Blitze - Auch im Frühjahr ein schönes aber auch gefährliches Naturphänomen

Blitze sind luftelektrische Entladungen, die zusammen mit dem Donner das sogenannte Gewitter bilden. Gewitter entstehen bei uns vor allem im Sommer.

Aber wie das Wetter der vergangenen Woche als auch die derzeitigen atmosphärischen Ereignisse zeigen, sind auch im Frühjahr unter bestimmten Voraussetzungen schon teils unwetterartige Gewitterentwicklungen möglich. Zum Beispiel durch die starke Sonneneinstrahlung können sich die bodennahen Luftschichten erwärmen.

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— Julian Smith (@TheJulianSmith) 8. März 2015

Aber auch die Zufuhr von bodennaher warmer Luft aus dem
Mittelmeerraum oder das Einsickern kalter polarer Luft in höheren
Schichten (~5000 m) führt zu großen vertikalen Temperaturgegensätzen.
Die kältere schwere Luft sinkt ab, während die wärmere und daher auch
leichtere Luft in der Folge aufsteigen will. Dabei kühlt sich die
Luft ab und kann ab einer bestimmten Lufttemperatur die in ihr
enthaltene Feuchte nicht mehr halten (Sättigung, siehe auch Thema des
Tages vom Freitag, den 11.04.14), sodass der Wasserdampf in der Luft
kondensiert. Es bilden sich Quellwolken, die schließlich unter
bestimmten meteorologischen Voraussetzungen zu einem Cumulonimbus
(Cb, Gewitterwolke) anwachsen können. In der Gewitterwolke herrschen
starke Aufwinde, die verhindern, dass kleinere Regentropfen aus der
Wolke nach unten fallen. Erst wenn die Tropfen groß und somit schwer
genug sind, können sie den Weg in Richtung Boden antreten.

Durch die Aufwinde und die ungleiche Verteilung von Eis und Wasser in
der Wolke sowie weitere Prozesse entstehen Räume mit
unterschiedlichen Ladungen. Der obere Teil des Cumulusnimbus ist
normalerweise positiv geladen und der untere negativ.

Der Blitz ist dann das Werkzeug, um die entstehenden Spannungen von
einigen zehn Millionen Volt abzubauen. In 90% der Fälle beginnen sich
negative Ladungen aus dem unteren Teil der Wolke, in Form des
sogenannten Leitblitzes, auf die Erdoberfläche zu zubewegen. Dieser
Leitblitz bewegt sich dabei etwa mit einer Geschwindigkeit von 1/20
der Lichtgeschwindigkeit und hinterlässt einen dünnen, kaum
sichtbaren Kanal, der typische Verästelungen aufweist.

Bei Annäherung der negativen Teilchen des Leitblitzes an die Erde
erhöht sich die Konzentration positiver Ladungsträger an der
Erdoberfläche. Wenn schließlich die lokale Feldstärke (Stärke und
Richtung eines elektrischen Feldes) einen kritischen Wert
überschreitet, kommen dem Leitblitz vom Erdboden aus positive
Ladungen (Fangentladung) entgegen. Diese gehen dabei meist von
erhöhten Punkten wie Hausdächern oder Bäumen aus. Treffen nun die
unterschiedlichen Ladungen aufeinander, kommt es zum elektrischen
Überschlag, bei dem der Blitzkanal geschlossen wird. Nachfolgend
bewegen sich die Ladungsträger (positiv und negativ) entlang des
Blitzkanals zur Wolke. Der Blitzkanal weist dabei maximal einen
Durchmesser von 12 mm auf.

Durch den Stromfluss heizt sich der Kanal sehr stark auf und erreicht
Temperaturen von bis zu 3000 Grad. Die sehr schnell und stark
erhitzte Luft dehnt sich explosionsartig aus, wodurch eine
Schockwelle entsteht, die Beobachter dann als Donner wahrnehmen. Im
Durchschnitt bilden vier bis fünf Hauptentladungen einen Blitz, der
etwa 30 µs (0,00003 s) andauert.

Durch die Zufuhr sehr warmer Luft aus dem Mittelmeerraum oder gar aus
Nordafrika sowie zahlreiche Strahlungstage (nahezu ganztags
Sonnenschein) konnten sich schon Ende April teilweise schwere
Gewitter bilden. Dabei fielen für die Jahreszeit schon sehr hohe
Regenmengen von bis zu 50 Liter Regen pro Quadratmeter in kurzer Zeit
(z. B. 47 l/qm in einer Stunde in Wolfach/Baden-Württemberg am
Dienstag, den 27. April). Auch in den nächsten Tagen bleibt es
wechselhaft mit teils kräftigen Gewittern. Aus Südwesten fließt
zunehmend wieder feuchte und sehr milde subtropische Luft ein, die
das Gewittergeschehen und somit auch die Blitzaktivität antreibt.

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