13.07.2021

Wie Hagelkörner wachsen

Analyse der Kristallstruktur offenbart Wachstumsprozesse und Schadenspotential bei Unwettern.

Hagelstürme im Südwesten Deutschlands lösten kürzlich Erinnerungen an das verheerende Unwetter von 2013 aus. Damals wurden in Baden-Württemberg Schäden in Milliarden­höhe angerichtet, die Schäden aus den jüngsten Unwettern werden derzeit noch erhoben. Bei allem Ärger, den Hagelkörner für Menschen bedeuten, besitzen sie jedoch gleichzeitig eine bislang unbekannte innere Schönheit: Die Tübinger Wissenschaftler Paul Bons und Catherine Bauer haben in einer Studie erstmals ihre Kristall­struktur sichtbar gemacht. Sie hatten dafür Körner des Tübinger Sturms von 2013 gesammelt und im Labor mit modernsten Methoden analysiert.

 

Abb.: Hagelkorn aus dem Französischen Viertel in Tübingen: Der „Automated...
Abb.: Hagelkorn aus dem Französischen Viertel in Tübingen: Der „Automated Ice Texture Analyser“ zeigt die innere Kristallstruktur. Es ist zu sehen, dass das Hagelkorn vier Wachstumsstufen durchlaufen hat. (Bild: M. Montagnat /P. Bons)

Neben ästhetisch ansprechenden Bildern, die so noch nie erstellt wurden, liefert dies auch Erkenntnisse zum Aufbau und möglichen Schadens­potential von Hagelkörnern. Paul Bons und Catherine Bauer forschen beide unter anderem zum Thema „Eis“, beispielsweise in Grönland. Im Tübinger Hagelsturm von 2013 reagierten sie umgehend und sammelten Hagelkörner ein. „Wir haben diese bei minus 32 Grad gelagert“, erklärt Bons. „Eisproben sollten immer unter minus 28 Grad gelagert sein, sonst kann sich die innere Struktur innerhalb von Wochen verändern.“

Für die Studie arbeitete er mit der Glaziologin Maurine Montagnat von der Universität Grenoble, Frankreich, zusammen. Ihr Team sektionierte die Tübinger Hagelkörner zusammen mit weiteren aus Südwest­frankreich und machte mit einem „Automated Ice Texture Analyser“ deren innere Kristall­struktur – die Textur – sichtbar. Die entstandenen Bilder zeigen die Struktur der Kristalle im Hagelkorn in verschiedenen Farben und offenbaren faszinierende Muster und eine Schönheit, die dem Auge normaler­weise verborgen bleibt. Jedes Hagelkorn weist dabei eine individuelle Struktur auf.

Hagelkörner entstehen aus Regentropfen, die durch Aufwinde in Gewitterwolken in große Höhen von 12.000 Metern und mehr transportiert werden und dort gefrieren. Im Fall nach unten wachsen sie ‒ abhängig von Temperatur und Luftfeuchtigkeit – weiter, indem immer neue Kristall­schichten anfrieren. Diese Prozedur kann sich mehrmals wiederholen: Aufwinde tragen die Eiskörner nach oben in die kälteren Schichten, durch ihr Gewicht fallen sie wieder nach unten. Je heftiger das Gewitter, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass am Ende große Hagelkörner auf der Erde ankommen.

Erst moderne Methoden machten es möglich, die Wachstums­stadien und komplexen Wachstums­mechanismen von Hagelkörnern viel detaillierter zu untersuchen, sagt Bons. „So können wir die Entstehung von Hagelkörnern besser verstehen und vielleicht auch besser vorhersagen, welche Schäden sie anrichten können.“

U. Tübingen / DE

 

Weitere Infos

EnergyViews

EnergyViews
Dossier

EnergyViews

Die neuesten Meldungen zu Energieforschung und -technologie von pro-physik.de und Physik in unserer Zeit.

Virtuelle Jobbörse

Virtuelle Jobbörse
Eine Kooperation von Wiley-VCH und der DPG

Virtuelle Jobbörse

Innovative Unternehmen präsentieren hier Karriere- und Beschäftigungsmöglichkeiten in ihren Berufsfeldern.

Die Teilnahme ist kostenfrei – erforderlich ist lediglich eine kurze Vorab-Registrierung.

Meist gelesen

Themen