Wetter-News: Wie entsteht ein Blitz?

06.05.23 von MeteoSchweiz Blog

Nach den zum Teil kräftigen Schauern und Gewittern von Freitag setzt sich am Wochenende das konvektive Wetter fort. Vor allem am Sonntag ist wieder verbreitet mit Schauern und Gewittern zu rechnen.

Ein Gewitter ist definiert durch das Auftreten von Blitz und Donner. Doch wie entsteht ein Blitz und welche Arten von Blitzen gibt es?

Blitzarten

Ein Blitz ist nichts anderes als eine elektrische Entladung innerhalb der Atmosphäre. Ein Blitz kann sich innerhalb der gleichen Wolke entladen (Wolkenblitz bzw. im englischen intracloud lightning IC genannt), zwischen zwei unterschiedlichen Wolken (cloud-to-cloud lightning CC), zwischen Wolke und Erdboden (Erdblitz bzw. cloud-to-ground lightning CG), oder auch zwischen einer Wolke und der umgebenden Luft (cloud-to-air lightning CA). Im Durchschnitt sind nur rund 20 % der Blitze Bodenblitze. Es gibt jedoch deutliche regionale Unterschiede.

Wolkenblitz am 28. Mai 2016 über Berikon. (Patrick Stierli)

Blitze können positiv oder negativ geladen sein. Die meisten Erdblitze haben eine negative Ladung. Positive Erdblitze machen nur etwa einen Anteil von 10 % aus. Positive Blitze stammen üblicherweise aus dem Cirrenschirm eines Cumulonimbus (Amboss) und legen eine grössere Strecke zurück. Sie sind deshalb auch deutlich stärker als negative Blitze und sorgen für eine grössere Entladung. Während negative Blitze durchschnittlich eine Stromstärke von 30’000 Ampere aufweisen, erreichen positive Blitze Stromstärken von mehreren 100’000 Ampere.

Blitzentstehung

Bereits vorneweg. Die genaue Blitzentstehung ist nach wie vor nicht restlos geklärt und es gibt unterschiedliche Theorien dazu. Allgemein wird davon ausgegangen, dass für die Ladungstrennung innerhalb einer Wolke Graupel vorhanden sein muss. Damit sich Graupel bilden kann, braucht es konvektive Wolken mit ausreichend starken Aufwinden, welche die Graupelkörner in der Luft halten können. Zusätzlich sind leichtere Eiskristalle und unterkühlte Wassertröpfchen nötig, die innerhalb der Wolke für eine Ladungstrennung sorgen.

Aufziehendes Gewitter gestern Nachmittag bei Biel-Benken BL. (Meteomeldungen/App)

Diese Bedingungen sind nur in einer Gewitterwolke gegeben, die eine grosse vertikale Erstreckung aufweist, und starke Auf- und Abwinde besitzt.

Wenn innerhalb dieser Auf- und Abwinde die schweren Graupelkörner mit den leichten Eiskristallen zusammenstossen, erhalten die Graupelkörner entweder eine positive oder negative Ladung, und die Eiskristalle eine entgegengesetzte Polarität. Laborstudien deuten darauf hin, dass die Graupelkörner, und damit auch die Eiskristalle, nicht in jedem Temperaturbereich gleich aufgeladen werden.

Durch das unterschiedliche Gewicht und die gegensätzliche Ladung der Hydrometeore bilden sich innerhalb der Gewitterwolke schliesslich verschiedene Ladungsregionen aus.

Konzeptionelles Modell, das die Ladungsverteilung innerhalb einer Gewitterwolke zeigt. (NOAA National Severe Storms Laboratory)

Die Luft wirkt anfangs als effizienter Isolator, der die Ladungsregionen voneinander trennt. Wird die elektrische Spannung zu gross, erfolgt eine elektrische Entladung, die als Blitz sichtbar wird. Der Blitzkanal baut sich dabei stufenweise auf. In kleinen, für das menschliche Auge nicht erkennbaren Schritten verlängert sich der Blitzkanal, bis er schliesslich am Erdboden oder in einem anderen Bereich der Wolke für eine Entladung sorgt. Bevor der Leitblitz jedoch den Erdboden erreicht, kommt es üblicherweise ausgehend vom Erdboden zu einer von unten nach oben gerichteten Fangentladung.

Unter diesem YouTube-Link kann ein sehenswertes slow-motion Video angeschaut werden, das einen Leitblitz zeigt, der auf eine Fangentladung ausgehend von einem Gebäude trifft.

Weiterführende Informationen zum Thema Gewitter und Blitze finden Sie unter folgenden Links:

Am Samstagabend können besonders dem Jura und den Voralpen entlang sowie auf der Alpensüdseite noch einige Gewitter mit Blitzentladungen beobachtet werden. Am Sonntag ist auch im Flachland wieder mit Gewittern zu rechnen.