Hast du dich schon einmal gefragt, wie aus harmlosen Regentropfen teils riesige Hagelkörner werden, die mitunter erhebliche Schäden anrichten können? Hagel ist ein beeindruckendes Naturschauspiel, das durch ein Zusammenspiel verschiedener Wetterbedingungen entsteht.Heute werfen wir einmal gemeinsam einen Blick hinter die Kulissen dieses faszinierenden Phänomens.

Wie können aus winzigen Wassertröpfchen innerhalb einer Gewitterwolke Hagelkörner entstehen, die mehrere Zentimeter groß werden und mit hoher Geschwindigkeit zu Boden fallen? Hagel gehört zu den eindrucksvollsten Begleiterscheinungen kräftiger Gewitter. Seine Entstehung erfordert jedoch ganz bestimmte Bedingungen in der Atmosphäre.

Entscheidend sind mächtige Gewitterwolken, starke Aufwinde, große Mengen unterkühlten Wassers und ausreichend tiefe Temperaturen in mehreren Kilometern Höhe. Treffen diese Faktoren zusammen, kann eine Gewitterwolke regelrecht zur „Eisfabrik“ werden.

Was ist Hagel?

Als Hagel bezeichnet man festen Niederschlag in Form von Eiskörnern, der überwiegend in kräftigen Gewitterwolken entsteht. Meteorologisch wird üblicherweise ab einem Durchmesser von mindestens 5 Millimetern von Hagel gesprochen. Kleinere Eiskörner werden je nach Beschaffenheit anderen Niederschlagsarten wie Graupel zugeordnet.

Hagelkörner können sehr unterschiedlich aussehen. Manche sind nahezu rund und durchsichtig, andere milchig-weiß, unregelmäßig geformt oder bestehen aus mehreren miteinander verbundenen Eiskörpern. Bei größeren Hagelkörnern sind im Querschnitt häufig verschiedene Eisschichten erkennbar.

Wo entsteht Hagel?

Hagel bildet sich vor allem in hochreichenden Gewitterwolken, den sogenannten Cumulonimbuswolken. Solche Wolken können sich über viele Kilometer in die Höhe erstrecken und bis nahe an die Tropopause heranreichen.

Im Inneren eines kräftigen Gewitters herrschen teilweise sehr starke vertikale Luftbewegungen. Warme und feuchte Luft steigt mit hoher Geschwindigkeit auf und gelangt dadurch in immer kältere Bereiche der Atmosphäre. Genau diese Aufwinde spielen für die Hagelbildung eine entscheidende Rolle.

Wie entsteht ein Hagelkorn?

Am Anfang steht ein kleiner Eiskeim. Dieser kann beispielsweise aus einem gefrorenen Wassertropfen oder einem Graupelkorn hervorgehen. Entscheidend für das weitere Wachstum ist, dass dieser Eiskeim innerhalb der Gewitterwolke auf sogenannte unterkühlte Wassertröpfchen trifft.

Unterkühltes Wasser ist flüssiges Wasser mit einer Temperatur unter 0 Grad Celsius. Solche Tröpfchen können in Wolken auch bei deutlich negativen Temperaturen noch flüssig vorhanden sein. Treffen sie jedoch auf ein Eispartikel, können sie daran gefrieren.

Genau auf diese Weise wächst ein Hagelkorn: Der Eiskeim bewegt sich durch Bereiche mit zahlreichen unterkühlten Wassertropfen. Diese lagern sich an seiner Oberfläche an und gefrieren. Je länger das Hagelkorn in einer günstigen Wachstumszone verbleibt, desto größer kann es werden.

Wird ein Hagelkorn wirklich ständig nach oben und unten geschleudert?

Häufig wird die Hagelentstehung so beschrieben, als würde ein Hagelkorn immer wieder zwischen dem oberen und unteren Bereich einer Gewitterwolke hin- und herpendeln. Dieses Bild ist anschaulich, vereinfacht die tatsächlichen Vorgänge jedoch stark.

Ein Hagelkorn muss nicht zahlreiche vollständige Auf- und Abwärtsbewegungen durch die gesamte Wolke absolvieren. Entscheidend ist vielmehr seine Bewegung relativ zu den komplexen Luftströmungen innerhalb des Gewitters. Besonders in langlebigen, gut organisierten Gewittern können Hagelkörner längere Zeit in Bereichen gehalten werden, in denen starke Aufwinde und reichlich unterkühltes Wasser vorhanden sind.

Solange der Aufwind das wachsende Eispartikel tragen oder seine Fallgeschwindigkeit ausreichend reduzieren kann, bleibt genügend Zeit für weiteres Wachstum.

Warum besitzt Hagel verschiedene Eisschichten?

Schneidet man ein größeres Hagelkorn auf, werden häufig abwechselnd klare und eher milchig-weiße Eisschichten sichtbar. Sie geben Hinweise darauf, unter welchen Bedingungen das Hagelkorn gewachsen ist.

Gefriert auftreffendes Wasser sehr schnell, können kleine Luftbläschen im Eis eingeschlossen werden. Dadurch erscheint das Eis weißlich oder trüb. Steht dagegen genügend Zeit zur Verfügung, damit sich das Wasser vor dem vollständigen Gefrieren auf der Oberfläche verteilt, entsteht eher durchsichtiges und dichteres Eis.

Während seiner Entwicklung kann ein Hagelkorn unterschiedliche Temperatur- und Feuchtebereiche durchlaufen. Dadurch entstehen die charakteristischen Schichten.

Warum werden manche Hagelkörner besonders groß?

Ob nur kleine Hagelkörner oder mehrere Zentimeter große Exemplare entstehen, hängt von mehreren Faktoren ab. Besonders wichtig sind die Stärke und räumliche Ausdehnung des Aufwinds sowie die Menge an unterkühltem Wasser innerhalb der Gewitterwolke.

• Starke Aufwinde: Sie können größere Eispartikel länger in günstigen Wachstumsbereichen halten.
• Viel unterkühltes Wasser: Je mehr flüssiges Wasser zur Verfügung steht, desto schneller kann das Hagelkorn wachsen.
• Ausreichend große Wachstumszone: Das Hagelkorn benötigt genügend Zeit und Wegstrecke innerhalb geeigneter Wolkenbereiche.
• Organisierte Gewitter: Besonders langlebige Gewitterzellen können Bedingungen bieten, unter denen Hagelkörner über längere Zeit wachsen.

Großer Hagel tritt deshalb besonders häufig bei kräftigen und gut organisierten Gewittern auf. Eine besondere Rolle spielen sogenannte Superzellen. Dabei handelt es sich um Gewitter mit einem langlebigen, rotierenden Aufwindbereich. Solche Gewitter können außergewöhnlich starke Aufwinde entwickeln und dadurch die Entstehung großer bis sehr großer Hagelkörner begünstigen.

Wann fällt das Hagelkorn zu Boden?

Ein wachsendes Hagelkorn kann nicht unbegrenzt innerhalb des Gewitters gehalten werden. Irgendwann reicht die aufwärts gerichtete Luftbewegung nicht mehr aus, um seinen Fall ausreichend zu bremsen. Es kann außerdem aus dem kräftigsten Bereich des Aufwinds herausgelangen.

Dann beginnt sein Weg zum Boden. Während des Falls durch wärmere Luftschichten schmilzt das Hagelkorn teilweise. Kleine Hagelkörner können dabei vollständig abschmelzen und den Boden beispielsweise nur noch als große Regentropfen erreichen. Große Hagelkörner besitzen dagegen genügend Eismasse, um trotz des Schmelzprozesses am Erdboden anzukommen.

Warum kann Hagel so gefährlich werden?

Je größer ein Hagelkorn ist, desto höher kann grundsätzlich auch seine Fallgeschwindigkeit und damit seine Bewegungsenergie sein. Die tatsächliche Geschwindigkeit hängt allerdings nicht nur von seiner Größe, sondern auch von Form, Dichte, Luftwiderstand und den Luftbewegungen innerhalb und unterhalb des Gewitters ab.

Während kleiner Hagel häufig kaum Schäden verursacht, können größere Körner erhebliche Auswirkungen haben. Besonders betroffen sind Fahrzeuge, Dächer, Fenster, Solaranlagen sowie landwirtschaftliche Kulturen. Sehr große Hagelkörner stellen darüber hinaus eine unmittelbare Gefahr für Menschen und Tiere im Freien dar.

Kann man Hagel vorhersagen?

Meteorologen können bereits im Vorfeld abschätzen, ob die Atmosphäre günstige Bedingungen für Hagel bietet. Dazu werden unter anderem Temperatur- und Feuchteprofile, die atmosphärische Instabilität sowie die Veränderung von Windrichtung und Windgeschwindigkeit mit der Höhe betrachtet. Letzteres wird als vertikale Windscherung bezeichnet und ist insbesondere für die Organisation langlebiger Gewitter von Bedeutung.

Wo und wann ein einzelnes Gewitter tatsächlich Hagel produziert und welche Korngröße dabei erreicht wird, lässt sich jedoch nicht exakt vorhersagen. Gewitter sind räumlich vergleichsweise kleine und hochdynamische Wettersysteme. Deshalb können zwischen zwei nur wenige Kilometer voneinander entfernten Orten große Unterschiede auftreten.