(19) Niederschlag

Meteorologie und Klimaphysik

Meteo 292

Niederschlag

Meteo 293

Hier unterscheidet man:

Fallender Niederschlag – wird in der Atmosphäre gebildet und fällt infolge der Schwerkraft auf den Erdboden (Regen, Schnee, Graupel, …).

Abgesetzter Niederschlag – entsteht durch direkte Kondensation oder Sublimation (Tau, Reif, …).

Schnee

Meteo 294

Die Struktur der Schneekristalle hängt empfindlich von Temperatur und Luftfeuchtig-keit ab. Quelle: Kenneth B. Libbrecht Sobald mehrereSchneekristalle zusammenkleben,bilden sichSchneeflocken, sie werden im Schnitt 4 mg schwer und fallen mit 4 km/h.

Eiskristalle

Meteo 295

Eis kommt in mindestens 18 verschiedenen Kristallformen (Phasen) vor. Bei typischen Atmosphären-Bedingungen herrscht Eis Ih vor (h für hexagonal) (Skizze U.Buck, MPI, Bild UF). Eis Ic (kubisch, O-Atome in Diamant-Struktur) kommt (selten) in der hohen Atmosphäre vor (tiefe Temp.).Aus Eis XVI (Dodekaeder) be-stehen (unter hohem Druck) Methanhydrate (UniGöttingen)

Schnee

Meteo 296

Für die sechszählige Symmetrie der Schneekristalle ist also die Struktur des Wassermoleküls verantwortlich. 5 Arme haben Seesterne oder Schneekristalle in der „Kleinen Zeitung“. Alle Bilder: Kenneth B. Libbrechtwww.snowcrystals.com

Schnee

Meteo 297

Positive Rückkoppelung bei diffusionsbegrenztem Wachstum: Wenn die Spitze eines hexagonalen Plättchens weiter in die Luft hinausragt, dann sammeln sich die H2O Moleküle an diesem Punkt, weil erschneller zu erreichen ist.

Schnee

Meteo 298

Zwischen –3°C und –10°C bilden die Kristalle dünne Nadeln und lange Säulen, aber auch„Hanteln“. Quelle:K.B. Libbrecht.

Vb Wetterlage „Mittelmeertief“

Bilder: NASA, UF

Bei starker Strömung über die Alpen entsteht oft (unerwartet schnell) ein Genuatief. Gerade in Südösterreich ist dann mit heftigen Niederschlägen zu rechnen. Wie hier: 50 cm Schnee in 3½ Stunden, in Villach, März 2006.

Meteo 299

Rekord-Schneefall

Genau diese Wetterlage ist für alle Rekord-Schneefälle in Österreich verantwortlich.

Tages-Neuschneemenge:Graz: 32 cm am 9. Februar 1986 (beim gesamten Niederschlagsereignis allerdings 72 cm)Sillian (Osttirol): 170 cm am 31. Jänner 1986Silverlake (Colorado): 193 cm am 14. April 1921

Zum Vergleich: Dellach/Gail:102 cm, 10. – 12. 12. 2008(Bilder: UF)

Meteo 300

Regen

Meteo 301

Wikipedia meint(e): „Regen entsteht in Eiskristallen in der oberen Troposphäre, die als Kondensationskeime für die Ansammlung von weiteren Wassermengen dienen. Wenn sie dann aufgrund der Schwerkraft zur Erdoberfläche fallen, schmelzen sie aufgrund der Luftreibung und erhalten eine Tropfenform“. (Stand: 18.1.2009)Stimmt das?

Die „Verwandlung“ von kleinen Wolkentropfen mit, im Mittel, 5 - 10 μm Durchmesser zu Regentropfen ist aber im Detail tatsächlich kompliziert (Bild: Les Cowley).

Beim Nieselregen haben die Tropfen einen Durchmesser von 50 – 250 μm.

Regen

Meteo 302

Die Fallgeschwindigkeit von Tropfen nimmt sehr schnell einen konstanten Wert an, da sich ein Gleichgewicht zw. (Schwerkraft – Auftrieb) und Reibung einstellt. Für kleine Tropfen gilt in guter Näherung das Stokessche Gesetz – Die Fallgeschwindigkeit nimmt mit zunehmendem Radius zu.

Tropfen bis ~1 mm Durchmesser behalten ihre sphärische Form, dann beginnen sie allerdings, sich immer stärker zu verformen. Dadurch nimmt der Luftwiderstand zu, und die Fallge-schwindigkeit bleibt nahezu konstant. Bilder: W&K, Inset: MPI Mainz.

Regentropfen

Meteo 303

Die etwas andere Tropfenform (Bild: Emmanuel Villermaux).

Ein besonders hart-näckiges Gerücht ist die „Tropfenform“ von Regentropfen.

Niederschlagsmessung

Meteo 304

Für die Niederschlagmessung braucht man in erster Linie normierte Mess-gefäße – in Korea gab es solche schon ab 1441 (mit Dank an Sungmin O). Für automatisierte Messungen kommen Niederschlagswippen mit einer Auflösung von 0.1 mm (Bild: W&K), oder (genauere) Niederschlags-waagen zum Einsatz.

Niederschlag

Meteo 305

Niederschlagsmengen werden in [mm] angegeben (entspricht l/m2)

Vorherrschende Winde und mittlerer Jännerniederschlag [mm], Normalperiode 1961 - 1990.

Niederschlag im Jänner

Meteo 306

Quelle: Klett

Niederschlag im Juli

Vorherrschende Winde und mittlerer Juliniederschlag [mm], Normalperiode 1961 - 1990.

Meteo 307

Quelle: Klett

Rekord–Niederschlag

Meteo 308

Zeitintervall Menge Ort Jahr

1 Minute 38 mm Barot, Guadeloupe 19701 Stunde 401 mm Shangdi, China 194712 Stunden 1 144 mm Foc-Foc, La Réunion 19661 Tag 1 825 mm Foc-Foc, La Réunion 19661 Woche 5 003 mm Commerson, La Réunion 19801 Monat 9 300 mm Cherrapunji, Indien 7/18616 Monate 22 454 mm Cherrapunji, Indien 4-9/18611 Kalenderjahr 22 992 mm Cherrapunji, Indien 186112 Monate 26 461 mm Cherrapunji, Indien 8/1860-7/1861

173 Monate 0 mm Arica, Chile 10/1903-1/1918

(Quelle: WMO, 1994 bzw. 2014)

Rekord–Niederschlag

Meteo 309

Zum Vergleich:

Tagesniederschlag (7h – 7h)Graz: 105 mm am 7. Juli 1938. Allerdings: bei einem schweren Gewitter- regen am 16. 7. 1913 im Stiftingtal bis zu 670 mm (rekonstruiert). Österreich: 336 mm in Dornbirn, am 31. 8. 1910. In Schaueregg/Wechsel: 650 mm am 10. August 1915 (rekonstruiert).

JahresniederschlagGraz: 1 253 mm im Jahr 1937 (Nr. 2.: 1 207 mm im Jahr 2009)Österreich: 3 312 mm beim Nassfeldhaus (Kärnten) im Jahr 1951

Mittlerer JahresniederschlagGraz: 894 mm (1901-1970), 819 mm (1971 - 2000)Mt. Waialeale auf der Insel Kauai (Hawaii): 11 684 mm (32 Jahre)Oase Dakhla (Ägypten): 0.7 mmArica (Chile): 0.8 mm (59 Jahre, davon 14 aufeinanderfolgende Jahre ohne Niederschlag).

Graz, 20. – 21. 8. 2005

Tagesniederschlag 24h Niederschlag

20. 8. 2005: 71.3 mm Stationsrekord21. 8. 2005: 58.9 mm aber 20. 8. 16h – 21. 8. 16h: 127 mm

In den letzten Jahren gab es ein Häufung von Vb – Wetterlagen (Hoch-wasser 1997, 2002, 2005). Diese Häufung könnte aber noch Zufall sein.

Maut Andritz (Quelle: B. Enderle) Murinsel (Quelle: AP)

Meteo 310