Moderne Wettervorhersagen beruhen auf komplexen Computersimulatoren. Diese Simulatoren verwenden alle physikalischen Gleichungen, die die Atmosphäre beschreiben, einschließlich der Luftbewegung, der Sonnenwärme und der Bildung von Wolken und Regen.
Inkrementelle Verbesserungen der Prognosen im Laufe der Zeit bedeuten, dass moderne fünftägige Wettervorhersagen genauso geschickt sind wie dreitägige Vorhersagen vor 20 Jahren.
Aber Sie brauchen keinen Supercomputer, um vorherzusagen, wie sich das Wetter über Ihrem Kopf in den nächsten Stunden ändern wird – das ist seit Jahrtausenden kulturübergreifend bekannt. Indem Sie den Himmel über Ihnen im Auge behalten und ein wenig darüber wissen, wie sich Wolken bilden, können Sie vorhersagen, ob Regen auf dem Weg ist.
Und ein wenig Verständnis der Physik hinter der Wolkenbildung unterstreicht die Komplexität der Atmosphäre und wirft ein Licht darauf, warum die Vorhersage des Wetters über ein paar Tage hinaus ein so herausforderndes Problem ist.
Hier sind sechs Wolken, nach denen Sie Ausschau halten sollten, und wie sie Ihnen helfen können, das Wetter zu verstehen.
1) Kumulus
Wolken bilden sich, wenn die Luft auf den Taupunkt abkühlt, die Temperatur, bei der die Luft nicht mehr ihren gesamten Wasserdampf aufnehmen kann. Bei dieser Temperatur kondensiert Wasserdampf zu flüssigen Wassertröpfchen, die wir als Wolke beobachten. Damit dieser Prozess abläuft, muss Luft gezwungen werden, in der Atmosphäre aufzusteigen, oder feuchte Luft muss mit einer kalten Oberfläche in Kontakt kommen.
An einem sonnigen Tag erwärmt die Sonnenstrahlung das Land, was wiederum die Luft direkt darüber erwärmt. Diese erwärmte Luft steigt durch Konvektion auf und bildet Cumulus. Diese „Schönwetter“ -Wolken sehen aus wie Watte. Wenn Sie einen mit Cumulus gefüllten Himmel betrachten, stellen Sie möglicherweise fest, dass sie flache Basen haben, die alle auf derselben Ebene liegen. In dieser Höhe hat sich die Luft vom Boden bis zum Taupunkt abgekühlt. Kumuluswolken regnen im Allgemeinen nicht – Sie haben schönes Wetter.
2) Cumulonimbus
Während kleine Cumulus nicht regnen, ist es ein Zeichen dafür, dass intensiver Regen auf dem Weg ist, wenn Sie bemerken, dass Cumulus größer wird und sich höher in die Atmosphäre erstreckt. Dies ist im Sommer üblich, wobei sich der morgendliche Cumulus am Nachmittag zu tiefen Cumulonimbus (Gewitterwolken) entwickelt.
In Bodennähe sind Cumulonimbus gut definiert, aber höher oben sehen sie an den Rändern wispy aus. Dieser Übergang zeigt an, dass die Wolke nicht mehr aus Wassertröpfchen besteht, sondern aus Eiskristallen. Wenn Windböen Wassertröpfchen außerhalb der Wolke blasen, verdunsten sie in der trockeneren Umgebung schnell und geben Wasserwolken eine sehr scharfe Kante. Auf der anderen Seite verdunsten Eiskristalle, die außerhalb der Wolke getragen werden, nicht schnell und geben ein wispy Aussehen.
Cumulonimbus sind oft abgeflacht. Innerhalb des Cumulonimbus steigt warme Luft durch Konvektion auf. Dabei kühlt es allmählich ab, bis es die gleiche Temperatur wie die umgebende Atmosphäre hat. Auf diesem Niveau ist die Luft nicht mehr schwimmfähig, kann also nicht weiter steigen. Stattdessen breitet es sich aus und bildet eine charakteristische Ambossform.
3) Zirrus
Zirren bilden sich sehr hoch in der Atmosphäre. Sie sind wispy und bestehen ausschließlich aus Eiskristallen, die durch die Atmosphäre fallen. Wenn Cirrus horizontal von Winden getragen werden, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, nehmen sie eine charakteristische Hakenform an. Nur in sehr großen Höhen oder Breiten produzieren Zirren Regen am Boden.
Wenn Sie jedoch bemerken, dass Cirrus mehr vom Himmel bedeckt und tiefer und dicker wird, ist dies ein guter Hinweis darauf, dass sich eine Warmfront nähert. In einer Warmfront treffen sich eine warme und eine kalte Luftmasse. Die leichtere warme Luft wird gezwungen, über die kalte Luftmasse aufzusteigen, was zur Wolkenbildung führt. Die sich senkenden Wolken zeigen an, dass sich die Front nähert und in den nächsten 12 Stunden eine Regenperiode ergibt.
4) Stratus
Stratus ist eine niedrige kontinuierliche Wolkendecke, die den Himmel bedeckt. Stratus bildet sich durch sanft aufsteigende Luft oder durch einen milden Wind, der feuchte Luft über eine kalte Land- oder Meeresoberfläche bringt. Stratus Wolke ist dünn, so dass, während die Bedingungen düster fühlen, regen ist unwahrscheinlich, und höchstens wird ein leichter Nieselregen sein. Wenn Sie also jemals an einem nebligen Tag in den Bergen spazieren gegangen sind, sind Sie in den Wolken gelaufen.
5) Lenticular
Unsere letzten beiden Wolkentypen werden Ihnen nicht helfen, das kommende Wetter vorherzusagen, aber sie geben einen Einblick in die außerordentlich komplizierten Bewegungen der Atmosphäre. Glatte, linsenförmige Lentikularwolken bilden sich, wenn Luft über eine Bergkette geblasen wird.
Am Berg vorbei sinkt die Luft wieder auf das vorherige Niveau. Wenn es sinkt, erwärmt es sich und die Wolke verdunstet. Aber es kann überschwingen, in welchem Fall die Luftmasse wieder aufsteigt und sich eine weitere linsenförmige Wolke bildet. Dies kann zu einer Reihe von Wolken führen, die sich weit über die Bergkette hinaus erstrecken. Die Wechselwirkung von Wind mit Bergen und anderen Oberflächenmerkmalen ist eines der vielen Details, die in Computersimulatoren dargestellt werden müssen, um genaue Vorhersagen des Wetters zu erhalten.
6) Kelvin-Helmholtz
Und schließlich mein persönlicher Favorit. Die Kelvin-Helmholtz-Wolke ähnelt einer brechenden Meereswelle. Wenn sich Luftmassen in verschiedenen Höhen horizontal mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, wird die Situation instabil. Die Grenze zwischen den Luftmassen beginnt sich zu kräuseln und bildet schließlich größere Wellen.
Kelvin-Helmholtz–Wolken sind selten – das einzige Mal, dass ich eine entdeckte, war über Jütland, Westdänemark – weil wir diesen Prozess nur in der Atmosphäre sehen können, wenn die untere Luftmasse eine Wolke enthält. Die Wolke kann dann die brechenden Wellen aufspüren und die Komplexität der sonst unsichtbaren Bewegungen über unseren Köpfen enthüllen.
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