Hagel ist immer mit kräftigen Schauern und Gewittern verbunden. In diesen herrschen starke Aufwinde, die sogar Geschwindigkeiten von über 30 m/s (ca. 110 km/h) erreichen können. In diesen Aufwinden findet die Hagelbildung in der Regel in den mittleren Bereichen der Gewitterwolken zwischen etwa 3 und 7 km statt. Dort herrschen Temperaturen von -10 bis -30 °C. Bei diesen Temperaturen gibt es in der Gewitterwolke eine Koexistenz von Wassertröpfchen, die ohne Vorhandensein von Kristallisationskeimen bis zu einer Temperatur von -40 °C im flüssigen Zustand verbleiben können, und Eiskristallen, die sich an Kristallisationskeimen, sogenannten Aerosolen (meist Staubpartikel), bilden (Kontaktgefrieren). Diese Eiskristalle wachsen zum einen durch Sublimation von Wasserdampf auf ihrer Oberfläche (trockenes Wachstum), zum andern gefrieren weitere unterkühlte Wassertropfen an den Eiskristallen fest (nasses Wachstum). Es bilden sich zunächst Graupelkörner, die als Hagelembryos fungieren. Mit wachsendem Radius gefrieren durch das größere Volumen immer mehr unterkühlte Wassertropfen an diesen Hagelembryos, sodass sich eine immer schnellere Wachstumsrate ergibt und sich aus den Graupelkörnern größere Eiskörner bilden. Diese Eiskörner nehmen irgendwann so stark an Gewicht zu, dass sie vom Aufwind nicht mehr in der Schwebe gehalten werden können und zu fallen beginnen. Oder sie werden durch den Wind aus dem Aufwindbereich des Gewitters geweht. Beim Fallen durch die Wolke können dann weitere Wolkentropfen festfrieren.
Wie groß also ein Hagelkorn wird, hängt maßgeblich von der Stärke des Aufwindbereiches ab. Dieser ist in rotierenden Gewitterzellen, sogenannten Superzellen, besonders stark. Da durch die Rotation der Aufwindbereich ständig vom Abwind getrennt wird, fließt permanent feuchte Luft in das Gewitter ein und erhält den Aufwind lange Zeit stabil. Nahezu alle großen Hagelkörner mit Korngrößen über 4 cm stammen aus Superzellen. Eine weitere wichtige Rolle spielt die Feuchteversorgung des Gewitters. Je feuchter die Luft in einer Höhe von etwa 1,5 bis 2,5 km ist, desto mehr Wasser (in flüssiger Form oder als Wasserdampf) steht dem Hagelwachstum zur Verfügung. Bei bis zu 2 cm Korndurchmesser verursacht Hagel nur leichte Schäden und das meist an Pflanzen. Hagelgrößen von über 2 cm können Früchte beschädigen und Risse in den Glasscheiben von Gewächshäusern verursachen. Ab etwa 3 cm Größe entstehen Schäden an Autos und kleinere Äste und Laub werden von Bäumen abgeschlagen. Ab 6 cm Korndurchmesser können Dachschindeln durchschlagen werden und es besteht ernsthafte Verletzungsgefahr.
Das größte in Deutschland registrierte Hagelkorn hatte einen Durchmesser von 14 cm und wurde am 6. August 2013 bei Undingen auf der Schwäbischen Alb gefunden. Es hatte ein Gewicht von 360 g. Doch es geht noch größer. Das größte Hagelkorn der Welt wurde mit 20 cm Korngröße am 23. Juli 2010 in Vivian, South Dakota gefunden.
Dipl.-Met. Christian Herold
Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 16.08.2021
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