Wie entsteht Hagel?
Heute steht eine Schwergewitterlage an und vor allem Großhagel kann zu teils erheblichen Schäden führen. Doch wie entsteht Hagel überhaupt und was für Bedingungen müssen dafür gegeben sein?
Hagel verursacht oftmals erhebliche Schäden und gehört in Deutschland zu den schadensträchtigsten Wetterereignissen überhaupt, allerdings sind die Ereignisse mit besonders schlimmen Auswirkungen eher selten. Vor allem die hohe Bewegungsenergie (kinetische Energie) der Hagelgeschosse führt an Gebäuden, Fahrzeugen und landwirtschaftlichen Flächen zu großen Schäden. Beispielsweise verursachte das "Münchner Hagelunwetter" am 12.07.1984 Versicherungsschäden von mehreren hundert Millionen Euro. Am heutigen Dienstag und in der kommenden Nacht zum Mittwoch sind die Bedingungen für die Hagelbildung in Deutschland sehr günstig. Vor allem in einem breiten Streifen quer über der Mitte des Landes können sich einzelne Superzellen samt großem Hagel mit Korngrößen um 5 cm entwickeln. In der nachfolgenden Grafik sind die Bereiche, in denen die Wahrscheinlichkeit für die Bildung schwerer Gewitter deutlich erhöht ist, dargestellt.
Großer Hagel bildet sich dabei nur in hochreichenden organisierten Gewitterzellen wie beispielsweise Superzellen, Multizellen, Gewitterlinien oder mesoskaligen konvektiven Systemen. Der Grund dafür ist, dass sich nur bei hohen Vertikalgeschwindigkeiten, bei einer langen Aufenthaltsdauer in der Wolke und einem hohen Flüssigwassergehalt große Hagelkörner bilden können.
Damit sich im ersten Schritt ein Hagelkorn entwickeln kann, setzt das voraus, dass sich kleine Eispartikel in der Atmosphäre bilden. Dies nennt man Nukleation. Dabei können sich die Eisteilchen bereits bei Temperaturen knapp unter 0°C formieren, indem Wassertröpfchen an Eiskeimen anfrieren. Damit das kleine Hagelkorn (Nuklei) weiter anwachsen kann, müssen sich weitere Tröpfchen oder Eisteilchen anlagern. Diesen Vorgang nennt man Akkreszenz. In der Grafik wird der Vorgang der Entstehung aufgezeigt.
Um ein weiteres Wachstum des Hagelkorns zu erreichen, müssen sich weitere unterkühlte Wassertröpfchen an das Hagelembryo anlagern. Dies geschieht besonders im Bereich des Aufwindes, denn hier können durch den Vertikalwind besonders viele unterkühlte Tröpfchen herangeführt werden. Für das Wachstum des Hagelkorns ist es dabei maßgeblich entscheidend, wie lange sich das Hagelembryo im Bereich der unterkühlten Tröpfchen halten kann. Besonders in Superzellen können sich sehr große Hagelsteine bilden, denn durch die lange Verweildauer im spiralförmigen Aufwindschlauch können sich sehr viele unterkühlte Wassertröpfchen an ein Hagelkorn anlagern. Das bedeutet, dass die Akkreszenzrate relativ hoch ist.
Sicherlich haben Sie auch schon festgestellt, dass Hagelkörner unterschiedlich aussehen und aufgebaut sind. Verantwortlich dafür ist, ob das Anwachsen des Hagelkorns trocken oder feucht erfolgt. Beim trockenen Wachstum werden kleine Luftbläschen in das Hagelkorn eingeschlossen und die entstehende Hagelschicht erscheint opak (undurchsichtig). Durchsichtig hingegen wird das Hagelkorn beim feuchten Wachstum. Oftmals kommt es bei der Hagelentstehung zu einem Wechsel der angesprochenen Wachstumsarten, sodass ein Hagelkorn aus durchsichtigen und undurchsichtigen Schichten besteht.
Ist das Hagelkorn schwer genug geworden und überwiegt die Gravitationskraft (Erdanziehungskraft) gegenüber der Auftriebskraft, die das Hagelkorn durch starke Aufwinde erfährt, fällt das Hagelkorn zu Boden und kann die eingangs erwähnten großen Schäden verursachen.
Dipl.-Met. Marcel Schmid
Deutscher Wetterdienst