Niederschlag

Mittlerer Niederschlag basierend auf globalen hochauflösenden Klimadaten (CHELSA) ⓘ

Länder nach durchschnittlichem Jahresniederschlag. Beachten Sie, dass einige Teile eines Landes viel feuchter sein können als andere, so dass es sich nicht um eine genaue Darstellung der feuchtesten und trockensten Orte der Erde handelt. ⓘ

In der Meteorologie ist Niederschlag jedes Produkt der Kondensation von atmosphärischem Wasserdampf, der unter der Anziehungskraft von Wolken fällt. Zu den wichtigsten Formen des Niederschlags gehören Nieselregen, Regen, Graupel, Schnee, Eispellets, Graupel und Hagel. Niederschlag entsteht, wenn ein Teil der Atmosphäre mit Wasserdampf gesättigt ist (bis zu einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100 %), so dass das Wasser kondensiert und "ausfällt" oder herunterfällt. Bei Nebel und Dunst handelt es sich also nicht um Niederschlag, sondern um Kolloide, weil der Wasserdampf nicht ausreichend kondensiert, um auszufallen. Zwei Prozesse, die möglicherweise zusammenwirken, können dazu führen, dass die Luft gesättigt wird: Abkühlung der Luft oder Zugabe von Wasserdampf zur Luft. Niederschlag bildet sich, wenn kleinere Tröpfchen durch Zusammenstoß mit anderen Regentropfen oder Eiskristallen innerhalb einer Wolke zusammenwachsen. Kurze, intensive Regenperioden an verstreuten Orten werden als Schauer bezeichnet. ⓘ

Feuchtigkeit, die angehoben oder anderweitig gezwungen wird, über eine Schicht unter dem Gefrierpunkt liegender Luft an der Oberfläche aufzusteigen, kann zu Wolken und Regen kondensieren. Dieser Prozess ist typischerweise aktiv, wenn gefrierender Regen auftritt. In der Nähe des Gebiets, in dem gefrierender Regen auftritt, befindet sich häufig eine stationäre Front, die als Brennpunkt für den Auftrieb und die aufsteigende Luft dient. Sofern der Feuchtigkeitsgehalt der Atmosphäre ausreichend ist, kondensiert die Feuchtigkeit in der aufsteigenden Luft zu Wolken, insbesondere zu Nimbostratus- und Cumulonimbuswolken, wenn es sich um erheblichen Niederschlag handelt. Schließlich werden die Wolkentröpfchen groß genug, um Regentropfen zu bilden und auf die Erde herabzusinken, wo sie bei Kontakt mit exponierten Objekten gefrieren. Wenn relativ warme Gewässer vorhanden sind, z. B. durch die Verdunstung von Wasser aus Seen, wird Schneefall durch den See-Effekt zu einem Problem im Windschatten der warmen Seen innerhalb der kalten zyklonalen Strömung auf der Rückseite der außertropischen Wirbelstürme. Schneefälle durch Seeeffekte können örtlich stark sein. Gewitterschnee ist innerhalb des Kommakopfes eines Wirbelsturms und innerhalb der Seeneffekt-Niederschlagsbänder möglich. In Gebirgsregionen sind starke Niederschläge dort möglich, wo die Aufwärtsströmung an den windzugewandten Seiten des Geländes in der Höhe maximiert ist. Auf der Leeseite von Gebirgen kann aufgrund der durch die Kompressionserwärmung verursachten trockenen Luft ein Wüstenklima herrschen. Die meisten Niederschläge fallen in den Tropen und werden durch Konvektion verursacht. Die Bewegung des Monsuntrogs oder der intertropischen Konvergenzzone bringt Regenzeiten in die Savannengebiete. ⓘ

Niederschläge sind ein wichtiger Bestandteil des Wasserkreislaufs und für die Ablagerung von Süßwasser auf der Erde verantwortlich. Jedes Jahr fallen etwa 505.000 Kubikkilometer Wasser als Niederschlag: 398.000 Kubikkilometer (95.000 cu mi) über die Ozeane und 107.000 Kubikkilometer (26.000 cu mi) über Land. Bezogen auf die Erdoberfläche bedeutet dies, dass der jährliche Niederschlag im globalen Durchschnitt 990 Millimeter beträgt, über Land jedoch nur 715 Millimeter. Klimaklassifizierungssysteme wie das Köppen-Klimaklassifizierungssystem verwenden die durchschnittliche jährliche Niederschlagsmenge, um zwischen verschiedenen Klimaregimen zu unterscheiden. Die globale Erwärmung führt bereits zu Veränderungen des Wetters, wobei die Niederschläge in einigen Gebieten zunehmen und in anderen abnehmen, was zu zusätzlichen Wetterextremen führt. ⓘ

Niederschläge können auch auf anderen Himmelskörpern auftreten. Der größte Satellit des Saturn, Titan, beherbergt Methanniederschläge in Form von langsam fallendem Nieselregen, der als Regenpfützen am Äquator und in den Polarregionen beobachtet wurde. ⓘ

Unter Niederschlag versteht man in der Meteorologie Wasser inklusive dessen Verunreinigungen, das aus Wolken, Nebel oder Dunst (beides Wolken in Kontakt mit dem Boden) oder wasserdampf­haltiger Luft (Luftfeuchtigkeit) stammt und das

• infolge der Schwerkraft in flüssiger oder fester Form auf die Erde fällt
• oder vom Wind aufgewirbelt wird
• oder sich auf der Erdoberfläche ablagert oder abfließt
• oder sich in fester Form aus (unterkühltem) Wasser als Vereisung an Oberflächen anlagert
• oder sich als Beschlag direkt durch Kondensation oder Resublimation an Objekten absetzt. ⓘ

Jegliches Wasser, das aus Niederschlägen auf die Erde gelangt, wird auch als Meteorwasser bezeichnet. Der Begriff ist heute vor allem in der Schweiz gebräuchlich. Umgangssprachlich werden die Begriffe Niederschlag und Regenwasser häufig synonym gebraucht. ⓘ

Arten

Ein Gewitter mit starkem Niederschlag ⓘ

Niederschläge sind ein wichtiger Bestandteil des Wasserkreislaufs und für die Ablagerung eines Großteils des Süßwassers auf unserem Planeten verantwortlich. Jedes Jahr fallen etwa 505.000 km3 Wasser als Niederschlag, davon 398.000 km3 über den Ozeanen. In Anbetracht der Erdoberfläche bedeutet dies, dass der jährliche Niederschlag im globalen Durchschnitt 990 Millimeter beträgt. ⓘ

Zu den Mechanismen der Niederschlagserzeugung gehören konvektiver, stratiformer und orografischer Niederschlag. Bei konvektiven Prozessen kommt es zu starken vertikalen Bewegungen, die innerhalb einer Stunde zu einer Umwälzung der Atmosphäre an diesem Ort führen und starke Niederschläge verursachen können, während bei stratiformen Prozessen schwächere Aufwärtsbewegungen und weniger intensive Niederschläge auftreten. Niederschlag kann in drei Kategorien eingeteilt werden, je nachdem, ob er als flüssiges Wasser, als flüssiges Wasser, das bei Kontakt mit der Oberfläche gefriert, oder als Eis fällt. Es können auch Mischungen verschiedener Niederschlagsarten, einschließlich solcher aus unterschiedlichen Kategorien, gleichzeitig fallen. Zu den flüssigen Formen des Niederschlags gehören Regen und Nieselregen. Regen oder Nieselregen, der bei Kontakt mit einer Luftmasse unter dem Gefrierpunkt gefriert, wird als "gefrierender Regen" oder "gefrierender Nieselregen" bezeichnet. Zu den gefrorenen Formen des Niederschlags gehören Schnee, Eisnadeln, Eispellets, Hagel und Graupel. ⓘ

Messung

Flüssiger Niederschlag

Niederschlag (einschließlich Nieselregen und Regen) wird in der Regel mit einem Regenmesser gemessen und in Millimetern (mm) Höhe oder Tiefe ausgedrückt. Gleichwertig kann er als physikalische Größe mit der Dimension des Wasservolumens pro Auffangfläche in Einheiten von Litern pro Quadratmeter (L/m²) ausgedrückt werden; da 1L=1dm³=1mm-m², heben sich die Einheiten der Fläche (m²) auf, was einfach "mm" ergibt. Dies entspricht auch einer Flächendichte in kg/m², wenn man davon ausgeht, dass 1 Liter Wasser eine Masse von 1 kg hat (Wasserdichte), was für die meisten praktischen Zwecke akzeptabel ist. Die entsprechende englische Einheit ist in der Regel Zoll. In Australien wurde der Niederschlag vor der Metrifizierung in "Punkten" gemessen, die als ein Hundertstel eines Zolls definiert waren. ⓘ

Fester Niederschlag

Ein Schneemesser wird in der Regel verwendet, um die Menge des festen Niederschlags zu messen. Der Schneefall wird in der Regel in Zentimetern gemessen, indem man den Schnee in einen Behälter fallen lässt und dann die Höhe misst. Der Schnee kann dann optional geschmolzen werden, um ein Wasseräquivalent in Millimetern zu erhalten, wie bei flüssigem Niederschlag. Das Verhältnis zwischen Schneehöhe und Wasseräquivalent hängt vom Wassergehalt des Schnees ab; das Wasseräquivalent kann daher nur eine grobe Schätzung der Schneehöhe liefern. Andere Formen von festem Niederschlag wie Schneekugeln und Hagel oder sogar Graupel (ein Gemisch aus Regen und Schnee) können ebenfalls geschmolzen und als Wasseräquivalent gemessen werden, in der Regel ausgedrückt in Millimetern wie bei flüssigem Niederschlag. ⓘ

Geschichte

Mineralogische Beweise aus Zirkonen zeigen, dass es vor 4,404 Milliarden Jahren, kurz nach der Entstehung der Erde, flüssiges Wasser und eine Atmosphäre gegeben haben muss. Vor 3,8 Milliarden Jahren war die Erde eine völlig unwirtliche Umgebung, und die Oberfläche war hauptsächlich mit geschmolzener Lava bedeckt. Schließlich kühlte die Erde so weit ab, dass sich ihre Kruste bildete. Dann konnten Landmassen entstehen, und als es kalt genug war, um zu regnen, begannen sich die Ozeane zu bilden. Niederschläge haben in der gesamten Erdgeschichte eine wichtige Rolle gespielt. Die Plattentektonik hat die Kontinente verschoben, Berge gehoben und den Meeresboden bewegt, während Prozesse, die noch nicht vollständig verstanden sind, das Klima verändert haben. Der ständige Wandel hat die Erde seit ihren Anfängen vor etwa 4,5 Milliarden Jahren geprägt. Von Anfang an prägten Wärme und Schwerkraft die Entwicklung des Planeten. Das Klima der Erde hat sich seit der Entstehung des Planeten vor 4,5 Milliarden Jahren viele Male dramatisch verändert. Ausgelöst wurden diese Veränderungen durch die wechselnde Konfiguration der Kontinente und Ozeane, durch Veränderungen der Sonnenintensität, durch Schwankungen in der Erdumlaufbahn und durch Vulkanausbrüche. ⓘ

Wie die Luft gesättigt wird

Abkühlung der Luft auf ihren Taupunkt

Spätsommerlicher Regensturm in Dänemark ⓘ

Linsenförmige Wolken, die sich aufgrund von Bergen über Wyoming bilden ⓘ

Der Taupunkt ist die Temperatur, auf die ein Luftpaket abgekühlt werden muss, um gesättigt zu werden und (sofern keine Übersättigung eintritt) zu Wasser zu kondensieren. Der Wasserdampf beginnt normalerweise an Kondensationskernen wie Staub, Eis und Salz zu kondensieren, um Wolken zu bilden. Die Konzentration der Wolkenkondensationskerne bestimmt die Mikrophysik der Wolken. Ein erhöhter Teil einer Frontalzone erzwingt breite Auftriebsbereiche, die Wolkendecken wie Altostratus oder Cirrostratus bilden. Stratus ist eine stabile Wolkendecke, die sich in der Regel bildet, wenn eine kühle, stabile Luftmasse unter einer warmen Luftmasse eingeschlossen ist. Er kann sich auch durch die Aufhebung von Advektionsnebel bei windigen Bedingungen bilden. ⓘ

Es gibt vier Hauptmechanismen für die Abkühlung der Luft bis zum Taupunkt: adiabatische Kühlung, konduktive Kühlung, Strahlungskühlung und Verdunstungskühlung. Adiabatische Kühlung tritt auf, wenn Luft aufsteigt und sich ausdehnt. Die Luft kann aufgrund von Konvektion, großräumigen atmosphärischen Bewegungen oder einer physischen Barriere wie einem Berg (orografischer Auftrieb) aufsteigen. Konduktive Abkühlung tritt auf, wenn die Luft mit einer kälteren Oberfläche in Berührung kommt, in der Regel dadurch, dass sie von einer Oberfläche auf eine andere geblasen wird, zum Beispiel von einer flüssigen Wasseroberfläche auf kälteres Land. Strahlungskühlung entsteht durch die Emission von Infrarotstrahlung, entweder durch die Luft oder durch die darunter liegende Oberfläche. Verdunstungskälte entsteht, wenn der Luft durch Verdunstung Feuchtigkeit zugeführt wird, wodurch die Lufttemperatur auf ihre Feuchtkugeltemperatur oder bis zur Sättigung abkühlt. ⓘ

Zufuhr von Feuchtigkeit in die Luft

Wasserdampf wird der Luft vor allem durch folgende Faktoren zugeführt: Windkonvergenz in Bereichen mit Aufwärtsbewegung, von oben herabfallender Niederschlag oder Regen, Tageserwärmung durch Verdunstung von Wasser von der Oberfläche von Ozeanen, Gewässern oder feuchtem Land, Transpiration von Pflanzen, kühle oder trockene Luft, die sich über wärmeres Wasser bewegt, und Auftrieb von Luft über Bergen. ⓘ

Formen des Niederschlags

Durch Verdunstung und Sublimation gelangt Wasserdampf in die Atmosphäre. Wolken entstehen von Kondensationskeimen ausgehend durch Kondensation der Feuchtigkeit in der Luft. Um wieder als Niederschlag auf die Erdoberfläche fallen zu können, muss die Größe (bzw. Masse) der kondensierten Teilchen einen bestimmten Wert überschreiten. Durch den Niederschlag wird der Wasserkreislauf geschlossen. ⓘ

Kondensation und Koaleszenz sind wichtige Bestandteile des Wasserkreislaufs. ⓘ

Regentropfen

Pfütze im Regen ⓘ

Koaleszenz tritt auf, wenn Wassertröpfchen zu größeren Wassertröpfchen verschmelzen, oder wenn Wassertröpfchen zu einem Eiskristall gefrieren, was als Bergeron-Prozess bekannt ist. Die Fallgeschwindigkeit sehr kleiner Tröpfchen ist vernachlässigbar, daher fallen Wolken nicht vom Himmel; Niederschlag entsteht nur, wenn diese zu größeren Tropfen verschmelzen. Tröpfchen mit unterschiedlicher Größe haben unterschiedliche Endgeschwindigkeiten, die eine Kollision der Tröpfchen verursachen und größere Tröpfchen erzeugen. Während diese größeren Wassertropfen nach unten sinken, setzt sich die Koaleszenz fort, so dass die Tropfen schwer genug werden, um den Luftwiderstand zu überwinden und als Regen zu fallen. ⓘ

Regentropfen haben einen mittleren Durchmesser von 5,1 Millimetern bis 20 Millimetern, oberhalb dessen sie dazu neigen, sich aufzulösen. Kleinere Tropfen werden als Wolkentröpfchen bezeichnet und haben eine kugelförmige Gestalt. Je größer ein Regentropfen wird, desto flacher wird seine Form, wobei der größte Querschnitt dem entgegenkommenden Luftstrom zugewandt ist. Im Gegensatz zu den Cartoon-Bildern von Regentropfen ähnelt ihre Form nicht einer Träne. Intensität und Dauer der Niederschläge stehen in der Regel in umgekehrtem Verhältnis zueinander, d. h., Gewitter mit hoher Intensität sind wahrscheinlich von kurzer Dauer, während Gewitter mit geringer Intensität eine lange Dauer haben können. Regentropfen, die mit schmelzendem Hagel verbunden sind, sind in der Regel größer als andere Regentropfen. Der METAR-Code für Regen ist RA, während die Codierung für Regenschauer SHRA lautet. ⓘ

Eis-Pellets

Eine Anhäufung von Eispellets ⓘ

Eispellets oder Graupel sind eine Form des Niederschlags, die aus kleinen, durchsichtigen Eiskugeln besteht. Eiskugeln sind normalerweise (aber nicht immer) kleiner als Hagelkörner. Sie prallen oft ab, wenn sie auf den Boden treffen, und gefrieren im Allgemeinen nicht zu einer festen Masse, es sei denn, sie sind mit gefrierendem Regen vermischt. Der METAR-Code für Eisgranulat ist PL. ⓘ

Eispellets bilden sich, wenn eine Schicht aus Luft über dem Gefrierpunkt mit Luft unter dem Gefrierpunkt sowohl über als auch unter dem Gefrierpunkt vorhanden ist. Dadurch schmelzen die Schneeflocken, die durch die warme Schicht fallen, teilweise oder ganz. Beim Zurückfallen in die oberflächennahe, unterkühlte Schicht gefrieren sie wieder zu Eispellets. Ist die Gefrierschicht unter der warmen Schicht jedoch zu klein, hat der Niederschlag keine Zeit, wieder zu gefrieren, und es kommt zu gefrierendem Regen an der Oberfläche. Ein Temperaturprofil, das eine warme Schicht über dem Boden zeigt, ist am ehesten vor einer Warmfront in der kalten Jahreszeit zu finden, kann aber gelegentlich auch hinter einer vorbeiziehenden Kaltfront vorkommen. ⓘ

Hagel

Ein großes Hagelkorn mit einem Durchmesser von etwa 6 Zentimetern ⓘ

Wie andere Niederschläge bildet sich Hagel in Gewitterwolken, wenn unterkühlte Wassertröpfchen bei Kontakt mit Kondensationskernen, wie Staub oder Schmutz, gefrieren. Der Aufwind des Gewitters bläst die Hagelkörner in den oberen Teil der Wolke. Der Aufwind löst sich auf, und die Hagelkörner fallen nach unten, zurück in den Aufwind, und werden wieder hochgehoben. Hagel hat einen Durchmesser von 5 Millimetern oder mehr. Im METAR-Code wird GR verwendet, um größeren Hagel mit einem Durchmesser von mindestens 6,4 Millimetern anzuzeigen. GR leitet sich von dem französischen Wort grêle ab. Kleinere Hagelkörner sowie Schneekugeln werden mit GS kodiert, der Abkürzung für das französische Wort grésil. Hagelkörner, die etwas größer als ein Golfball sind, gehören zu den am häufigsten gemeldeten Hagelkörnern. Hagelkörner können bis zu 15 Zentimeter groß werden und mehr als 500 Gramm wiegen (1 lb). Bei großen Hagelkörnern kann die durch weiteres Gefrieren freigesetzte latente Wärme die äußere Schale des Hagelkorns schmelzen. Das Hagelkorn kann dann "nasses Wachstum" erfahren, wobei die flüssige Außenhülle andere kleinere Hagelkörner aufnimmt. Das Hagelkorn erhält eine Eisschicht und wird mit jedem Aufsteigen immer größer. Sobald ein Hagelkorn zu schwer wird, um vom Aufwind des Gewitters getragen zu werden, fällt es aus der Wolke. ⓘ

Schneeflocken

Schneeflocke unter einem optischen Mikroskop betrachtet ⓘ

Schneekristalle bilden sich, wenn winzige unterkühlte Wolkentröpfchen (mit einem Durchmesser von etwa 10 μm) gefrieren. Sobald ein Tröpfchen gefroren ist, wächst es in der übersättigten Umgebung. Da die Wassertröpfchen zahlreicher sind als die Eiskristalle, können die Kristalle auf Kosten der Wassertröpfchen bis zu Hunderte von Mikrometern groß werden. Dieser Vorgang wird als Wegener-Bergeron-Findeisen-Prozess bezeichnet. Durch die entsprechende Verknappung des Wasserdampfs verdunsten die Tröpfchen, so dass die Eiskristalle auf Kosten der Tröpfchen wachsen. Diese großen Kristalle sind eine effiziente Quelle für Niederschläge, da sie aufgrund ihrer Masse durch die Atmosphäre fallen und dabei zusammenstoßen und sich zu Aggregaten zusammenlagern können. Diese Aggregate werden Schneeflocken genannt und sind in der Regel die Art von Eispartikeln, die auf den Boden fallen. Laut Guinness World Records wurden die größten Schneeflocken der Welt im Januar 1887 in Fort Keogh, Montana, gemessen; angeblich war eine davon 38 cm (15 Zoll) breit. Die genauen Einzelheiten des Klebevorgangs sind noch Gegenstand der Forschung. ⓘ

Obwohl das Eis klar ist, erscheinen die Kristalle aufgrund der Streuung des Lichts an den Kristallfacetten und Hohlräumen/Imperfektionen oft weiß, da die kleinen Eispartikel das gesamte Lichtspektrum diffus reflektieren. Die Form der Schneeflocke wird weitgehend von der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit bestimmt, bei der sie entsteht. Selten, bei einer Temperatur von etwa -2 °C (28 °F), können sich Schneeflocken in dreifacher Symmetrie bilden - dreieckige Schneeflocken. Die häufigsten Schneeteilchen sind sichtbar unregelmäßig, obwohl nahezu perfekte Schneeflocken auf Bildern häufiger zu sehen sind, weil sie optisch ansprechender sind. Keine Schneeflocke gleicht der anderen, da sie je nach Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen in der Atmosphäre, durch die sie auf ihrem Weg zum Boden fällt, unterschiedlich schnell und in unterschiedlichen Mustern wächst. Der METAR-Code für Schnee ist SN, während Schneeschauer mit SHSN bezeichnet werden. ⓘ

Diamantstaub

Diamantstaub, der auch als Eisnadeln oder Eiskristalle bezeichnet wird, bildet sich bei Temperaturen von annähernd -40 °C (-40 °F), wenn sich Luft mit etwas höherer Feuchtigkeit aus der Höhe mit kälterer Luft an der Oberfläche vermischt. Sie bestehen aus einfachen Eiskristallen, die eine sechseckige Form haben. Die METAR-Kennung für Diamantstaub in den internationalen stündlichen Wetterberichten ist IC. ⓘ

Okkulte Ablagerungen

Okkulte Ablagerungen treten auf, wenn Nebel oder stark mit Wasserdampf gesättigte Luft mit den Blättern von Bäumen oder Sträuchern interagiert, über die sie hinwegzieht. ⓘ

Ursachen

Frontale Aktivität

Stratiforme oder dynamische Niederschläge entstehen als Folge des langsamen Aufsteigens der Luft in synoptischen Systemen (in der Größenordnung von cm/s), z. B. über oberirdischen Kaltfronten und über und vor Warmfronten. Ein ähnliches Aufsteigen ist bei tropischen Wirbelstürmen außerhalb des Augenwalls zu beobachten, und bei Wirbelstürmen der mittleren Breiten in Form von Kommakopfniederschlägen. Entlang einer Okklusionsfront kann es zu einer Vielzahl von Wetterlagen kommen, wobei Gewitter möglich sind, ihr Durchzug jedoch in der Regel mit einer Austrocknung der Luftmasse verbunden ist. Okklusionsfronten bilden sich gewöhnlich um reife Tiefdruckgebiete. Niederschläge können auch auf anderen Himmelskörpern als der Erde auftreten. Wenn es kalt wird, gibt es auf dem Mars Niederschläge, die eher die Form von Eisnadeln als von Regen oder Schnee annehmen. ⓘ

Konvektion

Konvektiver Niederschlag ⓘ

Konvektiver Regen oder schauerartiger Niederschlag entsteht aus konvektiven Wolken, z. B. Cumulonimbus oder Cumulus congestus. Er fällt als Schauer mit schnell wechselnder Intensität. Konvektiver Niederschlag fällt für relativ kurze Zeit über einem bestimmten Gebiet, da konvektive Wolken eine begrenzte horizontale Ausdehnung haben. Die meisten Niederschläge in den Tropen scheinen konvektiv zu sein; es wird jedoch vermutet, dass auch stratiforme Niederschläge auftreten. Graupel und Hagel deuten auf Konvektion hin. In den mittleren Breiten treten konvektive Niederschläge nur sporadisch auf und sind häufig mit baroklinen Grenzen wie Kaltfronten, Böen und Warmfronten verbunden. ⓘ

Orographische Effekte

Orografischer Niederschlag ⓘ

Orographischer Niederschlag tritt auf der windzugewandten Seite von Gebirgen auf und wird durch die aufsteigende Luftbewegung einer großräumigen Strömung feuchter Luft über dem Gebirgskamm verursacht, was zu adiabatischer Abkühlung und Kondensation führt. In gebirgigen Teilen der Welt, in denen relativ konstante Winde herrschen (z. B. die Passatwinde), herrscht auf der Luvseite eines Gebirges in der Regel ein feuchteres Klima als auf der Lee- oder Abwindseite. Die Feuchtigkeit wird durch den orografischen Auftrieb abgeführt, so dass auf der absteigenden und im Allgemeinen wärmeren Leeseite, auf der ein Regenschatten zu beobachten ist, trockenere Luft (siehe katabatischer Wind) zurückbleibt. ⓘ

Auf Hawaii ist der Mount Waiʻaleʻale auf der Insel Kauai für seine extremen Niederschläge bekannt, da er mit 12.000 Millimetern die zweithöchste durchschnittliche jährliche Niederschlagsmenge der Erde aufweist. Zwischen Oktober und März wird der Staat von Stürmen mit starken Regenfällen heimgesucht. Das lokale Klima variiert auf jeder Insel aufgrund der Topografie erheblich und wird je nach Lage zu den höheren Bergen in Luv- (Koʻolau) und Lee-Regionen (Kona) unterteilt. Die windzugewandten Seiten sind den Ost- bis Nordostpassaten ausgesetzt und erhalten viel mehr Niederschlag; die leeseitigen Seiten sind trockener und sonniger, mit weniger Regen und weniger Wolken. ⓘ

In Südamerika blockiert das Andengebirge die Feuchtigkeit des Pazifiks, die auf diesen Kontinent gelangt, was zu einem wüstenähnlichen Klima im Westen Argentiniens führt. Die Sierra Nevada hat den gleichen Effekt in Nordamerika und bildet das Great Basin und die Mojave-Wüste. Auch in Asien behindert das Himalaya-Gebirge den Monsun, was zu extrem hohen Niederschlägen auf der Südseite und geringeren Niederschlägen auf der Nordseite führt. ⓘ

Schnee

Schneebänder mit See-Effekt in der Nähe der koreanischen Halbinsel, Anfang Dezember 2008 ⓘ

Außertropische Wirbelstürme können kalte und gefährliche Bedingungen mit starkem Regen und Schnee und Windgeschwindigkeiten von über 119 km/h (in Europa manchmal als Sturm bezeichnet) mit sich bringen. Das mit ihrer Warmfront verbundene Niederschlagsband ist oft ausgedehnt und wird durch eine schwache vertikale Aufwärtsbewegung der Luft über der Frontgrenze erzwungen, die bei der Abkühlung kondensiert und Niederschlag in einem langgestreckten Band erzeugt, das breit und stratiform ist, d. h. aus Nimbostratuswolken fällt. Wenn feuchte Luft versucht, eine arktische Luftmasse zu verdrängen, kann es auf der polwärts gerichteten Seite des langgestreckten Niederschlagsbandes zu übergreifendem Schnee kommen. In der nördlichen Hemisphäre bedeutet polwärts in Richtung des Nordpols oder nach Norden. Auf der Südhalbkugel ist polwärts in Richtung des Südpols bzw. nach Süden gerichtet. ⓘ

Südwestlich von außertropischen Wirbelstürmen kann eine gekrümmte zyklonale Strömung, die kalte Luft über relativ warme Gewässer bringt, zu schmalen Schneebändern mit See-Effekt führen. Diese Bänder führen zu starkem, lokal begrenztem Schneefall, der wie folgt verstanden werden kann: Große Gewässer wie Seen speichern effizient Wärme, was zu erheblichen Temperaturunterschieden (mehr als 13 °C) zwischen der Wasseroberfläche und der darüber liegenden Luft führt. Aufgrund dieses Temperaturunterschieds werden Wärme und Feuchtigkeit nach oben transportiert und kondensieren zu vertikal ausgerichteten Wolken (siehe Satellitenbild), die Schneeschauer erzeugen. Die Temperaturabnahme mit der Höhe und die Wolkentiefe werden sowohl von der Wassertemperatur als auch von der großräumigen Umgebung direkt beeinflusst. Je stärker die Temperatur mit der Höhe abnimmt, desto tiefer werden die Wolken, und desto größer wird die Niederschlagsmenge. ⓘ

In Gebirgsregionen kommt es zu starken Schneefällen, wenn die Luft gezwungen ist, in die Berge aufzusteigen und den Niederschlag an den windzugewandten Hängen zu verdrängen, der bei kalten Bedingungen als Schnee fällt. Aufgrund der Zerklüftung des Geländes ist die Vorhersage des Ortes von starkem Schneefall nach wie vor eine große Herausforderung. ⓘ

In den Tropen

Niederschlagsverteilung nach Monat in Cairns, die das Ausmaß der Regenzeit an diesem Ort zeigt ⓘ

Die Regenzeit ist die Zeit des Jahres, die sich über einen oder mehrere Monate erstreckt, in der der größte Teil der durchschnittlichen jährlichen Niederschlagsmenge in einer Region fällt. Der Begriff "grüne Jahreszeit" wird von den Tourismusbehörden manchmal auch als Euphemismus verwendet. Gebiete mit feuchten Jahreszeiten sind über Teile der Tropen und Subtropen verstreut. Savannenklimata und Gebiete mit Monsunregimen haben feuchte Sommer und trockene Winter. In den tropischen Regenwäldern gibt es technisch gesehen keine Trocken- oder Regenzeiten, da die Niederschläge gleichmäßig über das Jahr verteilt sind. In einigen Gebieten mit ausgeprägten Regenzeiten kommt es mitten in der Saison zu einer Unterbrechung der Niederschläge, wenn sich die intertropische Konvergenzzone oder der Monsuntrog in der Mitte der warmen Jahreszeit polwärts von ihrem Standort entfernt. Wenn die Regenzeit in die warme Jahreszeit oder den Sommer fällt, regnet es hauptsächlich am späten Nachmittag und frühen Abend. In der Regenzeit verbessert sich die Luftqualität, die Qualität des Süßwassers und die Vegetation nimmt deutlich zu. Der Nährstoffgehalt des Bodens nimmt ab und die Erosion nimmt zu. Tiere haben Anpassungs- und Überlebensstrategien für das feuchtere Regime. Die vorangegangene Trockenzeit führt in der Regenzeit zu Nahrungsmittelknappheit, da die Ernten noch nicht reif sind. Entwicklungsländer haben festgestellt, dass ihre Bevölkerungen saisonale Gewichtsschwankungen aufweisen, die auf Nahrungsmittelknappheit vor der ersten Ernte zurückzuführen sind, die spät in der Regenzeit eintritt. ⓘ

Tropische Wirbelstürme, eine Quelle sehr starker Regenfälle, bestehen aus großen Luftmassen mit einem Durchmesser von mehreren hundert Meilen, in deren Zentrum ein Tiefdruckgebiet herrscht und deren Winde entweder im Uhrzeigersinn (südliche Hemisphäre) oder gegen den Uhrzeigersinn (nördliche Hemisphäre) auf das Zentrum zu wehen. Obwohl Wirbelstürme einen enormen Tribut an Menschenleben und persönlichem Eigentum fordern können, sind sie auch ein wichtiger Faktor für das Niederschlagsregime in den von ihnen betroffenen Gebieten, da sie dringend benötigte Niederschläge in ansonsten trockene Regionen bringen können. Gebiete in ihrer Zugbahn können durch den Durchzug eines tropischen Wirbelsturms Niederschläge im Wert eines ganzen Jahres erhalten. ⓘ

Großräumige geografische Verteilung

Im großen Maßstab fallen die höchsten Niederschlagsmengen außerhalb der Topografie in den Tropen, die eng mit der intertropischen Konvergenzzone verbunden sind, die wiederum der aufsteigende Zweig der Hadley-Zelle ist. Gebirgsregionen in der Nähe des Äquators in Kolumbien gehören zu den feuchtesten Orten der Erde. Nördlich und südlich davon befinden sich Regionen mit abfallender Luft, die subtropische Höhenzüge bilden, in denen es nur wenig Niederschlag gibt; die Landoberfläche unterhalb dieser Höhenzüge ist in der Regel trocken, und diese Regionen bilden die meisten Wüsten der Erde. Eine Ausnahme von dieser Regel bildet Hawaii, wo die durch die Passatwinde verursachte Aufwärtsströmung zu einem der feuchtesten Gebiete der Erde führt. Ansonsten führt die Strömung der Westwinde in den Rocky Mountains zu den feuchtesten und in den Höhenlagen schneereichsten Gebieten in Nordamerika. In Asien führt der Zustrom feuchter Luft in den Himalaya während der Regenzeit zu einigen der größten Niederschlagsmengen, die auf der Erde im Nordosten Indiens gemessen werden. ⓘ

Messung

Standard-Regenmesser ⓘ

Die Standardmethode zur Messung von Niederschlag oder Schneefall ist der Standard-Regenmesser, den es in 100 mm (4 Zoll) Kunststoff- und 200 mm (8 Zoll) Metallvarianten gibt. Der innere Zylinder wird mit 25 mm (1 in) Regen gefüllt, der Überlauf fließt in den äußeren Zylinder. Kunststoffmessgeräte haben auf dem inneren Zylinder Markierungen mit einer Auflösung von 0,25 mm, während bei Metallmessgeräten ein Stab mit den entsprechenden 0,25-mm-Markierungen verwendet werden muss. Nach dem Befüllen des inneren Zylinders wird die darin befindliche Menge verworfen und dann mit dem verbleibenden Niederschlag in den äußeren Zylinder gefüllt, bis die gesamte Flüssigkeit im äußeren Zylinder verbraucht ist, wobei die Gesamtmenge addiert wird, bis der äußere Zylinder leer ist. Diese Messgeräte werden im Winter verwendet, indem der Trichter und der innere Zylinder entfernt werden und sich Schnee und gefrierender Regen im äußeren Zylinder sammeln können. Manche fügen ihrem Messgerät Frostschutzmittel hinzu, damit sie den Schnee oder das Eis, das in das Messgerät fällt, nicht schmelzen müssen. Sobald sich der Schneefall bzw. das Eis angesammelt hat oder sich 300 mm nähern, kann man es entweder zum Schmelzen ins Innere bringen oder den inneren Zylinder mit lauwarmem Wasser füllen, um den gefrorenen Niederschlag im äußeren Zylinder zu schmelzen, wobei man die hinzugefügte warme Flüssigkeit im Auge behält, die anschließend von der Gesamtsumme abgezogen wird, sobald das gesamte Eis bzw. der Schnee geschmolzen ist. ⓘ

Andere Arten von Messgeräten sind der beliebte Keilmesser (der billigste und zerbrechlichste Regenmesser), der Kippwaagen-Regenmesser und der Wiegeregenmesser. Der Keil- und der Kippwaagen-Regenmesser haben Probleme mit Schnee. Versuche, Schnee/Eis durch Erwärmung der Kippwaage zu kompensieren, sind nur begrenzt erfolgreich, da Schnee sublimieren kann, wenn das Messgerät weit über dem Gefrierpunkt gehalten wird. Mit Frostschutzmittel gefüllte Messgeräte sollten auch bei Schnee gut funktionieren, aber auch hier muss der Trichter vor Beginn der Veranstaltung entfernt werden. Für diejenigen, die den Niederschlag am kostengünstigsten messen wollen, eignet sich eine zylindrische Dose mit geraden Seiten als Regenmesser, wenn sie im Freien steht. Jeder der oben genannten Regenmesser kann mit genügend Know-how zu Hause selbst hergestellt werden. ⓘ

Wenn eine Niederschlagsmessung vorgenommen wird, gibt es in den Vereinigten Staaten und anderswo verschiedene Netze, über die Niederschlagsmessungen über das Internet übermittelt werden können, wie z. B. CoCoRAHS oder GLOBE. Wenn in dem Gebiet, in dem man wohnt, kein Netz vorhanden ist, ist wahrscheinlich das nächstgelegene Wetteramt an der Messung interessiert. ⓘ

Definition von Hydrometeor

Ein bei der Niederschlagsmessung verwendetes Konzept ist das Hydrometeor. Alle Partikel aus flüssigem oder festem Wasser in der Atmosphäre werden als Hydrometeore bezeichnet. Durch Kondensation entstandene Formationen wie Wolken, Dunst, Nebel und Dunstschleier setzen sich aus Hydrometeoren zusammen. Alle Niederschlagsarten bestehen per Definition aus Hydrometeoren, einschließlich Virga, d. h. Niederschlag, der verdunstet, bevor er den Boden erreicht. Partikel, die vom Wind von der Erdoberfläche geweht werden, wie z. B. Flugschnee und Gischt, sind ebenfalls Hydrometeore, ebenso wie Hagel und Schnee. ⓘ

Schätzungen per Satellit

Obwohl Oberflächen-Niederschlagsmesser als Standard für die Niederschlagsmessung gelten, gibt es viele Gebiete, in denen ihr Einsatz nicht möglich ist. Dazu gehören die Weiten der Ozeane und entlegene Landgebiete. In anderen Fällen verhindern soziale, technische oder administrative Probleme die Verbreitung von Messdaten. Infolgedessen hängt die moderne globale Aufzeichnung von Niederschlägen weitgehend von Satellitenbeobachtungen ab. ⓘ

Satellitensensoren arbeiten mit der Fernerkundung von Niederschlägen - sie zeichnen verschiedene Teile des elektromagnetischen Spektrums auf, die laut Theorie und Praxis mit dem Auftreten und der Intensität von Niederschlägen in Zusammenhang stehen. Die Sensoren sind fast ausschließlich passiv, d. h. sie zeichnen auf, was sie sehen, ähnlich wie eine Kamera, im Gegensatz zu aktiven Sensoren (Radar, Lidar), die ein Signal aussenden und dessen Auswirkungen auf das beobachtete Gebiet erfassen. ⓘ

Die heute in der Praxis eingesetzten Satellitensensoren zur Niederschlagsmessung lassen sich in zwei Kategorien einteilen. Thermische Infrarotsensoren (IR-Sensoren) zeichnen einen Kanal mit einer Wellenlänge von etwa 11 Mikrometern auf und liefern in erster Linie Informationen über die Wolkenoberseiten. Aufgrund der typischen Struktur der Atmosphäre sind die Temperaturen der Wolkenspitzen in etwa umgekehrt proportional zur Höhe der Wolkenspitzen, was bedeutet, dass kältere Wolken fast immer in höheren Lagen auftreten. Außerdem sind Wolkenoberteile mit vielen kleinräumigen Schwankungen wahrscheinlich kräftiger als Wolken mit glatten Spitzen. Verschiedene mathematische Verfahren oder Algorithmen nutzen diese und andere Eigenschaften, um den Niederschlag aus den IR-Daten zu schätzen. ⓘ

Die zweite Kategorie von Sensorkanälen liegt im Mikrowellenbereich des elektromagnetischen Spektrums. Die verwendeten Frequenzen reichen von etwa 10 Gigahertz bis zu einigen hundert GHz. Kanäle bis etwa 37 GHz liefern in erster Linie Informationen über die flüssigen Hydrometeore (Regen und Sprühregen) in den unteren Teilen der Wolken, wobei größere Flüssigkeitsmengen größere Mengen an Mikrowellenstrahlungsenergie aussenden. Kanäle oberhalb von 37 GHz zeigen Emissionssignale an, werden aber von der Wirkung fester Hydrometeore (Schnee, Graupel usw.) dominiert, die die Mikrowellenstrahlung streuen. Satelliten wie die Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) und die Global Precipitation Measurement (GPM) Mission verwenden Mikrowellensensoren, um Niederschlagsschätzungen zu erstellen. ⓘ

Es hat sich gezeigt, dass zusätzliche Sensorkanäle und -produkte weitere nützliche Informationen liefern, darunter sichtbare Kanäle, zusätzliche IR-Kanäle, Wasserdampfkanäle und atmosphärische Sondierungsdaten. Die meisten derzeit verwendeten Niederschlagsdatensätze nutzen diese Datenquellen jedoch nicht. ⓘ

Satellitendatensätze

Die IR-Schätzungen haben auf kurzen Zeit- und Raumskalen eine eher geringe Aussagekraft, sind aber sehr häufig (15 Minuten oder öfter) von Satelliten in geosynchroner Erdumlaufbahn verfügbar. Die IR funktionieren am besten bei tiefer, starker Konvektion - wie in den Tropen - und werden in Gebieten, in denen schichtförmiger (geschichteter) Niederschlag vorherrscht, immer weniger nützlich, insbesondere in mittleren und hohen Breiten. Die direktere physikalische Verbindung zwischen Hydrometeoren und Mikrowellenkanälen verleiht den Mikrowellenschätzungen auf kurzen Zeit- und Raumskalen eine größere Aussagekraft als dem IR. Allerdings fliegen Mikrowellensensoren nur auf Satelliten in einer niedrigen Erdumlaufbahn, und es gibt nur wenige davon, so dass die durchschnittliche Zeit zwischen den Beobachtungen mehr als drei Stunden beträgt. Dieses mehrstündige Intervall reicht nicht aus, um den Niederschlag angemessen zu dokumentieren, da die meisten Niederschlagssysteme flüchtig sind und ein einzelner Satellit nicht in der Lage ist, den typischen Tageszyklus des Niederschlags an einem bestimmten Ort angemessen zu erfassen. ⓘ

Seit den späten 1990er Jahren wurden mehrere Algorithmen entwickelt, um Niederschlagsdaten von mehreren Satellitensensoren zu kombinieren, wobei versucht wurde, die Stärken der einzelnen Eingabedatensätze hervorzuheben und ihre Schwächen zu minimieren. Ziel ist es, die "besten" Niederschlagsschätzungen auf einem einheitlichen Zeit/Raum-Gitter zu liefern, in der Regel für einen möglichst großen Teil des Globus. In einigen Fällen wird die langfristige Homogenität des Datensatzes betont, was dem Standard des Klimadatensatzes entspricht. ⓘ

In anderen Fällen besteht das Ziel darin, die beste momentane Satellitenschätzung zu erstellen, was dem Ansatz des hochauflösenden Niederschlagsprodukts entspricht. In beiden Fällen wird natürlich auch das weniger hervorgehobene Ziel als wünschenswert erachtet. Ein wesentliches Ergebnis der Multi-Satelliten-Studien ist, dass selbst eine kleine Menge an Oberflächenmessdaten sehr nützlich ist, um die Verzerrungen zu kontrollieren, die für Satellitenschätzungen typisch sind. Die Schwierigkeiten bei der Verwendung von Pegeldaten bestehen darin, dass 1) ihre Verfügbarkeit, wie oben erwähnt, begrenzt ist und 2) die besten Analysen von Pegeldaten zwei Monate oder mehr nach dem Beobachtungszeitpunkt benötigen, um die notwendige Übertragung, Zusammenstellung, Verarbeitung und Qualitätskontrolle zu durchlaufen. Daher werden Niederschlagsschätzungen, die Pegeldaten enthalten, in der Regel weiter nach dem Beobachtungszeitpunkt erstellt als die Schätzungen ohne Pegel. Dies hat zur Folge, dass Schätzungen, die Pegeldaten enthalten, zwar eine genauere Darstellung des "wahren" Niederschlags liefern können, aber im Allgemeinen nicht für Echtzeit- oder echtzeitnahe Anwendungen geeignet sind. ⓘ

Die beschriebene Arbeit hat zu einer Vielzahl von Datensätzen mit unterschiedlichen Formaten, Zeit-/Raumrastern, Erfassungszeiträumen und -regionen, Eingabedatensätzen und Analyseverfahren sowie zu vielen verschiedenen Formen von Datensatzversionsbezeichnungen geführt. In vielen Fällen ist einer der modernen Multi-Satelliten-Datensätze die beste Wahl für den allgemeinen Gebrauch. ⓘ

Langfristige Niederschlagsmengen (mittlerer Niederschlag, kumulierter Niederschlag)

Für die durchschnittliche Höhe des Niederschlags im Laufe einer bestimmten Periode an einem definierten Ort oder in einer bestimmten Region existieren folgende meteorologisch-klimatologischen Ausdrücke. ⓘ

• Monatsniederschlag, oder auch Monatsmittel des Niederschlags, ist die gesamte Niederschlagshöhe eines bestimmten Monats gemittelt über eine bestimmte Anzahl von Jahren (meist 30 Jahre), wobei immer über diesen bestimmten Monat gemittelt wird. Die Angabe erfolgt in Millimeter pro Monat und findet Verwendung in diversen Klimadiagrammen. Bezieht man sich nur auf einen ganz bestimmten Monat, so erfolgt die Angabe inkl. des Jahres.
• Jahresniederschlag, oder auch Jahresmittel des Niederschlags, ist die gesamte Niederschlagshöhe eines Jahres gemittelt über eine bestimmte Anzahl von Jahren (meist 30 Jahre). Die Angabe erfolgt in Millimeter pro Jahr und findet Verwendung in diversen Klimadiagrammen. Bezieht man sich nur auf ein ganz bestimmtes Jahr, so wird das extra angegeben.

Für die Charakteristika eines speziellen Jahres werden die gemessenen Niederschläge aufsummiert (kumuliert), und dann mit den mittleren Niederschlägen desselben Bemessungszeitraumes verglichen: So kann eine Aussage gemacht werden, ob ein Monat oder Jahr „zu nass“ oder „zu trocken“, ein Winter „schneereich“ ist, oder dass bei einem Starkregenereignis „der Normalniederschlag eines Monats in drei Tagen gefallen“ ist. Ebenso können Klimata und Jahreszeitcharakteristika verglichen werden, also etwa „wintertrocken“, „Niederschlagsmaximum im Spätsommer“. ⓘ

Regen, Positivrekorde ⓘ

Zeitintervall	Menge (mm)	Ort	Jahr ⓘ
1 Minute	38	Barot, Guadeloupe	1970
1 Stunde	401	Shangdi, Volksrepublik China	1947
12 Stunden	1.144	Foc-Foc, Réunion	1966
24 Stunden	1.825	Foc-Foc, Réunion	1966
1 Woche	5.003	Commerson-Krater, Réunion	1980
1 Monat	9.300	Cherrapunji, Meghalaya (Indien)	07/1861
12 Monate	26.461	Cherrapunji, Indien	08/1860–07/1861

• Deutschland:
  • Beim Elbhochwasser im August 2002 fielen binnen 24 Stunden im Erzgebirge in Zinnwald-Georgenfeld (Sachsen) 312 Millimeter. Die Wiederkehrperiode für solche 24-stündigen Niederschläge liegt bei rund 500 Jahren; das Elbhochwasser war ein „Jahrhunderthochwasser“.
  • Bis dahin galten 260 Millimeter innerhalb von 24 Stunden als deutscher Rekord: vom 6. bis 7. Juli 1906 (jeweils 7 Uhr MEZ) in Zeithain, Kreis Riesa (Sachsen) und vom 7. bis 8. Juli 1954 (jeweils 7 Uhr MEZ) in Stein, Kreis Rosenheim (Oberbayern).

Regional begrenzte Extremniederschläge können auch deutlich höher liegen. So wurde für das Regenereignis am 2. Juni 2008 im baden-württembergischen Killer- und Starzeltal ein Niederschlag von rund 240 Millimeter in einer Stunde ermittelt. ⓘ

Regen, Negativrekorde ⓘ

Ungleichmäßiges Niederschlagsmuster

Ein erheblicher Teil des jährlichen Niederschlags an einem bestimmten Ort (es wurden keine Wetterstationen in Afrika oder Südamerika berücksichtigt) fällt nur an wenigen Tagen, in der Regel etwa 50 % an den 12 niederschlagsreichsten Tagen. ⓘ

Rolle in der Köppen-Klimaklassifikation

Aktualisierte Köppen-Geiger-Klimakarte

Af   Am   Aw/As

BWh   BWk   BSh   BSk

Csa   Csb   Csc

Cwa   Cwb   Cwc

Cfa   Cfb   Cfc

Dsa   Dsb   Dsc   Dsd

Dwa   Dwb   Dwc   Dwd

Dfa   Dfb   Dfc   Dfd

ET   EF ⓘ

Die Köppen-Klassifizierung basiert auf den monatlichen Durchschnittswerten von Temperatur und Niederschlag. Die am häufigsten verwendete Form der Köppen-Klassifikation umfasst fünf Haupttypen mit den Bezeichnungen A bis E. Die Haupttypen sind A, tropisch; B, trocken; C, mild, mittlere Breiten; D, kalt, mittlere Breiten; und E, polar. Die fünf primären Klassifizierungen können weiter in sekundäre Klassifizierungen wie Regenwald, Monsun, tropische Savanne, feuchtes subtropisches Klima, feuchtes kontinentales Klima, ozeanisches Klima, mediterranes Klima, Steppe, subarktisches Klima, Tundra, polare Eiskappe und Wüste unterteilt werden. ⓘ

Regenwälder zeichnen sich durch hohe Niederschlagsmengen aus, wobei die Mindestniederschlagsmenge zwischen 1.750 und 2.000 mm pro Jahr definiert ist. Eine tropische Savanne ist ein Grasland-Biom in halbtrockenen bis halbfeuchten Klimaregionen der subtropischen und tropischen Breiten, mit Niederschlägen zwischen 750 und 1.270 mm pro Jahr. Sie sind in Afrika weit verbreitet und kommen auch in Indien, den nördlichen Teilen Südamerikas, Malaysia und Australien vor. In der feucht-subtropischen Klimazone ist der Winterregen (und manchmal auch der Schneefall) mit großen Stürmen verbunden, die die Westwinde von Westen nach Osten lenken. Die meisten Sommerniederschläge fallen bei Gewittern und gelegentlich bei tropischen Wirbelstürmen. Feuchte subtropische Klimazonen liegen auf der Ostseite der Kontinente, etwa zwischen 20° und 40° Breitengrad vom Äquator entfernt. ⓘ

Ein ozeanisches (oder maritimes) Klima findet sich typischerweise entlang der Westküsten in den mittleren Breiten aller Kontinente, die an kühle Ozeane grenzen, sowie im Südosten Australiens, und geht mit ganzjährig reichlichen Niederschlägen einher. Das mediterrane Klimaregime ähnelt dem Klima der Länder im Mittelmeerraum, Teilen des westlichen Nordamerikas, Teilen des westlichen und südlichen Australiens, im südwestlichen Südafrika und in Teilen Zentralchiles. Das Klima ist durch heiße, trockene Sommer und kühle, feuchte Winter gekennzeichnet. Eine Steppe ist ein trockenes Grasland. Subarktische Klimazonen sind kalt mit anhaltendem Permafrost und wenig Niederschlag. ⓘ

Auswirkungen auf die Landwirtschaft

Niederschlagsschätzungen für Südjapan und die umliegende Region vom 20. bis 27. Juli 2009. ⓘ

Niederschläge, insbesondere Regen, haben dramatische Auswirkungen auf die Landwirtschaft. Alle Pflanzen brauchen zumindest etwas Wasser, um zu überleben, daher ist Regen (als effektivstes Mittel zur Bewässerung) für die Landwirtschaft wichtig. Während regelmäßige Niederschläge für gesunde Pflanzen in der Regel lebenswichtig sind, können zu viel oder zu wenig Niederschläge schädlich sein und sogar verheerende Auswirkungen auf die Kulturen haben. Trockenheit kann die Pflanzen abtöten und die Erosion verstärken, während zu nasses Wetter zu schädlichem Pilzwachstum führen kann. Pflanzen brauchen unterschiedliche Mengen an Niederschlag, um zu überleben. Bestimmte Kakteen beispielsweise benötigen nur geringe Mengen an Wasser, während tropische Pflanzen bis zu hundert Zentimeter Regen pro Jahr benötigen, um zu überleben. ⓘ

In Gebieten mit feuchten und trockenen Jahreszeiten nehmen die Nährstoffe im Boden ab und die Erosion nimmt während der Regenzeit zu. Tiere verfügen über Anpassungs- und Überlebensstrategien für die feuchteren Jahreszeiten. Die vorangegangene Trockenzeit führt in der Regenzeit zu Nahrungsmittelknappheit, da die Pflanzen noch nicht reif sind. Entwicklungsländer haben festgestellt, dass ihre Bevölkerung saisonale Gewichtsschwankungen aufweist, die auf Nahrungsmittelknappheit vor der ersten Ernte zurückzuführen sind, die spät in der Regenzeit eintritt. ⓘ

Veränderungen durch die globale Erwärmung

Extreme Niederschlagsereignisse sind in den letzten Jahrzehnten in den USA häufiger geworden. ⓘ

Steigende Temperaturen erhöhen tendenziell die Verdunstung, was zu mehr Niederschlägen führt. Von 1900 bis 2005 haben die Niederschläge über Land nördlich von 30°N generell zugenommen, während sie in den Tropen seit den 1970er Jahren zurückgegangen sind. Weltweit gab es im letzten Jahrhundert keinen statistisch signifikanten Gesamttrend bei den Niederschlägen, obwohl die Trends je nach Region und im Laufe der Zeit sehr unterschiedlich waren. Eine Studie aus dem Jahr 2018, in der Veränderungen des Niederschlags auf verschiedenen räumlichen Ebenen anhand eines hochauflösenden globalen Niederschlagsdatensatzes aus über 33 Jahren untersucht wurden, kam zu dem Schluss, dass es zwar regionale Trends gibt, aber keine Hinweise auf eine Zunahme des Niederschlags auf globaler Ebene als Reaktion auf die beobachtete globale Erwärmung." ⓘ

Jede Region der Welt wird aufgrund ihrer besonderen Bedingungen Veränderungen bei den Niederschlägen erfahren. Die östlichen Teile Nord- und Südamerikas, Nordeuropa sowie Nord- und Zentralasien sind feuchter geworden. Die Sahelzone, der Mittelmeerraum, das südliche Afrika und Teile Südasiens sind trockener geworden. Die Zahl der Starkniederschlagsereignisse hat im vergangenen Jahrhundert in vielen Gebieten zugenommen, ebenso wie die Häufigkeit von Dürren - vor allem in den Tropen und Subtropen - seit den 1970er Jahren gestiegen ist. Veränderungen bei den Niederschlägen und der Verdunstung über den Ozeanen werden durch den verringerten Salzgehalt der Gewässer in mittleren und hohen Breitengraden (was auf mehr Niederschläge hindeutet) und den erhöhten Salzgehalt in niedrigeren Breitengraden (was auf weniger Niederschläge, mehr Verdunstung oder beides hindeutet) deutlich. In den zusammenhängenden Vereinigten Staaten nahm der jährliche Gesamtniederschlag seit 1900 um durchschnittlich 6,1 % pro Jahrhundert zu, wobei die größten Zuwächse in der Klimaregion East North Central (11,6 % pro Jahrhundert) und im Süden (11,1 %) zu verzeichnen waren. Hawaii war die einzige Region, die einen Rückgang verzeichnete (-9,25 %). ⓘ

Veränderungen durch die städtische Wärmeinsel

Bild von Atlanta, Georgia, das die Temperaturverteilung zeigt, wobei die heißen Gebiete weiß erscheinen ⓘ

Die städtische Wärmeinsel erwärmt die Städte um 0,6 bis 5,6 °C (1,1 bis 10,1 °F) mehr als die umliegenden Vorstädte und ländlichen Gebiete. Diese zusätzliche Wärme führt zu einer stärkeren Aufwärtsbewegung, die zusätzliche Schauer- und Gewitteraktivität auslösen kann. Die Niederschlagsmengen im Windschatten von Städten nehmen um 48 % bis 116 % zu. Teilweise als Folge dieser Erwärmung ist die monatliche Niederschlagsmenge in einer Entfernung von 32 bis 64 Kilometern (20 bis 40 Meilen) windabwärts von Städten etwa 28 % höher als windaufwärts. In einigen Städten nimmt der Niederschlag insgesamt um 51 % zu. ⓘ

Vorhersage

Beispiel für eine fünftägige Niederschlagsvorhersage des Hydrometeorologischen Vorhersagezentrums ⓘ

Die Quantitative Niederschlagsvorhersage (abgekürzt QPF) ist die erwartete Menge an flüssigem Niederschlag, die sich über einen bestimmten Zeitraum in einem bestimmten Gebiet ansammelt. Eine QPF wird angegeben, wenn eine messbare Niederschlagsart, die eine Mindestschwelle erreicht, für eine beliebige Stunde während des Gültigkeitszeitraums der QPF vorhergesagt wird. Die Niederschlagsvorhersagen sind in der Regel an synoptische Stunden wie 0000, 0600, 1200 und 1800 GMT gebunden. Das Gelände wird in QPFs durch die Verwendung der Topografie oder auf der Grundlage klimatologischer Niederschlagsmuster aus detaillierten Beobachtungen berücksichtigt. Ab Mitte bis Ende der 1990er Jahre wurden QPFs in hydrologischen Vorhersagemodellen verwendet, um die Auswirkungen auf Flüsse in den gesamten Vereinigten Staaten zu simulieren. Die Vorhersagemodelle reagieren sehr empfindlich auf den Feuchtigkeitsgehalt in der planetarischen Grenzschicht oder in den untersten Schichten der Atmosphäre, der mit der Höhe abnimmt. QPF können quantitativ (Vorhersage von Mengen) oder qualitativ (Vorhersage der Wahrscheinlichkeit einer bestimmten Menge) erstellt werden. Vorhersagetechniken mit Radarbildern zeigen innerhalb von sechs bis sieben Stunden nach dem Radarbild eine höhere Genauigkeit als Modellvorhersagen. Die Vorhersagen können anhand von Regenmesser-Messungen, Wetterradar-Schätzungen oder einer Kombination aus beidem überprüft werden. Um den Wert der Niederschlagsvorhersage zu messen, können verschiedene Skill Scores ermittelt werden. ⓘ

Auswirkung

Die Häufigkeit und die durchschnittliche Menge des Niederschlages sind charakteristisch für die entsprechenden geographischen Gebiete. Der Niederschlag ist dabei ein hygrischer Faktor, der das lokale Klima mitbestimmt. Besonders für die Landwirtschaft ist er relevant, da erst ab einer bestimmten Niederschlagsmenge erfolgreicher Regenfeldbau möglich ist. Aus einer angetroffenen Ökozone kann daher meist grob auf eine mittlere Niederschlagsmenge gefolgert werden. ⓘ

Bei der Kondensation aus feuchter Luft geht Kondensationswärme, beim Resublimieren geht Resublimationswärme aus dem Wasserdampf, beim Gefrieren geht Gefrierwärme aus dem Wasser in die Umgebung (Luft, Wasser, Bewuchs, sonstige Oberflächen) über. Gefriert unterkühlter Nebel oder unterkühlter Regen, so ist der Wärmeübergang gering. Beim Verdunsten und Sublimieren von Niederschlag wird Wärme der Umgebung entzogen, dies wirkt abkühlend auch auf die Erdoberfläche und reguliert teilweise das (Mikro-)Klima. ⓘ

Beispiele für Niederschlag

Flüssiger Niederschlag

fallend	aufgeweht	abgelagert oder abfließend	angelagert	kondensiert ⓘ
Regen Eisregen Tropfen	Schlag­regen	Regen­pfütze Regen­wasser Schneeschmelze	Nebeltraufe Nebeltau	Tau Kondenswasser

Fester Niederschlag

fallend	aufgeweht	abgelagert	angelagert (Vereisung)	resublimiert ⓘ
Schnee Graupel Hagel Schneegriesel Eiskorn	Schnee­gestöber Schnee­sturm Blizzard Schnee­treiben Schnee­fegen Trieb­schnee Flugschnee	Schneedecke Schnee­verwehung Schwimmschnee Wechte Schneematsch	Raureif Raufrost Raueis Eisblume Eis Klareis Eisglätte Eiszapfen	Reif Flimmer­schnee

Spezifikationen

Regen ⓘ

Schnee ⓘ

Hagel ⓘ

Raureifregen – tauender Raureif regnet von Bäumen ⓘ

Bezeichnung	Art	Endzustand	Beschreibung ⓘ
Regen	fallend	flüssig	Wasser in Tropfenform, andere Typen: Nieselregen, Eisregen (unterkühltes Wasser, das schlagartig bei Auftreffen gefriert)
Nebelnässen	fallend	flüssig	Wasser in sehr kleiner Tropfenform, deswegen sehr kleine Niederschlagsmenge
Schnee	fallend	fest	lockere, feste Form (ab etwa −12 °C kondensiert der Wasserdampf direkt zu kleinen Eiskristallen (sog. Resublimation – die aber bei Meteorologen oftmals nur Sublimation genannt wird), die sich dann zu Schneeflocken zusammenballen).
Graupel	fallend	fest	Unregelmäßige, feste, sehr leichte (lufthaltige) Form (gefrorene Körnchen von 2–5 mm Größe, die durch kräftige Aufwinde etwa an Kaltfronten entstehen können).
Hagel	fallend	fest	Gefrorene Regentropfen (Eis), > 5 mm Durchmesser, die aus einem Kondensationskern und mehreren gefrorenen Schichten bestehen. Es gibt auch unregelmäßig geformte bzw. aus mehreren Einzelkörnern zusammengesetzte Hagelkörner. Die Entstehung erfolgt in Schauern und Gewittern mit sehr starken Aufwinden.
Polarschnee	fallend	fest	Eisnadeln, die bei starkem Frost unmittelbar aus dem Wasserdampf der bodennahen Luft resublimieren und dann zu Boden fallen.
Tau	abgesetzt	flüssig	Wasserdampf, der an Objekten zu feinen Wassertröpfchen kondensiert
Reif	abgesetzt	fest	Wasserdampf, der an Objekten zu feinen, und auf ausgedehnten kalten Flächen (Schnee- bzw. Eisfeldern) bis zu 5 cm großen Eiskristallen resublimiert.

Künstlicher Niederschlag

Niederschlag kann unter bestimmten meteorologischen Konstellationen künstlich erzeugt werden, indem eine große Menge an künstlichen Eiskeimen, also Kondensationskernen (z. B. Silberiodid) in unterkühlte Wolken ausgebracht wird; siehe Hagelflieger. Aus großtechnischen Wasserdampfemissionen stammender Industrieschnee ist ebenso künstlicher Niederschlag, der zivilisatorisch bedingt entstehen kann. ⓘ

Abgrenzung

Kunstschnee von Beschneiungsanlagen, Kunsteis und Schwarzeis (gefrorenes See- und Meerwasser) werden nicht zu den Niederschlägen gezählt, weil das Wasser nicht direkt und hauptsächlich aus Wolken, Nebel oder Luftfeuchtigkeit stammt. Ortsverlagerter Niederschlag (beispielsweise vom Schneepflug versetzter Schnee, Sprühfahnen, Dachlawinen, Regenwasser in Fließgewässern) bleibt trotzdem Niederschlag. ⓘ

„Regen“ aus Beregnungsanlagen wird i. A. nicht dem Niederschlag zugerechnet, kann jedoch durch die dadurch erhöhte Verdunstung zu vermehrter Wolkenbildung und erhöhtem „allgemeinem Niederschlag“ führen. ⓘ

Gesetzmäßigkeiten der räumlichen Verbreitung der Niederschläge

1. In den Gebirgen hängen die Niederschlagsmengen von der Streichrichtung zum herrschenden Luftstrom ab (siehe Luv und Lee).
2. Festlandgebiete erhalten geringere Niederschläge als Meeresgebiete auf gleicher geographischer Breite (siehe Seeklima, Kontinentalklima).
3. Hohe Niederschlagssummen in Äquatornähe und gemäßigten Breiten wechseln sich mit niedrigen Niederschlagssummen in den außeräquatorialen Tropen und Polargebieten ab (siehe Tropen, Subtropen, Gemäßigte Zone, Polarklima).
4. In den Tropen sind die Ostteile der tropischen Meere ganzjährig feucht, dagegen sind die Westteile nur im Sommer und im Herbst feucht. ⓘ

Niederschlagsmessung

Messgeräte, Maßeinheiten und Messmethoden

Regenmesser ⓘ

Gemessen wird mit zwei verschiedenen Arten von Messgeräten:

• nichtregistrierende Niederschlagsmesser (Regenmesser)
• registrierende Niederschlagsmesser (Niederschlagsschreiber, Pluviographen) ⓘ

Die meisten Niederschlagsmesser sammeln den Niederschlag als punktuelle Niederschlagsmessung in einem Messgefäß. Ein Millimeter (Maßeinheit) entspricht der Wasserhöhe (Niederschlagshöhe) von 1 mm, die sich ergäbe, wenn kein Wasser abflösse oder verdunstete. Alternativ wird oft auch die Wassermenge (Niederschlagsmenge) in $\mathrm {l} /\mathrm {m} ^{2}$ (ebene Fläche) angegeben. Ein Millimeter ist gleich einem Liter pro Quadratmeter. Jene Anteile, die nicht in Form flüssigen Wassers vorkommen, werden entweder in die entsprechende Menge desselben umgerechnet (sofern die Dichte bekannt ist), oder bei Schnee und Hagel durch leichte Erwärmung, um die Verdampfung und den Messfehler zu verringern, in Wasser umgewandelt. ⓘ

Neben der direkten Berechnung vor Ort können Niederschlagsintensitäten auch durch Radarmessungen bestimmt werden. Dazu zieht man die von der Stärke des Regens abhängige Radarreflektivität heran. Über Niederschlagsradare können die gefallenen Mengen inzwischen auch flächendeckend geschätzt werden. Vor allem im Bereich des Hochwassermanagements ist dies von Bedeutung (punktuelle Messwerte verifizieren bzw. kalibrieren). Neben der reinen Niederschlags-Höhe bzw. Menge sind dabei vor allem auch die Niederschlagsintensität und die Niederschlagsdauer wichtig. ⓘ

Langfristige (klimatologische) Niederschlagsmessungen lassen statistische Berechnungen zu, um die mittlere Häufigkeit von unterschiedlichen Niederschlagsereignissen (v. a. Starkregenereignisse) anzugeben, die Intensität und Dauer zueinander in Bezug setzen. ⓘ

Niederschlagshöhe

Die Niederschlagshöhe wird in der Meteorologie für Regen üblicherweise in Millimeter (Wasserhöhe) angegeben und für gefrorene Niederschläge in Zentimeter. Sie gibt wiederum Aufschluss über die Niederschlagsmenge. ⓘ

Mit „kleiner 0,1 mm“ wird eine Niederschlagshöhe, bzw. die daraus resultierende Niederschlagsmenge angegeben, wenn sie nicht messbar ist. ⓘ

Bei Schneefall, Hagel oder Graupel wird sie in $\mathrm {cm}$ (Zentimeter) angegeben. Eine Umrechnung in die Niederschlagsmenge in Liter bzw. in die wasseräquivalente Niederschlagshöhe pro Quadratmeter kann nur nach Bestimmung der Dichte erfolgen, da bei gefrorenen Niederschlägen große Unterschiede bestehen können:

• Für Schnee liegt die Dichte zum Beispiel zwischen $30\,\mathrm {kg} /\mathrm {m} ^{3}$ (trockener, lockerer Neuschnee) und $200\,\mathrm {kg} /\mathrm {m} ^{3}$ (stark gebundener Neuschnee): Neuschnee hat also etwa ¹⁄₁₀ (bis ¹⁄₁₅ – ¹⁄₃₀) der Dichte von Wasser, setzt sich aber recht schnell (innerhalb von Stunden, insbesondere durch das Gewicht der darübergeschneiten Schichten) auf grob ¹⁄₃, so dass 1 Meter Neuschnee und 30 cm gesetzter Schnee etwa 100 mm Regen entsprechen.
• Bei Hagel bezieht sich die Angabe der Niederschlagshöhe nur auf die Dauer eines Ereignisses und meist nur auf die Höhe der Hagelschicht am Boden (Der Niederschlag in Form von Regen wird extra angegeben). Sie wird entsprechend den Umrechnungen für lose Schüttungen in Wassermenge umgerechnet. ⓘ

Niederschlagsdauer

Der Begriff Niederschlagsdauer steht für die Zeitdauer eines einzelnen Niederschlagsereignisses. Auf Basis der Niederschlagsdauer unterscheidet man zwischen Dauerniederschlägen und Schauern. Zudem ist sie für die Festlegung von Wiederkehrsintervallen von Starkregenereignissen und Überschwemmungsszenarien notwendig. ⓘ