Wie entsteht Hagel?

Hagel (eisförmiger Niederschlag mit einem Durchmesser > 5mm) entsteht durch gefrierende Wasser-Tröpfchen in einer Gewitterwolke. Gewitter sind in Mitteleuropa ein häufiges Phänomen – allerdings bringt nicht jede Gewitterwolke einen Hagelschauer mit sich. Im Gegenteil, Hagelschauer sind eher seltene, die in Deutschland vielleicht ein bis dreimal im Jahr an einem Ort auftreten, dann aber beträchtliches Schadenpotential mitbringen können.

Hagelbildung

Um Hagel zu bilden, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein: zunächst braucht es einen Keim („Embryo“), typischerweise ein Graupelkorn. Dies sind Eispartikel mit einem Durchmesser unter fünf Millimeter, an dem sich weiteres Material anlagern kann. Dabei ist eine niedrige Nullgradgrenze hilfreich, da Hagelkörner ansonsten auf dem Weg zum Boden schmelzen. Des Weiteren ist unterkühltes Wasser erforderlich – Wasser, das in flüssiger Form vorliegt, obwohl dessen Temperatur unter dem Gefrierpunkt liegt. Solche unterkühlten Wasser-Tröpfchen sind in Gewitterwolken reichlich vorhanden und lagern sich am Embryo an.

Hagel: Auf die Umgebung kommt es an

Je nach den Umgebungsbedingungen erfolgt die Anlagerung „trocken“ oder „feucht“. Bei der trockenen Anlagerung gefriert der Wasser-Tropfen schnell auf einer eisigen Oberfläche und enthält daher viele Luftbläschen. Bei einer feuchten Anlagerung ist die Oberfläche des Hagelkorns flüssig und der Tropfen gefriert nur langsam, bildet dabei klares Eis. Da sich die Umgebungsbedingungen während der Entstehung eines Hagelkorns ändern können, ist in größeren Hagelkörnern häufig eine feine Wechsellagerung aus trüben, luftbläschenreichen und klaren Anwachsringen zu erkennen.

Wann bilden sich große Hagelkörner?

Um große und damit potenziell zerstörerische Hagelkörner zu erhalten, ist eine weitere wichtige Komponente erforderlich: die Zeit. Ein erhebliches Wachstum der Hagelkörner ist nur möglich, wenn sie über längere Zeit in einer Umgebung bleiben, die ihr Wachstum begünstigt. Einige Studien zeigen, dass große Hagelkörner zehn bis 15 Minuten oder länger in den Wachstumsregionen von Gewittern verweilen können. Dabei gilt: Je größer und schwerer ein Hagelkorn wird, desto stärker muss der Aufwind sein, der es in der Luft hält. Das Zusammenspiel zwischen Aufwindgeschwindigkeit und Hagelgewicht bestimmt somit die mögliche Wachstumsdauer. Je größer das Hagelkorn, desto größer in der Regel auch die Schäden.

Starke Aufwinde begünstigen große Hagelkörner

Die besten Bedingungen für das Entstehen großer Hagelkörner mit fünf Zentimetern oder mehr Durchmesser herrschen daher in kräftigen und über die Zeit stabilen Gewitterzellen vor, da diese ausreichend starke Aufwinde besitzen. Allerdings sollte der Aufwind wiederum nicht zu stark sein, da sonst Hagelkörner in kalte Schichten der Atmosphäre getragen werden, in denen keine unterkühlten Wassertropfen mehr auftauchen.

Hagel: Soufflee am Himmel

Langlebige Gewitterzellen zeichnen sich dadurch aus, dass die Windstärke und/oder Windrichtung sich mit der Höhe stark ändert. Dadurch werden innerhalb einer Gewitterzelle die Aufwind- und Abwindbereiche getrennt. Wenn diese Trennung nicht erfolgt, fallen die Gewitterwolken in sich zusammen wie ein Soufflee. Die stärksten Gewitter bilden sich in sogenannten Superzellen, große Gewittersysteme. Sie haben einen rotierenden Kern, sind sehr langlebig und berüchtigt für die Bildung von Tornados.

Hagel in Deutschland

In Deutschland bilden sich die meisten Hagelstürme während der Sommermonate, begünstigt von Zusammenströmen und anschließendem Aufsteigen von Luftmassen (sog. Konvergenz) bei hoher Luftfeuchtigkeit. Eine Häufung von Hagelereignissen ist dabei an den windabgewandten Seiten von Mittelgebirgen, etwa dem Schwarzwald, der Pfalz und dem Taunus, sowie im Alpenvorland zu beobachten, wo die Voraussetzungen für Konvergenz am besten sind. In der norddeutschen Tiefebene sind dagegen Hagelschauer eher selten.