Schnee

 

 

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Schnee

Bedingungen für Schneefall

ist die häufigste Form festen Niederschlags, der aus einzelnen oder aneinanderhaftenden Eiskristallen (Schneeflocken) besteht. Einzelne Eiskristalle haben einen Durchmesser zwischen 1 bis 5 mm, während die Größe von Schneeflocken 1 bis 3 cm betragen kann. Die Form der Eiskristalle hängt von der Temperatur ab, bei der sie gebildet werden.

Nur wenn Wolken fast vollständig vereist sind, können sich Schneeflocken bilden. Die Wolken enthalten dann winzige Eiskristalle mit unterschiedlichen Formen. Zum Wachsen der Eiskristalle darf die Temperatur allenfalls geringfügig über dem Gefrierpunkt liegen. Außerdem muß sich noch genügend Wasserdampf in der Wolke befinden. Nur dann können die Eiskristalle wachsen. Hierauf wurde schon oben zum Entstehen von Regentropfen eingegangen.

Ein Eiskristall fällt auf dem Weg zum Boden durch verschieden temperierte Luftschichten, dementsprechend verschiedenartig ist sein Schicksal. Wenn Eiskristalle nach unten sinken und dabei mit anderen Eiskristallen zusammenstoßen, bilden sich Schneeflocken. Eine große Schneeflocke besteht aus Hunderten einzelner Eiskristalle. Deswegen gleicht auch kein Schneestern dem anderen. Die Temperatur der unteren Luftschichten ist außerdem dafür verantwortlich, daß überhaupt Schnee fällt. Die Luft darf nämlich auf keinen Fall deutlich wärmer als 0 °C sein, da sonst die Eiskristalle schmelzen und einfach nur Regen fällt. Nur wenn die Lufttemperatur bis zur Erdoberfläche allenfalls geringfügig über dem Gefrierpunkt liegt, erreicht die Schneeflocke den Boden, ohne vorher zu schmelzen.

Bei der Vorhersage von Schnee oder Regen ist also die Temperatur der Luft unter der Wolke entscheidend. Einen guten Aufschluß gibt dabei die sog. relative Topographie zwischen dem 1.000 hPa und dem 500 hPa-Niveau. Die relative Topographie ist der vertikaler Abstand von zwei isobaren Flächen. Die relative Topographie zweier isobarer Flächen wird üblicherweise in Form einer Karte (Höhenwetterkarte) dargestellt. Sie zeigt die Verteilung von kalter und warmer Luft im betrachteten Höhen- bzw. Druckintervall an. Ist die Luft kalt, so ist auch der Abstand zwischen den Isobaren Flächen gering (Wie jeder weiß, zieht Kälte zusammen. Daher sind im Winter die Tage und die Ferien kürzer, während im Sommer die Tage bis zu 16 Stunden hell sind und die Ferien 6 Wochen dauern ;-) und Schneefall ist möglich. Ist dieser Abstand aber groß, ist die Luft warm und Regen daher wahrscheinlich.

Wie beim Regen gibt es auch beim Niederschlag als Schnee zwei Erscheinungsformen: Den Scheeschauer und den Schneefall. Der Schneeschauer fällt wie der Regenschauer aus Konvektionswolken, ist also das Ergebnis einer labil geschichteten Atmosphäre. Schneefall resultiert dagegen aus einer allmählichen Hebung der Luft. Ist dieser Aufgleitprozeß sehr großräumig, kommt es zu verbreiteten und lang andauernden Schneefällen.

Die grundlegenden Vorgänge bei der Bildung von Niederschlag sind im Kapitel Niederschlag erläutert.

 

Kristallbildung

Eiskristall

plättchenförmiger Eiskristall

 

Eiskristall, Mischform aus Plättchen und Stern

Schnee entsteht, wenn sich in den Wolken feinste Tröpfchen unterkühlten Wassers an Kristallisationskeimen (zum Beispiel Staubteilchen) anlagern und dort gefrieren. Das geschieht aber erst bei Temperaturen unter -12 °C, wobei Wasser in Abwesenheit von Kristallisationsansätzen bei bis zu -40 °C flüssig bleiben kann. Die entstehenden Eiskristalle messen anfänglich weniger als 0,1 mm. Nicht zuletzt durch den unterschiedlichen Dampfdruck über Eis und dem - unterkühlten - Wasser wachsen die Kristalle weiter an. Zudem resublimiert der in der Luft enthaltene Wasserdampf, geht also direkt in Eis über und trägt damit zum Kristallwachstum bei. Es bilden sich die bekannten sechseckigen Formen aus. Wegen der besonderen Struktur der Wassermoleküle sind dabei nur Winkel von exakt 60° bzw. 120° möglich. Schließlich fallen die Kristalle durch ihr zunehmendes Gewicht nach unten.

Die unterschiedlichen Formen der Schneekristalle hängen von der Temperatur ab. Bei tieferen Temperaturen bilden sich Plättchen oder Prismen aus, bei höheren Temperaturen sechsarmige Sterne. Auch die Luftfeuchtigkeit beeinflußt das Kristallwachstum. Wenn sich Schneekristalle bilden, steigt in der Wolke auch die Temperatur, denn beim Gefrieren geben die Kristalle Wärme ab, während sie beim Verdunsten Wärme aufnehmen.

Infolge der in Wolken herrschenden Thermik, können sich die Kristalle u.U. mehrfach vertikal durch die Erdatmosphäre bewegen, wobei sie teilweise aufgeschmolzen werden und wieder neu kristallisieren können. Dadurch wird die Regelmäßigkeit der Kristalle durchbrochen und es bilden sich komplexe Mischformen aus. Sie weisen eine verblüffend hohe Formenvielfalt auf. Mit hoher Wahrscheinlichkeit gibt es und gab es noch nie zwei komplexe Schneekristalle, die exakt gleich waren. Der Grund hierfür liegt in den sehr großen kombinatorischen Möglichkeiten vieler einzelner Merkmale. Eine Schneeflocke enthält etwa 1018 Wassermoleküle, darunter ca. 1014 Deuterium-Atome. Auch im sichtbaren Bereich eines Lichtmikroskops lassen sich leicht schon hundert Merkmale unterscheiden, die an verschiedenen Orten ausgebildet werden können. In Kombination ergeben sich sehr viele mögliche Variationen, weshalb die möglichen Formen komplexer Kristalle äußerst zahlreich sind, weit größer als die Anzahl an Atomen im Weltall. Ebenso verblüffend wie die beobachtete Formenvielfalt ist die ausgeprägte Symmetrie, die manchen Schneekristallen eine hohe Selbstähnlichkeit verleiht und sie zu einem Vorzugsbeispiel der fraktalen Geometrie werden ließ. Die größte Komplexität der Schneekristalle zeigt sich bei einer hohen Luftfeuchtigkeit, da diese auch noch filigraneren Strukturen das Wachsen ermöglicht. Bei sehr niedrigen Temperaturen sind die Eiskristalle nicht nur kleiner und einfacher gebaut, sondern es schneit auch weniger als bei Temperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt, da die Luft dann kaum noch Feuchtigkeit enthält.

 

Schneeflocken

Schneelandschaft

Liegt die Lufttemperatur also nahe am Gefrierpunkt, werden die einzelnen Eiskristalle durch kleine Wassertröpfchen miteinander verklebt und es entstehen an einen Wattebausch erinnernde Schneeflocken. Bei trockener Luft kann in kälteren Luftschichten gebildeter Schnee noch bei Temperaturen um 5 °C als Schnee den Erdboden erreichen, da ein Teil der Flocke schmilzt oder sublimiert und die dafür aufzubringende Energie die verbleibende Flocke kühlt. Andererseits kann auch bei Temperaturen unter 0 °C noch Regen fallen, dann aber als sog. gefrierender Regen. Diese Komponenten hängen von Struktur und Schichtungsstabilität der oberen und unteren Luftschichten, von geografischen Einflüssen sowie Wetterelementen wie zum Beispiel Kaltlufttropfen ab. Bei tiefen Temperaturen bilden sich nur sehr kleine Flöckchen, sog. Schneegriesel.

Die weiße Farbe des Schnees liegt darin begründet, daß Schnee aus Eiskristallen besteht. Jeder einzelne Kristall ist − wie Eis als solches − transparent, weshalb das Licht aller sichtbaren Wellenlängen an den Grenzflächen zwischen den Eiskristallen und der umgebenden Luft reflektiert und gestreut wird. Das führt zu einer diffusen Reflexion, so daß der Schnee daher weiß erscheint. Ein ähnlicher Effekt ist beispielsweise auch bei Salz oder Zucker zu beobachten.

Der mittlere Durchmesser von Schneeflocken beträgt ca. 5 mm, bei einem Gewicht von 0,004 Gramm. Je höher die Temperatur wird, desto größer werden die Flocken, da die Kristalle schmelzen und zu großen Flocken verkleben. Das Guinness-Buch der Rekorde verzeichnet für die größte je gesehene Schneeflocke einen Durchmesser von 38 Zentimetern.

 

Schneegriesel

Schneegriesel besteht aus undurchsichtigen, kleinen, weißen Eiskörnchen mit rauhreifartigem Überzug. Die Körnchen haben einen Durchmesser von weniger als 1 mm und fallen bei Temperaturen unter 0 Grad. Im Gegensatz zu Reifgraupelkörnern springen Schneegrieselkörnchen auf hartem Boden nicht auf und zerbrechen auch nicht. Schneegriesel fällt eher aus Stratusbewölkung oder Nebel und nie schauerartig. Die Niederschlagsmenge ist meist gering.

 

Schneetreiben

Schneetreiben herrscht, wenn am Boden liegender Schnee durch Wind in Augenhöhe des Beobachters aufgewirbelt wird und die Sichtweite in Augenhöhe unter 1 km sinkt. Schneetreiben unterhalb der Augenhöhe des Betrachters wird als Schneefegen bezeichnet.

Schneefegen

Schneefegen herrscht, wenn am Boden liegender Schnee unterhalb der Augenhöhe des Betrachters durch Wind in der bodennächsten Luftschicht aufgewirbelt wird. Die Sicht in Augenhöhe des Beobachters wird dadurch nicht beeinträchtigt. Sinkt die Sichtweite auch in Augenhöhe unter 1 km, herrscht auch Schneetreiben.

Schneefegen ist eine der Folgen eines Schneesturms, kann aber auch durch niederschlagsfreie Starkwinde hervorgerufen werden, die schon liegenden Schnee wieder aufwirbeln und verfrachten. Schneefegen führt zu Schneeverwehungen. Im Gebirge, wo sich aufgrund des rauen Terrains die Unterscheidung zwischen Schneefegen und Schneetreiben nicht treffen läßt, führt dies zu Schneewechten, welche mit als Hauptauslöser von Lawinen gelten.

 

Wetterkartensymbole Schnee

Symbol

Nummer

Beschreibung

22

Schneefall (nicht als Schauer) hat in der letzten Stunde aufgehört

23

Schneeregen oder Eiskörner (nicht als Schauer) hat in der letzten Stunde aufgehört

26

Schnee- oder Schneeregenschauer hat in der letzten Stunde aufgehört

36

leichtes oder mäßiges Schneefegen (unter Augenhöhe)

37

starkes Schneefegen (unter Augenhöhe)

38

leichtes oder mäßiges Schneetreiben (über Augenhöhe)

39

starkes Schneefegen (über Augenhöhe)

68

leichter Regen bzw. Sprühregen mit Schneeanteilen vermischt

69

mäßiger oder starker Regen bzw. Sprühregen mit Schneeanteilen vermischt

70

leichter Schneefall mit Unterbrechungen

71

leichter Schneefall ohne Unterbrechungen

72

mäßiger Schneefall mit Unterbrechungen

73

mäßiger Schneefall ohne Unterbrechungen

74

starker Schneefall mit Unterbrechungen

75

starker Schneefall ohne Unterbrechungen

77

Schneegriesel, mit oder ohne Nebel

78

einzelne Schneeflocken, mit oder ohne Nebel

83

leichter Schneeregenschauer

84

mäßiger oder starker Schneeregenschauer

85

leichter Schneeschauer

86

mäßiger oder starker Schneeschauer

87

leichter Graupelschauer, mit oder ohne Regen bzw. Schneeregen

88

mäßiger oder starker Graupelschauer mit oder ohne Regen bzw. Schneeregen

89

leichter Hagelschauer mit oder ohne Regen bzw. Schneeregen, jedoch ohne Donner

90

mäßiger oder starker Hagelschauer mit oder ohne Regen bzw. Schneeregen, jedoch ohne Donner

93

Gewitter während der letzten Stunde, jetzt aber nur noch leichter Niederschlag als Schneefall, Schneeregen oder Hagel zum Beobachtungszeitpunkt

94

Gewitter während der letzten Stunde, jetzt aber nur noch mäßiger oder starker Niederschlag als Schneefall, Schneeregen oder Hagel zum Beobachtungszeitpunkt

95

Leichtes oder mäßiges Gewitter ohne Hagel aber mit Regen, Schneefall oder Schneeregen zum Beobachtungszeitpunkt

97

Starkes Gewitter ohne Hagel aber mit Regen oder Schneefall zum Beobachtungszeitpunkt

 

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