Wolken und ihre Erscheinungsformen

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Schaut man zum Himmel, wird man niemals ein und dasselbe Himmelsbild
zweimal zu Gesicht bekommen. Dort tummeln sich insbesondere unter dem
Einfluss von Tiefdruckgebieten eine Vielzahl von unterschiedlichen
Wolkenformen und -farben. Mal sind die Wolken faserig, mal besitzen
sie klare Strukturen. Mal sind die Wolken weiß wie Schnee, mal
schwarz wie die Nacht. Mal gibt es eine einheitliche graue
Wolkenmasse, mal zeigen sich fantasiereichen Strukturen, die auf
einer Parkbank zum Träumen einladen.

Warum ist das Himmelbild eigentlich so vielseitig? Freilich könnte
man darüber locker ein ganzes Buch schreiben. Daher erhebt das
heutige Thema des Tages auch keinen Anspruch auf Vollständigkeit,
soll aber zumindest ein paar grundlegende Fragen beantworten.

Eine Ursache für das unterschiedliche Aussehen der Wolken ist unsere
Sonne oder genauer gesagt die von ihr ausgehende kurzwellige
Strahlung. Das Licht der Sonne erscheint uns gelblich weiß, enthält
aber alle bekannten Spektralfarben (rot, orange, gelb, grün, blau und
violett). Die Strahlung erfährt in der Atmosphäre durch die dort
enthaltenen Partikel (z. B. Aerosole) diverse Veränderungen. Die
Strahlung wird gestreut, gebrochen oder verschluckt.

Konzentrieren wir uns zunächst auf die Streuung. Sind die Partikel in
der Atmosphäre kleiner als die Wellenlänge des Lichtes, so werden
ihre spektralen Farbanteile unterschiedlich stark gestreut. Blau hat
die kleinste und Rot die größte Wellenlänge. Die Folge: Der blaue
Farbanteil wird viel stärker gestreut, als die Farbe Rot. Das
Ergebnis sieht man wenn man den wolkenlosen Himmel betrachtet.

Diese unterschiedlichen Streueigenschaften sind übrigens auch die
Ursache für Morgen- und Abendrot. Dann nämlich steht die Sonne direkt
über dem Horizont und hat einen weiten Weg durch die Atmosphäre bis
zu unserem Auge zurückzulegen. Der blaue Farbanteil wurde bis dahin
zu großen Teilen heraus gestreut, während Rot aufgrund der größten
Wellenlänge im sichtbaren Bereich noch am meisten im Sonnenlicht
enthalten ist. Das verschafft dem Himmel dann dieses traumhafte
Erscheinungsbild. Die Rotfärbung ist dabei umso intensiver, desto
mehr Partikel in der Atmosphäre sind. Besonders intensiv sind Morgen-
und Abendrot z. B. nach Vulkanausbrüchen.

Nun zu den Wolken. Diese bestehen aus Eis- und Wasserpartikeln, die
deutlich größer sind, als die restlichen Luftpartikel. Sie sind auch
größer als die Wellenlänge des Lichtes, weswegen die
unterschiedlichen Farben der Sonnenstrahlung gleich stark gestreut
werden. Die Folge: Wolken erscheinen weder blau noch rot, sondern
durch die Gesamtheit aller Farben in der Regel weiß.

Nun stellt sich die Frage: Warum sind einige Wolken weiß, andere grau
oder gar schwarz? Nun ... da alle Farben gleich stark gestreut werden,
ist es nicht verwunderlich, dass Wolken weiß erscheinen. Das gilt
aber nur für sehr flache Wolken, denn Wolkentröpfchen streuen nicht
nur Licht, sondern verschlucken es auch (Absorption). Je mehr
Wasserteilchen eine Wolke enthält, desto weniger Licht lässt sie
hindurch. Zudem wird durch Mehrfachstreuung an den Tröpfchen ein Teil
der Strahlung zurück in den Weltraum geschickt. Eine entscheidende
Rolle spielt in diesem Zusammenhang natürlich auch noch der Stand der
Sonne zur betrachteten Wolke.

Schön zu sehen ist der Effekt der Absorption daran, dass die
Oberseite von Wolken zumeist noch weiß erscheint, die Unterseite dann
aber immer dunkler wird. Die Sonnenstrahlen haben es eben immer
schwerer ungeschoren durch die vielen Wassertröpfchen zu kommen. Das
Extrem stellt die Gewitterwolke dar, die sich bekanntlich bis über 10
km erstrecken kann. Es ist nun nicht schwierig nachzuvollziehen,
warum Gewitterwolken so dunkel, ja fast schwarz sind.

Ein weiteres gestaltendes Element sind die verschiedenen Partikel,
aus denen eine Wolke besteht. So kann man aus einem eher fasrigen
Erscheinungsbild darauf schließen, dass die Wolke zu großen Teilen
aus Eispartikeln besteht. Dies ist z. B. bei hohen Schleierwolken der
Fall. Diese sind oft so dünn, dass sie sogar die Sonne hindurch
scheinen lassen. Das liegt daran, dass Eiswolken optisch deutlich
weniger dicht sind, als Wasserwolken. Setzt man in Gedanken einen
Wassertropfen und eine kleine Schneeflocke nebeneinander, ist das
auch sehr einsichtig.
Besteht die Wolke hingegen zu großen Teilen aus flüssigen Partikeln,
so ergeben sich meist klar abgegrenzte Strukturen. Das ist z. B. bei
einer Quellwolke der Fall. Entweder gibt es ein Wolkentröpfchen, dann
ist es deutlich zu sehen, oder eben nicht.
Die Gewitterwolke als mächtigste aller Wolkenformen vereint beide
Sachen. So sieht man in den unteren Teilen einer ausgewachsenen
Gewitterwolke die klaren Quellstrukturen, während ihre Oberseite
fasrig ausfranst.

Das war ein kleiner Einblick in eine noch viel umfangreichere
Materie. Auf vielseitige Wolkenformen müssen Sie nun längere Zeit
warten. Bis auf Weiteres dominiert zu Nebel und Hochnebel neigendes
Hochdruckwetter. Und das ist bekanntlich entweder einheitsblau oder
einheitsgrau.

© Deutscher Wetterdienst

Bild: DWD