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Hagelkörner

Hagel ist eine Form von Niederschlag, der aus Eisklumpen besteht. Zur Abgrenzung spricht man erst bei einem Durchmesser von über 0,5 Zentimetern von Hagel bzw. Eishagel, darunter von Graupel. Bei Aggregaten von Schneeflocken mit einem Durchmesser unter einem Millimeter spricht man von Griesel.

Etymologie

Die ebenfalls gebräuchliche Bezeichnung Schloße für ein Hagelkorn ist namensgebend für den Farbnamen schlohweiß (dissimiliert aus schloßweiß), was also „weiß wie ein Hagelkorn“ bedeutet und einen hellen, fahlen Weißton bezeichnet.

Entstehung

Ein 6 cm großes Hagelkorn, das durch das Zusammenkleben kleinerer Hagelkörner entstanden ist (NOAA)

Deutlich erkennbare Anlagerungsschichten im Kern eines großen Hagelkornes

Hagelkörner entstehen in den niedrigeren Schichten von Gewitterwolken bzw. innerhalb einer Gewitterzelle durch unterkühltes Wasser, das an Kristallisationskernen zu Eis gefriert. Diese Kerne müssen dabei in vergleichsweise geringer Zahl vorkommen, so dass die je Kern zur Verfügung stehende Wassermenge ausreichend groß ist, um ein schnelles Wachstum zu ermöglichen. Da es sich also um sehr wasserreiche Wolken handelt, haben die über Phasenumwandlungen umgesetzten latenten Wärmemengen eine starke Labilität der Temperaturschichtung innerhalb der Wolke zur Folge. Die hierdurch erzeugten starken Aufwinde von durchaus 20 bis 30 m/s sind ein weiterer wichtiger Faktor für die Hagelbildung, denn die Gefrierungsprozesse haben eine stetige Massenzunahme der Partikel zur Folge. Ohne einen Aufwind würden die Partikel durch die Schwerkraft absinken, sich aus der Wolke entfernen und dadurch nicht weiter anwachsen können.

Es zeigt sich dabei, dass der Aufwind innerhalb einer Wolke unterschiedlich stark ist und Partikel dadurch einen Kreislauf durchfahren können. Zunächst werden sie durch den Aufwind angehoben, danach fallen sie wieder in tiefere Luftschichten, nehmen weiteres Wasser auf, werden abermals nach oben gerissen, und zusätzliches Wasser gefriert an. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis ein Hagelkorn zu schwer ist, um von den Aufwinden getragen zu werden. Aus der Größe der Hagelkörner kann daher auf die Windstärke im Inneren der Gewitterwolke geschlossen werden, was in der Umkehrung auch zur Prognose von Hageldurchmessern dient.

Die stufenweise Entstehung der Hagelkörner kann an den einzelnen Anlagerungsschichten, aus denen ein Hagelkorn besteht, abgelesen werden. Dabei deuten die hellen Schichten auf eine sehr wasserreiche Umgebung mit dementsprechend schnellem Gefrieren hin, während die trüben Bereiche auf niedrigere Wassergehalte zurückgehen. Die Trübung selbst wird dabei durch unzählige kleine Lufteinschlüsse hervorgerufen. Ist das Hagelkorn letztendlich zu schwer und sinkt aus dem Aufwindbereich ab, so kommt es aufgrund der Größe des Hagelkorns und einer Temperatur von meist unter 0 °C nicht zu einem Aufschmelzen.

Größe und Fallgeschwindigkeit

Die Größe von Hagelkörnern variiert stark. So unterscheidet die Hagelschaden-Skala der Schweizerischen Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen elf Intensitätsklassen, die von kleinem Hagel unter 0,5 cm Durchmesser bis zu außergewöhnlich großem Hagel von über 10 cm Durchmesser reicht.^[1] Das Gewicht der Körner variiert entsprechend zwischen 0,1 g und mehr als 0,5 kg. Zu Schäden an Autos, Glasscheiben und Zelten kommt es ab einem Durchmesser von etwa 2 cm, was Fallgeschwindigkeiten von etwa 70 km/h entspricht. Kleiner Hagel fällt langsamer (ca. 35 km/h), außergewöhnlich großer Hagel kann dagegen Geschwindigkeiten von über 150 km/h erreichen.

Hagelschäden

Hagelschaden im Maisfeld

Hagelschaden am Außentank des Space Shuttle zur Mission STS-117

Zerschlagenes Maisblatt

Hagelschaden an einem PKW

Hagelschauer können beträchtliche Schäden verursachen, an Pflanzen und Tieren, aber auch an Gebäuden und Autos^[2]. Der Großteil der landwirtschaftlichen Anbauflächen ist ohne Schutz dem Hagel ausgesetzt.

Das unter Umständen existenzielle finanzielle Risiko von Ernteausfällen durch Hagel kann nur durch Spezialversicherungen (Hagelversicherung) abgesichert werden. Die Hagelversicherung ist eine Form der Schadensversicherung, bei der die versicherten Bodenerzeugnisse, insbesondere alle wirtschaftlich nutzbaren Pflanzen, gegen Schäden, die durch Einwirkung des Hagelschlags entstehen, versichert sind. Eingeschlossen werden können auch Gewächshäuser. Die Versicherung von Gebäuden, Fahrzeugen und dergleichen ist im Rahmen der Hagelversicherung nicht möglich.

Wegen der teilweise beträchtlichen Hagelschäden wurde schon recht früh versucht, Mittel und Wege zu entwickeln, um Hagel zu vermeiden.

Siehe auch: Hagelfeiertag

Hagelabwehr

Im gesamten 19. Jahrhundert blieb das »Wetterläuten« die einzige, doch unwirksame Waffe im Kampf gegen drohende Gewitterstürme. Um die Wende zum 20. Jahrhundert wurde es teilweise durch Böllerschießen abgelöst. Erfolgsversprechend war erst die Entdeckung, dass Silberiodid (AgI) bereits bei −15,2 °C eiskeimbildend ist und zudem als umweltverträglich gilt, wohingegen Wasser selbst ohne fremden Kristallisationskeim erst bei etwa −40 °C vollständig gefroren ist.

Ab Mitte der 1950er begann man Silberiodid mit Hagelraketen in Gewitterwolken zu schießen. Heute erledigen die Hagelabwehrpiloten mit ihren Flugzeugen diese Aufgabe. Die an den Flugzeugen montierten Generatoren dienen zur schnellen Verdampfung der an der Wolkenbasis freigesetzten Silberiodid-Aceton-Lösung, wodurch sich AgI-Kristalle bilden und in der Folge vom Aufwind in die Gewitterwolke getragen werden. Es zeigt sich dabei, dass aus nur einem Gramm AgI rund 10¹³ Partikel resultieren, die Anzahl der natürlich vorkommenden Kondensationskerne wird also künstlich stark erhöht. Dadurch kann sich das überschüssige Feuchte-Angebot feiner verteilen und die Ausbildung extrem großer Hagelkörner wird unterbunden. Außerdem wächst die Wahrscheinlichkeit, dass die kleineren Hagelkörner während des Ausregnens der Gewitterwolke schmelzen und nur mehr als schwere Tropfen auf dem Boden auftreffen.

Die Effektivität der Hagelbekämpfung mit Silberiodid ist jedoch wissenschaftlich nicht belegt und es wurden auch schon Hagelverstärkungen trotz Impfung beobachtet. Da die Vorgänge in einer Gewitterzelle sehr komplex sind, ist der Nachweis, ob zum Beispiel auch ohne das Impfen kein Hagel gefallen wäre, nur sehr schwer zu erbringen.

Neuerdings werden in der Landwirtschaft Hagelschutznetze verwendet, diese werden in Giebeldachform über die kompletten Pflanzen gespannt und lassen die Hagelkörner im Traufebereich herabfallen. Die Netze bestehen aus Polyethylen (PE) und haben verschiedenste Farben, PVC hat sich nicht bewährt, da unter UV-Einfluss Chloride abgespalten werden. Die Haltbarkeit der Netze liegt bei 5-8 Jahren, abhängig von Beimischungen (Pigmente, Rußbeimengungen, UV-Stabilisatoren).

Die Vorteile der Hagelschutznetze sind dabei der komplette Schutz von Frucht und Holz, die regelmäßigen Ernten und der zusätzliche Schutz vor Sonnenbrandschäden an den Früchten. Von Nachteil ist hingegen die Reduzierung des Lichtdargebots, was mit einer schlechteren Farbausbildung bei Früchten und einer Verzögerung der Reife einhergeht. Auch sind Temperatur und Luftfeuchtigkeit unter den Netzen etwas niedriger, was eine längere Blattnässe nach Niederschlägen bedingt und somit die Anfälligkeit gegenüber Pflanzenkrankheiten (v.a. Pilzerkrankungen) erhöht. Zudem sind Hagelschutznetze sehr teuer und deshalb nur für Sonderkulturen (z.B. Obst) rentabel.

Weblinks

• Das Hagel Informationszentrum - Fachportal zum Thema Hagel
• Ausführlicher Fachbericht über Hagel, Hagelunwetter, Entstehung etc. von Marco Kaschuba
• Bilder und Video zum verheerenden Hagelunwetter von Villingen-Schwenningen 2006
• München am 12. Juli 1984: Das teuerste deutsche Hagelunwetter
• 29. Juni 1903 - Die vergessene Hagelkatastrophe von Osnabrück
• Weitere Informationen zur Hagelabwehr
• Hagel Intensitätsskala / Hageltabelle
• Hagelprojekt 2009 - Hagelforschung im Schwarzwald

Quellen

1. ↑ Kapitel „Hagel“ in der Broschüre zum „Objektschutz gegen meteorologische Naturgefahren“, Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen
2. ↑ Hagelschaden 30.000 Volkswagen verbeult