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Wie entsteht Hagel?
Hagel bedingt starke Aufwinde, die Wassertropfen in die kalten Luftschichten in der Höhe tragen können. Die unterkühlten Wassertropfen gefrieren und wachsen durch die Kollision mit anderen Eiskörnern oder Wassertropfen (Ziffer 1 und 2 in Abb. 1). Solch starke Aufwinde finden sich Gewitterwolken. In der Schweiz kommt Hagel vor allem bei Hitzegewittern im Sommer vor.
Abbildung 1: Schematische Darstellung der Entstehung von Hagel (nach Lohmann et al., 2016). Die Ziffern sind im Text erklärt.
Fallende Eiskörner sammeln in der Gewitterwolke weitere Wassertropfen und Eiskörner (Ziffer 2 zu 3 in Abb. 1). Wird das Eiskorn weiter unten wieder durch die Aufwinde erfasst und in die Höhe getragen, wächst das Hagelkorn weiter.
Ab einer Grösse von 5 mm sprechen wir von einem Hagelkorn. Kleinere Eiskörner werden Graupel genannt.
Ein Hagelkorn kann innerhalb einer Gewitterwolke mehrere Male runterfallen und erneut durch die Aufwinde erfasst und hochgetragen werden (Ziffer 3 bis 6 in Abb. 1).
In der Schweiz können Aufwinde von bis zu 150 km/h entstehen. Je stärker die Aufwinde sind, umso grösser sind die Hagelkörner, die sie in der Luft tragen können. Hagelkörner wachsen so lange, bis sie die Aufwinde nicht mehr tragen können und fallen dann auf die Erdoberfläche (Ziffer 6 zu 7 in Abb. 1).
Während in der Wolke Hagelkörner bis auf die Grösse eines Fussballs heranwachsen können, erreichen sie den Boden wesentlich kleiner. Denn Hagelkörner schmelzen bei ihrem Abwärtsflug durch die wärmeren Luftmassen bis um die Hälfe.
Abbildung 2: Schichtaufbau eines Hagelkorns. © Christiane Heuser / pixelio.de
Zwiebelförmiger Aufbau von Hagelkörnern
Durch das Auf- und Absteigen innerhalb der Wolke erhalten Hagelkörner einen zwiebelförmigen Aufbau mit erkennbar unterschiedlichen Schichten (vgl. Abb. 2). Die Schichten entstehen durch zwei verschiedene Wachstumsprozesse. In den unteren, wärmeren Schichten kollidieren Hagelkörner mit Wassertröpfchen, wobei sich eine dünne flüssige Hülle um das Korn bildet. Diese gefriert zu einer klaren, durchsichtigen Eisschicht. In den oberen Zonen der Wolke, wo die Temperatur um die -40 °C ist, gefriert das unterkühlte Wasser zu Eiskristallen, welche bei einer Kollision direkt ans Hagelkorn gebunden werden. Dadurch entstehen Lufteinschlüsse oder Luftblasen und es bildet sich eine trübe, undurchsichtige Eisschicht.
Mehr Informationen rund um Hagel finden Sie auch in den Lernmodulen zum Thema Hagel des Mobiliar Lab für Naturrisiken. Die Lernmodule enthalten nebst der Entstehung von Hagel auch weitere Informationen zu folgenden Themen:
Modul 1 – Beobachtung und Messung von Hagel
Modul 2 – Hagelvorkommen in der Schweiz
Modul 3 – Hagelrisiko und Schutz vor Hagel
Modul 4 – Hagel, Klimawandel und Risikoentwicklung