warum gibt es im sommer auch niederschläge mit hagel?

Answer 1

Gnurpel hat es schon einigermaßen richtig gesagt. Ich versuchs mal mit meinen Worten:

Einen Hagelschauer gibt es im Sommer fast ausschließlich aus einer großen Kumulunimbus Wolke. Das ist eine sogenannte Haufenwolke, die sich bei entsprechend labilem Temperaturverlauf zu einer großen bis zu 10 km hohen Gewitterwolke aufbaut.

In welcher Höhe diese Wolke ihre Untergrenze hat, hängt von der aktuellen Luftfeuchtigkeit der aufsteigenden Warmluft ab, aus welcher sich die Wolke bildet.

Die unter der Wolke, bzw. schon im Vorfeld der Wolkenbildung unsichtbar aufsteigende Warmluft (Thermik) hat einen bestimmten Anteil an gasförmigem Wasser.

Durch die zunehmende Höhe der aufsteigenden Warmluft verliert diese an Druck, dehnt sich aus und wird dadurch kälter.
Und zwar etwa 1 Grad pro 100m Höhengewinn, solange die Taupunkttemperatur nicht erreicht ist.

Diese Taupunkttemperatur ist die Temperatur, bei welcher die aufsteigende (und dadurch durch Druckabnahme kälter werdende) Warmluft ihren gasförmigen Wassergehalt nicht mehr gasförmig halten kann, und das gasförmige Wasser in kleine Tröpfchen zu kondensieren beginnt. Weil diese Temperatur des sogenannten Taupunktes in einer bestimmten Höhe erreicht wird, haben die Haufenwolken unten eine gerade Wolkenunterkante, die sich eben durch diese bestimmte Höhe definiert.

Die Zustandsluft außen herum hat mit dem ganzen nichts zu tun, außer dass sie durch ihren gegebenen Temperaturverlauf des jeweiligen Tages den Temperaturunterschied definiert, der die Warmluft im Vergleich zur Umgebung Warmluft sein lässt. Der normale Temperaturverlauf in der Zustandsluft ist durchschnittlich eine Temperaturabnahme von 0,65 Grad pro 100m Höhe.

Die aufsteigende Warmluft verliert also etwas mehr Wärme durch die Druckabnahme, wie außenrum die Temperatur der Zustandsluft durch die Temperaturschichtung ebenfalls kälter wird. Der Wärmevorsprung der aufsteigenden Warmluft wird langsam kliener, und sie steigt langsamer weiter.

Aber dann erreicht die Thermik die Höhe der Taupunkttemperatur und kann das Wasser nicht mehr gasförmig halten. Die Wolkenbasis entsteht. Durch die Kondensation passiert aber auch das Gegenteil von dem was wir alle als Verdunstungskälte kennen: Es wird die Kondensationswärme frei. Dadurch erhält die Warmluft ab der Wolkenbasis plötzlich so viel Wärmezufuhr, dass sie beim weiteren Aufsteigen nur noch 0,5 Grad pro 100 Meter Höhe verliert.

Schon bei normalem durchschnittlichen Temperaturverlauf der Zustandsluft von 0,65 Grad pro 100 Meter Höhe, wird der Wärmeunterschied der jetzt feucht aufsteigende Warmluft beim weiteren Steigen im Vergleich zur Zustandsluft größer, und die Wolke beginnt sich zunehmend schneller aufzubauen.

Ist die Zustandsluft aber beispielsweise nach einer Kaltfront vom Vortag stark durchkühlt, kann sie durchaus einen Temperaturverlauf von mehr als 1,5 Grad Temperaturabnahme pro 100 Meter haben. Das nennt man eine stark labile Wetterlage. Jede aufsteigende Warmluft wird an solchen Tagen durch das Aufsteigen relativ zur Umgebungsluft wärmer und muss schneller steigen. Auch schon vor dem Taupunkt. Nach dem Taupunkt verstärkt sich der Wärmevorsprung der aufsteigenden Luft natürlich noch mehr.

Durch diese Vorgänge entstehen Gewitterwolken, die bis zur Grenze der Troposphäre (etwa 10 km hoch) steigen müssen, wobei sie schneller und schneller steigen und die Luftmassen unter sich auch ansaugen (Gewitterböen am Boden).
Bei 10 km ist nur darum Schluss mit dem Steigen, weil die Zustandsluft ab dieser Höhe plötzlich wieder mit zunehmender Höhe wärmer (!) wird, so dass in 20 km fast schon wieder Plusgrade erreicht werden.

Da die aufsteigende Warmluft trotz anwachsendem relativem Wärmevorsprung zur Zustandsluft dennoch immer kälter wird (Druckabnahme), ist ihr Wärmevorsprung innerhalb wenigen 100 Metern aufgebraucht, wenn die Zustandsluft drumrum mit zunehmender Höhe plötzlich nicht mehr kälter, sondern wärmer ist. Die hochschießende Gewitterwolke wird dadurch dort oben radikal abgebremst und kann nicht anders, als sich nach allen Seiten zu verbreitern, was die typische Wolkenform des Amboß am oberen Ende der Gewitterwolke ergibt.

Doch jetzt endlich zum Hagel:
In jeder Gewitterwolke werden die Tröpfchen durch die Aufwinde in der Mitte von über 200 km/h in Höhen bis zu 10 km hochgetragen, wo sie natürlich gefrieren. Am Rand der Wolke gibt es starke Abwindbereiche, wo die Eiskörner dann wieder nach unten gelangen. Sie sind aber nach dem ersten Durchgang noch so klein und leicht, dass sie an der Wolkenbasis von den starken Aufwinden in der Mitte direkt wieder angesaugt und erneut nach oben getragen werden. Das wiederholt sich so lange, bis kiloschwere Eisklötze daraus werden.
Diese sind dann schließlich so schwer,dass sie dem Aufwindsog widerstehen und unten aus der Wolke herausfallen.

Während sie durch die warme Sommerluft fallen, tauen sie auf. Wenn nun die Wolkenbasis so hoch war, dass die Eisklötze Zeit genug haben, beim zu Boden fallen gänzlich aufzutauen, dann erleben wir den sogenannten großtröpfigen Gewitterregen. Diese riesigen Wassertropfen, die dann auf den Boden platschen, sind die komplett aufgetauten Eisklötze aus der Gewitterwolke.

Ist aber an manchen Tage die Taupunkttemperatur der aufsteigenden Luft sehr früh erreicht, dann ist die Wolkenbasis auch entsprechend niedrig, und den Eisklötzen bleibt bis zum Boden einfach keine Zeit mehr um völlig aufzutauen. Dann hagelt es.

Bodennahe Kaltluftströmungen, können auch bei höherer Wolkenbasis dafür sorgen, dass die Eisklötze nicht stark auftauen, während sie zu Boden fallen. Kommt so etwas mit einer niedrigen Wolkenbasis zusammen, dann haben wir die gefürchteten Hühnerei- bis Tennisball-großen Hagelkörner, die tatsächlich gefährlich werden können.

Sorry, so ausführlich hatte ich es eigentlich gar nicht vor gehabt, aber beim Wetter hängt einfach alles so sehr mit einander zusammen, dass es jetzt doch so viel wurde... ;)

Viele Grüße,
Martin

Answer 2

Grundsätzlich gibt es zwei unterschiedliche Arten von Gewittern. Das Kaltfrontgewitter und das Wärmegewitter. Das Kaltfrontgewitter wird ausgelöst durch heftiges Zusammentreffen feuchter Warmluft mit einer Kaltluftfront. Das Wärmegewitter wird ausgelöst durch intensive Sonneneinstrahlung und dadurch schnelles Aufsteigen feuchter Warmluft in große Höhen. Im Sommer kann ja nur das Wärmegewitter auftreten, weil es im Winter nicht so warm wird.

Answer 3

Wenn Wolken ihre Last entlassen, dann sind sie meist nur noch so hoch, dass sie in der wärmeren Luft das Wasser nicht mehr halten können. Bestehen aber Aufwinde, dann werden die Tropfen in höhere Höhen geblasen und dabei frieren sie zu Hagel. Dies kann sich oft wiederholen und es entstehen Hagelkörner bis zu Tennisballgröße. Doch irgendwann sind sie einfach zu schwer und der Wind kann sie nicht mehr hochwehen. Und der Weg nach unten ist nicht weit genug, damit alles wieder schmelzen kann. So fällt Hagel.