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Anvil shaped cumulus panorama edit crop.jpg Eine Wolke ist meist eine Ansammlung von Wassertröpfchen, die in einigem Abstand zur Erdoberfläche in der Atmosphäre schweben. Wie bei bodennahem Nebel oder Dunst handelt es sich um die sichtbaren Kondensationsprodukte des Wasserdampfs. Bei höheren Wolken bzw. bei niedrigen Temperaturen können Wolken teilweise oder vollständig aus Eiskristallen bestehen, wobei sie dann in der Regel Resublimationsprodukte darstellen. In der meteorologischen Systematik werden sie den Hydrometeoren zugerechntet. In geringerem Umfang sind in ihnen aber auch solche Teilchen enthalten, die in Abgasen, Rauch oder Staub (Koniologie) vorkommen.
Anzutreffen sind Wolken hauptsächlich in der Troposphäre, aber zum Teil auch in der Stratosphäre. Da sie in ihrer Entstehung und somit auch ihren Eigenschaften oft sehr unterschiedlich sind, stellen sie leicht beobachtbare Merkmale der Wetterlage dar. Durch die richtige Deutung von Form, Aussehen und Höhe sowie der zeitlichen Veränderung dieser Merkmale, können Aussagen zur lokalen Wetterentwicklung getroffen werden. Hierfür ist es notwendig, die Wolken zu klassifizieren, denn nur dadurch sind Beobachtungen übertragbar. In der Praxis besitzt vor allem die Einteilung in Wolkengattungen und Wolkenarten eine hohe Bedeutung. In den meisten Gebieten treten bestimmte Wolkenarten gehäuft auf, was besonders bei gleichartigen Wetterlagen der Fall ist. Dennoch können nahezu an allen Stellen der Erde sämtliche Wolkenformen vorkommen. Die Klassifikation der Wolken ist deshalb international einheitlich durch die World Meteorological Organization geregelt. Neben ihren optischen Eigenschaften und der ihnen innenwohnenden Schönheit, die schon immer die Phantasie der Menschen angeregt hat, kommt den Wolken auch bei zahlreichen wissenschaftlichen Fragestellungen eine hohe Bedeutung zu. Dies gilt insbesondere für den Strahlungshaushalt der Erde, die Niederschlagsverteilung und die Atmosphärenchemie.
Der Teilbereich der Meteorologie, der das Studium der Wolken zum Inhalt hat, ist die Nephologie (Wolkenkunde). Dieser Begriff wird jedoch höchst selten als eigenständige Fachrichtung genutzt. Als ihr Begründer gilt Luke Howard.
Physik und Chemie der Wolken
Bestandteile
Eine Wolke besteht nicht aus Wasserdampf, welcher ein Gas und genauso unsichtbar wie die restliche Luft ist. Es handelt sich vielmehr um ein Aerosol, also eine Ansammlung fein disperser Teilchen im Gasgemisch der Luft. Erst nach dem Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur – den Taupunkt – bilden sich aus dem Wasserdampf winzige Wassertröpfchen, in großer Höhe auch winzige, schwebende Eiskristalle.
Der Durchmesser der flüssigen Tröpfchen bewegt sich typischerweise im Bereich von zwei bis zehn Mikrometern, kann jedoch gerade bei Regenwolken mit bis zu zwei Millimetern auch sehr viel größer sein. Sehr große Tropfen und auch die noch wesentlich größeren Hagelkörner sind dabei auf starke Aufwinde angewiesen, um der Gravitation entgegen zu wirken.
Bildung, Entwicklung und Auflösung
Wolkenbildung bezeichnet den Prozess der Entstehung von Wolken durch Kondensation bzw. auch Resublimation von Wasserdampf an Kondensationskernen in der Troposphäre und teilweise auch Stratosphäre. Verursacht werden Entstehung und Auflösung von Wolken durch Veränderung der Parameter Temperatur (Dichte) und Luftfeuchtigkeit einer Luftmasse. Dies kann beispielsweise geschehen durch
- Hebungsprozesse in der Atmosphäre bei Durchzug von Kalt- und Warmfronten, die Luftmassen in höhere Schichten transportiert und dort abkühlen lässt,
- Thermische Aufwinde oder Hangaufwinde,
- Zufuhr von kälteren Luftmassen,
- Zufuhr von feuchteren Luftmassen.
Eine sichtbare Wolke entsteht, wenn die Bedingungen für die Bildung stabiler Wassertröpfchen oder -kristalle erfüllt sind. Diese Bedingungen haben weniger mit einer Wasseraufnahmefähigkeit der Luft als mit dem Verhältnis von Kondensation und Verdunstung zu tun. An der Oberfläche des Wassertröpfchens innerhalb einer Wolken findet ein steter Austausch von Wassermolekülen zwischen der Umgebungsluft und dem Tropfens statt: Nur wenn sich an den Tropfen mehr Wassermoleküle anlagern als diesen gleichzeitig verlassen, nur wenn also die Kondensationsrate höher als die Verdunstungsrate ist, kann ein Tropfen wachsen und somit zu einer Wolkenbildung führen. Ob es dazu kommen kann hängt im Wesentlichen von zwei Größen ab:
- von der Anzahl der Wassermoleküle in der Umgebung des Tropfens: Je mehr Wasserdampfmoleküle das Tröpfchen umgeben, umso wahrscheinlicher ist es, das eines am Tröpfchen haften bleibt. Die Anzahl der Wasserdampfmoleküle kann auch durch den so genannten Wasserdampfdruck ausgedrückt werden, das ist der Anteil des Gesamtluftdrucks, der durch den Wasserdampf entsteht.
- von der Temperatur des Wassertropfens: Je wärmer das Tröpfchen ist, umso leichter lösen sich Wassermoleküle vom Tropfen.
Die Bildung einer Wolke wird also begünstigt durch niedrige Temperaturen und durch eine große Anzahl Wassermoleküle bzw. durch einen hohen Wasserdampfdruck, was gleichbedeutend mit einer hohen Luftfeuchtigkeit ist.
Img20050526 0007 at tannheim cumulus.jpg Die Temperatur, bei der sich Kondensation und Verdunstung ausgleichen, heißt Taupunkttemperatur. Wird diese unterschritten, entstehen und wachsen unter bestimmten Bedingungen stabile Tröpfchen. Diese Temperatur hängt vom jeweiligen Wasserdampfdruck ab. Der Wasserdampfdruck, bei der Kondensation und Verdunstung im Gleichgewicht sind, heißt Sättigungsdampfdruck. Dieser ist von der Temperatur abhängig und wird außerdem durch Krümmungs- und Lösungseffekte bestimmt.
Die Tropfenbildung in der Erdatmosphäre wird überhaupt erst ermöglicht durch das Vorhandensein einer ausreichenden Anzahl von Kondensationskeimen. Solche Keime können zum Beispiel Staubkörnchen sein, aber auch größere Moleküle, Pollen oder – am Meer – Salzkristalle (siehe Aerosol).
Auch bei Temperaturen unter 0 °C kann sich noch ein Großteil der Wolkentröpfchen im flüssigen Zustand befinden. Beim Absinken der Temperatur bis etwa -12 °C bilden sich meist noch keine Eiskristalle heraus, so dass die Wolke aus so genannten unterkühlten Wassertropfen besteht. Ebenso können gelöste Stoffe innerhalb des Tropfens bedingt durch die Gefrierpunktserniedrigung eine Senkung der Kondensationstemperatur bewirken. Bei einem weiteren Absinken der Temperatur nimmt der Eisanteil immer weiter zu, bis bei etwa -40 °C nur noch Eiskristalle vorliegen. In größeren Höhen ist die Wolkenbildung daher durch Kristallisationsprozesse gekennzeichnet.
Wegen der sehr geringen Größe der Tröpfchen – ungefähr 1 bis 15 μm oder 0,001 bis 0,015 mm – haben sie auch relativ geringe Fallgeschwindigkeiten, welche sich meist im Bereich von 1 bis 15 cm/s bewegen. Da Wolken häufig durch konvektive Aufwinde entstehen, sinken diese nicht etwa ab, sondern bleiben auf gleicher Höhe bzw. quellen auf (zum Beispiel der Kumulus). In Regenwolken sind die Tropfen größer (bis 3 mm) und somit auch die Fallgeschwindigkeit höher. Ist ein Schwellenwert überschritten, so dass der Aufwind das gravitative Absinken nicht mehr ausgleichen kann, beginnt es zu regnen. Im Falle des Hagels treten sehr starke Aufwinde auf, welche die Hagelkörner mehrmals aufsteigen und wieder absinken lassen, wobei diese Schicht für Schicht wachsen.
In der Meteorologie werden Wolken nach Form und Höhe über dem Boden unterschieden. Eine Wolke in Bodennähe wird als Nebel bezeichnet, doch auch wenn sie sich nur durch ihre Position unterscheiden, wird der Nebel nicht als Wolkentyp betrachtet. Im weiteren Sinne wird unter Wolkenbildung jedoch auch die Entstehung anderer Wolkentypen verstanden, wie beispielsweise Staubwolken oder Methan-Wolken, wobei man sich hierbei nicht auf die Erde begrenzt und auch die Wolkenbildung auf anderen Himmelskörpern mit einschließt.
Bedeutung für den Strahlungshaushalt
Wolken haben einen großen Einfluss auf den Strahlungshaushalt der Erde und somit auch die Lufttemperatur, vor allem über den Tagesverlauf, aber auch auf langfristige klimatische Mittelwerte. Dies macht sich vor allem im Sommer bemerkbar. Sobald sich tagsüber eine Wolkendecke bildet und die Sonnenstrahlung abschirmt, die Globalstrahlung also sinkt, nimmt auch die zur Erwärmung der Luft benötigte Sonnenenergie ab und es wird recht schnell spürbar kälter. Diese Wolkendecke reflektiert aber auch die terrestrische Ausstrahlung zu einem bestimmten Anteil zurück auf den Erdboden. In einer klaren Nacht wird es folglich wesentlich kälter als in einer bedeckten Nacht, da die terrestrische Wärmestrahlung einfach ins Weltall entweicht und kaum durch die Atmosphärengase – vor allem durch den darin enthaltenen Wasserdampf – zurückgehalten werden kann.
Diese Auswirkungen können besonders in Wüsten beobachtet werden, wo Wolken im Regelfall recht selten sind: Es wird in der Nacht viel mehr Wärme abgestrahlt beziehungsweise weniger Wärme zurückgehalten als in feuchteren Zonen. Die Temperaturunterschiede zwischen Tag zu Nacht sind daher auch viel höher.
CloudOpticalThickness.jpg Eine wichtige Eigenschaft von Wolken ist deren optische Dicke. Sie bestimmt wie viel der Sonnenstrahlung durch eine Wolkendecke hindurchdringen kann und wie viel sie andererseits absorbiert bzw. reflektiert. Bestimmende Einflussgrößen sind dabei die vertikale Ausdehnung der Wolke, die Verteilung der Tröpfchen- oder Eiskristallgrößen und schließlich die Menge und Verteilung der Wolken selbst. Dabei sind Wolken gegenüber der kurzwelligen UV-Strahlung etwas durchlässiger als gegenüber den Wellenlängen des sichtbaren Lichts. Die Streuung der direkten Sonneneinstrahlung durch die Luftteilchen bedingt deren geringer werdenden Anteil mit abnehmender Höhe und begünstigt damit diesen Effekt. Durch die zusätzliche Streuung an den Wolkentröpfchen nehmen auch die Photonenwege zu, was die Absorption durch Ozon begünstigt und somit die Transmission des Lichts verringert. In Bezug auf die UV-Strahlung ist eine Absorption an den Wassertropfen selbst vernachlässigbar, solange diese nicht allzu stark verunreinigt sind (etwa durch einen Vulkanausbruch). Auf globaler Ebene hat dies im langjährigen Mittel die Folge, dass Wolken 20 % der kurzwelligen Sonneneinstrahlung direkt zurückstrahlen und gleichzeitig 3 % absorbieren.
Die Wirkung der Wolken im Strahlungshaushalt ist jedoch, wie im ersten Absatz gezeigt, nicht allein an deren Eigenschaften geknüpft, sondern beruht auf dem Zusammenspiel vielerlei Faktoren. Besonders wichtig ist der Effekt der atmosphärischen Gegenstrahlung in Verbindung mit der Albedo der Erdoberfläche. Dieser Effekt ist die eigentliche Ursache des atmosphärischen Treibhauseffektes und spielt damit eine wichtige Rolle in Bezug auf die Globale Erwärmung. Die Albedo der Bodenoberfläche bestimmt dabei, wie viel aus der Summe von direkter und diffuser Sonneneinstrahlung vom Erdboden aus in Richtung der Wolken als langwellige terrestrische Strahlung ausgesandt wird. Deren optische Dicke, die ihrerseits die Globalstrahlung bestimmt hat, ist nun maßgeblich dafür verantwortlich, wie viel dieser terrestrischen Strahlung auf die Erdoberfläche zurückreflektiert wird, wobei es beliebig oft zu Mehrfachreflektionen zwischen Wolkenunterseite und Erdboden kommen kann. Durch diese atmosphärische Gegenstrahlung wird die Globalstrahlung jedoch erhöht und gleicht damit die abschirmende Wirkung der Wolken teilweise aus.
Wie groß dieser Ausgleich in Bezug auf große Gebiete und lange Zeiträume ist lässt sich nur schwer feststellen, weshalb es sich auch um eine zentrale Fragestellung der Klimamodellierung handelt.
Rolle im Wasserkreislauf
Wolken üben im Wasserkreislauf die Funktion eines Mittlers zwischen Verdunstung und Niederschlag aus. Zwar ist das in ihnen enthaltene Wasser in Bezug auf die Wasservorkommen der Erde mengenmäßig recht unbedeutend, doch setzen sie dies auch recht schnell um.
Aussehen
Das Aussehen einer Wolke wird in erster Linie durch die Art, Größe, Anzahl und räumliche Verteilung ihrer Bestandteile bestimmt. Es hängt ferner von der Intensität und Farbe des auf die Wolke auftreffenden Lichtes ab, sowie von der jeweiligen Stellung von Beobachter und Lichtquelle zur Wolke. Das Aussehen einer Wolke lässt sich am besten durch Angaben zur Größe, Gestalt, Grob- und Feinstruktur, Helligkeit und Farbe beschreiben.
Mächtigkeit und horizontale Erstreckung
Gestalt und Struktur
Wolken können manchmal eigenartige Formen annehmen, die das menschliche Auge mit Dingen aus dem Alltag verbinden kann. Vor allem bei stärkeren Winden, die die Wolken ausfransen und sich immer wieder neu bilden und verformen lassen, kann man viele Dinge „sehen“:Helligkeit
Crepuscular2.jpg]]Die Helligkeit einer Wolke wird durch das von ihren Teilchen reflektierte, gestreute und durchgelassene Licht bestimmt. Dieses Licht stellt meist direkte oder diffuse Sonnenstrahlung dar, es kann jedoch auch von Mond oder Erdoberfläche herrühren. Besonders durch das große Albedo von Eis- und Schneeflächen kann sich die wahrgenommene Helligkeit der Wolken, aufgrund des rückgestrahlten Lichts, erhöhen.
Auch die Einwirkung von Dunst oder besonderer Lichterscheinungen der atmosphärischen Optik, wie unter anderem Halos, Regenbogen, Koronen und Glorien, verändert die Wolkenhelligkeit. Befindet sich Dunst zwischen Beobachter und Wolke, so kann je nach Wolkendichte und Richtung des einfallenden Lichtes die Helligkeit der Wolke verstärkt oder vermindert werden. Dunst schwächt außerdem die Kontraste ab, durch die Gestalt sowie Grob- und Feinstruktur der Wolke erst erkennbar werden.
Tagsüber ist die Helligkeit der Wolken so stark, dass sie ohne Schwierigkeit beobachtet werden können. In Nächten mit Mondschein sind die Wolken dann zu sehen, wenn die Mondphase mehr als ein Viertel beträgt. Während der dunkleren Phasen ist das Mondlicht nicht hell genug, um entfernte Wolken erkennen zu lassen. Das gilt insbesondere dann, wenn die Wolken dünn sind. In mondlosen Nächten sind die Wolken im Allgemeinen nicht erkennbar, man kann jedoch manchmal, auf Grund der Verdeckung der Sterne, des Polarlichtes, des Zodiakallichtes oder anderer Effekte, auf das Vorhandensein von Wolken schließen.
In Gebieten mit genügend starker künstlicher Beleuchtung sind Wolken auch nachts sichtbar. Daher sind über Großstädten Wolken infolge der von unten kommenden direkten Beleuchtung erkennbar. Eine derartig angeleuchtete Wolkenschicht kann dann einen hellen Hintergrund bilden, gegen den sich tiefer gelegene Wolkenteile plastisch und dunkel abheben.
Farbe
SonnenuntergangbeiGoettingen.JPG]]Die Farbe einer Wolke hängt in erster Linie von der Wellenlänge des einfallenden Lichtes ab und ist damit eng an die Rayleigh-Streuung geknüpft. Befindet sich Dunst zwischen Beobachter und Wolke, so kann dadurch die Färbung der Wolke verändert werden. Daher können zum Beispiel weiter entfernt liegende Wolken gelb, orange oder rot erscheinen. Die Farbwirkung der Wolken wird außerdem – wie auch die Wolkenhelligkeit – durch besondere Lichterscheinungen der atmosphärischen Optik beeinflusst.
Bei genügend hohem Sonnenstand erscheinen die Wolken oder Teile davon in direktem Sonnenlicht weiß oder grau. Diejenigen Teile, die das Licht in der Hauptsache vom blauen Himmel erhalten, haben ein blaugraues Erscheinungsbild. Bei Annäherung der Sonne an den Horizont, also bei Dämmerung, Sonnenauf- und Sonnenuntergang, kann sich ihre Farbe von gelb über orange zu rot verändern. Der Himmel in der Umgebung der Sonne sowie die Wolken nehmen dabei eine entsprechende Färbung an. Jedoch kann dies immer noch durch das Blau des Himmels beeinflusst werden.
Die Wolkenfarben sind auch von der Höhe der Wolken sowie deren jeweiliger Stellung zum Beobachter und zur Sonne abhängig. Wenn die Sonne sich dicht ober- oder unterhalb des Horizonts befindet, so können die hohen Wolken durchaus noch fast weiß aussehen, während die mittelhohen Wolken eine kräftige Orange- bzw. Rotfärbung zeigen. Sehr niedrige, im Erdschatten liegende Wolken, sehen grau aus. Diese Farbunterschiede ermöglichen eine Vorstellung von der jeweiligen Wolkenhöhe. Man sollte sich jedoch stets vergegenwärtigen, dass Wolken im gleichen Höhenniveau bei Blickrichtung gegen die Sonne weniger rot gefärbt erscheinen als in der entgegengesetzten Richtung. Nachts ist die Helligkeit der Wolken gewöhnlich zu gering, um Farben unterscheiden zu können und alle wahrnehmbaren Wolken erscheinen dann schwarz bis grau, mit Ausnahme derjenigen, die vom Mond beleuchtet werden und ein weißliches Aussehen haben. Besondere Beleuchtungsverhältnisse, wie zum Beispiel Brände, Großstadtlichter oder Polarlicht, können manchmal auch Nachts einigen Wolken eine mehr oder minder ausgeprägte Farbe verleihen.
Optische Phänomene
Klassifizierung
Geschichtliches
Vor Beginn des 19. Jahrhunderts nahm man an, Wolken seien zu vielgestaltig, komplex und vor allem kurzlebig, um sie zu begrifflich zu kategorisieren. Es war nicht üblich ihnen Bezeichnungen zuzuweisen, man begnügte sich vielmehr die Wolken nur rein subjektiv anhand von Form und Farbgebung zu beschreiben. Es gab zwar einige wenige Versuche, sie zur Wettervorhersage zu nutzen, doch begnügte man sich meist mit dem Grad ihrer Dunkelheit. Da jedoch die normierte Unterscheidung verschiedener Wolkentypen eine Voraussetzung zu deren Untersuchung, Beschreibung und damit dem Verständnis der Wolken ist, konnte man jenes durch eine lediglich grob beschreibende und zudem sehr uneinheitliche Herangehensweise gerade nicht erlangen. Eine wissenschaftliche Annäherung war ohne eine solche Basis kaum möglich und daher wurden Wolken, wenn überhaupt, nur mystisch-religiös gedeutet bzw. als Motiv von Kunst und Ästhetik wahrgenommen.
Der Wandel hin zur heutigen Wolkenklassifikation – und damit der wissenschaftlichen Zugänglichkeit der Wolken überhaupt – geht auf Luke Howard und seine Schrift On The Modification of Clouds aus dem Jahr 1802 zurück. Einen anderen Ansatz verfolgte Jean-Baptiste de Lamarck im gleichen Jahr, unabhängig von Howard und sogar etwas früher als er. Seine Veröffentlichung in der dritten Ausgabe der Annuaire Méteorologique fand jedoch keine Beachtung in der damaligen Fachwelt, sofern man schon von einer solchen sprechen kann.
In Anlehnung an die Taxonomie der Lebewesen durch Carl von Linné und im Gegensatz zu Lamarck, verwendete Howard lateinische Bezeichnungen, die den damaligen Status des Lateins als Sprache der Wissenschaften weltweit eingesetzt werden konnten. Er teilte Wolken in Stratus (Schichtwolken), Cumulus (Haufenwolken) und Cirrus (Schleierwolken) sowie auch Nimbus (Regenwolken) ein.
Internationales System
| Wolkenstockwerke.png | Hohe Wolken (Cirro) |
| Mittelhohe Wolken (Alto) | |
| Tiefe Wolken (Strato) | |
| Vertikale Wolken (Nimbo) |
| Wolkenfamilie | Polargebiete | Gemäßigte Breiten | Tropen |
|---|---|---|---|
| Hohe Wolken | 3 bis 8 km | 5 bis 13 km | 6 bis 18 km |
| Mittelhohe Wolken | 2 bis 4 km | 2 bis 7 km | 2 bis 8 km |
| Tiefe Wolken | 0 bis 2 km | 0 bis 2 km | 0 bis 2 km |
Von zentraler Bedeutung ist, dass es sich bei den Wolken um eine Klassifikation nach dem Erscheinungsbild handelt. Dies steht im Gegensatz zu den in den Naturwissenschaften üblicherweise an Herkunft, Entstehung oder Verwandtschaft orientierten (genetischen) Klassikationssystemen. Wie eine Wolke zu einem bestimmten Erscheinungsbild gekommen ist, spielt für deren Namensgebung folglich keine Rolle, auch wenn viele Erscheinungsbilder auf ihre Entstehungsumstände hin gedeutet werden können.
Die Höhenlagen der Wolkenstockwerke variieren mit der geographischen Breite, da die unterste Schicht der Atmosphäre – die Troposphäre – am Äquator rund doppelt so hoch reicht wie an den Polen. Im Winter sind die Wolkenstockwerke aufgrund der niedrigeren Temperatur und damit höheren Luftdichte niedriger als im Sommer. Die Höhen orientieren sich an der Lage der Tropopause, die örtlich wie zeitlich variabel ist und nicht gleichförmig von den Polen zum Äquator ansteigt. Die folgenden Höhenangaben stellen daher nur Orientierungswerte dar.
Wolken werden verschieden benannt, zum Beispiel der Cirrus und die Cirruswolke bzw. die Cirren und die Cirruswolken.
Häufig sind mehrere Wolkenformen gleichzeitig vorhanden, die sich gegenseitig überdecken können.
Übersicht
Die folgende Darstellung ist stark an den Internationalen Wolkenatlas (S. 6) angelehnt. Die Buchstaben der jeweiligen Abkürzungen sind deutlich hervorgehoben und werden bei der Benennung kombiniert, zum Beispiel Ci fib für Cirrus fibratus. Deutsche Entsprechungen bzw. Beschreibungen der lateinischen Gattungsbezeichnungen sind in Klammern gesetzt. Zu beachten ist, dass die Einteilung der Cumulus-Wolkengattung in die Wolkenfamilien nicht einheitlich gehandhabt wird. Dies liegt darin begründet, dass man die Wolkenarten Cumulus humilis und Cumulus mediocris eher den tiefen Wolken zurechnen kann, während Cumulus congestus eher zu den vertikalen Wolken gehört. Ein ähnliches Bild zeigt sich bei Nimbostratus. Diese werden hier bei den vertikalen Wolken eingeordnet, können aber auch zu den mittelhohen Wolken gezählt werden.Gattungen
Die Gattungen sind die zehn Hauptgruppen der Wolken. Sie geben an, in welcher Höhe sich die Wolken befinden, und ob sie labil oder stabil geschichtet sind.
Bei einer stabilen Atmosphärenschichtung sind die (Schicht-)Wolken meist konturlos, wenn die Luftfeuchtigkeit hoch genug ist, sonst zerrissen bis gar nicht vorhanden. Eine labile Schichtung, bei der es zu Aufwinden kommt, führt zu Quellwolken wie dem Cumulus oder dem Cumulonimbus. Die Gattungsnamen werden mit zwei Buchstaben abgekürzt, wobei der erste Buchstabe großgeschrieben wird.
Arten
Mit der Angabe der Art werden Wolkengattungen weiter nach ihrem inneren Aufbau und ihrer Gestalt unterteilt. Die verschiedenen Arten schließen sich gegenseitig aus, also kann eine Gattung nur die Merkmale einer Art haben. Beispiele sind Cumulus congestus (Cu con), ein hoch aufgetürmter Cumulus, oder Altocumulus stratiformis (Ac str), weit ausgedehnter Altocumulus. Die Arten werden mit drei kleinen Buchstaben abgekürzt.
Unterarten
Die Unterarten dienen zur Angabe der Anordnung und der Lichtdurchlässigkeit. Eine Wolke kann im Gegensatz zu den Arten die Eigenschaften von mehreren Unterarten aufweisen. Unterarten schließen sich generell gegenseitig nicht aus. Die einzige Ausnahme bilden opacus (lichtundurchlässige Wolkenschicht) und translucidus (ziemlich durchsichtige Wolkenschicht).
Beispiele sind Altocumulus undulatus (Ac un, Altocumuli in Wellenform angeordnet) oder Cirrus vertebratus (Ci ve, Cirruswolke, die an ein Fischskelett erinnert). Unterarten werden mit zwei Buchstaben abgekürzt.
Sonderformen und Begleitwolken
Sonderformen und Begleitwolken müssen nicht zwingend mit der Hauptmasse der Wolke zusammenhängen, insbesondere die Begleitwolken sind meist davon getrennt. Zum Beispiel ist Cumulonimbus mamma (Cb mam) ein Cumulonimbus mit Quellungen „nach unten“ und Cumulus pannus (Cu pan) eine Cumulus-Wolke mit zerfetzten Wolkenteilen. Die Sonderformen und Begleitwolken werden – wie die Arten – mit drei Buchstaben abgekürzt.
Mutterwolken
Die Mutterwolke dient zur Angabe, aus welcher Gattung sich eine neue Wolkenform gebildet hat. Dazu wird an den Gattungsnamen der Mutterwolke „genitus“ angehängt. Abgekürzt werden sie, indem man zur Gattungsabkürzung „gen“ anhängt. Ausgeschrieben ersetzt man die Endung „-us“ durch ein „o“ und hängt noch ein „genitus“ an. Ein typisches Beispiel ist der Cirrus cumulonimbogenitus (Ci cbgen), ein Cirrus, der sich aus dem Amboss einer Cb-Wolke entwickelt hat.
Genetische Klassifikation
Neben der Internationalen Klassifikation die sich an der Wolkenhöhe orientiert, existiert auch eine genetische Klassifikation die sich nach der Entstehung der Wolken richtet. Sie geht auf Stüve zurück, der sie 1926 veröffentlichte.
Gesonderte Wolkenformen
Neben der in der Klassifikation enthaltenen Wolken gibt es noch eine Vielzahl anderer Typen, die aus bestimmten Gründen einen eigenen Namen erhalten haben. Dabei handelt es sich zum Beispiel um die für die Tornadoentstehung sehr wichtigen Mauerwolken oder die künstlichen Kondensstreifen der Flugzeuge (meist den Cirrus zugerechnet).
Wetterbeobachtung
Wolken besitzen wie gezeigt eine hohe Eigendynamik und reagieren sehr schnell auf die Bedingungen in ihrer Umgebung. Dabei ist es möglich zwischen den beobachtbaren Eigenschaften der Wolken und den Eigenschaften, die diese bedingen, eine Verknüpfung herzustellen.
Die Ausbreitung der Wolken mit der Höhe ist ein wichtiger Faktor zur Einschätzung konvektiver Prozesse in der Atmosphäre. So ist es über sie in vielen Fällen möglich, die Schichtungsstabilität der Erdatmosphäre zu ermitteln. Bewegungen der Wolken geben Auskunft über die Windverhältnisse in der entsprechenden Höhe.
Frontpassage
Warmfront3.png | Kaltfront3.png Eine Front kündigt sich meist langsam an, indem zuerst immer mehr Cirruswolken, dann Cirrostratus, dann zusätzlich Altostratus und schließlich Nimbostratus aufziehen. Diese Abfolge läuft in umgekehrter Reihenfolge nach Durchzug der Front ab.In der Regel ist sie begleitet von Cumuluswolken, je nach Stärke der Front auch von Cumulonimbuswolken.
Eine Warmfront unterscheidet sich von der Kaltfront bezüglich der Wolken vor allem darin, dass bei der Warmfront die Wolken langsamer aufziehen und bei der Kaltfront langsamer abziehen. Da eine Kaltfront „schneller“ als eine Warmfront ist (kalte Luft ist schwerer und „drückt“ sich schneller voran), sind die Aufwinde auch größer und riesige Cumulonimbuswolken können entstehen.
Gewitter und Stürme
Rolling-thunder-cloud.jpg | Gewitter und Stürme sind häufig zusammen mit den charakteristischen Cumulonimbuswolken zu beobachten, treten in der Regel schnell auf und verschwinden schnell wieder. Sofern sie nicht in Verbindung mit Fronten auftreten, klart der Himmel sehr schnell auf.In einigen Fällen sind die Wolken absolut isoliert, das heißt, sie bilden einen einzelnen Block am ansonsten heiteren Himmel. Daher sind Gewitter vor allem im Gebirge tückisch. Sie können lokal innerhalb einer Stunde auftauchen, abregnen und weiterziehen.
Extrem große Cumulonimbuswolken, so genannte Superzellen, sind aufgrund der Ausdehnung mit dem Auge kaum von Nimbostratus oder einer Front zu unterscheiden. Sie können Wirbelstürme mit sich bringen und bestimmen das Wettergeschehen viel länger als normale Gewitter. Auch das Auftreten von Böenfronten mit Roll- oder Shelf clouds ist bei ihnen möglich.
Wolkenverschlüsselung
Die Codes CL, CM und CH dienen dazu, den Himmelszustand anzugeben. Der Vorteil gegenüber der einfachen – und genaueren – Bezeichnung von Wolken ist, dass nicht jede Wolkenart aufgezählt werden muss, sondern für je ein Stockwerk die Gesamtbewölkung mit einer Ziffer angegeben werden kann. Aus ihr kann auch die Wetterlage bestimmt werden. Die Verschlüsselung erfolgt in der Form:
- CW = x
Können die Wolken nicht eindeutig einer Ziffer zugeordnet werden, so wird diese gewählt, die am besten zutrifft, das heißt die Gruppe, die den größten Teil des Himmels bedeckt.
Verschlüsselung der CL-Wolken
Zu den tiefen Wolken gehören die Wolkengattungen Stratus, Stratocumulus, Cumulus und Cumulonimbus.
"Wolke"
