Kaum ein Wetterbericht lässt ihn unerwähnt: Den Luftdruck. Im Fernsehen machen sich Hoch- und Tiefdruckgebiete bei der allabendlichen Vorhersage die Landkarte streitig. Doch wie bestimmen wir den Luftdruck und warum ist er für die Meteorologie so interessant?
Ganz einfach ausgedrückt ist der Luftdruck an einem Ort das Gewicht, welches die Atmosphäre auf diesen Punkt ausübt. Und dieses ist beachtlich: Auf jeden Quadratmeter der Erdoberfläche lasten ungefähr 10 Tonnen Luft.
Um diesen Druck zu Messen, wurden verschiedene Geräte entwickelt, welche allgemein Barometer genannt werden. So lässt ein Flüssigkeitsbarometer die Atmosphäre eine Flüssigkeit in einem Rohr empor drücken. Je höher der Luftdruck, desto höher die Flüssigkeitssäule im Barometer.
Bei Dosenbarometern wird ein dosenartiges Blech durch Luftdruck verformt: Je stärker dieses z.B. zusammengedrückt wird, desto größer ist der darauf lastende Luftdruck und umgekehrt.
Elektronische Barometer verwenden dagegen eine stromdurchflossene Membran, welche sich abhängig vom Druck verformt. Bei jeder Verformung ändert diese auch ihren elektrischen Widerstand, wodurch sich der Stromfluss messbar erhöht oder verringert.
Für die Vorhersage ist der Druck dabei deshalb so interessant, weil Veränderungen im Luftdruck oft mit bestimmten Wettererscheinungen in Zusammenhang stehen. So kündigt sinkender Luftdruck nicht selten einen Wetterwechsel an, konstant hoher Luftdruck hingegen ist ein gutes Indiz für eine stabile Wetterlage mit wenig Veränderungen.
Heute erklären wir ein seltsames Phänomen, das ihr vielleicht schon mal selbst beobachten konntet: das Brockengespenst. Es tritt auf, wenn man z.B. auf einem Berg ist, die Sonne relativ tief steht und der eigene Schatten auf eine Nebel- oder Wolkenwand fällt. Der Schatten zeigt natürlich eine menschliche Gestalt, die jedoch durch den niedrigen Sonnenstand oft perspektivisch verzerrt und vergrößert erscheint. Dazu kommt, dass der Nebel hin und her wabert, sodass der Schatten sich scheinbar bewegt. In Verbindung mit dem schummrigen Licht und der fehlenden Orientierung im Nebel kann ein durchaus unheimlicher Eindruck entstehen. Der Name dieses Phänomens kommt tatsächlich vom Brocken im Harz, weil es dort zum ersten Mal dokumentiert wurde. Natürlich ist es bei passenden Wetterbedingungen auch auf allen anderen Bergen zu beobachten und häufig auch aus dem Flugzeug, wenn der Flugzeugschatten auf eine tiefere Wolkenschicht fällt. Oft zeigt sich in Verbindung mit dem Brockengespenst ein weiteres optisches Phänomen, die Glorie. Sie entsteht durch Streuung und Beugung des Lichts an den Nebel- oder Wolkentröpfchen und erscheint als helle Fläche umgeben von farbigen Kreisen hinter dem Schatten. Das Erscheinungsbild erinnert manchmal an die Darstellung von Heiligen in alten Gemälden und verleiht dem Brockengespenst noch etwas zusätzlich Mystisches. Wenn man mit offenen Augen durch die Welt geht und weiß, worauf man achten muss, gibt es viel zu entdecken. Vielleicht könnt ihr ja auch bei der nächsten Bergwanderung oder wenn ihr im Flugzeug sitzt, ein Brockengespenst mit Glorie beobachten.
Vielleicht hast du sie auch schon einmal gesehen: Eine unheimlich aussehende langgezogene Wolkenstruktur in aufziehenden Gewittern. Wie eine gigantische Walze rollt sie über die Landschaft und hat kräftige Sturmböen und Starkregen im Schlepptau. So eine Böenwalze oder auch Shelf Cloud kann eine beeindruckende Begleiterscheinung aufziehender Gewitterfronten sein. Ziehen die Gewitter schnell auf und in einer Linie, so sind die Bedingungen für Böenwalzen besonders günstig: Die Gewitter haben sich organisiert und ihre Auf- und Abwindzonen gut voneinander getrennt. Auf der Vorderseite der Gewitter steigt dann warme Luft nach oben, dahinter fällt kalte Luft zusammen mit viel Regen oder sogar Hagel schnell herab und bildet in bodennahen Luftschichten Cold-Pools, welche wir euch letzte Woche bereits hier vorgestellt haben. Die kalte bodennahe Luft verdrängt mit aller Kraft die feuchte und warme Luft vor dem Gewitter. Dieser Vorgang geschieht systematisch entlang einer Linie an der Wolkenvorderseite, so dass sich bandartige Wolkenstrukturen ausbilden. Gleichzeitig wird die Kaltluft an der Grenze zur Warmluft verwirbelt und es bildet sich ein langer sich drehender Luftschlauch – die Böenwalze.
Obwohl Blitze sehr häufig auftreten, gehören sie zu den weniger gut verstandenen Wetterphänomenen. Damit Blitze entstehen können, muss zunächst eine Ladungstrennung in der Gewitterwolke stattfinden. Es wird vermutet, dass beim Zusammenstoß von kalten, leichten Eiskristallen mit wärmeren, schwereren Graupelkörnern Elektronen an die Graupelkörner abgegeben werden. Die leichten, positiv geladenen Eiskristalle werden mit dem Aufwind nach oben transportiert, während die schwereren, negativ geladenen Graupelkörner schweben oder nach unten fallen. Somit entsteht eine starke positive Ladung im oberen Bereich der Gewitterwolke und eine starke negative Ladung im mittleren bis unteren Bereich der Wolke. Aufgrund dieser Ladungstrennung bildet sich um die Wolke ein elektrisches Feld aus, dass bis zum Erdboden reicht und bewirkt, dass auch dort eine Ladungstrennung stattfindet. Aber weil Luft ein sehr guter Isolator ist, reicht die Potentialdifferenz zwischen Wolke und Erdboden allein noch nicht aus, damit ein Blitz entsteht. Dafür muss sich erst noch ein leitender Weg durch die Luft, ein sogenannter Blitzkanal bilden. Dies geschieht durch Stoßionisation, bei der durch das elektrische Feld innerhalb der Wolke Elektronen aus den Luftmolekülen ausgelöst und beschleunigt werden. Durch Zusammenstöße der Elektronen mit weiteren Molekülen werden erneut Elektronen ausgelöst. Diese sogenannten Vorentladungen ändern je nach dem elektrischen Feld in der näheren Umgebung ihre Richtung und es entsteht ein zickzack-förmiger, teilweise verzweigter Kanal mit ionisierten Luftmolekülen. Kurz bevor die Vorentladungen den Boden erreichen, wird auch über nach oben ragenden Objekten die Luft ionisiert (sogenannte Fangentladungen). Wenn schließlich die Vorentladung auf die Fangentladung trifft, ist der Blitzkanal vollständig. Jetzt kann ein starker Strom zwischen Wolke und Erdboden fließen, der sogenannte Hauptblitz.
