Regen. Oder auch Regentropfen, je nach Dichte, entsprechend Nass!
Der Begriff Regen bezeichnet die am häufigsten auftretende Form flüssigen Niederschlags. Im Gegensatz zum gefrorenen Niederschlag (z. B. Hagel, Graupel oder Schnee) besteht er zum überwiegenden Teil aus Wasser, welches infolge der Schwerkraft in flüssiger Form aus Wolken auf die Erde fällt. Die Regenform wird unterschieden nach Entstehung, Dauer, Intensität, Wirkung und geografischem Vorkommen.
Ausgangspunkt jedes Regens sind Wolken, die aus feinen Eiskristallen oder Wolkentröpfchen (Wassertropfen mit 5 bis 10 μm Durchmesser) bestehen. Sie bilden sich in Folge der Abkühlung einer feuchten Luftmasse beim Aufstieg in der Atmosphäre, wenn der Taupunkt unterschritten wird. Je nach Höhe und herrschender Temperatur bilden sich entweder Eiskristalle an Kristallisationskeimen durch Sublimation (techn. Resublimation), oder Wolkentröpfchen mit Hilfe von Kondensationskeimen durch Kondensation. Diese Primärkörper können, in Abhängigkeit von der Aufenthaltsdauer in der Wolke, weiteren Wasserdampf, andere Wolkentropfen oder auch Eiskristalle an sich binden und dadurch anwachsen. Erreichen Eiskristalle eine wärmere Umgebung, so schmelzen sie wieder zu Tropfen. Wird das Gewicht der Tropfen so groß, dass sie weder durch die Luftreibung (Reibung im Fluid nach dem Gesetz von Stokes), noch von den in einer Wolke vorherrschenden Luftströmungen (Aufwinden) „in Schwebe“ gehalten werden können, so beginnen sie auf Grund der Schwerkraft langsam zu Boden zu sinken, und es entsteht der uns bekannte Regen. Das Zusammenwachsen vieler kleiner Wassertröpfchen zu größeren und schwereren beschleunigt diesen Vorgang und erhöht die Fallgeschwindigkeit. In der Regel besteht der am Boden auftreffende Regen aus Tropfen mit einem Durchmesser von 0,6 bis 3 mm. (siehe auch: Bildung, Entwicklung und Auflösung in Wolken)
Warme Wolken sind Wolken in denen nur flüssiges Wasser vorkommt.[1] Je nach Beschaffenheit der Kondensationskerne kann Wasser auch unter 0 °C flüssig bleiben, auch diese unterkühlten Wolken werden warme Wolken genannt und sind nach Definition Wasserwolken.
Das Anwachsen von Wolkentröpfchen zu Regentropfen allein durch das Aufsammeln von Wasserdampf (Dampfdiffusion [2]) ist wenig effizient und recht langsam. Daher gelten das Zusammenstoßen (Kollision) und nachfolgende Zusammenfließen (Koaleszenz) von Wolkentröpfchen als weitere entscheidende Schritte bei der Entstehung von Regen. Zu Kollisionen kommt es, weil große Tropfen schneller absinken als kleine. Dennoch kommt es nicht immer zur Kollision, häufig werden kleine Tropfen von der Luftströmung um rasch fallende große Tropfen herumgeleitet. Erfolgt nach einer Kollision auch Koaleszenz, so spricht man von Akkretion, also einem Anwachsen durch Aufsammeln. Dabei führt nicht jede Kollision zwangsläufig zur Koaleszenz. Man spricht in diesem Zusammenhang von Kollisions- oder Koaleszenzeffizienz. Die Kollisionseffizienz ist für Tropfen ähnlicher Größe mit einem Radius von mindestens 30 µm sehr hoch, die Koaleszenzeffizienz hingegen ist höher bei Tropfen mit unterschiedlichen Radien. Große Tropfen kollidieren somit häufiger, jedoch bleiben sie dabei meist unverändert, wohingegen kleine Tropfen eher mit großen zusammenwachsen. Das Produkt aus Kollisions- und Koaleszenzeffizienz nennt man auch Akkretionseffizienz, sie ist ein Parameter für die Regenwahrscheinlichkeit von Wolken. Je größer die Tropfen werden, desto schneller wachsen sie. Begünstigt wird dieser Prozess durch einen hohen Feuchtegehalt der Luft (Tropen, Subtropen) oder große Kondensationskerne, wie zum Beispiel in maritimen Luftmassen.
Wenn Wolken während ihres Lebenszyklus ganz oder nur teilweise aus Eispartikeln bestehen, so werden sie kalte Wolken genannt.[3] Mischformen werden zum Teil auch als kühle Wolken bezeichnet. Der Wachstumsmechanismus ist jedoch gänzlich anders als in warmen Wolken.
Zwischen unterkühlten Wassertropfen und dem Wasserdampf in ihrer Umgebung besteht ein Gleichgewicht. Wenn die Luft viel Feuchtigkeit enthält, wachsen die Tropfen an, in trockener Luft geben sie Wasser ab. Ein ähnliches Gleichgewicht gibt es zwischen Eiskristallen und Wasserdampf, mit dem Unterschied, dass Eiskristalle die Feuchtigkeit effizienter aufnehmen und weniger dazu neigen sie wieder abzugeben. Sind in einer Wolke Eiskristalle in der Nähe unterkühlter Wassertropfen, so stellt eine Sättigung des Wasserdampfes bezüglich der Wassertropfen eine Übersättigung bezüglich der Eiskristalle dar. Die Eiskristalle wachsen durch Sublimation (techn. Resublimation) auf Kosten der Tropfen an (Bergeron-Findeisen-Prozess). Es folgt eine Kettenreaktion, die Eiskristalle fallen schneller und zerbrechen bei Kollision mit Wassertropfen zu Splittern, die wiederum anwachsen und somit zur Vereisung der unterkühlten Wasserwolke führen. Am häufigsten vereisen Wolken in einem Temperaturbereich von rund −5° C bis −15° C, in diesem Bereich herrscht der maximale Unterschied zwischen dem Sättigungsdampfdruck über Wasser und dem über Eis (siehe dazu auch: Kristallbildung). Damit es bei vereisten Wolken zu Regen (und nicht Schneefall, Graupel, etc.) kommt, müssen die Eispartikel beim Sinken wieder wärmere Luftschichten passieren und tauen. Dabei durchqueren sie unter Umständen auch weitere, tiefere Schichten von Wolken mit Wolkentropfen (bei unterkühlten Wolken oder Gewitter-Wolken), beziehungsweise Wasserdampf. Durch Akkretion wachsen sie dort weiter an, der Prozess ähnelt im weiteren Verlauf dann jenem warmer Wolken.
Steigungsregen oder auch Stauregen entsteht, wenn Wind feuchte Luft vom Meer oder Flachland an Gebirgszügen oder anderen orografischen Erhebungen (Luv-Seite) aufsteigen lässt.[5] Steigungsregen kommt in den Tropen, Subtropen und gemäßigten Zonen vor. Er kann Stunden bis wenige Tage andauern, in seltenen Fällen auch mehrere Wochen.
Die Luft wird mit zunehmender Höhe immer weiter abgekühlt, dabei sinkt jedoch auch ihre Wasserdampfkapazität und die Lufttemperatur nähert sich immer weiter dem Taupunkt. Zunächst kühlt sich die Luft nach dem Prinzip der trockenadiabatischen Abkühlung um ein Grad Celsius pro 100 Höhenmeter ab. Sobald eine relative Luftfeuchtigkeit von 100 Prozent erreicht ist, kühlt sich die Luft nach dem Prinzip der feuchtadiabatischen Abkühlung nur noch um ungefähr 0,6 °C pro 100 Meter ab. Dabei kondensiert der Wasserdampf der Luftmasse unter Freisetzung latenter Wärme zu Wasser (Wolkentröpfchen), was zur Wolkenbildung führt. Je nach Intensität der Aufwärtsströmung kommt es in Folge oft zu heftigen Niederschlägen. Diese konzentrieren sich an den jeweiligen orografischen Hindernissen, wo oft hohe Niederschlagsmengen erreicht werden.
Nach der Thermodynamischen Föhntheorie kann der weitere Verlauf wie folgt aussehen: Auf der windabgewandten Lee-Seite erwärmt sich die absinkende Luft, sofern sie komplett ausgeregnet ist, wieder trockenadiabatisch um ein Grad Celsius pro 100 Meter, also schneller als die Abkühlung beim Aufstieg erfolgte. Dies kann in tiefen Lagen zu einer wärmeren Luftströmung auf der Lee-Seite führen, die als Föhn bekannt ist.
Gebirge haben auf Grund dieser Vorgänge und allgemein vorherrschender Hauptwindrichtungen meist eine Regen- oder Wetterseite mit erhöhter Niederschlagsintensität. Dies kann in den gemäßigten Breiten ebenfalls zu Regenwäldern führen, man spricht dann auch vom gemäßigten Regenwald.
Konvektionsregen ist Regen aus Wolken, die sich auf Grund von Konvektionsströmungen bilden. Konvektionsregen kommt vornehmlich in den Tropen und Subtropen, zur warmen Jahreszeit aber auch in den gemäßigten Breiten, also auch in Deutschland, Österreich und der Schweiz vor. Abhängig von der geographischen Lage kann er zwischen mehreren Minuten (Wolkenbrüche) und mehreren Tage (Tropenregen) dauern.[5]
Bei warmer Witterung verdunsten große Mengen des im Boden oder auf Wasserflächen vorhandenen Wassers. Die dabei entstehenden bodennahen feuchten Luftmassen werden, auf Grund von ebenfalls durch die Wärme am Boden verursachten Luftströmungen (Wärmeströmungen), in die Höhe transportiert. Erreichen sie ihre Sättigung, so bilden sich Wolken. Die Größe und Art der gebildeten Wolken hängt von der Intensität der Strömungen, der Luftmasse und ihrer Feuchtigkeit, der Temperatur und Bodenbeschaffenheiten (Geographie) ab. Bei optimalen Bedingungen bilden sich so in nur wenigen Stunden oftmals sehr starke Konvektionsgewitter. Diese treten vor allem in tropischen, aber auch vielen anderen Gebieten der Erde (speziell zur warmen Jahreszeit), häufig am frühen bis späteren Nachmittag auf. Je nach Intensität, Anzahl der Kondensationskeime in der Luft und vorhandener feuchter Luftmassen können sich kleine Wolken oder äußerst große Gewitterwolken bilden.
Frontregen (Zyklonenregen) entsteht in einer Warm- oder Kaltfront und kommt in den Subtropen und gemäßigten Zonen vor.[6] Seine Dauer ist unmittelbar abhängig von der Aufenthaltsdauer der Front über dem Beobachtungsstandort, da er mit der Front mitwandert.
Frontregen tritt auf, wenn warme und feuchte Luftmassen (oft aus tropischen Gebieten) auf kalte (polare) Luftmassen treffen. Bei einer Warmfront gleitet die leichtere Warmluft auf die schwerere Kaltluft vor Ort auf, bei einer Kaltfront schiebt sich die schwerere Kaltluft unter die vorhandene Warmluft. Beim Aufsteigen kühlt sich die warme Luft ab, der gespeicherte Wasserdampf kondensiert, Wolken bilden sich und es regnet. Das Entstehungsprinzip ähnelt dem des Steigungsregens, mit dem Unterschied, dass Luftmassen statt fester Hindernisse den Transport der feuchten Luft in die Höhe bewirken.
Als Dauerregen oder Landregen bezeichnet man ein lang andauerndes Niederschlagsereignis. In den gemäßigten Breiten fällt er fast ausschließlich aus Nimbostratuswolken.[7] Dauerregen kann in den Tropen, Subtropen und gemäßigten Breiten beobachtet werden und mehrere Stunden bis Tagen dauern, selten jedoch mehrere Wochen. In den gemäßigten Breiten tritt er meist im Zusammenhang mit einer Warmfrontpassage auf. Die jeweilige Definition eines Dauerregens kann je nach Klimagebiet unterschiedlich sein. In Mitteleuropa spricht man im Allgemeinen dann von einem Dauerregen, wenn er mit unterbrochenen Regenfällen und einer Heftigkeit von über 0,5 Millimeter pro Stunde über einen Zeitraum von mindestens sechs Stunden anhält.
Starkregen nennt man in der Meteorologie große Mengen Regens, die in kurzer Zeit fallen. Man definiert Starkregen somit nach seiner Intensität und Dauer. Starkregen kommt in den Tropen, Subtropen und gemäßigten Breiten vor und kann Minuten bis wenige Stunden dauern. Die folgende amtliche Definition ist variabel, da sie sich jeweils auf einen bestimmten Ort bezieht:
Regen, der im Verhältnis zu seiner Dauer eine hohe Niederschlagsintensität hat und daher selten auftritt, z. B. im Mittel höchstens zweimal jährlich.[8]
Starkregen einer Schauerstaffel über der Schwäbischen Alb im August 2003
Von Starkregen spricht man in Österreich, der Schweiz und Deutschland generell ab einer Menge von 5 mm in 5 Minuten, oder 17 mm pro Stunde.[9][10] Starkregenereignisse können jedoch wesentlich heftiger ausfallen. Ereignisse bei Gewittern, in denen in 30 Minuten 30 mm fallen, sind in Mitteleuropa relativ selten, können aber unter Umständen bereits zu überfluteten Kellern führen. Je stärker und länger anhaltend diese Ereignisse sind, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens. Kurze, aber heftige Niederschläge sind wahrscheinlicher als langanhaltende kräftige Niederschläge, die in wenigen Tagen in Mitteleuropa bis zu 200 mm Niederschlag bringen können.
Beispiele: Am 3. Juli 1975 fielen in Shangdi, Nei Monggol, China 401 mm in einer Stunde, und am 26. November 1970 38 mm Regen in einer Minute auf Basse-Terre, einer Insel von Guadeloupe.[11] (siehe auch: Niederschlagsrekorde)
Starkregen der Klimazonen
In den Tropen ist die Neigung zu Starkregen sehr hoch, insbesondere während der Regenzeit in der innertropischen Konvergenzzone (siehe Zenitalregen). Auch tropische Wirbelstürme führen zu hohen Niederschlagsmengen, vor allem an den Küsten. In Europa sind subkontinentale oder kontinentale Bereiche betroffen. In den Küsten- oder Seeklimaten der gemäßigten Zone treten Starkregenereignisse nur sehr selten auf.
Sprühregen oder Nieselregen wird nach seiner Form definiert. Er kommt in den Tropen, Subtropen und gemäßigten Breiten vor und kann, abhängig vom Hauptereignis, Stunden bis Tage dauern. Sprühregen besteht aus kleinen Tröpfchen, die üblicherweise aus Stratuswolken fallen.[12] Die Tröpfchen haben einen Durchmesser, der kleiner als 0,5 Millimeter ist. Die Sicht ist bei Sprühregen oft eingeschränkt. Sprühregenschauer kommen nur über der See vor, fallen aus Stratocumuluswolken und werden auch als Miniaturschauer bezeichnet. Bei einer Niederschlagsintensität von bis zu 0,2 Millimeter je Stunde spricht man von einem leichten, bei 0,2 bis 0,5 Millimeter je Stunde von einem mäßigen und bei über 0,5 Millimeter je Stunde von einem starken Sprühregen.
Warmer Regen ist nach seiner Wirkung am Boden (gefühlte Temperatur durch den Beobachter) definiert. Er entsteht, wenn tief liegende, warme und feuchte Luftmassen nur gering angehoben werden müssen, um ihre Sättigung zu erreichen und sich dabei fast nicht abkühlen. Dieses Phänomen kann am ehesten in den Tropen und Subtropen, in den Sommermonaten fallweise auch in gemäßigten Breiten, beobachtet werden. Warmer Regen tritt in gemäßigten Breiten meist bei Front- oder Steigungsregen auf. In den Tropen hingegen kann er sich auch unabhängig davon bilden, wenn warme, bodennahe und feuchte Luftmassen durch geringe lokale Strömungen (oder Konvektion) erneut angehoben werden.
Ein wärmeres Klima soll demzufolge mehr warmen Regen nach sich ziehen, dies begünstigt extremere Wetterereignisse. Laut einer Studie entfallen momentan rund 31 Prozent des gesamten globalen Niederschlags auf warmen Regen, in den Tropen sogar 72 Prozent.[17]
Regen?
Der Begriff Regen bezeichnet die am häufigsten auftretende Form flüssigen Niederschlags. Im Gegensatz zum gefrorenen Niederschlag (z. B. Hagel, Graupel oder Schnee) besteht er zum überwiegenden Teil aus Wasser, welches infolge der Schwerkraft in flüssiger Form aus Wolken auf die Erde fällt. Die Regenform wird unterschieden nach Entstehung, Dauer, Intensität, Wirkung und geografischem Vorkommen.
Ausgangspunkt jedes Regens sind Wolken, die aus feinen Eiskristallen oder Wolkentröpfchen (Wassertropfen mit 5 bis 10 μm Durchmesser) bestehen. Sie bilden sich in Folge der Abkühlung einer feuchten Luftmasse beim Aufstieg in der Atmosphäre, wenn der Taupunkt unterschritten wird. Je nach Höhe und herrschender Temperatur bilden sich entweder Eiskristalle an Kristallisationskeimen durch Sublimation (techn. Resublimation), oder Wolkentröpfchen mit Hilfe von Kondensationskeimen durch Kondensation. Diese Primärkörper können, in Abhängigkeit von der Aufenthaltsdauer in der Wolke, weiteren Wasserdampf, andere Wolkentropfen oder auch Eiskristalle an sich binden und dadurch anwachsen. Erreichen Eiskristalle eine wärmere Umgebung, so schmelzen sie wieder zu Tropfen. Wird das Gewicht der Tropfen so groß, dass sie weder durch die Luftreibung (Reibung im Fluid nach dem Gesetz von Stokes), noch von den in einer Wolke vorherrschenden Luftströmungen (Aufwinden) „in Schwebe“ gehalten werden können, so beginnen sie auf Grund der Schwerkraft langsam zu Boden zu sinken, und es entsteht der uns bekannte Regen. Das Zusammenwachsen vieler kleiner Wassertröpfchen zu größeren und schwereren beschleunigt diesen Vorgang und erhöht die Fallgeschwindigkeit. In der Regel besteht der am Boden auftreffende Regen aus Tropfen mit einem Durchmesser von 0,6 bis 3 mm. (siehe auch: Bildung, Entwicklung und Auflösung in Wolken)
Warme Wolken sind Wolken in denen nur flüssiges Wasser vorkommt.[1] Je nach Beschaffenheit der Kondensationskerne kann Wasser auch unter 0 °C flüssig bleiben, auch diese unterkühlten Wolken werden warme Wolken genannt und sind nach Definition Wasserwolken.
Das Anwachsen von Wolkentröpfchen zu Regentropfen allein durch das Aufsammeln von Wasserdampf (Dampfdiffusion [2]) ist wenig effizient und recht langsam. Daher gelten das Zusammenstoßen (Kollision) und nachfolgende Zusammenfließen (Koaleszenz) von Wolkentröpfchen als weitere entscheidende Schritte bei der Entstehung von Regen. Zu Kollisionen kommt es, weil große Tropfen schneller absinken als kleine. Dennoch kommt es nicht immer zur Kollision, häufig werden kleine Tropfen von der Luftströmung um rasch fallende große Tropfen herumgeleitet. Erfolgt nach einer Kollision auch Koaleszenz, so spricht man von Akkretion, also einem Anwachsen durch Aufsammeln. Dabei führt nicht jede Kollision zwangsläufig zur Koaleszenz. Man spricht in diesem Zusammenhang von Kollisions- oder Koaleszenzeffizienz. Die Kollisionseffizienz ist für Tropfen ähnlicher Größe mit einem Radius von mindestens 30 µm sehr hoch, die Koaleszenzeffizienz hingegen ist höher bei Tropfen mit unterschiedlichen Radien. Große Tropfen kollidieren somit häufiger, jedoch bleiben sie dabei meist unverändert, wohingegen kleine Tropfen eher mit großen zusammenwachsen. Das Produkt aus Kollisions- und Koaleszenzeffizienz nennt man auch Akkretionseffizienz, sie ist ein Parameter für die Regenwahrscheinlichkeit von Wolken. Je größer die Tropfen werden, desto schneller wachsen sie. Begünstigt wird dieser Prozess durch einen hohen Feuchtegehalt der Luft (Tropen, Subtropen) oder große Kondensationskerne, wie zum Beispiel in maritimen Luftmassen.
Wenn Wolken während ihres Lebenszyklus ganz oder nur teilweise aus Eispartikeln bestehen, so werden sie kalte Wolken genannt.[3] Mischformen werden zum Teil auch als kühle Wolken bezeichnet. Der Wachstumsmechanismus ist jedoch gänzlich anders als in warmen Wolken.
Zwischen unterkühlten Wassertropfen und dem Wasserdampf in ihrer Umgebung besteht ein Gleichgewicht. Wenn die Luft viel Feuchtigkeit enthält, wachsen die Tropfen an, in trockener Luft geben sie Wasser ab. Ein ähnliches Gleichgewicht gibt es zwischen Eiskristallen und Wasserdampf, mit dem Unterschied, dass Eiskristalle die Feuchtigkeit effizienter aufnehmen und weniger dazu neigen sie wieder abzugeben. Sind in einer Wolke Eiskristalle in der Nähe unterkühlter Wassertropfen, so stellt eine Sättigung des Wasserdampfes bezüglich der Wassertropfen eine Übersättigung bezüglich der Eiskristalle dar. Die Eiskristalle wachsen durch Sublimation (techn. Resublimation) auf Kosten der Tropfen an (Bergeron-Findeisen-Prozess). Es folgt eine Kettenreaktion, die Eiskristalle fallen schneller und zerbrechen bei Kollision mit Wassertropfen zu Splittern, die wiederum anwachsen und somit zur Vereisung der unterkühlten Wasserwolke führen. Am häufigsten vereisen Wolken in einem Temperaturbereich von rund −5° C bis −15° C, in diesem Bereich herrscht der maximale Unterschied zwischen dem Sättigungsdampfdruck über Wasser und dem über Eis (siehe dazu auch: Kristallbildung). Damit es bei vereisten Wolken zu Regen (und nicht Schneefall, Graupel, etc.) kommt, müssen die Eispartikel beim Sinken wieder wärmere Luftschichten passieren und tauen. Dabei durchqueren sie unter Umständen auch weitere, tiefere Schichten von Wolken mit Wolkentropfen (bei unterkühlten Wolken oder Gewitter-Wolken), beziehungsweise Wasserdampf. Durch Akkretion wachsen sie dort weiter an, der Prozess ähnelt im weiteren Verlauf dann jenem warmer Wolken.
Steigungsregen oder auch Stauregen entsteht, wenn Wind feuchte Luft vom Meer oder Flachland an Gebirgszügen oder anderen orografischen Erhebungen (Luv-Seite) aufsteigen lässt.[5] Steigungsregen kommt in den Tropen, Subtropen und gemäßigten Zonen vor. Er kann Stunden bis wenige Tage andauern, in seltenen Fällen auch mehrere Wochen.
Die Luft wird mit zunehmender Höhe immer weiter abgekühlt, dabei sinkt jedoch auch ihre Wasserdampfkapazität und die Lufttemperatur nähert sich immer weiter dem Taupunkt. Zunächst kühlt sich die Luft nach dem Prinzip der trockenadiabatischen Abkühlung um ein Grad Celsius pro 100 Höhenmeter ab. Sobald eine relative Luftfeuchtigkeit von 100 Prozent erreicht ist, kühlt sich die Luft nach dem Prinzip der feuchtadiabatischen Abkühlung nur noch um ungefähr 0,6 °C pro 100 Meter ab. Dabei kondensiert der Wasserdampf der Luftmasse unter Freisetzung latenter Wärme zu Wasser (Wolkentröpfchen), was zur Wolkenbildung führt. Je nach Intensität der Aufwärtsströmung kommt es in Folge oft zu heftigen Niederschlägen. Diese konzentrieren sich an den jeweiligen orografischen Hindernissen, wo oft hohe Niederschlagsmengen erreicht werden.
Nach der Thermodynamischen Föhntheorie kann der weitere Verlauf wie folgt aussehen: Auf der windabgewandten Lee-Seite erwärmt sich die absinkende Luft, sofern sie komplett ausgeregnet ist, wieder trockenadiabatisch um ein Grad Celsius pro 100 Meter, also schneller als die Abkühlung beim Aufstieg erfolgte. Dies kann in tiefen Lagen zu einer wärmeren Luftströmung auf der Lee-Seite führen, die als Föhn bekannt ist.
Gebirge haben auf Grund dieser Vorgänge und allgemein vorherrschender Hauptwindrichtungen meist eine Regen- oder Wetterseite mit erhöhter Niederschlagsintensität. Dies kann in den gemäßigten Breiten ebenfalls zu Regenwäldern führen, man spricht dann auch vom gemäßigten Regenwald.
Konvektionsregen ist Regen aus Wolken, die sich auf Grund von Konvektionsströmungen bilden. Konvektionsregen kommt vornehmlich in den Tropen und Subtropen, zur warmen Jahreszeit aber auch in den gemäßigten Breiten, also auch in Deutschland, Österreich und der Schweiz vor. Abhängig von der geographischen Lage kann er zwischen mehreren Minuten (Wolkenbrüche) und mehreren Tage (Tropenregen) dauern.[5]
Bei warmer Witterung verdunsten große Mengen des im Boden oder auf Wasserflächen vorhandenen Wassers. Die dabei entstehenden bodennahen feuchten Luftmassen werden, auf Grund von ebenfalls durch die Wärme am Boden verursachten Luftströmungen (Wärmeströmungen), in die Höhe transportiert. Erreichen sie ihre Sättigung, so bilden sich Wolken. Die Größe und Art der gebildeten Wolken hängt von der Intensität der Strömungen, der Luftmasse und ihrer Feuchtigkeit, der Temperatur und Bodenbeschaffenheiten (Geographie) ab. Bei optimalen Bedingungen bilden sich so in nur wenigen Stunden oftmals sehr starke Konvektionsgewitter. Diese treten vor allem in tropischen, aber auch vielen anderen Gebieten der Erde (speziell zur warmen Jahreszeit), häufig am frühen bis späteren Nachmittag auf. Je nach Intensität, Anzahl der Kondensationskeime in der Luft und vorhandener feuchter Luftmassen können sich kleine Wolken oder äußerst große Gewitterwolken bilden.
Frontregen (Zyklonenregen) entsteht in einer Warm- oder Kaltfront und kommt in den Subtropen und gemäßigten Zonen vor.[6] Seine Dauer ist unmittelbar abhängig von der Aufenthaltsdauer der Front über dem Beobachtungsstandort, da er mit der Front mitwandert.
Frontregen tritt auf, wenn warme und feuchte Luftmassen (oft aus tropischen Gebieten) auf kalte (polare) Luftmassen treffen. Bei einer Warmfront gleitet die leichtere Warmluft auf die schwerere Kaltluft vor Ort auf, bei einer Kaltfront schiebt sich die schwerere Kaltluft unter die vorhandene Warmluft. Beim Aufsteigen kühlt sich die warme Luft ab, der gespeicherte Wasserdampf kondensiert, Wolken bilden sich und es regnet. Das Entstehungsprinzip ähnelt dem des Steigungsregens, mit dem Unterschied, dass Luftmassen statt fester Hindernisse den Transport der feuchten Luft in die Höhe bewirken.
Als Dauerregen oder Landregen bezeichnet man ein lang andauerndes Niederschlagsereignis. In den gemäßigten Breiten fällt er fast ausschließlich aus Nimbostratuswolken.[7] Dauerregen kann in den Tropen, Subtropen und gemäßigten Breiten beobachtet werden und mehrere Stunden bis Tagen dauern, selten jedoch mehrere Wochen. In den gemäßigten Breiten tritt er meist im Zusammenhang mit einer Warmfrontpassage auf. Die jeweilige Definition eines Dauerregens kann je nach Klimagebiet unterschiedlich sein. In Mitteleuropa spricht man im Allgemeinen dann von einem Dauerregen, wenn er mit unterbrochenen Regenfällen und einer Heftigkeit von über 0,5 Millimeter pro Stunde über einen Zeitraum von mindestens sechs Stunden anhält.
Starkregen nennt man in der Meteorologie große Mengen Regens, die in kurzer Zeit fallen. Man definiert Starkregen somit nach seiner Intensität und Dauer. Starkregen kommt in den Tropen, Subtropen und gemäßigten Breiten vor und kann Minuten bis wenige Stunden dauern. Die folgende amtliche Definition ist variabel, da sie sich jeweils auf einen bestimmten Ort bezieht:
Regen, der im Verhältnis zu seiner Dauer eine hohe Niederschlagsintensität hat und daher selten auftritt, z. B. im Mittel höchstens zweimal jährlich.[8]
Starkregen einer Schauerstaffel über der Schwäbischen Alb im August 2003
Von Starkregen spricht man in Österreich, der Schweiz und Deutschland generell ab einer Menge von 5 mm in 5 Minuten, oder 17 mm pro Stunde.[9][10] Starkregenereignisse können jedoch wesentlich heftiger ausfallen. Ereignisse bei Gewittern, in denen in 30 Minuten 30 mm fallen, sind in Mitteleuropa relativ selten, können aber unter Umständen bereits zu überfluteten Kellern führen. Je stärker und länger anhaltend diese Ereignisse sind, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens. Kurze, aber heftige Niederschläge sind wahrscheinlicher als langanhaltende kräftige Niederschläge, die in wenigen Tagen in Mitteleuropa bis zu 200 mm Niederschlag bringen können.
Beispiele: Am 3. Juli 1975 fielen in Shangdi, Nei Monggol, China 401 mm in einer Stunde, und am 26. November 1970 38 mm Regen in einer Minute auf Basse-Terre, einer Insel von Guadeloupe.[11] (siehe auch: Niederschlagsrekorde)
Starkregen der Klimazonen
In den Tropen ist die Neigung zu Starkregen sehr hoch, insbesondere während der Regenzeit in der innertropischen Konvergenzzone (siehe Zenitalregen). Auch tropische Wirbelstürme führen zu hohen Niederschlagsmengen, vor allem an den Küsten. In Europa sind subkontinentale oder kontinentale Bereiche betroffen. In den Küsten- oder Seeklimaten der gemäßigten Zone treten Starkregenereignisse nur sehr selten auf.
Sprühregen oder Nieselregen wird nach seiner Form definiert. Er kommt in den Tropen, Subtropen und gemäßigten Breiten vor und kann, abhängig vom Hauptereignis, Stunden bis Tage dauern. Sprühregen besteht aus kleinen Tröpfchen, die üblicherweise aus Stratuswolken fallen.[12] Die Tröpfchen haben einen Durchmesser, der kleiner als 0,5 Millimeter ist. Die Sicht ist bei Sprühregen oft eingeschränkt. Sprühregenschauer kommen nur über der See vor, fallen aus Stratocumuluswolken und werden auch als Miniaturschauer bezeichnet. Bei einer Niederschlagsintensität von bis zu 0,2 Millimeter je Stunde spricht man von einem leichten, bei 0,2 bis 0,5 Millimeter je Stunde von einem mäßigen und bei über 0,5 Millimeter je Stunde von einem starken Sprühregen.
Warmer Regen ist nach seiner Wirkung am Boden (gefühlte Temperatur durch den Beobachter) definiert. Er entsteht, wenn tief liegende, warme und feuchte Luftmassen nur gering angehoben werden müssen, um ihre Sättigung zu erreichen und sich dabei fast nicht abkühlen. Dieses Phänomen kann am ehesten in den Tropen und Subtropen, in den Sommermonaten fallweise auch in gemäßigten Breiten, beobachtet werden. Warmer Regen tritt in gemäßigten Breiten meist bei Front- oder Steigungsregen auf. In den Tropen hingegen kann er sich auch unabhängig davon bilden, wenn warme, bodennahe und feuchte Luftmassen durch geringe lokale Strömungen (oder Konvektion) erneut angehoben werden.
Ein wärmeres Klima soll demzufolge mehr warmen Regen nach sich ziehen, dies begünstigt extremere Wetterereignisse. Laut einer Studie entfallen momentan rund 31 Prozent des gesamten globalen Niederschlags auf warmen Regen, in den Tropen sogar 72 Prozent.[17]
Aha...