Trajektorien - Der Weg durch die Gewitterzelle
Trajektorien sind Wegstrecken innerhalb von Gewittersystemen. Der Lebensverlauf und das Wachstum von Hagelkörnern ist abhängig von den Trajektorien, die durch Gewitter führen und entsprechnde Umgebungsbedingungen mit sich bringen.
Der Weg durch die Gewitterzelle
Entscheidend für das Wachstum von Hagelkörnern ist nicht nur die Luftschichtung innerhalb der Gewitterzelle, sondern auch der Weg, den ein Hagelkorn durch das Gewitter nimmt. Diese Wegstrecken bezeichnet man auch als Trajektorien. Innerhalb eines Gewittersystems kann es viele unterschiedliche Trajektorien geben. Manche führen einmalig durch oder um den Aufwindbereich herum, manche erlauben ein mehrmaliges Durchführen innerhalb des selben Systems (Recycling) oder durch verschiedene Zellblöcke. Zudem kann ein Gewitter mehrere Aufwindbereiche beeinhalten, die zusammen eine gewaltige Wachstumszone ausmachen.
Das einmalige Auf und Ab innerhalb der Gewitterzelle scheint nach heutigen Erkenntnissen der Hauptwachstumsprozess zu sein.
Die Embryonen können verschiedene Anfangs- oder Quellbereiche haben, teils werden diese durch eine sogenannte "feeder cloud" (eine Tochterzelle am Rande der Mutterzelle) produziert. Diese gelangen nach und nach in den Inflowbereich (Zuwind) der Hauptzelle. Teilweise werden aber auch Embryonen (oft Graupel) – die sich aus Randaufwindzonen oder alten Aufwindschüben gebildet haben – aus dem mittleren Randbereich der Gewitterzelle durch schwache horizontale und vertikale Winde herangeführt.
Auch durch abgesetzte Wassertropfen, die wieder in den Aufwindbereich gelangen, können Embryonen zur Verfügung gestellt werden.
Schon im unteren Randbereich der Hauptaufwindzone beginnt nun das Wachstum, denn hier befindet sich zumeist der höchste Wassergehalt. Die Embryonen wachsen zum Hagelkorn heran und befinden sich nun in der Hauptwachtumszone des Gewitters. Im weiteren Verlauf durchqueren sie den Aufwindschlauch und werden vertikal nach oben befördert.
Dabei treffen Unmengen an unterkühlten Wassertropfen auf die stets anwachsenden Hagelkörnern.
Beim Durchqueren des Aufwindschlauchs spielen weitere Faktoren eine Rolle, die den weiteren Wachstumsverlauf beeinflussen. Ist der Aufwind zu stark und sind die Hagelkörner zu klein, werden diese zu schnell nach oben befördert. Sie werden somit aus der Hauptwachstumszone (etwa zwischen -10 C und -30 C) gehoben und werden nicht bedeutend an Umfang zunehmen können. Ist der Aufwind zu schwach und sind die Hagelkörner zu groß, können diese nicht mehr "gehalten" werden und fallen zur Erde.
Nur bei entsprechenden Bedingungen können die Hagelkörner lange genug in der Hauptwachstumszone verweilen, um bedeutend heranzuwachsen. Teils werden die schon großen Hagelkörner vom Aufwind in der Schwebe gehalten, bis sie zu schwer werden und nach unten fallen. Der im vertikalen Radarschnitt erkennbare (B) WER Bereich einer Gewitterzelle deutet u.a. auf einen starken Aufwindbereich, der im "Überhangbereich" zum Teil große Hagelschlossen in der Schwebe halten kann. In dieser Höhe können starke Winde einzelne Hagelbrocken (teils aus Eigengewicht fallend) aus der Amboss-Region eines Gewitters herauswehen, die dann als Hagelgeschosse ausserhalb des Niederschlagkerns zu Boden fallen.
Diese sind zum Teil die oft unerwarteten großen Hagelschlossen, die vereinzelt in der regenfreien Zone herunterkommen.
Studien haben gezeigt, das ein einmaliges Durchqueren der Hauptwachstumszone ausreicht, um riesige Hagelbrocken zu produzieren. Die weit verbreitete Theorie des Karussels (Recycling-Prozess), in denen die Hagelkörner immer wieder nach oben befördert werden, ist somit nicht primär.
Wie weiter oben schon angedeutet, gibt es in der Realität sicherlich viele verschiedene Prozesse die vielleicht sogar innerhalb einer Gewitterzelle zusammen agieren.
Wichtig ist die Zeit oder die Dauer, in der ein Hagelkorn in der Wachstumszone verweilt. Umso länger, desto größer kann es heranwachsen. Diese Hauptwachstumszone wird nicht nur beim Aufsteigen (Aufwindbereich) durchquert, sondern auch beim Fall (Auf- oder Abwindbereich). Dies führt dazu, das der fallende Hagel weiter anwächst, bis er in eine Umgebung gelangt, die wärmer ist als der sogenannte WBZ (wet bulb zero = Feuchttemperatur bei 0 C).
In manchen Fällen kann ein Hagelkorn auch von einer Gewitterzelle zur anderen weitergereicht werden. Dieser Prozess betriftt hauptsächlich Multizellengewitter oder Hybridzellen (Superzelle – Multizelle) und kommt dem Recycling-Prozess sehr Nahe. Dabei gelangt ein fallendes Hagelkorn in den Aufwindbereich einer nebenstehenden (zumeist neuen) Zelle. Durch das Weiterreichen verweilt das Hagelkorn sehr lange in verschiedenen Wachstumszonen und kann somit stark anwachsen.
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