Wie Klimaforscher den Himmel vermessen

Wolken sind Ansammlungen sehr feiner Wassertröpfchen – also Nebel – oder Eiskristallen in der Atmosphäre. Die Vielfalt ihrer Formen und Farben scheint grenzenlos. Die auf dem Bild zu sehenden beulenförmigen Mammatuswolken bilden sich meist am Rand von Gewitterfronten. Am eindrucksvollsten sind sie in Äquatornähe zu beobachten.

Die linsenförmige Wolkenart Lenticularis ist häufig in der Nähe von Bergen zu finden. Oft sind sie bei Föhnwetter zu sehen und können sich in mehreren Schichten überlagern.

Cirruswolken finden sich zwischen 10.000 und 13.500 Meter Höhe über der Erdoberfläche. Sie bestehen aus Eiskristallen und stehen in Hochdruckgebieten häufig als Schönwetterwolken am Himmel.

Exotisches Himmelsschauspiel: Perlmutterwolken treten im polaren Winter der Antarktis und Arktis, 22 bis 29 Kilometer hoch in der Stratosphäre auf. Bestimmte Kaltluftgebiete, die sogenannten Polarwirbel, sind Voraussetzung für ihre Entstehung. Sie bestehen aus unzähligen Eiskristallen und bieten ein eindrucksvolles, schillerndes Farbenspiel. Das liegt daran, dass die unterschiedlich großen Kristalle das Sonnenlicht in jeweils anderen Winkeln brechen.

An der Oberseite von Cumulonimbuswolken, auch Ambosswolken genannt, herrscht thermisches Gleichgewicht. Von unten nachströmende Luft kann sich nur seitwärts ausbreiten. Die massigen Wolkengebirge bringen Niederschläge aller Art mit sich – Regen, Graupel, Hagel oder Schnee – und häufig auch Gewitter.

Zwischen 20 und 30 Millionen Blitze produzieren die Wolken in der Erdatmosphäre – und zwar jeden Tag. Während eines Gewitters tritt ein Blitz als Folge elektrostatischer Aufladung der Wassertröpfchen auf, aus denen die Wolken bestehen. Am häufigsten sind Blitze zwischen Cumulonimbus-Wolken und der Erde zu beobachten. Obwohl bereits im 18. Jahrhundert bewiesen werden konnte, dass bei Gewittern eine elektrische Spannung zwischen Wolken und Erde besteht, ist bis heute nicht hundertprozentig geklärt, wie der Starkstrom aus den Wolken genau ausgelöst wird.

Eine Superzelle rotiert bedrohlich über den US-Bundesstaat Wyoming hinweg. Die gigantisch großen Gewitterwolken treten jährlich tausendfach auf, vor allem in den USA. Häufig bringen sie Wirbelstürme mit sich und bestimmen das Wetter deutlich länger als einfache Gewitterfronten. Bis zu 50 Kilometer kann ihre Unterseite breit sein – perfekte Entstehungsbedingungen für einen Tornado.

Sturmjäger fühlen sich scheinbar geradezu magisch zum Unwetter hingezogen, viele von ihnen wagen sich bis ins Zentrum von Wirbelstürmen hinein. Sie fürchten weder Superzellen noch Tornados. Je spektakulärer die Formationen erscheinen, die sich am Firmament zusammenbrauen, desto besser…

Aus dieser Superzelle heraus hat sich ein Tornado entwickelt, der über die Stadt Memphis (US-Bundesstaat Tennessee) hinwegzieht. Die Wirbelstürme erreichen Windgeschwindigkeiten von bis zu 500 Stundenkilometern. Nicht nur an Land sind sie gefürchtet, sondern auch über dem Meer. Hier werden sie Wasserhosen genannt und können selbst schwere Boote zum Kentern bringen.

Stratocumulus-Wolken, auch Haufenschichtwolken genannt, bestehen aus Wasser und Schneekristallen. Niederschlag fällt aus ihnen eher selten. Sie sind die in Mitteleuropa am häufigsten auftretende Wolkenart.

Die von Flugzeugen verursachten Kondensstreifen sind sozusagen künstlich erzeugte Wolken. Sie bestehen aus Eiskristallen und werden meist zu den Cirruswolken gerechnet. Klimaforscher beschäftigen sich mit der Frage, wie sehr die Kondensstreifen im Zusammenspiel mit Flugzeugabgasen und Staubpartikeln in der Atmosphäre zur Erderwärmung beitragen. Im aktuellen Report zum Klimawandel des Weltklimarates (IPCC) wird geschätzt, dass sie etwa zwei Prozent zum vom Menschen verursachten Klimawandel beitragen.

Eine durchschnittliche Cumulus- oder Schönwetterwolke wiegt zwischen fünf und zehn Tonnen – bei einem Kilometer Höhe und hundert mal hundert Metern Umfang. Eine prall gefüllte Regenwolke mit den gleichen Ausmaßen brächte dagegen bis zu 300 Tonnen auf die Waage.

Dunstiges Schauspiel: Weit oben am Himmel über Nord-Norwegen wird eine Formation von Cirrocumulus-Wolken von einem Cirrostratus-Schleier unterwandert. Typisch ist die ringförmige Halo-Erscheinung um die Sonne, die mit dem weißlichen Wolkenschleier einhergeht.

Trotz modernster Technik können kein Computer und kein Mensch genau vorhersagen, welche Wolkenformationen tatsächlich zu einem bestimmten Zeitpunkt über einem bestimmten Ort zu sehen sein werden.

Mit Sicherheit wird die Klimaforschung noch zahlreiche neue und überraschende Fakten über die Wolken herausfinden. Viele Fragen über die abstrakten und vergänglichen Himmelsgebilde sind offen. Sie werden uns auch in Zukunft beim Blick zum Himmel immer wieder mit auf ihre rätselhafte Reise um die Erde nehmen.