Niederschlag

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Dieser Artikel behandelt den meteorologischen Begriff Niederschlag, weitere Bedeutungen unter Niederschlag (Begriffsklärung)

Unter Niederschlag versteht man in der Meteorologie Wasser inklusive seiner Verunreinigungen, das aus Wolken, Nebel oder Dunst (beides Wolken in Kontakt mit dem Boden) oder wasserdampf­haltiger Luft (Luftfeuchtigkeit) stammt und das

  • infolge der Schwerkraft in flüssiger oder fester Form auf die Erde fällt
  • oder vom Wind aufgewirbelt wird
  • oder sich auf der Erde ablagert oder abfließt
  • oder sich in fester Form aus (unterkühltem) Wasser als Vereisung an Oberflächen anlagert
  • oder sich als Beschlag[1][2] direkt durch Kondensation oder Resublimation an Objekten absetzt [3]
Beispiele von flüssigem Niederschlag
fallend aufgeweht abgelagert
oder
abfließend
angelagert kondensiert
Regen
Eisregen
Tropfen
Schlag­regen Regen­pfütze
Regen­wasser
Schneeschmelze
Nebeltraufe
Nebeltau
Tau
Kondenswasser
Beispiele von festem Niederschlag
fallend aufgeweht abgelagert angelagert
(Vereisung)
resublimiert
Schnee
Graupel
Hagel
Schneegriesel
Eiskorn
Schnee­gestöber
Schnee­sturm
Blizzard
Schnee­treiben
Schnee­fegen
Trieb­schnee
Flugschnee
Schneedecke
Schnee­verwehung
Schwimmschnee
Wechte
Schneematsch
Raureif
Raufrost
Raueis
Eisblume
Eis
Klareis
Eisglätte
Eiszapfen
Reif
Flimmer­schnee

Bei der Kondensation aus feuchter Luft geht Kondensationswärme, beim Resublimieren geht Resublimationswärme aus dem Wasserdampf, beim Gefrieren geht Gefrierwärme aus dem Wasser in die Umgebung (Luft, Wasser, Bewuchs, sonstige Oberflächen) über. Gefriert unterkühlter Nebel oder unterkühlter Regen so ist der Wärmeübergang gering. Beim Verdunsten und Sublimieren von Niederschlag wird Wärme der Umgebung entzogen, dies wirkt abkühlend verhindert eine Überhitzung der Erdoberfläche und reguliert das (Klein)Klima.

Wolken entstehen von Kondensationskeimen ausgehend durch Kondensation der Feuchtigkeit in der Luft . Um wieder als Niederschlag auf die Erdoberfläche fallen zu können, muss die Größe (bzw. Masse) der kondensierten Teilchen einen bestimmten Wert überschreiten. Durch den Niederschlag wird der Wasserkreislauf geschlossen.

Die Häufigkeit und die durchschnittliche Menge des Niederschlages sind charakteristisch für die entsprechenden geographischen Gebiete. Der Niederschlag ist dabei ein Faktor, der das lokale Klima bestimmt. Besonders für die Landwirtschaft ist dies relevant, da erst ab einer bestimmten Niederschlagsmenge erfolgreicher Regenfeldbau möglich ist. Verschiedene Niederschlagsmengen können somit auch bestimmten Ökozonen zugeordnet werden.

Spezifikationen

Regen
Schnee
Hagel
Bezeichnung Art Endzustand Beschreibung
Regen fallend flüssig Wasser in Tropfenform, andere Typen: Nieselregen, Eisregen (unterkühltes Wasser, das schlagartig bei Auftreffen gefriert)
Nebelnässen fallend flüssig Wasser in sehr kleiner Tropfenform. Deswegen sehr kleine Niederschlagsmenge
Schnee fallend fest Lockere, feste Form (Ab etwa −12 °C kondensiert der Wasserdampf direkt zu kleinen Eiskristallen (sog. Resublimation – die aber bei Meteorologen oftmals nur Sublimation genannt wird), die sich dann zu Schneeflocken zusammenballen).
Graupel fallend fest Unregelmäßige, feste, sehr leichte (lufthaltige) Form (gefrorene Körnchen von 2–5 mm Größe, die durch kräftige Aufwinde etwa an Kaltfronten entstehen können).
Hagel fallend fest Gefrorene Regentropfen (Eis), >5 mm Durchmesser, die aus einem Kondensationskern und mehreren gefrorenen Schichten bestehen. Es gibt auch unregelmäßig geformte bzw. aus mehreren Einzelkörnern zusammengesetzte Hagelkörner. Die Entstehung erfolgt in Schauern und Gewittern mit sehr starken Aufwinden.
Polarschnee fallend fest Eisnadeln, die bei starkem Frost unmittelbar aus dem Wasserdampf der bodennahen Luft resublimieren und dann zu Boden fallen.
Tau abgesetzt flüssig Wasserdampf, der an Objekten zu feinen Wassertröpfchen kondensiert
Reif abgesetzt fest Wasserdampf, der an Objekten zu feinen, und auf ausgedehnten kalten Flächen (Schnee- bzw. Eisfeldern) bis zu 5 cm großen Eiskristallen resublimiert.

Künstlicher Niederschlag

Niederschlag kann unter bestimmten meteorologischen Konstellationen künstlich erzeugt werden, indem eine große Menge an künstlichen Eiskeimen, also Kondensationskernen (z. B. Silberiodid) in unterkühlte Wolken ausgebracht wird; siehe Hagelflieger. Aus großtechnischen Wasserdampfemissionen stammender Industrieschnee ist ebenso künstlicher Niederschlag, der zivilisatorisch bedingt entstehen kann.

Abgrenzung

Kunstschnee von Beschneiungsanlagen, Kunsteis und Schwarzeis (gefrorenes See- und Meerwasser) werden nicht zu den Niederschlägen gezählt, weil das Wasser nicht direkt und hauptsächlich aus Wolken, Nebel oder Luftfeuchtigkeit stammt. Ortsverlagerter Niederschlag (beispielsweise vom Schneepflug versetzter Schnee, Sprühfahnen, Dachlawinen, Regenwasser in Fließgewässern) bleibt trotzdem Niederschlag.

Gesetzmäßigkeiten der räumlichen Verbreitung der Niederschläge

  1. In den Gebirgen hängen die Niederschlagsmengen von der Streichrichtung zum herrschenden Luftstrom ab. (s. Luv und Lee)
  2. Festlandgebiete erhalten geringere Niederschläge als Meeresgebiete auf gleicher geographischer Breite. (s. Seeklima, Kontinentalklima)
  3. Hohe Niederschlagssummen in Äquatornähe und gemäßigten Breiten wechseln sich mit niedrigen Niederschlagssummen in den außeräquatorialen Tropen und Polargebieten ab. (s. Tropen, Subtropen, Gemäßigte Zone, Polarklima)
  4. In den Tropen sind die Ostteile der tropischen Meere ganzjährig feucht, dagegen sind die Westteile nur im Sommer und im Herbst feucht.

Niederschlagsmessung

Gemessen wird mit zwei verschiedenen Arten von Messgeräten:

  • Nichtregistrierende Niederschlagsmesser (Regenmesser)
  • Registrierende Niederschlagsmesser (Niederschlagsschreiber, Pluviographen)

Die meisten Niederschlagsmesser sammeln den Niederschlag als punktuelle Niederschlagsmessung in einem Messgefäß. Ein Millimeter (Messeinheit) entspricht der Wasserhöhe (Niederschlagshöhe) von 1 mm, die sich ergäbe, wenn kein Wasser abflösse oder verdunstete. Alternativ wird oft auch die Wassermenge (Niederschlagsmenge) in \mathrm{l}/\mathrm{m}^2 (ebene Fläche) angegeben. Ein Millimeter ist gleich einem Liter pro Quadratmeter. Jene Anteile, die nicht in Form flüssigen Wassers vorkommen, werden entweder in die entsprechende Menge desselben umgerechnet (sofern die Dichte bekannt ist), oder bei Schnee und Hagel durch leichte Erwärmung, um die Verdampfung und den Messfehler zu verringern, in Wasser umgewandelt.

Neben der direkten Berechnung vor Ort können Niederschlagsintensitäten auch durch Radarmessungen bestimmt werden. Dazu zieht man die von der Stärke des Regens abhängige Radarreflektivität heran. Über Niederschlagsradare können die gefallenen Mengen inzwischen auch flächendeckend geschätzt werden. Vor allem im Bereich des Hochwassermanagements ist dies von Bedeutung (punktuelle Messwerte verifizieren bzw. kalibrieren). Neben der reinen Niederschlags-Höhe bzw. Menge sind dabei vor allem auch die Niederschlagsintensität und die Niederschlagsdauer wichtig.

Langfristige (klimatologische) Niederschlagsmessungen lassen statistische Berechnungen zu, um die mittlere Häufigkeit von unterschiedlichen Niederschlagsereignissen (v. a. Starkregenereignisse) anzugeben, die Intensität und Dauer zueinander in Bezug setzen.

Niederschlagshöhe

Die Niederschlagshöhe wird, wie in der Meteorologie gebräuchlich, in Millimeter angegeben und gibt wiederum Aufschluss über die Niederschlagsmenge. Bei längerdauernden Niederschlägen kann die Angabe auch pro Zeit erfolgen (z. B. Liter / Stunde); ohne Angabe der Bezugsfläche ist die Angabe in Litern pro Stunde sinnlos.

Wenn die Niederschlagshöhe, bzw. die daraus resultierende Niederschlagsmenge nicht messbar ist, wird sie mit „kleiner 0,1 mm“ angegeben. Bei Schneefall, Hagel oder Graupel wird sie auch in \mathrm{cm} (Zentimeter) angegeben. Eine Umrechnung in die Niederschlagsmenge in Liter bzw. in die wasseräquivalente Niederschlagshöhe pro Quadratmeter kann nur nach Bestimmung der Dichte erfolgen, da bei gefrorenen Niederschlägen große Unterschiede bestehen können.

  • Für Schnee liegt die Dichte zum Beispiel zwischen 30\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^3 (trockener, lockerer Neuschnee) und 200\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^3 (stark gebundener Neuschnee): Neuschnee hat also etwa 110 (bis 115 bis 130) der Dichte von Wasser, setzt sich aber recht schnell (innerhalb von Stunden, insbesondere durch das Gewicht der darübergeschneiten Schichten) auf grob 13 zusammen, so dass 1 Meter Neuschnee und 30 cm gesetzter Schnee etwa 100 mm Regen entsprechen.
  • Bei Hagel bezieht sich die Angabe der Niederschlagshöhe nur auf die Dauer eines Ereignisses und meist nur auf die Höhe der Hagelschicht am Boden (Der Niederschlag in Form von Regen wird extra angegeben). Sie wird entsprechend der Umrechnungen lose Schüttungen in Wassermenge umgerechnet.

Niederschlagsmenge

Die Niederschlagsmenge ist jene Menge flüssigen Wassers (Niederschlagswasser), die sich bei Niederschlag (Regen, Schnee, Hagel, Nebel usw.) in einer definierten Zeitspanne (siehe auch Niederschlagsintensität) in einem geschlossenen Becken gesammelt hätte.

Die Angabe erfolgt in Litern (1 l ist 1 Kubikdezimeter \mathrm{dm}^3 = 10^{-3}\,\mathrm{m}^3). Wenn nicht anders angegeben, bezieht sich die Niederschlagsmenge auf einen Quadratmeter (\mathrm{l}/\mathrm{m}^2) und ist dann zahlenmäßig gleich der Niederschlagshöhe in Millimetern (\mathrm{dm}^3\,\mathrm{m}^{-2} = \tfrac{1}{1000}\,\mathrm{m} )

Faktoren wie Verdunstung, Bodenversickerung oder Abfluss werden bei der Messung nicht berücksichtigt.

Niederschlagsdauer

Der Begriff Niederschlagsdauer steht für die Zeitdauer eines einzelnen Niederschlagsereignisses. Auf Basis der Niederschlagsdauer unterscheidet man zwischen Dauerniederschlägen und Schauern. Zudem ist sie für die Festlegung von Wiederkehrsintervallen von Starkregenereignissen und Überschwemmungsszenarien notwendig.

Niederschlagsintensität

Als Niederschlagsintensität bezeichnet man den Quotienten aus Niederschlagshöhe bzw. -menge und Zeit. Sie ist von der Bemessungsfläche prinzipiell unabhängig, und daher ein normiertes Maß des Niederschlags. Sie hat die Dimension Länge (gemessen in Meter) je Zeit (in Sekunden), also LT−1 in m/s, und wird für Regen in der Regel in Millimeter pro Stunde beziehungsweise Liter je Quadratmeter (und Stunde, was oft unerwähnt bleibt), bei Schnee in Zentimeter pro Stunde angegeben.

  • Regen: 1 Liter pro Quadratmeter und Stunde ergibt 1 mm Regenhöhe/-menge in einer Stunde (mm/h)
  • Schnee: Durchschnittliche Schneehöhe in Zentimeter pro Stunde (cm/h)

Zusammen mit der Niederschlagsmenge beschreibt die Intensität die Charakteristik eines Niederschlags. Andere Angaben für statistische Zwecke können noch Millimeter (bzw. Zentimeter) pro Tag, Woche, Monat oder Jahr sein, oder die Niederschlagsdauer eines Ereignisses.

Ein mittelstarker Regenschauer in Mitteleuropa hat eine Intensität um 5 mm/h, ein Starkregen um 30 mm/h oder als Platzregen 5 mm/5 min. Bei einem heftigen Unwetter kann die Regenmenge auf 50 mm/h und mehr anwachsen[4]. Niederschlagsmengen von wenigen 100 mm in einigen Tagen (etwa 300 mm/4 d) führen schon, wenn sie großflächig sind, zu schweren Hochwasserereignissen an den großen Flüssen. Tropenstürme erreichen Werte von 130 mm/h und weit darüber.

Langfristige Niederschlagsmengen (mittlerer Niederschlag, kumulierter Niederschlag)

Für die durchschnittliche Höhe des Niederschlags im Laufe einer bestimmten Periode an einem definierten Ort oder in einer bestimmten Region existieren folgende meteorologische-klimatologischen Ausdrücke.

  • Monatsniederschlag, oder auch Monatsmittel des Niederschlags, ist die gesamte Niederschlagshöhe eines bestimmten Monats gemittelt über eine bestimmte Anzahl von Jahren (meist 30 Jahre), wobei immer über diesen bestimmten Monat gemittelt wird. Die Angabe erfolgt in Millimeter pro Monat und findet Verwendung in diversen Klimadiagrammen. Bezieht man sich nur auf einen ganz bestimmten Monat, so erfolgt die Angabe inkl. des Jahres.
  • Jahresniederschlag, oder auch Jahresmittel des Niederschlags, ist die gesamte Niederschlagshöhe eines Jahres gemittelt über eine bestimmte Anzahl von Jahren (meist 30 Jahre). Die Angabe erfolgt in Millimeter pro Jahr und findet Verwendung in diversen Klimadiagrammen. Bezieht man sich nur auf ein ganz bestimmtes Jahr, so wird das extra angegeben.

Für die Charakteristika eines speziellen Jahres werden die gemessenen Niederschläge aufsummiert (kumuliert), und dann mit den mittleren Niederschlägen desselben Bemessungszeitraumes verglichen: So kann eine Aussage gemacht werden, ob ein Monat oder Jahr „zu naß“ oder „zu trocken“, ein Winter „schneereich“ ist, oder dass bei einem Starkregenereignis „der Normalniederschlag eines Monats in drei Tagen gefallen“ ist. Ebenso können Klimata und Jahreszeitcharakteristika verglichen werden, also etwa „wintertrocken“, „Niederschlagsmaximum im Spätsommer“.

Niederschlagsrekorde

Regen, Positivrekorde[5]

Zeitintervall Menge (mm) Ort Jahr
1 Minute 38 Barot, Guadeloupe 1970
1 Stunde 401 Shangdi, China 1947
12 Stunden 1.144 Foc-Foc, Réunion 1966
24 Stunden 1.825 Foc-Foc, Réunion 1966
1 Woche 5.003 Commerson, Réunion 1980
1 Monat 9.300 Cherrapunji, Indien 07/1861
12 Monate 26.461[6][7] Cherrapunji, Indien 08/1860–07/1861
  • Deutschland:
    • Beim Elbehochwasser im August 2002 fielen binnen 24 Stunden im Erzgebirge in Zinnwald-Georgenfeld (Sachsen) 312 Millimeter. Die Wiederkehrperiode für solche 24-stündigen Niederschläge liegt bei rund 500 Jahren; das Elbehochwasser war ein „Jahrhunderthochwasser“.[8]
    • Bis dahin galten 260 Millimeter innerhalb von 24 Stunden als deutscher Rekord: vom 6. bis 7. Juli 1906 (jeweils 7 Uhr MESZ) in Zeithain, Kreis Riesa (Sachsen) und vom 7. bis 8. Juli 1954 (jeweils 7 Uhr MESZ) in Stein, Kreis Rosenheim (Oberbayern).[9]

Regional begrenzte Extremniederschläge können auch deutlich höher liegen. So wurde für das Regenereignis am 2. Juni 2008 im baden-württembergischen Killer- und Starzeltal ein Niederschlag von rund 240 Millimeter in einer Stunde ermittelt.[10]


Regen, Negativrekorde[5]

Zeitintervall Menge (mm) Ort Jahr
14,4 Jahre (173 Monate) 0 Arica, Chile 10/1903–01/1918
19 Jahre (228 Monate) 0 Wadi Halfa, Sudan

Siehe auch

Weblinks

 Wiktionary: Niederschlag – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Wettervorhersage:

Einzelnachweise

  1.  Ernst Erhard Schmid (Herausgeber): Grundriss der Meteorologie. Verlag von Leopold Voss, Leipzig 1862 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  2.  Hwlmut Kraus: Die Atmosphäre der Erde. Eine Einführung in die Meteorologie, 3. Auflage. Springer, Berlin Heidelberg New York 2004, ISBN 3-540-20656-6 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. Wetterlexikon des Deutschen Wetterdienstes.
  4. So viel Regen wie noch nie. In: Hamburger Abendblatt. 3. August 2002.
  5. a b WMO - World Meteorological Organization: Annual Report of the World Meteorological Organization 1994. 1995, ISBN 92-63-10824-2.
  6. Niederschlag. Universität Freiburg. Abgerufen am 29. Jänner 2009.
  7. Wetterrekorde. Wupperverband. Abgerufen am 29. Jänner 2009.
  8. Jürg Luterbacher: Flutkatastrophen in Zentraleuropa – Erlebte Geschichte und Szenarien für die Zukunft. (PDF; 435 kB) 2003.
  9. Klimadaten Ostwestfalen-Lippe (Stand 2000)
  10. Bewertung des Hochwasserrisikos und Bestimmung der Gebiete mit signifikantem Hochwasserrisiko in Baden-Württemberg, 2011 [1] (PDF; 2,5 MB)