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Hagel ist eine beeindruckende Form von festem Niederschlag, der sich von anderen eisigen Phänomenen durch seinen einzigartigen Entstehungsprozess und sein Potenzial für erhebliche Auswirkungen unterscheidet. Obwohl es sich bei Hagelkörnern scheinbar um einfache Eisbrocken handelt, sind sie das Produkt einer starken atmosphärischen Dynamik innerhalb hoch aufragender Gewitterwolken. Um Hagel zu verstehen, muss man sich mit dem komplizierten Spiel von Feuchtigkeit, Temperatur und starken Luftströmungen befassen.

Wie entsteht Hagel?

Hagel wird im Wesentlichen durch starke Aufwinde innerhalb großer, konvektiver Wolken verursacht, die als Cumulonimbuswolken (Gewitterwolken) bekannt sind. Bei diesen Aufwinden handelt es sich um kräftige Luftströme, die aufgrund starker Erwärmung und atmosphärischer Instabilität schnell von der Erdoberfläche aufsteigen.

Der Prozess beginnt, wenn Wassertröpfchen durch diese Aufwinde hoch in die Atmosphäre getragen werden und Höhen erreichen, in denen die Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt liegen (0C oder 32F). In diesen kalten Höhen werden die Wassertröpfchen unterkühlt, d. h. sie bleiben in einem flüssigen Zustand, obwohl ihre Temperatur unter dem Gefrierpunkt liegt. Wenn diese unterkühlten Tröpfchen auf einen winzigen Eiskristall oder andere Kondensationskerne treffen, gefrieren sie sofort und bilden einen kleinen Eisembryo.

Dieser Eisembryo wird dann in den turbulenten Auf- und Abwindgebieten des Gewitters wiederholt angehoben und fallen gelassen. Auf seiner Reise stößt er mit weiteren unterkühlten Wassertröpfchen zusammen, die an seiner Oberfläche gefrieren. Dieser als Akkretion bezeichnete Prozess führt dazu, dass das Hagelkorn an Größe zunimmt. Das Hagelkorn wandert weiter durch die Wolke und gewinnt bei jedem Durchgang neue Eisschichten hinzu, bis es zu schwer wird, um vom Aufwind getragen zu werden, und zu Boden fällt.

Wodurch wird die Größe des Hagels bestimmt?

Die Größe eines Hagelkorns wird in erster Linie durch mehrere Schlüsselfaktoren bestimmt:

• Stärke und Ausdauer der Aufwinde: Je stärker und anhaltender der Aufwind ist, desto länger kann ein Hagelkorn in der Wolke hängen bleiben, so dass es mehr Zeit hat, unterkühltes Wasser zu sammeln und größer zu werden. Superzellengewitter mit ihren außergewöhnlich starken und rotierenden Aufwinden sind besonders anfällig für die Bildung von sehr großem Hagel.
• Menge an unterkühltem Wasser: Ein reiches Angebot an unterkühlten Wassertröpfchen in der Wolke ist für ein schnelles Hagelkornwachstum entscheidend. Je mehr flüssiges Wasser für die Akkretion zur Verfügung steht, desto schneller kann das Hagelkorn an Größe zunehmen.
• Vertikale Ausdehnung des Gewitters: Höhere Gewitter bieten eine größere vertikale Ausdehnung für Hagelkörner, die sich bewegen und wachsen können.
• Höhe des Gefrierpunkts: Ein niedrigerer Gefrierpunkt (die Höhe, in der die Temperatur auf 0 °C sinkt) bietet ein größeres Wolkenvolumen, in dem unterkühltes Wasser vorhanden ist, wodurch sich die Möglichkeit der Bildung von Hagelkörnern erhöht.
• Verweildauer in der Wolke: Je länger ein Hagelkorn in der optimalen Wachstumsregion des Gewitters in der Luft bleibt, desto größer kann es werden.

Hagelkörner werden in der Regel durch den Vergleich mit gewöhnlichen Gegenständen gemessen (z. B. Erbsengröße, Golfballgröße, Softballgröße). Hagel mit einer Größe von 2,5 cm (1 Zoll) oder mehr gilt im Allgemeinen als "schwer" und kann erhebliche Schäden verursachen.

Der schichtweise Aufbau von Hagelkörnern

Wenn man ein großes Hagelkorn aufschneidet, sieht man oft konzentrische Schichten, ähnlich wie die Ringe einer Zwiebel. Diese Schichten können unterschiedlich aussehen, wobei zwischen klarem (transparentem) und undurchsichtigem (milchig weißem) Eis gewechselt wird. Diese Schichtstruktur gibt Aufschluss über den Weg des Hagelkorns innerhalb des Gewitters:

• Klare Schichten bilden sich, wenn das Hagelkorn einen Bereich der Wolke mit einer hohen Konzentration unterkühlter Wassertröpfchen passiert, in dem die Temperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt liegen. Unter diesen Bedingungen gefriert das Wasser langsam, so dass eingeschlossene Luftblasen entweichen können, was zu klarem Eis führt.
• Undurchsichtige Schichten entstehen, wenn das Hagelkorn auf kältere Regionen der Wolke mit weniger unterkühlten Wassertröpfchen trifft. Hier gefriert das Wasser beim Aufprall schnell und schließt winzige Luftbläschen im Eis ein, was ihm ein milchiges, undurchsichtiges Aussehen verleiht.

Die Anzahl und Dicke dieser Schichten gibt an, wie oft das Hagelkorn angehoben und durch verschiedene Temperatur- und Feuchtigkeitsregime innerhalb des Gewitters getragen wurde, bevor es schließlich herunterfiel.

Was ist der Unterschied zwischen Hagel und Schnee?

Hagel und Schnee sind zwar beide Formen von gefrorenem Niederschlag, aber ihre Entstehungsprozesse, Eigenschaften und typischen Bedingungen für ihr Auftreten sind unterschiedlich.

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Hagel ist nicht einfach nur gefrorener Regen - erist das Produkt einer turbulenten Atmosphäre, in der Wasser, Wind und Temperatur in einem empfindlichen, aber kraftvollen Gleichgewicht zusammenwirken. Von seiner vielschichtigen Struktur bis hin zu seinem zerstörerischen Potenzial bietet Hagel einen faszinierenden Einblick in das Innenleben schwerer Gewitterstürme.