Klimatologisches Mittel des Niederschlags in den Monaten Juni-August (oben) und Dezember-Februar (unten) basierend auf ERA5-Reanalysedaten (Mittel aus 1991–2020).
Dieser Artikel behandelt den meteorologischen Begriff Niederschlag, weitere Bedeutungen unterNiederschlag (Begriffsklärung).
Jegliches Wasser, das aus Niederschlägen auf die Erde gelangt, wird auch alsMeteorwasser bezeichnet.[4][5] Der Begriff ist heute vor allem in der Schweiz gebräuchlich. Umgangssprachlich werden die BegriffeNiederschlag undRegenwasser häufig synonym gebraucht.
Entstehung
DurchVerdunstung undSublimation gelangt Wasserdampf in die Atmosphäre. Dazu ist die Zufuhrthermischer Energie erforderlich, die alsVerdampfungsenthalpie im Wasserdampf gespeichert ist. Wolken entstehen vonKondensationskeimen ausgehend durchKondensation der Feuchtigkeit in der Luft. Um wieder als Niederschlag auf die Erdoberfläche fallen zu können, muss die Größe (bzw. Masse) der kondensierten Teilchen einen bestimmten Wert überschreiten. Durch den Niederschlag wird derWasserkreislauf geschlossen.
Auswirkung
Die Häufigkeit und die durchschnittliche Menge des Niederschlages sind charakteristisch für die entsprechenden geographischen Gebiete. Der Niederschlag ist dabei einhygrischer Faktor, der das lokaleKlima mitbestimmt. Besonders für dieLandwirtschaft ist er relevant, da erst ab einer bestimmten Niederschlagsmenge erfolgreicherRegenfeldbau möglich ist. Aus einer angetroffenenÖkozone kann daher meist grob auf eine mittlere Niederschlagsmenge gefolgert werden.
Bei der Kondensation aus feuchter Luft wirdKondensationsenthalpie, beim ResublimierenSublimationsenthalpie aus dem Wasserdampf frei. Beim Gefrieren wirdKristallisationsenthalpie aus dem Wasser in die Umgebung (Luft, Wasser, Bewuchs, sonstige Oberflächen) freigesetzt. Gefriert unterkühlter Nebel oder unterkühlter Regen, so ist der Wärmeübergang gering. BeimVerdunsten undSublimieren von Niederschlag wird Wärme der Umgebung entzogen, dies wirktabkühlend auch auf die Erdoberfläche und reguliert teilweise das(Mikro-)Klima.
lockere, feste Form (ab etwa −12 °C kondensiert derWasserdampf direkt zu kleinenEiskristallen (sog.Resublimation – die aber bei Meteorologen oftmals nurSublimation genannt wird), die sich dann zuSchneeflocken zusammenballen).
Unregelmäßige, feste, sehr leichte (lufthaltige) Form (gefrorene Körnchen von 2–5 mm Größe, die durch kräftigeAufwinde etwa anKaltfronten entstehen können).
GefroreneRegentropfen (Eis), > 5 mm Durchmesser, die aus einemKondensationskern und mehreren gefrorenen Schichten bestehen. Es gibt auch unregelmäßig geformte bzw. aus mehreren Einzelkörnern zusammengesetzte Hagelkörner. Die Entstehung erfolgt inSchauern undGewittern mit sehr starken Aufwinden.
Wasserdampf, der an Objekten zu feinen, und auf ausgedehnten kalten Flächen (Schnee- bzw. Eisfeldern) bis zu 5 cm großen Eiskristallen resublimiert.
Künstlicher Niederschlag
Niederschlag kann unter bestimmten meteorologischen Konstellationen künstlich erzeugt werden, indem eine große Menge an künstlichen Eiskeimen, alsoKondensationskernen (z. B.Silberiodid) in unterkühlte Wolken ausgebracht wird; sieheHagelflieger. Aus großtechnischen Wasserdampfemissionen stammenderIndustrieschnee ist ebenso künstlicher Niederschlag, der zivilisatorisch bedingt entstehen kann.
Abgrenzung
Kunstschnee vonBeschneiungsanlagen,Kunsteis undSchwarzeis (gefrorenes See- und Meerwasser) werden nicht zu den Niederschlägen gezählt, weil das Wasser nicht direkt und hauptsächlich aus Wolken, Nebel oder Luftfeuchtigkeit stammt. Ortsverlagerter Niederschlag (beispielsweise vomSchneepflug versetzter Schnee,Sprühfahnen,Dachlawinen, Regenwasser inFließgewässern) bleibt trotzdem Niederschlag.
„Regen“ ausBeregnungsanlagen wird i. A. nicht dem Niederschlag zugerechnet, kann jedoch durch die dadurch erhöhte Verdunstung zu vermehrter Wolkenbildung und erhöhtem „allgemeinem Niederschlag“ führen.
Gesetzmäßigkeiten der räumlichen Verbreitung der Niederschläge
In den Gebirgen hängen die Niederschlagsmengen von der Streichrichtung zum herrschenden Luftstrom ab (sieheLuv und Lee).
Festlandgebiete erhalten geringere Niederschläge als Meeresgebiete auf gleicher geographischer Breite (sieheSeeklima,Kontinentalklima).
Hohe Niederschlagssummen in Äquatornähe und gemäßigten Breiten wechseln sich mit niedrigen Niederschlagssummen in den außeräquatorialen Tropen und Polargebieten ab (sieheTropen,Subtropen,Gemäßigte Zone,Polarklima).
In den Tropen sind die Ostteile der tropischen Meere ganzjährig feucht, dagegen sind die Westteile nur im Sommer und im Herbst feucht.
Niederschlagsmessung
Messgeräte, Maßeinheiten und Messmethoden
Regenmesser
Gemessen wird mit zwei verschiedenen Arten vonMessgeräten:
Die meisten Niederschlagsmesser sammeln den Niederschlag als punktuelle Niederschlagsmessung in einem Messgefäß. EinMillimeter (Maßeinheit) entspricht der Wasserhöhe (Niederschlagshöhe) von 1 mm, die sich ergäbe, wenn kein Wasser abflösse oder verdunstete. Alternativ wird oft auch die Wassermenge (Niederschlagsmenge) in (ebene Fläche) angegeben. Ein Millimeter ist gleich einem Liter pro Quadratmeter. Jene Anteile, die nicht in Form flüssigenWassers vorkommen, werden entweder in die entsprechende Menge desselben umgerechnet (sofern die Dichte bekannt ist), oder beiSchnee undHagel durch leichte Erwärmung, um dieVerdampfung und den Messfehler zu verringern, in Wasser umgewandelt.
Neben der direkten Berechnung vor Ort können Niederschlagsintensitäten auch durchRadarmessungen bestimmt werden. Dazu zieht man die von der Stärke des Regens abhängige Radarreflektivität heran. Über Niederschlagsradare können die gefallenen Mengen inzwischen auch flächendeckend geschätzt werden. Vor allem im Bereich desHochwassermanagements ist dies von Bedeutung (punktuelle Messwerteverifizieren bzw.kalibrieren). Neben der reinen Niederschlags-Höhe bzw. Menge sind dabei vor allem auch die Niederschlagsintensität und die Niederschlagsdauer wichtig.
Langfristige (klimatologische) Niederschlagsmessungen lassen statistische Berechnungen zu, um die mittlere Häufigkeit von unterschiedlichen Niederschlagsereignissen (v. a.Starkregenereignisse) anzugeben, die Intensität und Dauer zueinander in Bezug setzen.
Niederschlagshöhe
DieNiederschlagshöhe wird in der Meteorologie für Regen üblicherweise inMillimeter (Wasserhöhe) angegeben und für gefrorene Niederschläge inZentimeter. Sie gibt wiederum Aufschluss über die Niederschlagsmenge.
Mit „kleiner 0,1 mm“ wird eine Niederschlagshöhe, bzw. die daraus resultierende Niederschlagsmenge angegeben, wenn sie nicht messbar ist.
Bei Schneefall, Hagel oder Graupel wird sie in (Zentimeter) angegeben. Eine Umrechnung in die Niederschlagsmenge in Liter bzw. in diewasseräquivalente Niederschlagshöhe pro Quadratmeter kann nur nach Bestimmung der Dichte erfolgen, da bei gefrorenen Niederschlägen große Unterschiede bestehen können:
Für Schnee liegt die Dichte zum Beispiel zwischen (trockener, lockerer Neuschnee) und (stark gebundener Neuschnee): Neuschnee hat also etwa1⁄10 (bis1⁄15 –1⁄30) der Dichte von Wasser, setzt sich aber recht schnell (innerhalb von Stunden, insbesondere durch das Gewicht der darübergeschneiten Schichten) auf grob1⁄3, so dass 1 Meter Neuschnee und 30 cm gesetzter Schnee etwa 100 mm Regen entsprechen.
Bei Hagel bezieht sich die Angabe der Niederschlagshöhe nur auf die Dauer eines Ereignisses und meist nur auf die Höhe der Hagelschicht am Boden (Der Niederschlag in Form von Regen wird extra angegeben). Sie wird entsprechend den Umrechnungen fürlose Schüttungen in Wassermenge umgerechnet.
Niederschlagsmenge
Jährliche Niederschlagssummen in Millimeter: auf ganzeBreitengrade bzw. solareKlimazonen bezogen
Man betrachtet das flüssige Wasser (Niederschlagswasser), das sich bei Niederschlag (Regen, Schnee, Hagel, Nebel usw.) in einer definierten Zeitspanne (siehe auch Niederschlagsintensität) in einem nur nach oben offenen Gefäß mit definierter horizontaler Öffnung sammelt. AlsNiederschlagsmenge bezeichnet man das Volumen der Flüssigkeit bezogen auf die Fläche der Öffnung und gibt sie inLitern pro Quadratmeter (1 Liter ist 1 Kubikdezimeter) an. Mit der Umrechnung
kann sie auch in der Einheit Millimeter angegeben werden. Möchte man aus der Millimeter-Angabe (bzw. der Angabe in Litern pro Quadratmeter) die tatsächliche Niederschlagsmenge in Litern bezogen auf eine bekannte Sammelfläche berechnen, so muss die genannte Größe mit der waagrecht projizierten Sammelfläche in Quadratmetern multipliziert werden:
Das übliche Messintervall (es ist immer mit anzugeben) sind 24 Stunden (1 Tag), aber auch 48 oder 72 h und so fort für länger dauerndeStarkregen-Ereignisse, fürSchlagregen auch 1 Stunde und entsprechend mehr, aber auch bis hin zu 5 Minuten (etwa als Bemessung für Abflusseinrichtungen an Gebäuden) sowie ein Monat, eine Jahreszeit und das ganze Jahr für klimatologische Betrachtungen. In den Fällen, in denen man mehrere Standardintervalle addiert, spricht man auch vonNiederschlagssumme.
Der BegriffNiederschlagsdauer steht für die Zeitdauer eines einzelnen Niederschlagsereignisses. Auf Basis der Niederschlagsdauer unterscheidet man zwischenDauerniederschlägen undSchauern. Zudem ist sie für die Festlegung von Wiederkehrsintervallen vonStarkregenereignissen undÜberschwemmungsszenarien notwendig.
Niederschlagsintensität
AlsNiederschlagsintensität bezeichnet man den Quotienten aus Niederschlagshöhe bzw. -menge und Zeit. Sie wird für Regen in der Regel in Millimeter pro Stunde beziehungsweise Liter je Quadratmeter (und Stunde, was oft unerwähnt bleibt), bei Schnee in Zentimeter pro Stunde angegeben.
Regen: 1 Liter pro Quadratmeter und Stunde ergibt 1 mm Regenhöhe/-menge in einer Stunde (mm/h)
Schnee: durchschnittliche Schneehöhe in Zentimeter pro Stunde (cm/h)
Andere Angaben für statistische Zwecke können noch Millimeter (bei Schnee Zentimeter) pro Tag, Woche, Monat oder Jahr sein.
Ein mittelstarker Regenschauer in Mitteleuropa hat eine Intensität um 5 mm/h, einStarkregen um 30 mm/h oder als Platzregen 5 mm/5 min. Bei einem heftigen Unwetter kann die Regenmenge auf 50 mm/h und mehr anwachsen.[6]
Im Regenradar desDWD wird eine Intensität von 0,1 mm/h als gering, von 2 mm/h als leicht, 10 mm/h als stark und 75 mm/h als extrem dargestellt.[7][8]
Niederschlagsmengen von wenigen 100 mm in einigen Tagen (etwa 300 mm/4 d) führen schon, wenn sie großflächig sind, zu schweren Hochwasserereignissen an den großen Flüssen, aber auch an kleineren Flüssen, s.:Hochwasser in West- und Mitteleuropa 2021. Tropenstürme erreichen Werte von 130 mm/h und weit darüber.
Für die durchschnittliche Höhe des Niederschlags im Laufe einer bestimmten Periode an einem definierten Ort oder in einer bestimmten Region existieren folgendemeteorologisch-klimatologischen Ausdrücke.
Monatsniederschlag, oder auchMonatsmittel des Niederschlags, ist die gesamte Niederschlagshöhe eines bestimmten Monats gemittelt über eine bestimmte Anzahl von Jahren (meist 30 Jahre), wobei immer über diesen bestimmten Monat gemittelt wird. Die Angabe erfolgt inMillimeter proMonat und findet Verwendung in diversenKlimadiagrammen. Bezieht man sich nur auf einen ganz bestimmten Monat, so erfolgt die Angabe inkl. des Jahres.
Jahresniederschlag, oder auchJahresmittel des Niederschlags, ist die gesamte Niederschlagshöhe eines Jahres gemittelt über eine bestimmte Anzahl von Jahren (meist 30 Jahre). Die Angabe erfolgt in Millimeter proJahr und findet Verwendung in diversen Klimadiagrammen. Bezieht man sich nur auf ein ganz bestimmtes Jahr, so wird das extra angegeben.
Für die Charakteristika eines speziellen Jahres werden die gemessenen Niederschläge aufsummiert (kumuliert), und dann mit den mittleren Niederschlägen desselben Bemessungszeitraumes verglichen: So kann eine Aussage gemacht werden, ob ein Monat oder Jahr „zu nass“ oder „zu trocken“, ein Winter „schneereich“ ist, oder dass bei einem Starkregenereignis „der Normalniederschlag eines Monats in drei Tagen gefallen“ ist. Ebenso könnenKlimata undJahreszeitcharakteristika verglichen werden, also etwa „wintertrocken“, „Niederschlagsmaximum im Spätsommer“.
Ein Tag, in dessen 24-stündigen Verlauf eine Niederschlagshöhe von mindestens 0,1 mm erreicht wird, heißt laut Deutschem WetterdienstNiederschlagstag,[9] ein Tag, bei dem dies nicht der Fall ist,Trockentag.[10] Es gibt auch abweichende Definitionen: DasClimate Service Center Germany bezeichnet alsTrockentag Tage mit weniger als 1 mm Niederschlag.[11]
Bis dahin galten 260 Millimeter innerhalb von 24 Stunden als deutscher Rekord: vom 6. bis 7. Juli 1906 (jeweils 7 Uhr MEZ) inZeithain, Kreis Riesa (Sachsen) und vom 7. bis 8. Juli 1954 (jeweils 7 Uhr MEZ) inStein,Kreis Rosenheim (Oberbayern).[18]
Regional begrenzte Extremniederschläge können auch deutlich höher liegen. So wurde für das Regenereignis am 2. Juni 2008 im baden-württembergischen Killer- undStarzeltal ein Niederschlag von rund 240 Millimeter in einer Stunde ermittelt.[19]
Peter Bauer, Peter Schlüssel:Globale Niederschlagserfassung mit Satellitendaten. In:Die Geowissenschaften. 11. Jg., Nr. 12, 1993, S. 413–418.doi:10.2312/geowissenschaften.1993.11.413.
↑Ernst Erhard Schmid (Herausgeber):Grundriss der Meteorologie. Verlag von Leopold Voss, Leipzig 1862 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
↑Helmut Kraus:Die Atmosphäre der Erde. Eine Einführung in die Meteorologie. 3. Auflage. Springer, Berlin Heidelberg/New York 2004,ISBN 3-540-20656-6 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
↑Climate Service Center (Hrsg.):Vergleichendes Lexikon: Wichtige Definitionen, Schwellenwerte und Indices aus den Bereichen Klima, Klimafolgenforschung und Naturgefahren.S.82,EintragTrockentag (climate-service-center.de [PDF]).
↑abWMO – World Meteorological Organization:Annual Report of the World Meteorological Organization 1994. 1995,ISBN 92-63-10824-2.
↑Bewertung des Hochwasserrisikos und Bestimmung der Gebiete mit signifikantem Hochwasserrisiko in Baden-Württemberg, 2011Archivierte Kopie (Memento vom 22. Februar 2014 imInternet Archive) (PDF; 2,5 MB).
