Meteorologie

Warum fallen Wolken nicht hinunter?

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Gábor Paál
Gábor Paál (Foto: SWR, Gábor Paál)

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Man denkt immer, Wolken seien leicht – so wie sie da oben im Himmel schweben. Immerhin fallen sie ja auch nicht runter. Und natürlich kann man Wolken auch nicht auf eine Waage legen. Wohl aber kann man ihr Gewicht ungefähr ausrechnen. Denn Wolken bestehen aus kleinsten Wassertröpfchen oder auch Eiskristallen und zwischen diesen Tropfen oder Kristallen befindet sich ganz viel Luft (und Wasserdampf). Es ist wirklich viel mehr Luft als Wasser: Ein Kubikmeter Wolke enthält in der Regel nicht einmal ein Gramm Wasser, meistens noch viel weniger.

Gewicht: Wasseranteil und Volumen

Davon hängt das Gewicht einer Wolke ab: Wie viel Wasser enthält sie? Und natürlich: Wie groß ist sie insgesamt, welches Volumen nimmt sie ein? Denn es liegt ja auf der Hand, dass eine fette dunkle Quell- oder Regenwolke, schon allein weil sie mehrere Kilometer mächtig ist, schwerer ist als so eine kleine feine Cirruswolke.

Wolkengewicht mithilfe von Satelliten messen

Am besten misst man des Gewicht der Wolken mithilfe von Satelliten, vor allem mit Radarmessungen. Radarsatelliten funktionieren ja nach dem Echo-Prinzip: Der Satellit sendet elektromagnetische Wellen aus, diese Wellen treffen irgendwo auf und werden zurückgeworfen zum Satelliten. Auch die Wassertröpfen und Eiskristalle in einer Wolke reflektieren diese Radarwellen. Manche Radarwellen dringen weiter in die Wolken ein, bis sie auf ein Tröpfchen stoßen als andere – so kann der Satellit aus den unterschiedlichen Laufzeiten ermitteln, wie dicht die Tröpfchen in der Wolke beieinander sind. Je dichter, desto eher werden im Schnitt die Wellen reflektiert. Daraus wiederum lässt sich ableiten, wie hoch das Verhältnis zwischen Wasser und Luft in der Wolke ist – und daraus wiederum das Gewicht.

Fußballfeldgroße Wolke: bis zu 10 Tonnen Gewicht

Nehmen wir eine kleine Schönwetterwolke mit der Ausdehnung eines Fußballfeldes und einer Höhe von ungefähr einem Kilometer. Da kommt man auf ein Gewicht von 5 bis 10 Tonnen. Das bedeutet: wenn diese Wolke sich plötzlich sich in einen Platzregen verwandeln würde, wäre das die Menge des Wassers, die zu Boden geht. Aus diesen 5 bis 10 Tonnen können aber schnell Hunderte oder Tausende von Tonnen werden, wenn die Wolke größer wird.

Wenn sich unsere kleine zarte Wolke – und das kann ja leicht passieren – zu einer großen Regenwolke aufplustert, zehnmal so lang, zehnmal so breit und fünf Mal so hoch, dann wächst das Gewicht gleich auf das 500-Fache an. Hier reden wir nur vom Gewicht der Tröpfchen und somit nur von dem Gewicht, das die Wolke zusätzlich hat im Vergleich zu einem gleichgroßen Volumen an Luft.

Die Wolke fällt nicht, aber der Regen – tropfenweise

Die Tropfen fallen schon hinunter, aber sehr langsam. Denn die einzelnen Tröpfchen sind winzig klein. Es ist ja im Grunde Wasserstaub – so wie wenn man Wasser aus einem Zerstäuber sprüht. Da fallen die Tröpfchen auch nur langsam hinunter. In den Wolken fallen sie noch viel langsamer, weil die Tropfen zum Teil noch kleiner sind. Und weil schon kleinste Luftströmungen genügen, um sie wieder hochzuwirbeln. Wolken entstehen ja gerade auch in solchen Gebieten, in denen Luftmassen aufsteigen. Sie fallen erst dann richtig schnell hinunter, wenn sich die kleinen Tröpfchen zu immer größeren zusammenfügen. Der Fachausdruck dafür heißt: Regen.

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