Wie entsteht Schneefall? Detaillierte Erklärung der Prozesse und optimalen Bedingungen für Schnee

Schneefall entsteht durch komplexe Prozesse in der Atmosphäre, bei denen Feuchtigkeit, Temperatur und Luftschichten eine entscheidende Rolle spielen. Niederschlagsabkühlung beeinflusst, wann und wie Schnee fällt.

1. Einführung: Was ist Schneefall?

Schneefall ist ein faszinierendes Naturphänomen, bei dem gefrorene Wasserpartikel in Form von Schneeflocken zur Erde fallen. Dieser Prozess hängt von verschiedenen atmosphärischen Bedingungen ab, darunter Temperatur, Feuchtigkeit und Luftströmungen. Schneefall kann das Wetter und die Umwelt erheblich beeinflussen, insbesondere in Regionen, die auf schneereiche Winter angewiesen sind.

2. Wolkenbildung und die Rolle der Kondensation

Die Entstehung von Schneefall beginnt mit der Bildung von Wolken. Wolken bestehen aus winzigen Wassertröpfchen oder Eiskristallen, die sich um Kondensationskerne bilden – kleine Partikel wie Staub, Pollen oder Salz in der Atmosphäre. Wenn warme, feuchte Luft aufsteigt, kühlt sie ab. Kältere Luft kann weniger Feuchtigkeit aufnehmen als warme Luft, wodurch der Wasserdampf kondensiert und Wolken entstehen.

Dieser Prozess, die Kondensation, ist entscheidend für die Bildung von Wolken. Wenn die Temperatur in der Wolke unter 0°C sinkt, kann der Wasserdampf direkt zu Eiskristallen gefrieren. Diese Eiskristalle bilden den Grundstein für Schneeflocken.

3. Entstehung von Schneeflocken

Schneeflocken entstehen in Wolken, wenn die Temperatur unter den Gefrierpunkt fällt. Der sogenannte „Bergeron-Findeisen-Prozess“ beschreibt, wie in Wolken mit einer Mischung aus Wassertröpfchen und Eiskristallen der Wasserdampf direkt vom gasförmigen in den festen Zustand übergeht, um Eiskristalle zu bilden. Diese Eiskristalle wachsen, indem sie weiteren Wasserdampf aus der Umgebung aufnehmen.

Die Struktur der Schneeflocken hängt stark von den Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen in der Wolke ab. Bei Temperaturen zwischen -12°C und -18°C entstehen oft die komplexesten und grössten Schneeflocken. Je kälter die Umgebung, desto feiner und trockener sind die Schneekristalle. Schneeflocken können verschiedene Formen annehmen, darunter die klassischen sechseckigen Sternmuster, Nadeln und Plättchen.

4. Wann fällt Schnee zur Erde?

Damit Schneeflocken zur Erde fallen, müssen sie in der Wolke so weit wachsen, dass sie schwer genug sind, um durch die Aufwinde zu sinken. Sobald sie schwer genug sind, setzen sie ihren Weg in Richtung Boden fort. Auf ihrem Weg nach unten nehmen sie oft weitere Wassertröpfchen auf, die an ihnen anfrieren und sie weiter wachsen lassen.

Die Bedingungen in der Atmosphäre, insbesondere die Temperatur in den verschiedenen Luftschichten zwischen der Wolke und der Erde, bestimmen, ob der Schnee den Boden erreicht. Wenn die gesamte Luftschicht kalt genug ist, um die Schneeflocken nicht zum Schmelzen zu bringen, erreicht der Schnee den Boden als Pulverschnee. Wenn jedoch wärmere Schichten vorhanden sind, kann der Schnee schmelzen und als Regen oder Schneeregen fallen.

5. Niederschlagsabkühlung und ihre Rolle beim Schneefall

Die Niederschlagsabkühlung spielt eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von Schneefall, insbesondere wenn es um Schnee bei Temperaturen knapp über 0°C geht. Niederschlagsabkühlung tritt auf, wenn Niederschlag durch eine wärmere Luftschicht fällt und die Temperatur dieser Schicht abkühlt. Wenn Schneeflocken auf wärmere Luftschichten treffen, nehmen sie Wärme auf, um zu schmelzen. Dieser Prozess entzieht der Umgebungsluft Wärme, wodurch die Temperatur in dieser Luftschicht sinkt.

Dieser Effekt kann dazu führen, dass die Temperatur in einer zuvor zu warmen Schicht absinkt, sodass Schneefall weiterhin möglich ist. Ein Beispiel für diesen Effekt ist der „Kaltluftsee“, in dem sich durch die Abkühlung der Luftschicht am Boden ein Kaltluftpolster bildet. So kann es trotz leicht positiver Temperaturen an der Oberfläche weiter schneien.

6. Warum kann es manchmal bei Plusgraden schneien?

Es ist ein verbreiteter Irrglaube, dass Schnee nur bei Temperaturen unter 0°C fallen kann. Tatsächlich kann es auch bei Temperaturen leicht über 0°C schneien. In der Atmosphäre kann die Temperatur in unterschiedlichen Höhen variieren. In höheren Luftschichten, wo die Schneeflocken entstehen, kann es deutlich kälter sein als am Boden.

Wenn die Schneeflocken durch wärmere Luftschichten fallen, kann die Niederschlagsabkühlung die Temperatur dieser Schichten senken. Dies ermöglicht es, dass der Schnee bis zum Boden fällt, ohne vollständig zu schmelzen. Bei intensivem Schneefall ist die abkühlende Wirkung sogar so stark, dass der Schnee den Boden erreicht, ohne zu schmelzen, selbst wenn die Temperatur leicht über 0°C liegt. Der Schnee kann sich dennoch summieren, wenn der Boden ausreichend kalt ist oder die Schneemenge gross genug ist, um die Umgebungstemperatur zu senken.

7. Optimale Bedingungen für Schneefall und Schneesummierung

Damit sich Schnee optimal am Boden sammelt, müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein:

1. Temperaturen: Die optimalen Temperaturen für Schneefall liegen in der Regel zwischen -2°C und -5°C. Diese Temperaturen ermöglichen die Bildung grosser Schneeflocken, die gut am Boden haften. Bei sehr tiefen Temperaturen entstehen oft kleinere, trockene Schneekristalle, die sich weniger verdichten.
2. Luftfeuchtigkeit: Eine hohe Luftfeuchtigkeit ist für die Bildung und Ansammlung von Schnee unerlässlich. Je mehr Feuchtigkeit in der Atmosphäre vorhanden ist, desto mehr Wasserdampf steht zur Verfügung, um zu Eiskristallen zu gefrieren. Hohe Luftfeuchtigkeit fördert die Bildung grosser Schneemengen.
3. Wind: Geringer Wind ist ideal für eine gleichmässige Schneedecke. Starker Wind kann Schneeverwehungen verursachen, wodurch der Schnee ungleichmässig verteilt wird. Eine ruhige Umgebung ermöglicht es, dass der Schnee gleichmässig auf dem Boden liegen bleibt und eine dichte Schneedecke bildet.
4. Luftdruck: Tiefdruckgebiete begünstigen Schneefall, da sie feuchte Luftmassen heranführen und für Auftrieb sorgen. Die aufsteigende, abkühlende Luft bildet Wolken, aus denen Schnee fällt. Hochdruckgebiete hingegen bringen meist klare, trockene Luft, die Schneefall verhindert.
5. Bodenbeschaffenheit: Ein gefrorener oder bereits kalter Boden verhindert das sofortige Schmelzen des ersten Schnees. Eine bestehende Schneedecke wirkt isolierend und ermöglicht es dem neu fallenden Schnee, sich anzusammeln, ohne schnell zu schmelzen.
6. Dauer und Intensität des Schneefalls: Anhaltender Schneefall über mehrere Stunden oder Tage sorgt für eine kontinuierliche Ansammlung. Besonders intensiver Schneefall kann auch bei leicht positiven Temperaturen zu einer schnellen Ansammlung führen, da die Menge der fallenden Flocken die Umgebungsluft weiter abkühlt.

8. Verschiedene Formen von Schnee

Je nach Temperatur, Feuchtigkeit und Luftdruck können unterschiedliche Formen von Schnee entstehen:

• Pulverschnee: Dieser entsteht bei sehr niedrigen Temperaturen und ist leicht, trocken und feinkörnig. Da er wenig Wasser enthält, ist er sehr locker und fällt leicht auseinander. Pulverschnee eignet sich besonders gut für Wintersportarten wie Skifahren und Snowboarden, weil er weich und leicht ist. Er ist jedoch auch anfällig für Verwehungen, da der Wind ihn einfach wegblasen kann.
• Nassschnee: Bildet sich, wenn die Temperatur nahe dem Gefrierpunkt liegt. Dieser Schnee ist schwerer und enthält mehr Wasser, was ihm eine klebrige Konsistenz verleiht. Nassschnee haftet gut zusammen und eignet sich daher perfekt zum Schneemannbauen. Allerdings kann er auch zur Gefahr werden, indem er auf Dächern und Bäumen eine hohe Last verursacht und somit zu Schäden führen kann.
• Graupel: Dies ist eine Form von Schnee, die entsteht, wenn Schneeflocken durch Schichten mit unterkühlten Wassertröpfchen fallen. Diese Tröpfchen gefrieren auf der Oberfläche der Schneeflocken und bilden kleine, kugelförmige Eispartikel. Graupel sieht aus wie weicher Hagel und fühlt sich beim Anfassen körnig an.
• Eisregen: Obwohl kein reiner Schnee, entsteht Eisregen, wenn Schneeflocken durch eine warme Schicht in der Atmosphäre fallen, in der sie schmelzen, und dann durch eine kalte Schicht in Bodennähe gleiten, wo sie wieder gefrieren. Der Eisregen kommt als flüssiger Regen auf der kalten Oberfläche an und gefriert sofort zu einer dünnen Eisschicht. Dies kann zu gefährlichen Bedingungen auf Strassen und Gehwegen führen.

9. Fazit – Die Entstehung von Schneefall und seine Besonderheiten

Schneefall ist das Ergebnis eines komplexen Zusammenspiels von verschiedenen Faktoren in der Atmosphäre. Der Prozess beginnt mit der Wolkenbildung und Kondensation und setzt sich fort mit der Entstehung von Eiskristallen und Schneeflocken, die schliesslich zur Erde fallen. Temperatur, Feuchtigkeit, Wind und Luftdruck sind entscheidende Faktoren, die beeinflussen, wie Schnee entsteht, welche Form er annimmt und wie er sich am Boden ansammelt.

Niederschlagsabkühlung spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Schnee, insbesondere bei Temperaturen um den Gefrierpunkt. Sie erklärt, warum es auch bei Plusgraden schneien kann und warum Schnee manchmal trotz anfänglich wärmerer Bedingungen bis zum Boden gelangen kann.

Die unterschiedlichen Formen von Schnee, wie Pulverschnee, Nassschnee, Graupel und Eisregen, sind Ausdruck der variierenden Bedingungen in der Atmosphäre. Die Art des Schnees hat Auswirkungen auf die Umwelt, den Verkehr und Aktivitäten wie Wintersport.

Die Faszination des Schnees liegt in seiner Vielfalt und der Vielzahl von Faktoren, die seine Entstehung beeinflussen. Obwohl Schnee oft als einfaches Phänomen betrachtet wird, ist seine Entstehung ein komplexer Prozess, der tief in die atmosphärische Physik und Meteorologie hineinreicht.