Hagelkörner so groß wie Tennisbälle? Gerade im Frühling und im Sommer kommt es bei uns immer mal wieder zu unwetterartigen Gewittern mit großem Hagel. Beispielsweise zog am 28. Juli 2013 eine Superzelle vom Schwarzwald entlang der Schwäbischen Alb bis nach Franken und sorgte vor allem südlich von Stuttgart für massiven Hagelschlag. Die Hagelkörner erreichten teils Durchmesser von bis zu 8 cm. Eine Woche später produzierte eine weitere Superzelle sogar das bisher größte Hagelkorn Deutschlands. Dieser Eisbrocken wurde in Undingen im Landkreis Reutlingen gefunden und hatte einen Durchmesser von 14,1 Zentimeter. Doch es geht noch größer. Das größte Hagelkorn weltweit wurde in der Nähe von Vivian in South Dakota in den USA gefunden. Dieser Hagelbrocken hatte einen Durchmesser von unglaublichen 20,32 Zentimeter.
Wie kann derart großer Hagel entstehen?
Damit Hagel entstehen kann, werden hochreichende und vor allem langlebige Gewitterzellen benötigt. In diesen Wolken sind sowohl Eiskristalle als auch unterkühlte Wassertröpfchen vorhanden. Zudem befinden sich dort Aerosole, die vereinzelt als Gefrier- und Kondensationskeime agieren können. Bei tiefen Temperaturen von unter -10 Grad sind allerdings nur wenige dieser Aerosole als Eiskeime geeignet. Beispielsweise liegt bei einer Temperatur von -20 Grad die Konzentration bei etwa 1 Eiskeim pro Liter Luft. Das bedeutet, dass in diesen Wolkenbereichen viele unterkühlte Wassertröpfchen und nur sehr wenige Eiskeime vorhanden sind.
Durch die Deposition von Wasserdampf entstehen Eiskristalle, welche durch Anlagerung von weiteren Eiskristallen oder von unterkühlten Wassertröpfchen zu Graupelkörnern anwachsen können. Graupel ist die Vorstufe von Hagel. Laut Definition handelt es sich dabei um Eiskörner mit einem Durchmesser zwischen 2 und 5 Millimeter. In hochreichenden Gewitterwolken ist die Turbulenz meist ausreichend groß, dass das Graupelkorn durch Anlagerung von weiteren unterkühlten Wassertröpfchen und durch Diffusion von Wasserdampf zu einem Hagelkorn anwachsen kann. Dies geschieht in einem idealen Temperaturbereich zwischen -10 und -20 Grad.
Damit sich nun große Hagelkörner bilden können, benötigt es eine lange Lebensdauer des Gewittersturms und hohe Vertikalgeschwindigkeiten. Diese sollten vor allem im wachstumsrelevanten Wolkenbereich mit Temperaturen zwischen -10 und -20 Grad vorhanden sein. Zudem ist ein hoher Flüssigwassergehalt in diesem Temperaturbereich förderlich. Da Einzelzellen recht kurzlebig sind, kann bei diesen Gewittersystemen kein größerer Hagel entstehen. Auch in Multizellengewittern, die aus einem Cluster von verschiedenen Einzelzellen bestehen, ist großer Hagel selten. Somit tritt großer Hagel mit Korngrößen von über 5 cm fast ausschließlich in Verbindung mit Superzellengewittern auf. Durch die rotierenden Aufwinde innerhalb einer solchen Zelle werden die Hagelembryos auf Spiralbahnen in den oberen Teil der Wolke transportiert. Auf der langen Bahn können sich eine Vielzahl an unterkühlten Wassertröpfchen anlagern, sodass daraus Hagelkörner mit einem sehr großen Durchmesser entstehen können, die unmittelbar auf der Vorderseite des Aufwindes der Zelle zu Boden fallen.
Am vergangenen Mittwoch waren in der Modellwelt die Voraussetzungen für großen Hagel im Vorfeld gegeben. Allerdings konnten die Gewitter aufgrund ungünstiger Konstellationen nicht ihr volles Potential ausschöpfen, sodass nur mittelgroßer Hagel bis 5 Zentimeter beobachtet wurde! Details dazu können Sie im gestrigen Thema des Tages nachlesen.