Hagelforschung in Mainz

Wenn es bei Ihnen noch nicht gewittert, dann könnte das bald kommen, denn heute und morgen erwarten Wetter-Experten in weiten Teilen Deutschlands heftige Unwetter. Es kann Starkregen, Stürme und Hagel geben, das lässt sich ungefähr vorhersagen. Doch richtig präzise und vor allem langfristige Vorhersagen sind schwierig. Denn noch immer gibt es um die Entstehung des Wetters einige Fragezeichen bei den Wissenschaftlern. Das zu verbessern hat sich ein Forscherteam der Universität Mainz zur Aufgabe gemacht.

Löcher im Kunststoffdach, zerschlagene Windschutzscheiben und verwüstete Felder – Hagelkörner können große Schäden anrichten. Mal sind sie fast so fein wie Schneeflocken und sorgen für Winterlandschaften mitten im Sommer – mal erreichen sie die Größe eines Golfballs und mehr. Zu Menge, Größe und Gefahr von Hagel können Experten bis heute keine genauen Vorhersagen machen. Das wollen Physiker Miklos Szakáll und sein Team von der Universität Mainz ändern.
Dr. Miklos Szakáll, Atmosphärenphysiker: „Hier im Windkanal können wir 3D-gedruckte, künstliche Hagelsteine ausschweben. Das bedeutet, dass wir hier die echte Fallgeschwindigkeit von solchen Hagelsteinen bestimmen können. Also die Geschwindigkeit, mit der diese Hagelsteine in der Luft in einem Hagelsturm ausfallen würden.“
Daraus können die Forscher ableiten, mit welcher Energie die Hagelkörner in einem echten Sturm auf die Erde treffen würden und wie gefährlich sie wären.
[Grafik] Hagel entsteht in Gewitterwolken. Dort herrscht ein starker Auf- und Abwind: Wassertropfen fliegen in der Wolke nach oben in kalte Luftschichten. Hier gefrieren sie zu Eis. Dann fallen die Körner innerhalb der Wolke wieder nach unten. Dabei heften sich andere Regentropfen an– das Hagelkorn wird größer. Dieses Auf und Ab wiederholt sich mehrmals. Irgendwann ist das Korn so groß, dass die Wolke es nicht mehr halten kann – es fällt Richtung Boden.
Was unterwegs passiert, dazu sind noch viele Fragen offen.
Dr. Miklos Szakáll, Universität Mainz: „Was passiert, wenn der Hagel von der Wolke ausfällt, zum Beispiel schmilzt das, wie funktioniert das Schmelzen, bleibt der ganze Hagelstein zusammen oder zerbricht, erreicht ein Hagel als Hagel den Boden oder als Regen.“
Die künstlichen Hagelkörner in Szakálls Labor sind alle unterschiedlich geformt. Rund, flach, glatt, uneben. So wie in der Natur. Der weltweit einzigartige Windkanal schafft eine Geschwindigkeit von bis zu 100 Kilometer pro Stunde und Temperaturen bis minus 30 Grad. Das Team lässt die Nachbildungen im Kanal fliegen und sammelt Daten. Einfach ausrechnen lässt sich die Energie nämlich nicht. Zu viele Parameter spielen eine Rolle.
Dr. Miklos Szakáll, Universität Mainz: „Zum Beispiel die Größe, ob die Oberfläche rau oder glatt ist, zum Beispiel für Hagelsteine, wie hoch die Temperatur und Druck ist, das heißt die Viskosität in der Luft, also die Lufteigenschaften spielen eine sehr wichtige Rolle und diese physikalischen Parameter beeinflussen die Fallgeschwindigkeit.“
Die Daten der Experimente sollen dabei helfen, die Vorhersagen für Hagel zu verbessern: Wann kommt er runter, wo genau und wie groß ist seine Zerstörungskraft? Schäden werden sich zwar kaum vermeiden lassen – doch dank der Forschung an der Universität Mainz könnten wir uns künftig besser darauf vorbereiten.