nicht wesentlich verringert. ⓘ

Gewitter in der Nähe von Cuero, Texas ⓘ

Häufige Vorkommnisse

Gewitter treten überall auf der Welt auf, sogar in den Polarregionen. Am häufigsten sind sie in den tropischen Regenwaldgebieten, wo sie fast täglich auftreten können. Zu einem beliebigen Zeitpunkt gibt es auf der Erde etwa 2.000 Gewitter. Kampala und Tororo in Uganda wurden jeweils als die gewitterreichsten Orte der Erde bezeichnet, eine Behauptung, die auch für Singapur und Bogor auf der indonesischen Insel Java aufgestellt wurde. Andere Städte, die für ihre häufige Gewitteraktivität bekannt sind, sind Darwin, Caracas, Manila und Mumbai. Gewitter sind mit den verschiedenen Monsunzeiten rund um den Globus verbunden, und sie bevölkern die Regenbänder tropischer Wirbelstürme. In den gemäßigten Klimazonen treten sie am häufigsten im Frühjahr und Sommer auf, obwohl sie zu jeder Jahreszeit entlang oder vor Kaltfronten auftreten können. Sie können auch innerhalb einer kühleren Luftmasse nach dem Durchzug einer Kaltfront über ein relativ warmes Gewässer auftreten. Gewitter sind in den Polarregionen aufgrund der kalten Oberflächentemperaturen selten. ⓘ

Einige der stärksten Gewitter über den Vereinigten Staaten treten im Mittleren Westen und in den Südstaaten auf. Diese Stürme können großen Hagel und starke Tornados erzeugen. Entlang der Westküste der Vereinigten Staaten sind Gewitter relativ selten, aber im Landesinneren, insbesondere im Sacramento und San Joaquin Valley in Kalifornien, treten sie häufiger auf. Im Frühjahr und Sommer treten sie in bestimmten Gebieten der Rocky Mountains als Teil des nordamerikanischen Monsuns fast täglich auf. Im Nordosten nehmen die Stürme ähnliche Merkmale und Muster an wie im Mittleren Westen, allerdings mit geringerer Häufigkeit und Heftigkeit. Im Sommer treten Luftmassengewitter fast täglich über zentralen und südlichen Teilen von Florida auf. ⓘ

Energie

Wie Gewitter Teilchenstrahlen ins All schießen ⓘ

Wenn man die Wassermenge kennt, die in einer Wolke kondensiert und anschließend aus ihr ausfällt, kann man die Gesamtenergie eines Gewitters berechnen. Bei einem typischen Gewitter werden etwa 5×10⁸ kg Wasserdampf in die Luft gehoben, und die bei der Kondensation freigesetzte Energiemenge beträgt 10¹⁵ Joule. Dies entspricht der Größenordnung der Energie, die in einem tropischen Wirbelsturm freigesetzt wird, und ist mehr Energie als bei der Atombombenexplosion in Hiroshima, Japan, im Jahr 1945. ⓘ

Die Ergebnisse des Fermi Gamma-ray Burst Monitor zeigen, dass Gammastrahlen und Antimaterieteilchen (Positronen) in starken Gewittern erzeugt werden können. Es wird vermutet, dass die Antimaterie-Positronen in terrestrischen Gammastrahlenblitzen (TGF) gebildet werden. TGF sind kurze Ausbrüche, die in Gewittern auftreten und mit Blitzen verbunden sind. Die Positronen- und Elektronenströme kollidieren höher in der Atmosphäre und erzeugen weitere Gammastrahlen. Täglich können weltweit etwa 500 TGF auftreten, die jedoch meist unentdeckt bleiben. ⓘ

Studien

In neuerer Zeit haben Gewitter die Rolle einer wissenschaftlichen Kuriosität übernommen. Jedes Frühjahr machen sich Sturmjäger auf den Weg in die Great Plains der Vereinigten Staaten und die kanadische Prärie, um mit Hilfe von Videoaufnahmen die wissenschaftlichen Aspekte von Stürmen und Tornados zu erforschen. Mit Hilfe von Funkimpulsen, die durch kosmische Strahlung erzeugt werden, wird untersucht, wie sich elektrische Ladungen in Gewittern entwickeln. Besser organisierte meteorologische Projekte wie VORTEX2 verwenden eine Reihe von Sensoren wie den Doppler auf Rädern, Fahrzeuge mit eingebauten automatischen Wetterstationen, Wetterballons und unbemannte Flugzeuge, um Gewitter zu untersuchen, bei denen Unwetter zu erwarten sind. Blitze werden aus der Ferne mit Hilfe von Sensoren erfasst, die Blitzeinschläge von der Wolke auf den Boden mit einer Genauigkeit von 95 Prozent und innerhalb eines Bereichs von 250 Metern um den Entstehungsort aufspüren. ⓘ

Sommergewitter in der polnischen Landschaft des 19. Jahrhunderts - Bild von Jozef Chelmonski, 1896, 107 cm x 163 cm, Nationalmuseum in Krakau ⓘ

Mythologie und Religion

Gewitter haben viele frühe Zivilisationen stark beeinflusst. Die Griechen glaubten, dass es sich um Schlachten handelte, die von Zeus geführt wurden, der die von Hephaistos geschmiedeten Blitze schleuderte. Einige Indianerstämme assoziierten Gewitter mit dem Donnervogel, den sie für einen Diener des Großen Geistes hielten. Die Norweger glaubten, dass Gewitter entstehen, wenn Thor gegen Jötnar kämpft, wobei Donner und Blitz die Folge seiner Schläge mit dem Hammer Mjölnir sind. Der Hinduismus kennt Indra als Gott des Regens und der Gewitter. Die christliche Lehre geht davon aus, dass heftige Gewitter das Werk Gottes sind. Noch im 18. Jahrhundert gehörten diese Vorstellungen zum Mainstream. ⓘ

Martin Luther war auf einem Spaziergang, als ein Gewitter aufzog, was ihn dazu veranlasste, zu Gott zu beten, um gerettet zu werden, und versprach, Mönch zu werden. ⓘ

Außerhalb der Erde

Auf dem Jupiter wurden Gewitter, die sich durch Blitze bemerkbar machen, entdeckt, die mit Wolken verbunden sind, in denen Wasser sowohl in flüssiger Form als auch als Eis vorkommt, was auf einen ähnlichen Mechanismus wie auf der Erde hindeutet. (Wasser ist ein polares Molekül, das eine Ladung tragen kann und daher in der Lage ist, die für die Entstehung von Blitzen erforderliche Ladungstrennung zu erzeugen). Diese elektrischen Entladungen können bis zu tausendmal stärker sein als Blitze auf der Erde. Die Wasserwolken können Gewitter bilden, die durch die aus dem Inneren aufsteigende Hitze angetrieben werden. Auch die Wolken der Venus können Blitze erzeugen; einige Beobachtungen legen nahe, dass die Blitzrate mindestens halb so hoch ist wie auf der Erde. ⓘ

Der Blitz entsteht aufgrund der hohen Vertikalwindgeschwindigkeiten, die nur innerhalb von Gewitterwolken auftreten können. Eine weitere Bedingung für die Entstehung von Blitzen sind Eiskristalle innerhalb der Gewitterwolke. Eiskristalle transportieren aufgrund ihrer Größe unterschiedliche Ladungen und führen an den Grenzflächen zwischen Auf- und Abwinden zur weiteren Ladungstrennung. Die Blitzentladung sorgt schließlich für einen Abbau der aufgebauten elektrischen Spannung. ⓘ

Entstehung

Extreme Lichtverhältnisse vor einem Gewitter ⓘ

Direkt unter Gewitterwolken; einige Minuten vor dem Gewitter ⓘ

Gewitterwolke im Landkreis Heilbronn ⓘ

Herannahendes Gewitter über Tiefenbach, Heilbronn ⓘ

Für die Entstehung von Gewittern werden 3 Faktoren benötigt:

• Labile Schichtung der Troposphäre (ausreichende Temperaturabnahme mit der Höhe)
• Luftfeuchtigkeit in der bodennahen Luftschicht
• Auslösemechanismus, der zu Hebung von Luftpaketen und Kondensation führt ⓘ

Vorwarnzeiten

Gewitter bilden sich an den mitteleuropäischen Meeresküsten meist über einen längeren Zeitraum. Dem entspricht z. B. die Sprachregelung des britischen Seewetterdienstes für Sturmwarnungen: imminent (unmittelbar bevorstehend) bedeutet innerhalb der nächsten sechs Stunden, soon (bald) bedeutet innerhalb von zwölf Stunden und later (später) in der danach folgenden Zeit. Der deutsche Seewetterbericht gibt Sturmwarnungen für die nächsten zwölf Stunden heraus. ⓘ

Ein sich tatsächlich näherndes oder aufbauendes Gewitter lässt sich an der Küste und im Inland meist schon früh an den dunkel und bedrohlich wirkenden Wolken erkennen. Im Gegensatz dazu kann in den Alpen und im Alpenvorland ein Gewitter innerhalb von 10 bis 15 Minuten buchstäblich „aus heiterem Himmel“ entstehen, das sich allenfalls in Änderungen des Luftdrucks, der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit ankündigt, die ohne Messgeräte meist nur von Einheimischen erfühlt werden können. ⓘ

Trockengewitter

Wenn bei einem Gewitter der Niederschlag am Erdboden ausbleibt, spricht man von einem Trockengewitter. Dazu kommt es, wenn in sehr trockener Luftmasse zwischen Wolkenuntergrenze und Boden der gesamte Regen verdunstet. Dabei ist die Brandgefahr besonders hoch, da die brandhemmende Wirkung des Regens ausbleibt. Großbrände der portugiesischen Bergwälder im Sommer 2017 wurden mit Trockengewittern in Zusammenhang gebracht. In Deutschland sind Trockengewitter selten. ⓘ

Eruptionsgewitter

Als Eruptionsgewitter werden atmosphärische Entladungen bezeichnet, deren Ursachen auf den Ausbruch eines Vulkans zurückzuführen sind. Durch Reibung von Tephra-Partikeln (staubfeine Ascheteilchen) in einer Eruptionssäule bei Vulkanausbrüchen kommt es zu einer statischen Aufladung. Abgebaut wird diese Ladung durch einen Blitz. ⓘ

Arten von Gewitterzellen

Pilz- oder Ambossförmige Gewitterzelle ⓘ

Eine Gewitterzelle ist die kleinste abgeschlossene Einheit, aus der ein Gewitter aufgebaut sein kann. Sie durchläuft immer drei Stadien, ein Wachstumsstadium, ein Reifestadium und ein Zerfallsstadium. Eine Gewitterzelle ist aus einer Cumulonimbuswolke aufgebaut, in der Auf- und Abwinde auftreten. Häufig schließen sich mehrere Gewitterzellen zusammen und bilden größere, zusammenhängende Einheiten von Gewittern. ⓘ

Einzelzellengewitter

Bei der Einzelzelle handelt es sich um eine einzelne Gewitterzelle. Es ist die kleinstmögliche abgeschlossene Form, in der ein Gewitter auftreten kann. Ihre Lebensdauer beträgt zwischen 30 Minuten und einer Stunde. Sie entsteht bei schwacher Windscherung, das heißt, wenn der Wind mit der Höhe nur unwesentlich zunimmt. Meistens verursachen Einzelzellen relativ schwache Gewitter. ⓘ

Impulsgewitter

Eine Sonderform der Einzelzelle ist ein Impulsgewitter, das dann auftritt, wenn viel Labilitätsenergie bei geringer Windscherung vorhanden ist. Ein Impulsgewitter ist kräftiger als eine gewöhnliche Einzelzelle und kann schwache Tornados, kräftige Fallböen (Downbursts) und Hagel verursachen. ⓘ

Isolierte Einzelzellen sind selten. Meistens treten mehrere Gewitterzellen nebeneinander auf, sogenannte Multizellengewitter. ⓘ

Multizellengewitter

Multizelle über dem Schwarzwald mit zwei ausgebildeten Ambossen ⓘ

Eine Multizelle besteht aus mehreren einzelnen Gewitterzellen, die relativ nahe beieinander liegen und interagieren. Die Zellen können sich in unterschiedlichen Entwicklungsstadien befinden. Bei der Multizelle lässt der Abwind einer Gewitterzelle eine neue Zelle entstehen. Obwohl die Lebensdauer einer Zelle innerhalb des Komplexes nicht höher ist als die einer isolierten Einzelzelle, kann das ganze System insgesamt wesentlich länger als eine Stunde existieren. Die Gewitterzellen treten entweder in Gruppen (Multizellen-Clustern) auf oder ordnen sich entlang einer Multizellen-Linie an. ⓘ

Derecho

Bei einem Derecho ([dəˈreɪtʃoʊ] vom Spanischen derecho) handelt es sich um eine langgezogene, langlebige Gewitterlinie, die verbreitet starke Sturmwinde (Downbursts) verursacht. Um der Definition eines Derechos gerecht zu werden, muss sie auf mindestens 450 km Länge wirksam sein und dabei immer wieder schwere Sturmböen über 93 km/h hervorbringen. ⓘ

Im August 2020 vernichtete ein Derecho über 40 % der Ernten in Iowa. ⓘ

Klassifikation von Gewittern

Gewitterhäufigkeit: Globale Blitzverteilung (Blitze pro Jahr je km²; Einschläge & Wolke-Wolke; ohne Nebenblitze) ⓘ

Die Bildung von hochreichender konvektiver Bewölkung und Gewittern setzt neben einer bedingt labilen Schichtung zur Auslösung der Feuchtekonvektion einen Hebungsantrieb voraus. Hinsichtlich der Auslösemechanismen können verschiedene Gewittertypen unterschieden werden. ⓘ

Luftmassengewitter

Luftmassengewitter treten in einer einheitlichen Luftmasse auf, d. h. die Temperatur verändert sich in horizontaler Richtung kaum. Die Temperatur muss aber mit der Höhe hinreichend stark abnehmen und es muss ein bodennaher Heizmechanismus vorliegen (man spricht von thermischer Auslösung des Gewitters). Man unterscheidet zwischen zwei Haupttypen von Luftmassengewittern: Wärmegewitter und Wintergewitter. ⓘ

Frontgewitter

Frontgewitter entstehen durch dynamische Hebung, die durch die Fronten verursacht wird. Es müssen allerdings bereits vor dem Frontdurchzug die Grundbedingungen für Gewitter erfüllt sein. Die Front ist lediglich der Auslöser (engl. „Trigger“ genannt). Frontengewitter treten vor allem an der Vorderseite von Kaltfronten auf. Nur in seltenen Fällen können sie auch an Warmfronten auftreten. In diesem Fall wird die Atmosphäre durch den Einschub feucht-warmer Luftmassen in den unteren Bereichen der Troposphäre labilisiert, und es kommt zu sogenannten Warmlufteinschubgewittern. ⓘ

Wenn eine Kaltfront aufzieht, schiebt sich die kalte Luft wie ein Keil unter die feuchtwarme Luft, wodurch diese in die Höhe gehoben wird. Auf einer bestimmten Höhe kondensiert der Wasserdampf, und es bilden sich Quellwolken, die schließlich bei geeigneten Bedingungen zu Gewitterwolken anwachsen können. Solche Frontgewitter können das ganze Jahr über auftreten, sind allerdings im Sommer häufiger als im Winter und fallen in der Regel auch heftiger aus. ⓘ

Präfrontale Konvergenz

Eine Besonderheit, die vor allem in der warmen Jahreszeit auftritt, sind linienhaft angeordnete Gewitter entlang von Konvergenzen, die vielfach einer Kaltfront vorgelagert sind und in diesem Fall als präfrontale Konvergenzen bezeichnet werden. Im Bereich der Konvergenz, wo Windströmungen aus unterschiedlichen Richtungen zusammenfließen, kommt es noch nicht zu einem Luftmassenwechsel. Die Konvergenz macht sich am Boden bemerkbar durch einen Windsprung, der durch das konvergente Windfeld bedingt ist. Auslöser bzw. Hebungsmechanismus ist hier die zusammenströmende Luft, die entlang der Konvergenz zum Aufsteigen gezwungen wird. Im Winter sind solche Konvergenzen meistens wenig wetteraktiv, während im Sommer die Haupt-Gewittertätigkeit oft an der Konvergenz und nicht an der nachfolgenden Kaltfront zu finden ist. Innerhalb von Kaltluftmassen hinter einer Kaltfront kommt es entlang von Troglinien zu Hebungsvorgängen, die Feuchtekonvektion und auch Gewitter auslösen können. Dieser Mechanismus ist zu allen Jahreszeiten zu beobachten, schwerpunktmäßig dabei im Winter, da dann die Dynamik von Tiefdruckgebieten am ausgeprägtesten ist. ⓘ

Orographische Gewitter

Orographische Gewitter entstehen durch Hebung an Gebirgen. Überströmt eine Luftmasse ein Gebirge, wird sie zwangsläufig gehoben. Dabei kühlt sie sich ab und kann auskondensieren. Es kann sich bei geeigneten Bedingungen eine Gewitterwolke bilden. Orographische Gewitter können in Staulagen enorme Regenmengen verursachen, da sie sich unter Umständen immer wieder an derselben Stelle bilden. ⓘ

Elektrische Phänomene

Blitz am Nachthimmel ⓘ

Ein Blitz innerhalb der Wolken ⓘ

Die elektrostatische Aufladung der Atmosphäre in der Nähe von Gewittern kann zu zwei verschiedenen Phänomenen führen: Erdblitz und Elmsfeuer. Letzteres kann besonders an hohen Schiffsmasten, Kirchturmspitzen oder am Cockpit-Fenster von Flugzeugen beobachtet werden und deutet auf einen unmittelbar bevorstehenden Blitzeinschlag hin. ⓘ

Biologische Phänomene

Bei Gewittern haben besonders viele Menschen Asthmabeschwerden. Nach einer australischen Studie von 2001 liegt das daran, dass bei einem Gewitter zuerst Pollen von den Feldern nach oben gewirbelt werden und anschließend die Böen mit den Pollen wieder nach unten gedrückt werden. Zudem kann der Regen die Pollenkörner aufbrechen, so dass kleine Partikel entstehen, die in die Lunge eindringen können. In Melbourne starben am 27. November 2016 bei solch einem „Asthma-Gewitter“ sechs Menschen. Dabei hatte der Sturm Weidelgraspollen zum Platzen gebracht. 8500 Menschen mussten medizinisch behandelt werden. ⓘ

Das häufig beobachtete schnellere Verderben von Lebensmitteln bei Gewittern ist darauf zurückzuführen, dass Wärme und Feuchtigkeit vor und während eines Gewitters Mikroorganismen ideale Bedingungen bieten, sich zu vermehren. ⓘ

Philatelistisches

Mit dem Erstausgabetag 1. Juli 2021 gab die Deutsche Post AG in der Serie Himmelsereignisse zwei Postwertzeichen im Nennwert von 80 Eurocent bzw. 370 Eurocent zum Thema Gewitter bzw. Superzelle heraus. Die Entwürfe stammen von der Grafikerin Bettina Walter aus Bonn. ⓘ

Siehe auch

• ALDIS: Austrian Lightning Detection & Information System
• BLIDS: BLitz-Informationsdienst der Fa. Siemens (Blitzortung für D, CH, BeNeLux, GB und PL)
• Die Gewitterhäufigkeit in einem Gebiet wird in der Meteorologie als keraunischer Pegel angegeben
• William Rankin ist die einzige bekannte Person, die einen Fall durch eine Cumulonimbus-Gewitterwolke überlebte
• Catatumbo-Gewitter – häufig auftretendes lokales Wetterphänomen ⓘ

Literatur

• Rainer Grießbach: Naturgewalten – das Gewitter. epubli, Berlin 2012, ISBN 978-3-8442-2145-9. ⓘ

Medien

• „Wenn die Welt untergeht – Das Wetter-Inferno“ (US-amerikanisch-deutscher Fernseh-Katastrophenfilm, 2001) ⓘ