Vom Gefrierkern bis zum Riesenhagel
Vom Gefrierkern zum Riesenhagel. Ein Hagel besteht aus einem, meist kleiner als 0,5 cm großen Embryo, umgeben von einer mehr oder weniger dicken und dichten Eisschicht. Die Grundbasis dafür besteht aus Wasserdampf und sogenannten Gefrierkernen.
Gefrierkerne
Hagelkörner können unglaubliche Dimensionen erreichen. Doch alles fängt ganz winzig an. Sogenannte Gefrierkerne und Wassermoleküle sind die Grundbasis für die Entstehung von Hagel.
Damit kleinste Wassermoleküle im unteren Frostbereich innerhalb einer Wolke zu Eiskristallen gefrieren können, benötigen sie einen so genannten Gefrierkern. Im Gegensatz zur Erdoberflä;che gibt es in der freien Atmosphäre aber nur eine geringe Anzahl an Gefrierkernen, so dass die Mehrzahl der Wassertropfen zunächst stark unterkühlt, bevor sie gefrieren. Dabei können sie in einer Umgebung von bis zu -40 C im flüssigen Zustand verweilen.
Ohne einen Gefrierkern, bzw. Eiskeim enstehen Eiskristalle erst dann, wenn ausreichend Wassermoleküle zusammentreffen um daraus ein Wassertröpfchen, bzw. ein Eiskristall zu bilden. Dies passiert vor allem in großen Höhen und bei sehr tiefen Temperaturen (etwa ab -36 bis -40 Grad Celcius).
Zumeist wirken sogenannten Aerosolpartikeln, vor allem natürliche Mineralstaubpartikel als atmosphärische Eiskeime. Elemente wie Silizium, Kalzium, Aluminium und deren Oxide treten besonders häufig als Eiskeime auf. Aber auch sonstiger Feinstaub, Pollen, Bakterien, Staub, kleine Insekten etc. dienen als Kondensationskerne, bzw. Gefrierkerne, an denen sich die wenige Mikrometer kleinen Wolkentröpfchen anlagern und somit schneller kondensieren, bzw. schon bei geringerer Unterkühlung gefrieren können, da sich Wassermoleküle auf deren Oberfläche in eine eisähnliche Gitterstruktur anordnen können.
Die Anzahl der tatsächlich eisbildenden Gefrierkerne in der freien Atmosphäre und somit auch im Anströmungsbereich einer Gewitterzelle, ist relativ gering, nimmt jedoch mit steigender Höhe deutlich zu.
Treffen (unterkühlte) Wassertröpfchen auf Gefrierkerne, können diese schon bei -5 bis -15 Grad Celcius Eiskristalle oder kleine Graupelkörner bilden. Auch durch sogenannte Sublimationskerne können sich bei tiefen Temperaturen und einer hohen Eisübersättigung (z.B. bei hohem Anteil an unterkühltem Wassergehalt innerhalb einer Wolke), Eiskristalle direkt aus Wasserdampf bilden.
Eiskristalle und kleine Graupelkörner sind potentielle Embryonen für einen Hagelentstehungsprozess, z.B. bei Kollision und Koagulation (Anlagerung / Zusammenballung von weiteren, unterkühlten Wassertropfen und Eiskristallen). Dies spricht für einen Bereich starken Aufwindes und hohen Anteils an unterkühltem Wassergehalt innerhalb der Gewitterzelle, für die Produktion von (großen) Hagelkörnern.
|
