Wolke -Cloud

Kumulförmige Wolkengebilde über Swifts Creek , Australien
Clouds (ca. 1920er Jahre), ein Stummfilm über Wolken, der vom Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten produziert wurde .

In der Meteorologie ist eine Wolke ein Aerosol , das aus einer sichtbaren Masse winziger Flüssigkeitströpfchen , gefrorener Kristalle oder anderer Partikel besteht , die in der Atmosphäre eines Planetenkörpers oder eines ähnlichen Raums schweben . Wasser oder verschiedene andere Chemikalien können die Tröpfchen und Kristalle bilden. Auf der Erde entstehen Wolken als Ergebnis der Sättigung der Luft, wenn sie auf ihren Taupunkt abgekühlt wird oder wenn sie genügend Feuchtigkeit (normalerweise in Form von Wasserdampf ) aus einer benachbarten Quelle erhält, um den Taupunkt auf die Umgebung anzuheben Temperatur. Sie werden in der Homosphäre der Erde gesehen , die die Troposphäre , die Stratosphäre und die Mesosphäre umfasst . Nephologie ist die Wissenschaft der Wolken, die im Zweig der Wolkenphysik der Meteorologie betrieben wird . Es gibt zwei Methoden, Wolken in ihren jeweiligen Schichten der Homosphäre zu benennen, lateinisch und allgemein.

Gattungstypen in der Troposphäre, der atmosphärischen Schicht, die der Erdoberfläche am nächsten liegt, haben lateinische Namen aufgrund der universellen Übernahme von Luke Howards Nomenklatur , die 1802 offiziell vorgeschlagen wurde. Sie wurde zur Grundlage eines modernen internationalen Systems, das Wolken in fünf physische unterteilt Formen , die weiter unterteilt oder in Höhenstufen klassifiziert werden können, um zehn Grundgattungen abzuleiten . Die wichtigsten repräsentativen Wolkentypen für jede dieser Formen sind stratiform , cumuliform , stratocumuliform , cumulonimbiform und cirriform . Niedrige Wolken haben keine höhenbezogenen Präfixe. Stratiforme und stratocumuliforme Typen auf mittlerer Ebene erhalten jedoch das Präfix alto- , während High-Level- Varianten dieser beiden Formen das Präfix cirro- tragen . In beiden Fällen wird strato- aus der letzteren Form entfernt, um doppelte Präfixe zu vermeiden. Gattungstypen mit ausreichender vertikaler Ausdehnung, um mehr als eine Ebene zu besetzen, tragen keine höhenbezogenen Präfixe. Sie werden formal als Low- oder Mid-Level klassifiziert, abhängig von der Höhe, in der sie sich ursprünglich bilden, und werden auch informeller als Multi-Level oder Vertical charakterisiert . Die meisten der zehn durch diese Klassifikationsmethode abgeleiteten Gattungen können in Arten und weiter in Varietäten unterteilt werden . Sehr niedrige schichtförmige Wolken, die sich bis zur Erdoberfläche erstrecken, erhalten die gebräuchlichen Namen Nebel und Nebel , haben aber keine lateinischen Namen.

In der Stratosphäre und Mesosphäre haben Wolken gebräuchliche Namen für ihre Haupttypen. Sie können das Aussehen von stratiformen Schleiern oder Blättern, zirriformen Strähnen oder stratocumuliformen Bändern oder Kräuselungen haben. Sie werden selten gesehen, hauptsächlich in den Polarregionen der Erde. Wolken wurden in den Atmosphären anderer Planeten und Monde im Sonnensystem und darüber hinaus beobachtet. Aufgrund ihres unterschiedlichen Temperaturverhaltens bestehen sie jedoch häufig neben Wasser auch aus anderen Stoffen wie Methan , Ammoniak und Schwefelsäure .

Troposphärische Wolken können einen direkten Einfluss auf den Klimawandel auf der Erde haben. Sie können einfallende Sonnenstrahlen reflektieren, die zu einem Kühleffekt beitragen können, wo und wann diese Wolken auftreten, oder längerwellige Strahlung einfangen, die von der Erdoberfläche zurückreflektiert wird, was einen Erwärmungseffekt verursachen kann. Die Höhe, Form und Dicke der Wolken sind die Hauptfaktoren, die die lokale Erwärmung oder Abkühlung der Erde und der Atmosphäre beeinflussen. Wolken, die sich über der Troposphäre bilden, sind zu selten und zu dünn, um den Klimawandel zu beeinflussen. Wolken sind die größte Unsicherheit bei der Klimasensitivität .

Tabellarische Übersicht

Die folgende Tabelle hat einen sehr breiten Anwendungsbereich wie die darauf folgende Cloud-Vorlage. Beide stützen sich auf mehrere Methoden der Wolkenklassifizierung, sowohl formal als auch informell, die in verschiedenen Ebenen der Homosphäre der Erde von einer Reihe zitierter Autoritäten verwendet werden, insbesondere in Bezug auf Formen, Höhenstufen, Formen und Ebenen, hoch aufragende vertikale Wolken und Wolken über dem Troposphäre. Es gibt einige Unterschiede im Stil der Nomenklatur (lateinisch und allgemein), der Organisation und des Fokus zwischen der Troposphäre und höheren Ebenen der Homosphäre. Die in diesem Artikel beschriebenen Klassifizierungsschemata können jedoch harmonisiert werden, indem eine informelle Kreuzklassifizierung von physischen Formen und Höhenstufen verwendet wird, um die 10 troposphärischen Gattungen, den Nebel und Dunst, der sich auf Oberflächenebene bildet, und mehrere zusätzliche Haupttypen über der Troposphäre abzuleiten. Die Cumulus-Gattung umfasst vier Arten, die auf eine vertikale Größe hinweisen, die die Höhenniveaus beeinflussen kann. Diese Tabelle sollte nicht als strenge oder einzigartige Klassifizierung über das hinaus gesehen werden, was in der Vorlage erscheint, sondern eher als Veranschaulichung , wie verschiedene Hauptwolkentypen miteinander in Beziehung stehen und durch einen vollständigen Bereich von Höhenstufen von der Erdoberfläche bis zum definiert werden "Rand des Weltraums."

Formen und Ebenen Stratiform
nicht konvektiv
Cirriform
meist nicht konvektiv
Stratokumuliform
begrenzt konvektiv
Cumuliform
frei-konvektiv
Cumulonimbiform
stark konvektiv
Extrem-Niveau PMC : Nachtleuchtende Schleier Nachtleuchtende Wogen oder Wirbel Nachtleuchtende Bänder
Sehr hohes Niveau Salpetersäure und Wasser PSC Cirriform perlmuttartiger PSC Linsenförmiger perlmuttartiger PSC
Hohes Level Zirrostratus Zirrus Zirrokumulus
Mittlere Stufe Altostratus Altokumulus
Niedriges Niveau Stratus Stratokumulus Cumulus humilis oder Fractus
Mehrstufige oder moderate Vertikale Nimbostratus Cumulus mediocris
Hoch aufragende Vertikale Cumulus congestus Cumulonimbus
Oberflächenniveau Nebel oder Dunst

Etymologie und Geschichte der Cloud-Wissenschaft und Nomenklatur

Etymologie

Der Ursprung des Begriffs „Wolke“ findet sich in den altenglischen Wörtern clud oder clod , was einen Hügel oder eine Steinmasse bedeutet. Etwa zu Beginn des 13. Jahrhunderts wurde das Wort aufgrund der Ähnlichkeit zwischen einer Felsmasse und einer Haufenwolke als Metapher für Regenwolken verwendet. Im Laufe der Zeit verdrängte die metaphorische Verwendung des Wortes das altenglische weolcan , das die wörtliche Bezeichnung für Wolken im Allgemeinen gewesen war.

Aristoteles

Alte Wolkenstudien wurden nicht isoliert durchgeführt, sondern in Kombination mit anderen Wetterelementen und sogar anderen Naturwissenschaften beobachtet. Um 340 v. Chr. schrieb der griechische Philosoph Aristoteles Meteorologica , ein Werk, das die Summe des damaligen naturwissenschaftlichen Wissens, einschließlich Wetter und Klima, darstellte. Zum ersten Mal wurden Niederschläge und die Wolken, aus denen Niederschläge fielen, Meteore genannt, was vom griechischen Wort meteoros abstammt und „hoch am Himmel“ bedeutet. Aus diesem Wort entstand der moderne Begriff Meteorologie , die Lehre von Wolken und Wetter. Meteorologica basierte auf Intuition und einfacher Beobachtung, aber nicht auf dem, was heute als wissenschaftliche Methode gilt. Dennoch war es das erste bekannte Werk, das versuchte, ein breites Spektrum meteorologischer Themen, insbesondere des Wasserkreislaufs , systematisch zu behandeln .

Erste umfassende Klassifikation

g
Troposphärische Wolkenklassifikation nach Auftretenshöhe: Mehrstufige und vertikale Gattungstypen, die nicht auf eine einzelne Höhenstufe beschränkt sind, umfassen Nimbostratus, Cumulonimbus und einige der größeren Cumulus-Arten.

Nach Jahrhunderten spekulativer Theorien über die Bildung und das Verhalten von Wolken wurden die ersten wirklich wissenschaftlichen Studien von Luke Howard in England und Jean-Baptiste Lamarck in Frankreich durchgeführt. Howard war ein methodischer Beobachter mit starken Kenntnissen der lateinischen Sprache und nutzte seinen Hintergrund, um die verschiedenen troposphärischen Wolkentypen im Jahr 1802 formal zu klassifizieren. Er glaubte, dass wissenschaftliche Beobachtungen der sich ändernden Wolkenformen am Himmel den Schlüssel zur Wettervorhersage aufschließen könnten.

Lamarck hatte im selben Jahr unabhängig an der Wolkenklassifizierung gearbeitet und sich ein anderes Namensschema ausgedacht, das selbst in seinem Heimatland Frankreich keinen Eindruck machte, weil es ungewöhnlich beschreibende und informelle französische Namen und Ausdrücke für Wolkentypen verwendete. Sein Nomenklatursystem umfasste 12 Wolkenkategorien mit Namen wie (aus dem Französischen übersetzt) ​​dunstige Wolken, gesprenkelte Wolken und besenartige Wolken. Im Gegensatz dazu verwendete Howard allgemein akzeptiertes Latein, das sich nach seiner Veröffentlichung im Jahr 1803 schnell durchsetzte. Als Zeichen der Popularität des Namensschemas verfasste der deutsche Dramatiker und Dichter Johann Wolfgang von Goethe vier Gedichte über Wolken und widmete sie Howard.

Eine Weiterentwicklung von Howards System wurde schließlich 1891 von der International Meteorological Conference offiziell angenommen. Dieses System deckte nur die troposphärischen Wolkentypen ab. Die Entdeckung von Wolken über der Troposphäre im späten 19. Jahrhundert führte jedoch schließlich zur Schaffung separater Klassifizierungsschemata, die auf die Verwendung beschreibender gebräuchlicher Namen und Phrasen zurückgingen, die etwas an Lamarcks Klassifizierungsmethoden erinnerten. Obwohl diese sehr hohen Wolken durch diese unterschiedlichen Methoden klassifiziert wurden, ähneln sie dennoch weitgehend einigen Wolkenformen, die in der Troposphäre mit lateinischen Namen identifiziert wurden.

Bildung in der Homosphäre: Wie Luft gesättigt wird

Terrestrische Wolken sind im größten Teil der Homosphäre zu finden, die die Troposphäre, Stratosphäre und Mesosphäre umfasst. Innerhalb dieser Schichten der Atmosphäre kann die Luft gesättigt werden, wenn sie auf ihren Taupunkt abgekühlt wird oder Feuchtigkeit aus einer benachbarten Quelle zugeführt wird. Im letzteren Fall tritt eine Sättigung ein, wenn der Taupunkt auf die Umgebungslufttemperatur angehoben wird.

Adiabate Kühlung

Adiabatische Abkühlung tritt auf, wenn eines oder mehrere der drei möglichen Auftriebsmittel – konvektiv, zyklonal/frontal oder orographisch – dazu führen, dass ein Luftpaket mit unsichtbarem Wasserdampf aufsteigt und auf seinen Taupunkt abkühlt, die Temperatur, bei der die Luft gesättigt ist. Der Hauptmechanismus hinter diesem Prozess ist die adiabatische Kühlung. Wenn die Luft auf ihren Taupunkt abgekühlt und gesättigt wird, kondensiert normalerweise Wasserdampf und bildet Wolkentropfen. Diese Kondensation tritt normalerweise an Wolkenkondensationskernen wie Salz- oder Staubpartikeln auf, die klein genug sind, um durch die normale Luftzirkulation in der Luft gehalten zu werden.

Animation der Wolkenentwicklung von Cumulus humilis zu Cumulonimbus capillatus incus

Ein Faktor ist die konvektive Aufwärtsbewegung der Luft, die durch die Sonnenerwärmung am Tag auf Oberflächenniveau verursacht wird. Die Instabilität der Luftmasse ermöglicht die Bildung von kumuliformen Wolken, die Schauer erzeugen können, wenn die Luft ausreichend feucht ist. In mäßig seltenen Fällen kann der konvektive Auftrieb stark genug sein, um die Tropopause zu durchdringen und die Wolkenoberseite in die Stratosphäre zu drücken.

Frontaler und zyklonaler Auftrieb treten auf, wenn stabile Luft an Wetterfronten und um Tiefdruckzentren herum durch einen als Konvergenz bezeichneten Prozess in die Höhe getrieben wird . Warmfronten, die mit außertropischen Wirbelstürmen verbunden sind, neigen dazu, über einen weiten Bereich hauptsächlich zirriforme und schichtförmige Wolken zu erzeugen, es sei denn, die sich nähernde warme Luftmasse ist instabil. In diesem Fall sind Cumulus Congestus- oder Cumulonimbus-Wolken normalerweise in die Hauptniederschlagswolkenschicht eingebettet. Kaltfronten bewegen sich normalerweise schneller und erzeugen eine schmalere Wolkenlinie, die je nach Stabilität der warmen Luftmasse direkt vor der Front meist stratokumuliform, kumuliform oder cumulonimbiform sind.

Windige Abenddämmerung , verstärkt durch den Winkel der Sonne, kann visuell einen Tornado nachahmen, der aus einem orografischen Auftrieb resultiert

Eine dritte Auftriebsquelle ist die Windzirkulation, die Luft über eine physische Barriere wie einen Berg zwingt ( orographischer Auftrieb ). Wenn die Luft im Allgemeinen stabil ist, bilden sich nichts anderes als linsenförmige Kappenwolken. Wenn die Luft jedoch ausreichend feucht und instabil wird, können orografische Schauer oder Gewitter auftreten.

Nicht-adiabatische Kühlung

Neben der adiabatischen Kühlung, die ein Treibmittel erfordert, gibt es drei wichtige nichtadiabatische Mechanismen, um die Temperatur der Luft auf ihren Taupunkt zu senken. Konduktive, Strahlungs- und Verdunstungskühlung erfordern keinen Hebemechanismus und können Kondensation auf Oberflächenniveau verursachen, was zu Nebelbildung führt .

Hinzufügen von Feuchtigkeit zur Luft

Mehrere Hauptquellen für Wasserdampf können der Luft hinzugefügt werden, um eine Sättigung ohne Kühlprozess zu erreichen: Verdunstung aus Oberflächenwasser oder feuchtem Boden, Niederschlag oder Virga und Transpiration von Pflanzen.

Klassifizierung: Wie Wolken in der Troposphäre identifiziert werden

Nimbostratus-Wolke, die Niederschlag erzeugt

Troposphärische Klassifikation basiert auf einer Hierarchie von Kategorien mit physikalischen Formen und Höhenstufen an der Spitze. Diese werden kreuzweise in insgesamt zehn Gattungstypen eingeteilt, von denen sich die meisten in Arten einteilen lassen und weiter in Varietäten untergliedert werden, die in der Hierarchie am unteren Ende stehen.

Physische Formen

Cirrus fibratus- Wolken im März

Wolken in der Troposphäre nehmen je nach Struktur und Entstehungsprozess fünf physikalische Formen an. Diese Formulare werden üblicherweise zum Zwecke der Satellitenanalyse verwendet. Sie sind unten in ungefähr aufsteigender Reihenfolge der Instabilität oder konvektiven Aktivität angegeben.

Stratiform

Nicht konvektive schichtförmige Wolken treten bei stabilen Luftmassenbedingungen auf und haben im Allgemeinen flache, blattartige Strukturen, die sich in jeder Höhe in der Troposphäre bilden können. Die stratiforme Gruppe ist nach Höhenbereich in die Gattungen Cirrostratus (hohes Niveau), Altostratus (mittleres Niveau), Stratus (niedriges Niveau) und Nimbostratus (mehrstufig) unterteilt. Nebel wird allgemein als eine oberflächenbasierte Wolkenschicht angesehen. Der Nebel kann sich in klarer Luft auf Oberflächenhöhe bilden oder das Ergebnis einer sehr niedrigen Stratuswolke sein, die auf Boden- oder Meereshöhe absinkt. Umgekehrt entstehen niedrige schichtförmige Wolken, wenn Advektionsnebel bei windigen Bedingungen über die Oberfläche gehoben wird.

Stratocumulus über Orange County.

Kreisförmig

Cirriform-Wolken in der Troposphäre gehören zur Gattung Cirrus und haben das Aussehen von abgelösten oder halb verschmolzenen Filamenten. Sie bilden sich in hohen troposphärischen Höhen in Luft, die größtenteils stabil ist und wenig oder keine Konvektionsaktivität aufweist, obwohl dichtere Flecken gelegentlich Ansammlungen aufweisen können, die durch begrenzte Konvektion auf hoher Ebene verursacht werden, wo die Luft teilweise instabil ist . Wolken, die Cirrus, Cirrostratus und Cirrocumulus ähneln, können über der Troposphäre gefunden werden, werden jedoch unter Verwendung gebräuchlicher Namen separat klassifiziert.

Stratokumuliform

Wolken dieser Struktur haben sowohl kumuliforme als auch stratiforme Eigenschaften in Form von Rollen, Kräuselungen oder Elementen. Sie bilden sich im Allgemeinen als Ergebnis begrenzter Konvektion in einer ansonsten weitgehend stabilen Luftmasse, die von einer Inversionsschicht bedeckt ist. Wenn die Inversionsschicht fehlt oder höher in der Troposphäre liegt, kann eine erhöhte Luftmasseninstabilität dazu führen, dass die Wolkenschichten Spitzen in Form von Türmen entwickeln, die aus eingebetteten kumuliformen Ansammlungen bestehen. Die stratocumuliforme Gruppe ist unterteilt in Cirrocumulus (hohe Ebene, Strato - Präfix entfällt), Altocumulus (mittlere Ebene, Strato-Präfix entfällt) und Stratocumulus (niedrige Ebene).

Stratocumulus-Wolke

Kumulförmig

Cumuliforme Wolken treten im Allgemeinen in isolierten Haufen oder Büscheln auf. Sie sind das Produkt eines lokalisierten, aber im Allgemeinen frei konvektiven Auftriebs, bei dem keine Inversionsschichten in der Troposphäre vorhanden sind, um das vertikale Wachstum zu begrenzen. Im Allgemeinen weisen kleine kumuliforme Wolken eher auf eine vergleichsweise schwache Instabilität hin. Größere kumuliforme Typen sind ein Zeichen für größere atmosphärische Instabilität und konvektive Aktivität. Abhängig von ihrer vertikalen Größe können Wolken der Gattung Cumulus niedrig oder mehrstufig mit mäßiger bis hoher vertikaler Ausdehnung sein.

Cumulonimbus Incus im Zerfallsstadium.  In Florida beobachtet
Cumulus-humilis-Wolken

Cumulonimbiform

Gewitterwolke über dem Golf von Mexiko in Galveston, Texas

Die größten freikonvektiven Wolken umfassen die Gattung Cumulonimbus , die eine überragende vertikale Ausdehnung hat. Sie treten in sehr instabiler Luft auf und haben oft unscharfe Umrisse an den oberen Teilen der Wolken, die manchmal Ambossspitzen enthalten. Diese Wolken sind das Produkt einer sehr starken Konvektion, die die untere Stratosphäre durchdringen kann.

Ebenen und Gattungen

Troposphärische Wolken bilden sich in einer von drei Ebenen (früher als Stockwerke bezeichnet ), basierend auf dem Höhenbereich über der Erdoberfläche. Die Gruppierung von Wolken in Ebenen erfolgt üblicherweise für Wolkenatlanten , Oberflächenwetterbeobachtungen und Wetterkarten . Der Basishöhenbereich für jede Ebene variiert je nach geografischer Breitenzone . Jede Höhenstufe umfasst zwei oder drei Gattungstypen, die sich hauptsächlich durch die physische Form unterscheiden.

Die Standardniveaus und Gattungstypen sind unten in ungefähr absteigender Reihenfolge der Höhe zusammengefasst, auf der sie normalerweise basieren. Mehrstufige Wolken mit erheblicher vertikaler Ausdehnung werden separat aufgelistet und in ungefähr aufsteigender Reihenfolge der Instabilität oder konvektiven Aktivität zusammengefasst.

Hohes Level

Hohe Wolken bilden sich in Höhen von 3.000 bis 7.600 m (10.000 bis 25.000 ft) in den Polarregionen , 5.000 bis 12.200 m (16.500 bis 40.000 ft) in den gemäßigten Regionen und 6.100 bis 18.300 m (20.000 bis 60.000 ft) in den Tropen . Alle zirriförmigen Wolken werden als hoch klassifiziert und bilden somit eine einzige Gattung Cirrus (Ci). Stratocumuliforme und stratiforme Wolken im Höhenbereich tragen das Präfix cirro- , woraus sich die jeweiligen Gattungsnamen cirrocumulus (Cc) und cirrostratus (Cs) ergeben. Wenn Satellitenbilder mit begrenzter Auflösung von hohen Wolken ohne unterstützende Daten aus direkten menschlichen Beobachtungen analysiert werden, wird die Unterscheidung zwischen einzelnen Formen oder Gattungstypen unmöglich, und sie werden kollektiv als Hochtypen (oder informell als Cirrus-Typen , obwohl nicht alle hoch ) identifiziert Wolken sind von der Zirrusform oder -gattung).

  • Gattung Cirrus (Ci):
Dies sind meist faserige Strähnen zarter, weißer, zirriformer Eiskristallwolken, die sich deutlich gegen den blauen Himmel abheben. Cirrus sind im Allgemeinen nicht konvektiv, mit Ausnahme von Castellanus- und Floccus-Subtypen, die eine begrenzte Konvektion aufweisen. Sie bilden sich oft entlang eines Jetstreams in großer Höhe und an der Vorderkante einer Frontal- oder Tiefdruckstörung, wo sie in Cirrostratus übergehen können. Diese hochgradige Wolkengattung erzeugt keinen Niederschlag.
Hoher Cirrus oben links, der in Cirrostratus und etwas Cirrocumulus oben rechts übergeht
  • Gattung Cirrocumulus (Cc):
Dies ist eine reinweiße, hohe stratocumuliforme Schicht mit begrenzter Konvektion. Es besteht aus Eiskristallen oder unterkühlten Wassertröpfchen, die als kleine, nicht schattierte runde Massen oder Flocken in Gruppen oder Linien mit Kräuselungen wie Sand an einem Strand erscheinen. Cirrocumulus bildet sich gelegentlich neben Cirrus und kann nahe der Vorderkante eines aktiven Wettersystems von Cirrostratus-Wolken begleitet oder ersetzt werden. Dieser Gattungstyp produziert gelegentlich Virga, Niederschläge, die unterhalb der Wolkenbasis verdunsten.
Ein großes Feld aus Cirrocumulus-Wolken am blauen Himmel, das sich oben links zu vermischen beginnt.
Ein großes Feld von Cirrocumulus
  • Gattung Cirrostratus (Cs):
Cirrostratus ist ein dünner, nicht konvektiver stratiformer Eiskristallschleier, der typischerweise Lichthöfe entstehen lässt, die durch die Brechung der Sonnenstrahlen verursacht werden . Sonne und Mond sind in klaren Umrissen sichtbar. Cirrostratus produziert keine Niederschläge, verdickt sich aber oft vor einer Warmfront oder einem Tiefdruckgebiet zu Altostratus, was manchmal der Fall ist.

Mittlere Stufe

Sonnenaufgangsszene, die einer Altocumulus-Stratiformis-Perlucidus-Wolke Glanz verleiht (siehe auch „Arten und Sorten“)

Nichtvertikale Wolken in der mittleren Ebene haben das Präfix alto- , was die Gattungsnamen altocumulus (Ac) für stratocumuliforme Typen und altostratus (As) für stratiforme Typen ergibt. Diese Wolken können sich in jedem Breitengrad bis zu 2.000 m (6.500 ft) über der Oberfläche bilden, können jedoch in Polnähe bis zu 4.000 m (13.000 ft), in mittleren Breiten 7.000 m (23.000 ft) und 7.600 m (25.000) betragen ft) in den Tropen. Wie bei hohen Wolken sind die Hauptgattungstypen mit dem menschlichen Auge leicht zu identifizieren, aber eine Unterscheidung zwischen ihnen anhand der Satellitenfotografie allein ist nicht möglich. Wenn die unterstützenden Daten menschlicher Beobachtungen nicht verfügbar sind, werden diese Wolken auf Satellitenbildern normalerweise kollektiv als mittlerer Typ identifiziert.

  • Gattung Altocumulus (Ac):
Dies ist eine mittlere Wolkenschicht mit begrenzter Konvektion, die normalerweise in Form von unregelmäßigen Flecken oder ausgedehnteren Schichten erscheint, die in Gruppen, Linien oder Wellen angeordnet sind. Altocumulus kann gelegentlich Cirrocumulus ähneln, ist aber normalerweise dicker und besteht aus einer Mischung aus Wassertropfen und Eiskristallen, sodass die Basen zumindest einige hellgraue Schattierungen aufweisen. Altocumulus kann Virga produzieren, sehr leichten Niederschlag, der verdunstet, bevor er den Boden erreicht.
  • Gattung altostratus (As):
Altostratus translucidus in der Nähe des oberen Bildrandes, der in den Altostratus opacus in der Nähe des unteren Randes übergeht
Altostratus ist ein undurchsichtiger oder durchscheinender, nicht konvektiver Schleier aus grauen/blaugrauen Wolken mittlerer Höhe, der sich oft entlang von Warmfronten und um Tiefdruckgebiete bildet. Altostratus besteht normalerweise aus Wassertröpfchen, kann aber in höheren Lagen mit Eiskristallen vermischt sein. Weit verbreiteter undurchsichtiger Altostratus kann leichten kontinuierlichen oder intermittierenden Niederschlag erzeugen.

Niedriges Niveau

Niedrige Wolken werden von nahe der Oberfläche bis zu 2.000 m (6.500 ft) gefunden. Gattungstypen auf dieser Ebene haben entweder kein Präfix oder tragen eines, das sich auf ein anderes Merkmal als die Höhe bezieht. Wolken, die sich in der unteren Ebene der Troposphäre bilden, haben im Allgemeinen eine größere Struktur als solche, die sich in der mittleren und hohen Ebene bilden, sodass sie normalerweise allein durch Satellitenfotografie anhand ihrer Form und ihres Gattungstyps identifiziert werden können.

Stratocumulus stratiformis perlucidus über Galapagos , Tortuga Bay (siehe auch 'Arten und Sorten')
  • Gattung Stratocumulus (Sc):
Dieser Gattungstyp ist eine stratokumuliforme Wolkenschicht mit begrenzter Konvektion, normalerweise in Form von unregelmäßigen Flecken oder ausgedehnteren Schichten, ähnlich wie Altocumulus, aber mit größeren Elementen mit tiefer grauer Schattierung. Stratocumulus ist oft bei nassem Wetter vorhanden, das von anderen Regenwolken stammt, kann aber selbst nur sehr leichten Niederschlag produzieren.
  • Gattung Kumulus (Cu); Art humilis – geringe vertikale Ausdehnung :
Dies sind kleine, freistehende Schönwetterwolken, die eine nahezu horizontale Basis und eine abgeflachte Oberseite haben und keine Regenschauer erzeugen.
  • Gattung Stratus (St):
Stratus nebulosus translucidus
Dies ist ein flacher oder manchmal zerklüfteter, nicht konvektiver schichtförmiger Typ, der manchmal an erhöhten Nebel erinnert. Aus dieser Wolke kann nur sehr schwacher Niederschlag fallen, meist Nieselregen oder Schneekörner. Wenn eine sehr niedrige Stratuswolke auf Oberflächenniveau absinkt, verliert sie ihre lateinische Terminologie und erhält den gebräuchlichen Namen Nebel, wenn die vorherrschende Oberflächensicht weniger als 1 km beträgt. Ab einer Sichtweite von 1 km wird die sichtbare Kondensation als Nebel bezeichnet .

Mehrstufige oder moderate Vertikale

Tiefe Nimbostratus-Wolke mit mehreren Ebenen, die den Himmel mit einer verstreuten Schicht aus niedrigem Stratus Fractus Pannus bedeckt (siehe auch die Abschnitte „Arten“ und „Ergänzende Merkmale“)
Cumulus humilis und Cumulus mediocris mit Stratocumulus stratiformis perlucidus im Vordergrund (siehe auch 'Arten und Sorten')

Diese Wolken haben niedrige bis mittlere Basen, die sich irgendwo von nahe der Oberfläche bis zu etwa 2.400 m (8.000 ft) bilden, und Spitzen, die sich bis in den mittleren Höhenbereich und im Fall von Nimbostratus manchmal höher erstrecken können.

  • Gattung nimbostratus (Ns); mehrstufig :

Dies ist eine diffuse, dunkelgraue, mehrstufige stratiforme Schicht mit großer horizontaler Ausdehnung und normalerweise mäßiger bis tiefer vertikaler Entwicklung, die von innen schwach beleuchtet erscheint. Nimbostratus bildet sich normalerweise aus einem Altostratus auf mittlerer Höhe und entwickelt eine mindestens mäßige vertikale Ausdehnung, wenn die Basis während des Niederschlags, der eine mäßige bis starke Intensität erreichen kann, in die niedrige Ebene absinkt. Eine noch größere Höhenentwicklung erreicht er, wenn er gleichzeitig durch großflächigen Frontal- oder Zyklonauftrieb in die Höhe nach oben wächst. Das Nimbo- Präfix bezieht sich auf seine Fähigkeit, über einen weiten Bereich kontinuierlichen Regen oder Schnee zu erzeugen, insbesondere vor einer Warmfront. Dieser dicken Wolkenschicht fehlt jede eigene hoch aufragende Struktur, sie kann jedoch von eingebetteten hoch aufragenden kumuliformen oder kumulonimbiformen Typen begleitet werden. Meteorologen, die der World Meteorological Organization (WMO) angeschlossen sind, klassifizieren Nimbostratus für synoptische Zwecke offiziell als mittlere Ebene, während sie ihn informell als mehrstufig charakterisieren. Unabhängige Meteorologen und Pädagogen scheinen gespalten zu sein zwischen denen, die weitgehend dem WMO-Modell folgen, und denen, die Nimbostratus trotz seiner beträchtlichen vertikalen Ausdehnung und seiner üblichen Anfangsformation im mittleren Höhenbereich als niedrig klassifizieren.

  • Gattung Kumulus (Cu); Art mediocris – mäßige vertikale Ausdehnung :
Diese kumuliformen Wolken freier Konvektion haben eine klare, mittelgraue, flache Basis und weiße, gewölbte Spitzen in Form kleiner Sprosse und erzeugen im Allgemeinen keinen Niederschlag. Sie bilden sich normalerweise im unteren Bereich der Troposphäre, außer bei Bedingungen mit sehr niedriger relativer Luftfeuchtigkeit, wenn die Wolkenbasen in den mittleren Höhenbereich steigen können. Cumulus mediocris wird offiziell als Low-Level klassifiziert und informeller als mit moderater vertikaler Ausdehnung, die mehr als eine Höhenstufe umfassen kann.

Hoch aufragende Vertikale

Hoch aufragender vertikaler Cumulus congestus eingebettet in eine Schicht Cumulus mediocris: Höhere Schicht Stratocumulus stratiformis perlucidus.
Fortschreitende Entwicklung eines einzelligen Gewitters

Diese sehr großen kumuliformen und kumulonimbiformen Typen haben Wolkenbasen im gleichen niedrigen bis mittleren Höhenbereich wie die mehrstöckigen und mäßig vertikalen Typen, aber die Gipfel erstrecken sich fast immer in die hohen Ebenen. Im Gegensatz zu weniger vertikal entwickelten Wolken müssen sie in allen Luftfahrtbeobachtungen (METARS) und Vorhersagen (TAFS) mit ihren Standardnamen oder -abkürzungen identifiziert werden, um Piloten vor möglichen Unwettern und Turbulenzen zu warnen.

  • Gattung Cumulus (Cu); Spezies congestus – große vertikale Ausdehnung :
Zunehmende Instabilität der Luftmasse kann dazu führen, dass frei konvektiver Kumulus sehr hoch wird, bis zu dem Ausmaß, dass die vertikale Höhe von der Basis bis zur Spitze größer ist als die Basisbreite der Wolke. Die Wolkenbasis nimmt eine dunklere graue Färbung an und die Oberseite ähnelt üblicherweise einem Blumenkohl. Dieser Wolkentyp kann mäßige bis starke Schauer erzeugen und wird von der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) als Towering cumulus (Tcu) bezeichnet .
  • Gattung Cumulonimbus (Cb):
Isolierte Cumulonimbus-Wolke über der Mojave-Wüste , die einen schweren Schauer freisetzt
Dieser Gattungstyp ist eine schwere, hoch aufragende, kumulonimbiforme Masse frei konvektiver Wolken mit einer dunkelgrauen bis fast schwarzen Basis und einer sehr hohen Spitze in Form eines Berges oder eines riesigen Turms. Cumulonimbus kann Gewitter , lokal sehr starke Regengüsse , die Sturzfluten verursachen können , und eine Vielzahl von Blitzarten , einschließlich Wolken-Boden- Blitze, die Waldbrände verursachen können, hervorrufen . Anderes konvektives Unwetter kann mit Gewittern in Verbindung gebracht werden oder nicht und umfasst schwere Schneeschauer , Hagel , starke Windscherung , Wolkenbrüche und Tornados . Von all diesen möglichen Cumulonimbus-bezogenen Ereignissen ist der Blitz das einzige, bei dem ein Gewitter erforderlich ist, da es der Blitz ist, der den Donner erzeugt. Cumulonimbus-Wolken können sich unter instabilen Luftmassenbedingungen bilden, neigen jedoch dazu, konzentrierter und intensiver zu sein, wenn sie mit instabilen Kaltfronten verbunden sind .

Spezies

Gattungstypen werden üblicherweise in Untertypen unterteilt, die als Arten bezeichnet werden und auf spezifische strukturelle Details hinweisen, die je nach Stabilität und Windscherungseigenschaften der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmten Ort variieren können. Trotz dieser Hierarchie kann eine bestimmte Art ein Subtyp von mehr als einer Gattung sein, insbesondere wenn die Gattungen dieselbe physische Form haben und sich hauptsächlich durch Höhe oder Ebene voneinander unterscheiden. Es gibt einige Arten, von denen jede mit Gattungen von mehr als einer physischen Form assoziiert werden kann. Die Artentypen sind unten nach den physischen Formen und Gattungen gruppiert, mit denen sie normalerweise in Verbindung gebracht werden. Die Formen, Gattungen und Arten sind von links nach rechts in ungefähr aufsteigender Reihenfolge der Instabilität oder konvektiven Aktivität aufgelistet.

Formen und Ebenen Stratiform
nicht konvektiv
Cirriform
meist nicht konvektiv
Stratokumuliform
begrenzt konvektiv
Cumuliform
frei-konvektiv
Cumulonimbiform
stark konvektiv
Hohes Level Cirrostratus
* nebulosus
* fibratus
Cirrus
nicht konvektiv
* uncinus
* fibratus
* spissatus
begrenzt konvektiv
* castellanus
* floccus
Cirrocumulus
* Stratiformis
* Lenticularis
* Castellanus
* Floccus
Mittlere Stufe Altostratus
* keine differenzierte Art
(immer nebulös)
Altocumulus
* Stratiformis
* Lenticularis
* Castellanus
*
Floccus * Volutus
Niedriges Niveau Stratus
* Nebulosus
* Fractus
Stratocumulus
* Stratiformis
* Lenticularis
* Castellanus
*
Floccus * Volutus
Cumulus
* Humilis
* Fraktus
Mehrstufige oder moderate Vertikale Nimbostratus
* keine differenzierte Art
(immer nebulös)
Cumulus
* mittelkris
Hoch aufragende Vertikale Cumulus
* congestus
Cumulonimbus
* Calvus
* Capillatus

Stabil oder größtenteils stabil

Aus der nicht-konvektiven stratiformen Gruppe umfasst Cirrostratus auf hoher Ebene zwei Arten. Cirrostratus nebulosus hat ein ziemlich diffuses Erscheinungsbild, dem es an strukturellen Details mangelt. Cirrostratus fibratus ist eine Art, die aus halb verschmolzenen Filamenten besteht, die zu oder von Cirrus übergehen. Mittlerer Altostratus und mehrstöckiger Nimbostratus haben immer ein flaches oder diffuses Erscheinungsbild und werden daher nicht in Arten unterteilt. Niedriger Stratus gehört zur Art Nebulosus, außer wenn er in zerlumpte Schichten von Stratus Fractus zerlegt ist ( siehe unten).

Kreisförmige Wolken haben drei nicht-konvektive Arten, die sich unter stabilen Luftmassenbedingungen bilden können. Cirrus fibratus besteht aus Filamenten, die gerade, wellig oder gelegentlich durch Windscherung verdreht sein können. Die Art uncinus ist ähnlich, hat aber an den Enden umgedrehte Haken. Cirrus spissatus erscheinen als undurchsichtige Flecken, die eine hellgraue Schattierung aufweisen können.

Altocumulus lenticularis bildet sich über Bergen in Wyoming mit einer unteren Schicht von Cumulus mediocris und einer höheren Schicht von Cirrus spissatus

Stratocumuliforme Gattungstypen (Cirrocumulus, Altocumulus und Stratocumulus), die in meist stabiler Luft mit begrenzter Konvektion vorkommen, haben jeweils zwei Arten. Die Stratiformis- Arten kommen normalerweise in ausgedehnten Schichten oder in kleineren Flecken vor, wo nur minimale konvektive Aktivität vorhanden ist. Wolken der Lenticularis -Spezies neigen dazu, linsenartige Formen zu haben, die sich an den Enden verjüngen. Sie werden am häufigsten als orografische Bergwellenwolken gesehen , können aber überall in der Troposphäre auftreten, wo eine starke Windscherung in Kombination mit einer ausreichenden Luftmassenstabilität vorhanden ist, um eine im Allgemeinen flache Wolkenstruktur aufrechtzuerhalten. Diese beiden Arten können in den hohen, mittleren oder niedrigen Ebenen der Troposphäre gefunden werden, abhängig von der stratocumuliformen Gattung oder Gattung, die zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhanden sind.

Zottig

Die Art Fractus zeigt eine variable Instabilität, da sie eine Unterteilung von Gattungstypen unterschiedlicher physikalischer Formen sein kann, die unterschiedliche Stabilitätseigenschaften aufweisen. Dieser Subtyp kann in Form von zerklüfteten, aber meist stabilen Schichtschichten (Stratus fractus) oder kleinen zerklüfteten kumuliformen Haufen mit etwas größerer Instabilität (Cumulus fractus) vorliegen. Wenn Wolken dieser Art mit Niederschlagswolkensystemen von beträchtlicher vertikaler und manchmal horizontaler Ausdehnung assoziiert sind, werden sie auch als akzessorische Wolken unter dem Namen Pannus klassifiziert (siehe Abschnitt über zusätzliche Merkmale).

Teils instabil

Beispiel einer Castellanus-Wolkenbildung

Diese Arten sind Unterabteilungen von Gattungstypen, die in teilweise instabiler Luft mit eingeschränkter Konvektion vorkommen können . Die Art Castellanus tritt auf, wenn eine meist stabile stratocumuliforme oder zirriforme Schicht durch lokalisierte Bereiche mit Luftmasseninstabilität gestört wird, normalerweise morgens oder nachmittags. Dies führt zur Bildung eingebetteter kumuliformer Anhäufungen, die von einer gemeinsamen schichtförmigen Basis ausgehen. Castellanus ähnelt von der Seite betrachtet den Türmen einer Burg und kann mit stratocumuliformen Gattungen auf jeder troposphärischen Höhenstufe und mit begrenzt konvektiven Flecken von hochrangigen Zirren gefunden werden. Büschelwolken der eher abgelösten Floccus -Arten sind Unterteilungen von Gattungstypen, die in ihrer Gesamtstruktur zirriform oder stratocumuliform sein können. Sie werden manchmal mit Cirrus, Cirrocumulus, Altocumulus und Stratocumulus gesehen.

Eine neu anerkannte Art von Stratocumulus oder Altocumulus hat den Namen Volutus erhalten , eine rollende Wolke, die vor einer Cumulonimbus-Formation auftreten kann. Es gibt einige Volutuswolken, die sich eher als Folge von Wechselwirkungen mit bestimmten geografischen Merkmalen als mit einer übergeordneten Wolke bilden. Die vielleicht seltsamste geografisch spezifische Wolke dieser Art ist die Morning Glory , eine rollende zylindrische Wolke, die unvorhersehbar über dem Golf von Carpentaria in Nordaustralien auftaucht . Verbunden mit einer starken „Welle“ in der Atmosphäre kann die Wolke in Segelflugzeugen „gesurft“ werden.

Instabil oder größtenteils instabil

Eine allgemeinere Luftmasseninstabilität in der Troposphäre neigt dazu, Wolken des freier konvektiven Gattungstyps Cumulus zu erzeugen, deren Arten hauptsächlich Indikatoren für das Ausmaß atmosphärischer Instabilität und die daraus resultierende vertikale Entwicklung der Wolken sind. Eine Cumuluswolke bildet sich zunächst im unteren Bereich der Troposphäre als Wölkchen der Art humilis , das nur eine geringe vertikale Entwicklung zeigt. Wenn die Luft instabiler wird, neigt die Wolke dazu, vertikal in die Art Mediocris zu wachsen , dann stark konvektiver Congestus , die höchste Cumulus-Art, die derselbe Typ ist, den die Internationale Zivilluftfahrt-Organisation als "hoch aufragender Cumulus" bezeichnet.

Cumulus mediocris-Wolke, kurz davor, sich in einen Cumulus congestus zu verwandeln

Bei sehr instabilen atmosphärischen Bedingungen kann ein großer Cumulus weiter zu einem noch stärker konvektiven Cumulonimbus Calvus (im Wesentlichen eine sehr hohe Congestus-Wolke, die Donner erzeugt) und schließlich zu der Art Capillatus wachsen, wenn sich unterkühlte Wassertröpfchen an der Spitze der Wolke in Eis verwandeln Kristalle, die ihm ein zirriförmiges Aussehen verleihen.

Sorten

Gattungs- und Arttypen werden weiter in Varietäten unterteilt, deren Namen nach dem Artnamen erscheinen können, um eine vollständigere Beschreibung einer Wolke bereitzustellen. Einige Wolkenarten sind nicht auf eine bestimmte Höhenstufe oder Form beschränkt und können daher mehr als einer Gattung oder Art gemeinsam sein.

Opazitätsbasiert

Eine Schicht aus Stratocumulus stratiformis perlucidus, die die untergehende Sonne verdeckt, mit einer Hintergrundschicht aus Stratocumulus cumulogenitus, die entfernten Bergen ähnelt.

Alle Wolkensorten fallen in eine von zwei Hauptgruppen. Eine Gruppe identifiziert die Opazitäten bestimmter Wolkenstrukturen auf niedriger und mittlerer Ebene und umfasst die Sorten Translucidus (dünn durchscheinend), Perlucidus (dick undurchsichtig mit durchscheinenden oder sehr kleinen klaren Unterbrechungen) und Opacus (dick undurchsichtig). Diese Sorten sind immer für Wolkengattungen und -arten mit unterschiedlicher Opazität identifizierbar. Alle drei sind mit den stratiformis-Arten Altocumulus und Stratocumulus assoziiert. Allerdings sind mit altostratus und stratus nebulosus nur zwei Varietäten zu sehen, deren einheitliche Strukturen die Bildung einer perlucidus-Varietät verhindern. Opazitätsbasierte Sorten werden nicht auf hohe Wolken angewendet, da sie immer durchscheinend oder im Fall von Cirrus spissatus immer undurchsichtig sind.

Musterbasiert

Cirrus fibratus radiatus über dem La-Silla-Observatorium der ESO

Eine zweite Gruppe beschreibt die gelegentliche Anordnung von Wolkenstrukturen in bestimmten Mustern, die von einem oberflächenbasierten Beobachter erkennbar sind (Wolkenfelder sind normalerweise nur aus einer signifikanten Höhe über den Formationen sichtbar). Diese Sorten sind nicht immer bei den Gattungen und Arten vorhanden, denen sie sonst zugeordnet sind, sondern treten nur auf, wenn die atmosphärischen Bedingungen ihre Bildung begünstigen. Intortus- und Vertebratus - Varietäten kommen gelegentlich mit Cirrus fibratus vor. Sie sind jeweils Filamente, die zu unregelmäßigen Formen verdreht sind, und solche, die in Fischgrätenmustern angeordnet sind, normalerweise durch ungleichmäßige Windströmungen, die die Bildung dieser Sorten begünstigen. Die Sorte radiatus ist mit Wolkenreihen eines bestimmten Typs verbunden, die am Horizont zusammenzulaufen scheinen. Es wird manchmal bei den Fibratus- und Uncinus-Arten von Cirrus, den Stratiformis-Arten von Altocumulus und Stratocumulus, den Mediocris- und manchmal Humilis-Arten von Cumulus und bei der Gattung Altostratus gesehen.

Altocumulus stratiformis duplicatus bei Sonnenaufgang in der kalifornischen Mojave-Wüste, USA (obere Schicht orange bis weiß; untere Schicht grau)

Eine andere Sorte, duplicatus (dicht beieinander liegende Schichten des gleichen Typs, eine über der anderen), wird manchmal mit Cirren sowohl der Fibratus- als auch der Uncinus-Art und mit Altocumulus und Stratocumulus der Arten Stratiformis und Lenticularis gefunden. Die Varietät undulatus (mit gewellter wellenförmiger Basis) kann bei allen Wolken der Arten stratiformis oder lenticularis sowie bei Altostratus vorkommen. Es wird nur selten bei Stratus nebulosus beobachtet. Die Sorte lacunosus wird durch lokalisierte Abwinde verursacht, die kreisförmige Löcher in Form einer Wabe oder eines Netzes erzeugen. Es wird gelegentlich mit Cirrocumulus und Altocumulus der Arten Stratiformis, Castellanus und Floccus sowie mit Stratocumulus der Arten Stratiformis und Castellanus gesehen.

Kombinationen

Bei einigen Arten ist es möglich, gleichzeitig kombinierte Sorten zu zeigen, insbesondere wenn eine Sorte auf Opazität und die andere auf Muster basiert. Ein Beispiel hierfür wäre eine Schicht Altocumulus stratiformis, die in scheinbar zusammenlaufenden Reihen angeordnet ist, die durch kleine Unterbrechungen getrennt sind. Der vollständige technische Name einer Wolke in dieser Konfiguration wäre Altocumulus stratiformis radiatus perlucidus , was jeweils ihre Gattung, Art und zwei kombinierte Varietäten identifizieren würde.

Zubehörwolken, Zusatzfunktionen und andere abgeleitete Typen

Ergänzungsmerkmale und akzessorische Wolken sind keine weiteren Unterteilungen von Wolkenarten unterhalb der Arten- und Sortenebene. Vielmehr sind sie entweder Hydrometeore oder spezielle Wolkentypen mit eigenen lateinischen Namen, die sich in Verbindung mit bestimmten Wolkengattungen, -arten und -varietäten bilden. Zusätzliche Merkmale, ob in Form von Wolken oder Niederschlag, sind direkt an die Hauptgattungswolke gebunden. Begleitwolken hingegen sind im Allgemeinen von der Hauptwolke losgelöst.

Niederschlagsabhängige Zusatzfunktionen

Eine Gruppe zusätzlicher Merkmale sind keine tatsächlichen Wolkenformationen, sondern Niederschlag, der fällt, wenn Wassertropfen oder Eiskristalle, aus denen sichtbare Wolken bestehen, zu schwer geworden sind, um in der Luft zu bleiben. Virga ist ein Merkmal, das bei Wolken zu sehen ist, die Niederschlag erzeugen, der verdunstet, bevor er den Boden erreicht, diese gehören zu den Gattungen Cirrocumulus, Altocumulus, Altostratus, Nimbostratus, Stratocumulus, Cumulus und Cumulonimbus.

Wenn der Niederschlag den Boden erreicht, ohne vollständig zu verdunsten, wird er als Merkmal Präzipitation bezeichnet . Dies tritt normalerweise bei Altostratus opacus auf, der weit verbreitete, aber normalerweise leichte Niederschläge erzeugen kann, und bei dickeren Wolken, die eine signifikante vertikale Entwicklung aufweisen. Von letzterem produziert der nach oben wachsende Cumulus mediocris nur vereinzelte Lichtschauer, während der nach unten wachsende Nimbostratus zu stärkeren, ausgedehnteren Niederschlägen fähig ist. Aufragende vertikale Wolken haben die größte Fähigkeit, intensive Niederschlagsereignisse zu erzeugen, aber diese neigen dazu, lokalisiert zu sein, wenn sie nicht entlang sich schnell bewegender Kaltfronten organisiert sind. Aus Cumulus Congestus-Wolken können Schauer mittlerer bis starker Intensität fallen. Cumulonimbus, die größte aller Wolkengattungen, hat die Fähigkeit, sehr heftige Schauer zu erzeugen. Low-Stratus-Wolken erzeugen normalerweise nur leichten Niederschlag, der jedoch immer als Merkmal praecipitatio auftritt, da diese Wolkengattung zu nahe am Boden liegt, um die Bildung von Virga zu ermöglichen.

Cloudbasierte Zusatzfunktionen

Amboss ist das typspezifischste Zusatzmerkmal, das nur bei Cumulonimbus der Art capillatus zu sehen ist. Eine Cumulonimbus -Amboss-Wolkendecke hat sich zu einer klaren Ambossform ausgebreitet, weil aufsteigende Luftströmungen auf die Stabilitätsschicht in der Tropopause treffen, wo die Luft mit zunehmender Höhe nicht mehr weiter kälter wird.

Das Mamma -Merkmal bildet sich an der Basis von Wolken als nach unten gerichtete blasenartige Ausstülpungen, die durch lokalisierte Abwinde innerhalb der Wolke verursacht werden. Es wird manchmal auch Mammatus genannt , eine frühere Version des Begriffs, der vor einer Standardisierung der lateinischen Nomenklatur verwendet wurde, die von der World Meteorological Organization im 20. Jahrhundert durchgeführt wurde. Am bekanntesten ist Cumulonimbus mit Mammatus , aber das Mamma-Merkmal wird gelegentlich auch bei Cirrus, Cirrocumulus, Altocumulus, Altostratus und Stratocumulus gesehen.

Ein Tuba -Merkmal ist eine Wolkensäule, die am Boden eines Cumulus oder Cumulonimbus hängen kann. Eine neu gebildete oder schlecht organisierte Säule mag vergleichsweise harmlos sein, kann sich aber schnell zu einer Trichterwolke oder einem Tornado verstärken.

Ein Arcus -Merkmal ist eine rollende Wolke mit gezackten Kanten, die am unteren vorderen Teil eines Cumulus Congestus oder Cumulonimbus befestigt ist und sich entlang der Vorderkante einer Gewitterlinie oder eines Gewitterausflusses bildet. Eine große Arcus-Formation kann wie ein dunkler, bedrohlicher Bogen aussehen.

Mehrere neue Zusatzfunktionen wurden von der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) offiziell anerkannt. Das Merkmal Fluctus kann sich unter Bedingungen starker atmosphärischer Windscherung bilden, wenn eine Stratocumulus-, Altocumulus- oder Zirruswolke in regelmäßig beabstandete Kämme aufbricht. Diese Variante wird manchmal informell als Kelvin-Helmholtz-Wolke (Wellenwolke) bezeichnet . Dieses Phänomen wurde auch in Wolkenformationen über anderen Planeten und sogar in der Sonnenatmosphäre beobachtet. Ein weiteres stark gestörtes, aber chaotischeres wellenartiges Wolkenmerkmal, das mit Stratocumulus- oder Altocumuluswolken in Verbindung gebracht wird, hat den lateinischen Namen Asperitas erhalten . Das zusätzliche Merkmal Cavum ist ein kreisförmiges Fallstreifenloch, das sich gelegentlich in einer dünnen Schicht aus unterkühltem Altocumulus oder Cirrocumulus bildet. Fallstreifen, die aus Virga oder Zirrusfetzen bestehen, sind normalerweise unter dem Loch zu sehen, wenn Eiskristalle in eine niedrigere Höhe fallen. Diese Art von Loch ist normalerweise größer als typische Lacunosus-Löcher. Ein Murus -Merkmal ist eine Cumulonimbus-Wandwolke mit einer sich absenkenden, rotierenden Wolkenbasis, die zur Entwicklung von Tornados führen kann. Ein Cauda -Merkmal ist eine Schwanzwolke, die sich horizontal von der Muruswolke weg erstreckt und das Ergebnis der Luftzufuhr in den Sturm ist.

Zusätzliche Wolken

Zusätzliche Wolkenformationen, die von der Hauptwolke abgelöst sind, werden als akzessorische Wolken bezeichnet . Die schwereren Niederschlagswolken, Nimbostratus, hoch aufragender Cumulus (Cumulus Congestus) und Cumulonimbus sehen typischerweise die Formation des Pannus -Merkmals, niedriger zerrissener Wolken der Gattungen und Arten Cumulus Fractus oder Stratus Fractus.

Eine Gruppe akzessorischer Wolken umfasst Formationen, die hauptsächlich mit aufwärts wachsenden kumuliformen und kumulonimbiformen Wolken freier Konvektion verbunden sind. Pileus ist eine Kappenwolke, die sich über einem Cumulonimbus oder einer großen Cumuluswolke bilden kann, während ein Velum -Merkmal eine dünne horizontale Schicht ist, die sich manchmal wie eine Schürze um die Mitte oder vor der Mutterwolke bildet. Eine akzessorische Wolke, die kürzlich von der Weltorganisation für Meteorologie offiziell anerkannt wurde, ist das Flumen , das informeller auch als Biberschwanz bekannt ist . Es wird durch den warmen, feuchten Zufluss eines Superzellengewitters gebildet und kann mit einem Tornado verwechselt werden. Obwohl der Flumen auf ein Tornadorisiko hinweisen kann, sieht er ähnlich aus wie Pannus- oder Scud- Wolken und dreht sich nicht.

Mutterwolken

Cumulus, der sich teilweise in Stratocumulus cumulogenitus über dem Hafen von Piräus in Griechenland ausbreitet

Wolken bilden sich zunächst in klarer Luft oder werden zu Wolken, wenn Nebel über die Oberfläche steigt. Die Gattung einer neu gebildeten Wolke wird hauptsächlich durch Luftmasseneigenschaften wie Stabilität und Feuchtigkeitsgehalt bestimmt. Wenn sich diese Eigenschaften im Laufe der Zeit ändern, ändert sich die Gattung tendenziell entsprechend. Wenn dies geschieht, wird die ursprüngliche Gattung Mutterwolke genannt . Wenn die Mutterwolke nach dem Erscheinen der neuen Gattung einen Großteil ihrer ursprünglichen Form beibehält, wird sie als Genituswolke bezeichnet . Ein Beispiel hierfür ist Stratocumulus cumulogenitus , eine Stratocumulus-Wolke, die durch die teilweise Ausbreitung eines Cumulus-Typs entsteht, wenn der konvektive Auftrieb verloren geht. Wenn die Mutterwolke einen vollständigen Gattungswechsel erfährt, wird sie als Mutatuswolke betrachtet .

Cumulonimbus-Mutterwolke, die sich in der Abenddämmerung in Stratocumulus cumulonimbogenitus auflöst

Andere Genitus- und Mutatuswolken

Die Kategorien Genitus und Mutatus wurden um bestimmte Typen erweitert, die nicht aus bereits existierenden Wolken stammen. Der Begriff Flammagenitus (lateinisch für „Feuerzeug“) bezieht sich auf Cumulus Congestus oder Cumulonimbus, die durch großflächige Brände oder Vulkanausbrüche entstanden sind. Kleinere „Pyrocumulus“- oder „Fumulus“-Wolken in niedriger Höhe, die durch eingedämmte industrielle Aktivitäten gebildet werden, werden jetzt als Cumulus Homogenitus (lateinisch für „menschengemacht“) klassifiziert. Kondensstreifen , die aus den Abgasen von Flugzeugen gebildet werden, die in der oberen Ebene der Troposphäre fliegen, können bestehen bleiben und sich zu zirrusähnlichen Formationen ausbreiten, die als Cirrus homogenitus bezeichnet werden . Wenn sich eine Cirrus-Homogenitus-Wolke vollständig in eine der hochrangigen Gattungen ändert, werden sie als Cirrus, Cirrostratus oder Cirrocumulus homomutatus bezeichnet . Stratus cataractagenitus (lateinisch für „Grauer Star“) werden durch die Gischt von Wasserfällen erzeugt. Silvagenitus (lateinisch für „aus dem Wald gemacht“) ist eine Stratuswolke, die entsteht, wenn der Luft über einem Walddach Wasserdampf zugesetzt wird.

Stratocumulus-Felder

Stratocumulus-Wolken können in "Felder" organisiert werden, die bestimmte, speziell klassifizierte Formen und Eigenschaften annehmen. Im Allgemeinen sind diese Felder aus großer Höhe besser erkennbar als vom Boden aus. Sie sind häufig in folgenden Formen zu finden:

  • Actinoform , das einem Blatt oder einem Speichenrad ähnelt.
  • Geschlossene Zelle, die in der Mitte trüb und an den Rändern klar ist, ähnlich einer gefüllten Wabe .
  • Offene Zelle, die einer leeren Wabe ähnelt, mit Wolken an den Rändern und einem klaren, offenen Raum in der Mitte.

Wirbel Straßen

Cirrus fibratus intortus formte sich in der Abenddämmerung zu einer Kármán-Wirbelstraße

Diese Muster werden durch ein Phänomen gebildet, das als Kármán-Wirbel bekannt ist und nach dem Ingenieur und Strömungsdynamiker Theodore von Kármán benannt ist. Windgetriebene Wolken können sich zu parallelen Reihen formen, die der Windrichtung folgen. Wenn Wind und Wolken auf hochgelegene Landmerkmale wie vertikal hervorstehende Inseln treffen, können sie Wirbel um die hohen Landmassen bilden, die den Wolken ein verdrehtes Aussehen verleihen.

Verbreitung: Wo troposphärische Wolken am meisten und am wenigsten vorherrschen

Konvergenz entlang von Tiefdruckzonen

Globale Wolkendecke, gemittelt über den Monat Oktober 2009. Zusammengesetztes Satellitenbild der NASA .
Diese Karten zeigen den Teil der Erdoberfläche, der in jedem Monat von Januar 2005 bis August 2013 durchschnittlich bewölkt war. Die Messungen wurden vom Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) auf dem Terra-Satelliten der NASA erfasst. Die Farben reichen von blau (keine Wolken) bis weiß (völlig bewölkt). Wie eine Digitalkamera sammelt MODIS Informationen in gerasterten Kästchen oder Pixeln. Der Wolkenanteil ist der Anteil jedes Pixels, der von Wolken bedeckt ist. Die Farben reichen von blau (keine Wolken) bis weiß (völlig bewölkt). ( klicken für mehr Details )

Obwohl die lokale Verteilung von Wolken durch die Topographie erheblich beeinflusst werden kann, variiert die globale Prävalenz der Wolkendecke in der Troposphäre tendenziell stärker je nach Breitengrad . Es ist am häufigsten in und entlang von Niederdruckzonen mit oberflächlicher troposphärischer Konvergenz, die die Erde nahe dem Äquator und nahe dem 50. Breitengrad in der nördlichen und südlichen Hemisphäre umgeben . Die adiabatischen Abkühlungsprozesse, die durch Auftriebsmittel zur Wolkenbildung führen, sind alle mit Konvergenz verbunden; ein Prozess, der das horizontale Einströmen und Ansammeln von Luft an einem bestimmten Ort sowie die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, beinhaltet. In der Nähe des Äquators ist die erhöhte Bewölkung auf das Vorhandensein der innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) mit niedrigem Druck zurückzuführen, in der sehr warme und instabile Luft hauptsächlich kumuliforme und cumulonimbiforme Wolken fördert. Abhängig von der Stabilität und dem Feuchtigkeitsgehalt der Luft können sich praktisch alle Arten von Wolken entlang der Konvergenzzonen der mittleren Breiten bilden. Diese außertropischen Konvergenzzonen werden von den Polarfronten besetzt, wo Luftmassen polaren Ursprungs mit denen tropischen oder subtropischen Ursprungs zusammentreffen und zusammenstoßen. Dies führt zur Bildung wettergebender außertropischer Wirbelstürme , die aus Wolkensystemen bestehen, die je nach den Stabilitätseigenschaften der verschiedenen Luftmassen, die miteinander in Konflikt stehen, in unterschiedlichem Maße stabil oder instabil sein können.

Divergenz entlang Hochdruckzonen

Divergenz ist das Gegenteil von Konvergenz. In der Troposphäre der Erde handelt es sich um das horizontale Ausströmen von Luft aus dem oberen Teil einer aufsteigenden Luftsäule oder aus dem unteren Teil einer absinkenden Säule, die oft mit einem Gebiet oder Rücken mit hohem Druck verbunden ist. In der Nähe der Pole und in den Subtropen in der Nähe des 30. Breitengrads im Norden und Süden ist die Bewölkung tendenziell am geringsten. Letztere werden manchmal als Pferdebreiten bezeichnet . Das Vorhandensein eines großflächigen subtropischen Hochdruckrückens auf jeder Seite des Äquators verringert die Bewölkung in diesen niedrigen Breiten. Ähnliche Muster treten auch in höheren Breiten in beiden Hemisphären auf.

Leuchtdichte, Reflexionsvermögen und Färbung

Die Leuchtdichte oder Helligkeit einer Wolke wird dadurch bestimmt, wie Licht von den Partikeln der Wolke reflektiert, gestreut und übertragen wird. Seine Helligkeit kann auch durch das Vorhandensein von Dunst oder Photometeoren wie Halos und Regenbogen beeinflusst werden. In der Troposphäre weisen dichte, tiefe Wolken im gesamten sichtbaren Spektrum einen hohen Reflexionsgrad (70 % bis 95 %) auf . Winzige Wasserpartikel sind dicht gepackt und Sonnenlicht kann nicht weit in die Wolke eindringen, bevor es reflektiert wird, was einer Wolke ihre charakteristische weiße Farbe verleiht, besonders wenn sie von oben betrachtet wird. Wolkentröpfchen neigen dazu, Licht effizient zu streuen , sodass die Intensität der Sonnenstrahlung mit zunehmender Tiefe in die Gase abnimmt. Infolgedessen kann die Wolkenbasis je nach Dicke der Wolke und wie viel Licht reflektiert oder zum Beobachter zurückgestrahlt wird, von sehr hell bis sehr dunkelgrau variieren . Hohe dünne troposphärische Wolken reflektieren weniger Licht aufgrund der vergleichsweise geringen Konzentration an Eiskristallen oder unterkühlten Wassertröpfchen, was zu einem leicht cremefarbenen Aussehen führt. Eine dicke, dichte Eiskristallwolke erscheint jedoch aufgrund ihres größeren Reflexionsvermögens strahlend weiß mit ausgeprägten Grauschattierungen.

Wenn eine troposphärische Wolke heranreift, können sich die dichten Wassertröpfchen zu größeren Tröpfchen verbinden. Wenn die Tröpfchen zu groß und schwer werden, um von der Luftzirkulation in der Luft gehalten zu werden, fallen sie als Regen aus der Wolke . Durch diesen Akkumulationsprozess wird der Raum zwischen den Tröpfchen immer größer, wodurch Licht weiter in die Wolke eindringen kann. Wenn die Wolke ausreichend groß ist und die Tröpfchen darin weit genug voneinander entfernt sind, wird ein Prozentsatz des Lichts, das in die Wolke eintritt, nicht wieder nach außen reflektiert, sondern absorbiert, was der Wolke ein dunkleres Aussehen verleiht. Ein einfaches Beispiel dafür ist, dass man bei starkem Regen weiter sehen kann als bei dichtem Nebel. Dieser Reflexions- / Absorptionsprozess verursacht den Bereich der Wolkenfarbe von Weiß bis Schwarz.

Auffällige Wolkenfärbungen sind in jeder Höhe zu sehen, wobei die Farbe einer Wolke normalerweise der des einfallenden Lichts entspricht. Tagsüber, wenn die Sonne relativ hoch am Himmel steht, erscheinen troposphärische Wolken im Allgemeinen oben hellweiß mit unterschiedlichen Grauschattierungen darunter. Dünne Wolken können weiß aussehen oder scheinen die Farbe ihrer Umgebung oder ihres Hintergrunds angenommen zu haben. Rote, orange und rosafarbene Wolken treten fast ausschließlich bei Sonnenaufgang/Sonnenuntergang auf und sind das Ergebnis der Streuung des Sonnenlichts durch die Atmosphäre. Wenn die Sonne knapp unter dem Horizont steht, sind niedrige Wolken grau, mittlere Wolken rosafarben und hohe Wolken weiß oder cremefarben. Wolken in der Nacht sind schwarz oder dunkelgrau an einem mondlosen Himmel oder weißlich, wenn sie vom Mond beleuchtet werden. Sie können auch die Farben großer Feuer, Stadtlichter oder Polarlichter reflektieren, die möglicherweise vorhanden sind.

Eine grünlich oder bläulich gefärbte Cumulonimbuswolke ist ein Zeichen dafür, dass sie extrem viel Wasser enthält; Hagel oder Regen, die das Licht so streuen, dass die Wolke eine blaue Farbe erhält. Eine grüne Färbung tritt meistens spät am Tag auf, wenn die Sonne vergleichsweise tief am Himmel steht und das einfallende Sonnenlicht einen rötlichen Farbton hat, der grün erscheint, wenn eine sehr hohe bläuliche Wolke beleuchtet wird. Stürme vom Superzellentyp sind eher dadurch gekennzeichnet, aber jeder Sturm kann so erscheinen. Eine solche Färbung weist nicht direkt darauf hin, dass es sich um ein schweres Gewitter handelt, sondern bestätigt nur dessen Potenzial. Da eine grün/blaue Tönung reichlich Wasser bedeutet, einen starken Aufwind, um ihn zu unterstützen, starke Winde aus dem herausregnenden Sturm und nassen Hagel; alle Elemente, die die Chance verbessern, dass es schwerwiegend wird, können alle daraus abgeleitet werden. Je stärker der Aufwind ist, desto wahrscheinlicher ist es außerdem, dass der Sturm eine Tornadogenese durchläuft und großen Hagel und starke Winde erzeugt.

Während der Waldbrandsaison sind in den späten Frühlings- bis frühen Herbstmonaten gelbliche Wolken in der Troposphäre zu sehen . Die gelbe Farbe ist auf das Vorhandensein von Schadstoffen im Rauch zurückzuführen. Gelbliche Wolken werden durch das Vorhandensein von Stickstoffdioxid verursacht und sind manchmal in städtischen Gebieten mit hoher Luftverschmutzung zu sehen.

Auswirkungen auf die Troposphäre, das Klima und den Klimawandel

Troposphärische Wolken üben zahlreiche Einflüsse auf die Troposphäre und das Klima der Erde aus. Sie sind in erster Linie Niederschlagsquelle und haben damit großen Einfluss auf Niederschlagsverteilung und Niederschlagsmenge. Aufgrund ihres unterschiedlichen Auftriebs relativ zur umgebenden wolkenfreien Luft können Wolken mit vertikalen Luftbewegungen in Verbindung gebracht werden, die konvektiv, frontal oder zyklonal sein können. Die Bewegung geht nach oben, wenn die Wolken weniger dicht sind, weil die Kondensation von Wasserdampf Wärme freisetzt, die Luft erwärmt und dadurch ihre Dichte verringert. Dies kann zu einer Abwärtsbewegung führen, da das Anheben der Luft zu einer Abkühlung führt, die ihre Dichte erhöht. Alle diese Effekte sind auf subtile Weise von der vertikalen Temperatur- und Feuchtigkeitsstruktur der Atmosphäre abhängig und führen zu einer erheblichen Umverteilung der Wärme, die das Erdklima beeinflusst.

Die Komplexität und Vielfalt der Wolken in der Troposphäre ist ein Hauptgrund für die Schwierigkeit, die Auswirkungen von Wolken auf das Klima und den Klimawandel zu quantifizieren. Einerseits fördern weiße Wolkenspitzen die Abkühlung der Erdoberfläche, indem sie kurzwellige Strahlung (sichtbares und nahes Infrarot) von der Sonne reflektieren, wodurch die Menge an Sonnenstrahlung verringert wird, die an der Oberfläche absorbiert wird, wodurch die Albedo der Erde erhöht wird . Das meiste Sonnenlicht, das den Boden erreicht, wird absorbiert und erwärmt die Oberfläche, die Strahlung mit längeren Infrarotwellenlängen nach oben emittiert. Bei diesen Wellenlängen wirkt jedoch Wasser in den Wolken als effizienter Absorber. Das Wasser reagiert darauf, indem es, auch im Infraroten, sowohl nach oben als auch nach unten strahlt, und die nach unten gerichtete langwellige Strahlung führt zu einer erhöhten Erwärmung an der Oberfläche. Dies ist analog zum Treibhauseffekt von Treibhausgasen und Wasserdampf .

Hochrangige Gattungstypen zeigen diese Dualität besonders mit sowohl kurzwelliger Albedo - Kühlung als auch langwelliger Treibhauserwärmung. Insgesamt begünstigen Eiskristallwolken in der oberen Troposphäre (Cirrus) tendenziell die Nettoerwärmung. Bei mittelhohen und tiefen Wolken dominiert jedoch der Kühleffekt, insbesondere wenn sie sich in ausgedehnten Schichten bilden. Messungen der NASA zeigen, dass die Auswirkungen von niedrigen und mittleren Wolken, die dazu neigen, die Abkühlung zu fördern, im Großen und Ganzen die Erwärmungseffekte von hohen Schichten und die variablen Ergebnisse im Zusammenhang mit vertikal entwickelten Wolken überwiegen.

So schwierig es auch ist, die Einflüsse aktueller Wolken auf das aktuelle Klima zu bewerten, so ist es noch problematischer, Änderungen der Wolkenmuster und -eigenschaften in einem zukünftigen, wärmeren Klima und die daraus resultierenden Wolkeneinflüsse auf das zukünftige Klima vorherzusagen. In einem wärmeren Klima würde mehr Wasser durch Verdunstung an der Oberfläche in die Atmosphäre gelangen; Da Wolken aus Wasserdampf gebildet werden, ist mit einer Zunahme der Trübung zu rechnen. Aber in einem wärmeren Klima würden höhere Temperaturen dazu neigen, Wolken zu verdampfen. Beide Aussagen gelten als zutreffend, und beide als Wolkenrückkopplungen bekannten Phänomene finden sich in Klimamodellrechnungen. Allgemein gesagt, wenn Wolken, insbesondere niedrige Wolken, in einem wärmeren Klima zunehmen, führt der daraus resultierende Kühleffekt zu einer negativen Rückkopplung der Klimareaktion auf erhöhte Treibhausgase. Aber wenn tiefe Wolken abnehmen oder wenn hohe Wolken zunehmen, ist das Feedback positiv. Unterschiedliche Mengen dieser Rückkopplungen sind der Hauptgrund für Unterschiede in der Klimasensitivität aktueller globaler Klimamodelle. Infolgedessen konzentrierte sich ein Großteil der Forschung auf die Reaktion niedriger und vertikaler Wolken auf ein sich änderndes Klima. Führende globale Modelle liefern jedoch ganz andere Ergebnisse, wobei einige zunehmende tiefe Wolken zeigen und andere abnehmen. Aus diesen Gründen bleibt die Rolle der troposphärischen Wolken bei der Regulierung von Wetter und Klima eine führende Unsicherheitsquelle bei Prognosen zur globalen Erwärmung .

Polare Stratosphäre

Linsenförmige Perlmuttwolken über der Antarktis

Polare Stratosphärenwolken (PSCs) bilden sich im Winter im untersten Teil der Stratosphäre , in der Höhe und während der Jahreszeit, die die kältesten Temperaturen und daher die besten Chancen haben, durch adiabatische Abkühlung verursachte Kondensation auszulösen. Feuchtigkeit ist in der Stratosphäre knapp, daher sind perlmuttartige und nicht perlmuttartige Wolken in diesem Höhenbereich im Winter auf Polarregionen beschränkt, wo die Luft am kältesten ist.

PSCs weisen je nach chemischer Zusammensetzung und atmosphärischen Bedingungen einige Unterschiede in der Struktur auf, sind jedoch auf einen einzigen sehr hohen Höhenbereich von etwa 15.000–25.000 m (49.200–82.000 ft) beschränkt, sodass sie nicht in Höhenstufen, Gattungstypen, eingeteilt werden , Arten oder Varietäten. Es gibt keine lateinische Nomenklatur in der Art von troposphärischen Wolken, sondern beschreibende Namen in gebräuchlicher englischer Sprache.

PSCs aus unterkühlter Salpetersäure und Wasser, die manchmal als Typ 1 bekannt sind, haben typischerweise ein schichtförmiges Aussehen, das Cirrostratus oder Trübung ähnelt, aber da sie nicht zu Kristallen gefroren sind, zeigen sie nicht die Pastellfarben der perlmuttartigen Typen. Diese Art von PSC wurde als Ursache für den Ozonabbau in der Stratosphäre identifiziert. Die gefrorenen perlmuttartigen Typen sind typischerweise sehr dünn mit Perlmuttfärbungen und einem wellenförmigen, zirriförmigen oder linsenförmigen (stratocumuliformen) Aussehen. Diese werden manchmal als Typ 2 bezeichnet.

Polare Mesosphäre

Leuchtende Nachtwolke über Estland

Polare mesosphärische Wolken bilden sich in einem extremen Höhenbereich von etwa 80 bis 85 km (50 bis 53 Meilen). Den lateinischen Namen nachtleuchtend erhalten sie wegen ihrer Beleuchtung weit nach Sonnenuntergang und vor Sonnenaufgang. Sie haben typischerweise eine bläuliche oder silbrig-weiße Färbung, die hell erleuchteten Zirren ähneln kann. Leuchtende Nachtwolken können gelegentlich einen eher roten oder orangen Farbton annehmen. Sie sind nicht häufig oder weit verbreitet genug, um einen signifikanten Einfluss auf das Klima zu haben. Das vermehrte Auftreten von leuchtenden Nachtwolken seit dem 19. Jahrhundert kann jedoch eine Folge des Klimawandels sein.

Leuchtende Nachtwolken sind die höchsten in der Atmosphäre und bilden sich nahe der Spitze der Mesosphäre in etwa der zehnfachen Höhe der troposphärischen hohen Wolken. Vom Boden aus sind sie gelegentlich in der tiefen Dämmerung von der Sonne angestrahlt zu sehen . Laufende Forschung zeigt, dass der konvektive Auftrieb in der Mesosphäre während des Polarsommers stark genug ist , um eine adiabatische Abkühlung einer kleinen Menge Wasserdampf bis zum Sättigungspunkt zu bewirken. Dies führt tendenziell zu den kältesten Temperaturen in der gesamten Atmosphäre knapp unterhalb der Mesopause. Diese Bedingungen ergeben die beste Umgebung für die Bildung polarer mesosphärischer Wolken. Es gibt auch Hinweise darauf, dass Rauchpartikel von verbrannten Meteoren einen Großteil der Kondensationskerne liefern, die für die Bildung von leuchtenden Nachtwolken erforderlich sind.

Nachtleuchtende Wolken haben vier Haupttypen, basierend auf ihrer physikalischen Struktur und ihrem Aussehen. Schleier vom Typ I sind sehr dünn und haben keine gut definierte Struktur, ähnlich wie Cirrostratus fibratus oder schlecht definierte Cirrus. Banden vom Typ II sind lange Streifen, die oft in Gruppen auftreten, die ungefähr parallel zueinander angeordnet sind. Sie sind normalerweise weiter voneinander entfernt als die Bänder oder Elemente, die bei Cirrocumulus-Wolken zu sehen sind. Wogen vom Typ III sind Anordnungen von eng beieinander liegenden, ungefähr parallelen kurzen Streifen, die meist Zirrus ähneln. Wirbel vom Typ IV sind teilweise oder seltener vollständige Wolkenringe mit dunklen Zentren.

Die Verteilung in der Mesosphäre ist ähnlich wie in der Stratosphäre, außer in viel höheren Lagen. Aufgrund der Notwendigkeit einer maximalen Abkühlung des Wasserdampfes zur Erzeugung leuchtender Nachtwolken ist ihre Verbreitung tendenziell auf die Polarregionen der Erde beschränkt. Ein wesentlicher saisonaler Unterschied besteht darin, dass der konvektive Auftrieb von unterhalb der Mesosphäre sehr knappen Wasserdampf in höhere kältere Höhen drückt, die für die Wolkenbildung während der jeweiligen Sommersaison in der nördlichen und südlichen Hemisphäre erforderlich sind. Sichtungen sind selten mehr als 45 Grad südlich des Nordpols oder nördlich des Südpols.

Außerirdisch

Eine Wolkendecke wurde auf den meisten anderen Planeten im Sonnensystem beobachtet . Die dicken Wolken der Venus bestehen aus Schwefeldioxid (aufgrund vulkanischer Aktivität) und scheinen fast vollständig schichtförmig zu sein. Sie sind in drei Hauptschichten in Höhen von 45 bis 65 km angeordnet, die die Oberfläche des Planeten verdecken und Virga produzieren können . Es wurden keine eingebetteten kumuliformen Typen identifiziert, aber in der oberen Schicht sind manchmal unterbrochene stratocumuliforme Wellenformationen zu sehen, die darunter liegende kontinuierliche Schichtwolken offenbaren. Auf dem Mars wurden nachtleuchtende, Cirrus, Cirrocumulus und Stratocumulus, die aus Wassereis bestehen, hauptsächlich in der Nähe der Pole entdeckt. Wassereisnebel wurden auch auf dem Mars entdeckt.

Sowohl Jupiter als auch Saturn haben ein äußeres zirriförmiges Wolkendeck, das aus Ammoniak besteht, eine dazwischenliegende schichtförmige Dunstwolkenschicht, die aus Ammoniumhydrogensulfid besteht, und ein inneres Deck aus Cumulus-Wasserwolken. Es ist bekannt, dass eingebettete Cumulonimbus in der Nähe des Großen Roten Flecks auf Jupiter existieren . Dieselben Kategorie-Typen finden sich bei Uranus und Neptun , bestehen aber alle aus Methan . Der Saturnmond Titan hat Zirruswolken, von denen angenommen wird, dass sie größtenteils aus Methan bestehen. Die Cassini-Huygens- Saturn-Mission deckte Hinweise auf polare Stratosphärenwolken und einen Methankreislauf auf Titan auf, darunter Seen in der Nähe der Pole und Flusskanäle auf der Mondoberfläche.

Es ist bekannt, dass einige Planeten außerhalb des Sonnensystems atmosphärische Wolken haben. Im Oktober 2013 wurde die Entdeckung von optisch dicken Wolken in großer Höhe in der Atmosphäre des Exoplaneten Kepler-7b und im Dezember 2013 in den Atmosphären von GJ 436 b und GJ 1214 b bekannt gegeben .

In Kultur und Religion

Wolken spielen in verschiedenen Kulturen und religiösen Traditionen eine wichtige mythische oder nicht-wissenschaftliche Rolle. Die alten Akkadier glaubten, dass die Wolken (in der Meteorologie wahrscheinlich das Zusatzmerkmal Mamma ) die Brüste der Himmelsgöttin Antu seien und dass Regen Milch aus ihren Brüsten sei. In 2. Mose 13,21–22 wird beschrieben, dass Jahwe die Israeliten in Form einer „ Wolkensäule “ bei Tag und einer „ Feuersäule “ bei Nacht durch die Wüste führt. Im Mandäismus werden uthras (himmlische Wesen) gelegentlich auch als in anana ("Wolken") stehend erwähnt; zB in Right Ginza Buch 17, Kapitel 1), was auch als weibliche Gemahlinnen interpretiert werden kann.

In der antiken griechischen Komödie „ Die Wolken “, geschrieben von Aristophanes und uraufgeführt in der Stadt Dionysia im Jahr 423 v . sondern nur ihnen zu huldigen. In dem Stück verändern die Wolken ihre Gestalt, um die wahre Natur desjenigen zu enthüllen, der sie ansieht, verwandeln sich beim Anblick eines langhaarigen Politikers in Zentauren , beim Anblick des Veruntreuers Simon in Wölfe, beim Anblick des Feiglings Cleonymus in Rehe und sterbliche Frauen beim Anblick des femininen Informanten Cleisthenes . Sie gelten als Quelle der Inspiration für komische Dichter und Philosophen; sie sind Meister der Rhetorik und betrachten Eloquenz und Sophistik gleichermaßen als ihre "Freunde".

In China sind Wolken Symbole für Glück und Glück. Überlappende Wolken (in der Meteorologie wahrscheinlich Duplicatus-Wolken) sollen ewiges Glück andeuten, und verschiedenfarbige Wolken sollen "vielfachen Segen" anzeigen.

Cloud Watching oder Cloud Gazing ist eine beliebte Kinderaktivität, bei der die Wolken beobachtet und nach Formen in ihnen gesucht werden, eine Form der Pareidolie .

Siehe auch

Verweise

Literaturverzeichnis

Externe Links