Wolke


In der Meteorologie , eine Wolke ist ein Aerosol , bestehend aus einer sichtbaren Masse von winzigen Flüssigkeitströpfchen , gefrorener Kristalle oder anderen Partikeln in der abgehängten Atmosphäre eines Planetenkörpers oder ähnlichen Raum. [1] Wasser oder verschiedene andere Chemikalien können die Tröpfchen und Kristalle bilden. Auf der Erde bilden sich Wolken durch Sättigung der Luft, wenn sie auf ihren Taupunkt abgekühlt wird oder wenn sie ausreichend Feuchtigkeit gewinnt (normalerweise in Form von Wasserdampf) ) von einer benachbarten Quelle, um den Taupunkt auf die Umgebungstemperatur anzuheben. Sie sind in der Homosphäre der Erde zu sehen , zu der die Troposphäre , die Stratosphäre und die Mesosphäre gehören . Die Nephologie ist die Wissenschaft der Wolken, die im Bereich der Wolkenphysik der Meteorologie betrieben wird . Es gibt zwei Methoden, um Wolken in ihren jeweiligen Schichten der Homosphäre zu benennen: Latein und Common.

Kumuliforme Wolkenlandschaft über Swifts Creek , Australien
Clouds (ca. 1920er Jahre), ein stiller Dokumentarfilm über Wolken, der vom US-Landwirtschaftsministerium produziert wurde

Genus Typen in der Troposphäre, die Luftschicht am nächsten Erdoberfläche haben lateinische Namen aufgrund der universellen Annahme von Luke Howard ‚s Nomenklatur , die formal im Jahr 1802 vorgeschlagen wurde , es wurde die Grundlage eines modernen internationalen Systems , dass dividieren Wolken in fünf physischen Formen , die weiter unterteilt werden kann oder klassifiziert in Höhe Ebenen herzuleiten zehn Grund Gattungen . Die wichtigsten repräsentativen Wolkentypen für jede dieser Formen sind Stratus , Cirrus , Stratocumulus , Cumulus und Cumulonimbus . Niedrige Wolken haben keine höhenbezogenen Präfixe. Doch der mittleren Ebene stratiform und stratocumuliform Typen sind das Präfix gegeben Alt- , während High-Level - Varianten dieser beiden gleichen Formen tragen die Vorsilbe cirro- . Gattungstypen mit ausreichender vertikaler Ausdehnung, um mehr als eine Ebene zu besetzen, tragen keine höhenbezogenen Präfixe. Sie werden formal in Abhängigkeit von der Höhe, in der sie sich anfänglich bilden, formal als niedrig oder mittel eingestuft und informeller als mehrstufig oder vertikal charakterisiert . Die meisten der zehn durch diese Klassifizierungsmethode abgeleiteten Gattungen können in Arten und weiter in Sorten unterteilt werden . Sehr niedrige schichtförmige Wolken, die sich bis zur Erdoberfläche erstrecken, erhalten die gebräuchlichen Namen Nebel und Nebel , haben jedoch keine lateinischen Namen.

In der Stratosphäre und Mesosphäre haben Wolken gebräuchliche Namen für ihre Haupttypen. Sie können das Aussehen von stratiformen Schleier oder Blättern, zirriformen Streifen oder stratocumuliformen Bändern oder Wellen haben. Sie werden selten gesehen, meistens in den Polarregionen der Erde. Wolken wurden in der Atmosphäre anderer Planeten und Monde im Sonnensystem und darüber hinaus beobachtet. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Temperatureigenschaften bestehen sie jedoch häufig aus anderen Substanzen wie Methan , Ammoniak und Schwefelsäure sowie Wasser.

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 und 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 Einfluss auf den Klimawandel zu haben. Wolken sind die Hauptunsicherheit bei der Klimasensitivität . [2]

Die folgende Tabelle ist sehr umfangreich. Es stützt sich auf verschiedene formale und informelle Methoden der Wolkenklassifizierung, die von einer Reihe zitierter Behörden auf verschiedenen Ebenen der Erdhomosphäre angewendet werden, insbesondere in Bezug auf Formen, [3] Höhenstufen, [4] Formen und Ebenen [5] ] hoch aufragende vertikale Wolken [6] und Wolken über der Troposphäre. [7] Trotz einiger Unterschiede in der Nomenklatur können die in diesem Artikel beschriebenen Klassifizierungsschemata kombiniert werden, indem eine informelle Kreuzklassifizierung von physischen Formen und Höhenstufen verwendet wird, um die 10 troposphärischen Gattungen, den Nebel und den Nebel, die sich auf Oberflächenebene bilden, und abzuleiten mehrere zusätzliche Haupttypen oberhalb der Troposphäre. Die Gattung Cumulus umfasst vier Arten, die eine vertikale Größe angeben, die die Höhe beeinflussen kann. Diese Tabelle sollte nicht als strenge oder singuläre Klassifizierung angesehen werden, sondern als Beispiel dafür, wie verschiedene Hauptwolkentypen miteinander in Beziehung stehen und durch einen vollständigen Bereich von Höhenstufen von der Erdoberfläche bis zum "Rand des Weltraums" definiert werden.

Eine weitere tabellarische Übersicht, die auch die gesamte Homosphäre abdeckt, finden Sie unter Wolkengattungen und ausgewählte Arten, ergänzende Merkmale und andere luftgetragene Hydrometeore (direkt unter dem Ende des Artikels).

Altocumulus über Monterrey, Mexiko.
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Zeitraffervideo von Wolken bei Sonnenuntergang in Japan

Etymologie

Der Ursprung der Begriff „Wolke“ in den finden alten englischen Worten clud oder Scholle , was bedeutet , einen Hügel oder eine Masse aus Stein. Zu Beginn des 13. Jahrhunderts wurde das Wort aufgrund der Ähnlichkeit zwischen einer Gesteinsmasse und einer Cumulus-Haufenwolke als Metapher für Regenwolken verwendet. Im Laufe der Zeit verdrängte die metaphorische Verwendung des Wortes das alte englische Weolcan , das im Allgemeinen der wörtliche Begriff für Wolken gewesen war. [8] [9]

Aristoteles

Cumulonimbus Gewitterwolke

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 der naturwissenschaftlichen Erkenntnisse der damaligen Zeit einschließlich Wetter und Klima darstellte. Zum ersten Mal wurden Niederschlag und die Wolken, aus denen der Niederschlag fiel, Meteore genannt, die vom griechischen Wort Meteoros stammen und „hoch am Himmel“ bedeuten. Aus diesem Wort entstand der moderne Begriff Meteorologie , das Studium von Wolken und Wetter. Meteorologica basierte auf Intuition und einfacher Beobachtung, aber nicht auf der heutigen wissenschaftlichen Methode. Dennoch war es die erste bekannte Arbeit, die versuchte, ein breites Spektrum meteorologischer Themen systematisch zu behandeln, insbesondere den Wasserkreislauf . [10]

Erste umfassende Klassifizierung

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Troposphärische Wolkenklassifizierung nach Vorkommenshöhe: Mehrstufige und vertikale Gattungstypen, die nicht auf eine einzige Höhenstufe beschränkt sind, umfassen Nimbostratus, Cumulonimbus und einige der größeren Cumulusarten.

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 einer starken Grundlage in der lateinischen Sprache und nutzte seinen Hintergrund, um die verschiedenen troposphärischen Wolkentypen im Jahr 1802 zu klassifizieren. Er glaubte, dass die sich ändernden Wolkenformen am Himmel den Schlüssel zur Wettervorhersage freischalten könnten. Lamarck hatte im selben Jahr unabhängig an der Cloud-Klassifizierung gearbeitet und sich ein anderes Namensschema ausgedacht, das selbst in seinem Heimatland Frankreich keinen Eindruck hinterlassen hatte, da ungewöhnliche französische Namen für Cloud-Typen verwendet wurden. Sein Nomenklatursystem umfasste 12 Kategorien von Wolken mit Namen wie (aus dem Französischen übersetzt) ​​dunstigen Wolken, gesprenkelten Wolken und besenartigen Wolken. Im Gegensatz dazu verwendete Howard allgemein anerkanntes Latein, das sich nach seiner Veröffentlichung im Jahr 1803 schnell durchsetzte. [11] Als Zeichen der Popularität des Namensschemas verfasste der deutsche Dramatiker und Dichter Johann Wolfgang von Goethe vier Gedichte über Wolken und widmete sie zu Howard. Eine Ausarbeitung von Howards System wurde schließlich 1891 von der Internationalen Meteorologischen Konferenz offiziell verabschiedet. [11] Dieses System deckte nur die troposphärischen Wolkentypen ab, aber die Entdeckung von Wolken über der Troposphäre im späten 19. Jahrhundert führte schließlich zur Schaffung einer separaten Klassifikation Schemata, die gebräuchliche Namen für diese sehr hohen Wolken verwenden, die einigen in der Troposphäre identifizierten Wolkenformen noch weitgehend ähnlich waren. [7]

Cumuluswolken im Mai

Erdwolken sind im größten Teil der Homosphäre zu finden, einschließlich der Troposphäre, Stratosphäre und Mesosphäre. Innerhalb dieser Schichten der Atmosphäre kann Luft gesättigt werden, wenn sie auf ihren Taupunkt abgekühlt wird oder wenn Feuchtigkeit von einer benachbarten Quelle hinzugefügt wird. [12] Im letzteren Fall tritt eine Sättigung auf, wenn der Taupunkt auf die Umgebungslufttemperatur erhöht wird.

Adiabatische Kühlung

Adiabatische Abkühlung tritt auf, wenn eines oder mehrere der drei möglichen Hebemittel - konvektiv, zyklonisch / frontal oder orographisch - dazu führen, dass ein Luftpaket mit unsichtbarem Wasserdampf aufsteigt und auf seinen Taupunkt abkühlt, die Temperatur, bei der die Luft gesättigt wird. Der Hauptmechanismus hinter diesem Prozess ist die adiabatische Kühlung. [13] Wenn die Luft auf ihren Taupunkt abgekühlt und gesättigt wird, kondensiert Wasserdampf normalerweise zu Wolkentropfen. Diese Kondensation tritt normalerweise an Wolkenkondensationskernen wie Salz- oder Staubpartikeln auf, die klein genug sind, um durch normale Luftzirkulation in der Luft gehalten zu werden. [14] [15]

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Animation der Wolkenentwicklung von Cumulus humilis zu Cumulonimbus capillatus incus

Ein Mittel ist die konvektive Aufwärtsbewegung von Luft, die durch tagsüber solare Erwärmung auf Oberflächenebene verursacht wird. [14] Die Instabilität der Luftmasse ermöglicht die Bildung kumuliformer Wolken, die bei ausreichend feuchter Luft Schauer erzeugen können. [16] In mäßig seltenen Fällen kann der konvektive Auftrieb stark genug sein, um die Tropopause zu durchdringen und die Wolkendecke in die Stratosphäre zu drücken. [17]

Frontal- und Zyklonhub treten auf, wenn stabile Luft an Wetterfronten und in der Nähe von Niederdruckzentren durch einen als Konvergenz bezeichneten Prozess in die Luft gedrückt wird . [18] Warmfronten, die mit extratropischen Zyklonen verbunden sind, neigen dazu, über einen weiten Bereich meist zirriforme und stratiforme 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. [19] Kaltfronten bewegen sich normalerweise schneller und erzeugen eine schmalere Wolkenlinie, die je nach Stabilität der warmen Luftmasse unmittelbar vor der Front meist stratocumuliform, cumuliform oder cumulonimbiform ist. [20]

Windige Abenddämmerung, die durch den Sonnenwinkel verstärkt wird, kann einen Tornado , der aus einem orografischen Auftrieb resultiert , visuell nachahmen

Eine dritte Auftriebsquelle ist die Windzirkulation, die Luft über eine physische Barriere wie einen Berg drückt ( orographischer Auftrieb ). [14] Wenn die Luft im Allgemeinen stabil ist, bilden sich nur linsenförmige Kappenwolken. Wenn die Luft jedoch ausreichend feucht und instabil wird, können orografische Schauer oder Gewitter auftreten. [21]

Nicht adiabatische Kühlung

Neben der adiabatischen Kühlung, für die ein Hebemittel erforderlich ist, gibt es drei wichtige nichtadiabatische Mechanismen, um die Lufttemperatur auf ihren Taupunkt zu senken. Leitfähige, Strahlungs- und Verdunstungskühlung erfordern keinen Hebemechanismus und können auf Oberflächenebene Kondensation verursachen, die zur Bildung von Nebel führt . [22] [23] [24]

Luftfeuchtigkeit hinzufügen

Wasser oder feuchte Erde: mehrere Hauptquellen von Wasserdampf können ohne Kühlvorgang zur Erreichung der Sättigung als Weg der Luft hinzugefügt werden [25] [26] [27] Präzipitation oder virga , [28] und die Transpiration von Pflanzen [29 ]]

Fraktus mit niedrigem Stratus, der den Nimbostratus über dem Deccan-Plateau in Indien teilweise verdeckt

Die troposphärische Klassifizierung basiert auf einer Hierarchie von Kategorien mit physischen Formen und Höhenstufen an der Spitze. [3] [4] Diese werden in insgesamt zehn Gattungstypen eingeteilt, von denen die meisten in Arten unterteilt und weiter in Sorten unterteilt werden können, die am Ende der Hierarchie stehen. [30]

Physische Formen

Cirrus fibratus Wolken im März

Wolken in der Troposphäre nehmen fünf physikalische Formen an, basierend auf Struktur und Bildungsprozess. Diese Formen werden üblicherweise zum Zweck der Satellitenanalyse verwendet. [3] Sie sind nachstehend in ungefähr aufsteigender Reihenfolge der Instabilität oder konvektiven Aktivität angegeben. [31]

Stratiform

Nonconvective stratiform Wolken erscheinen in stabilen airmass Bedingungen und im Allgemeinen haben flache, blattartige Strukturen , die in jeder Höhe in der Troposphäre bilden können. [32] Die stratiforme Gruppe wird nach Höhenbereichen in die Gattungen Cirrostratus (High Level), Altostratus (Mid Level), Stratus (Low Level) und Nimbostratus (Multi Level) unterteilt. [4] Nebel wird üblicherweise als oberflächenbasierte Wolkenschicht angesehen. [21] Der Nebel kann sich in klarer Luft auf Oberflächenebene bilden oder das Ergebnis einer sehr niedrigen Stratuswolke sein, die auf Boden- oder Meeresspiegel absinkt. Umgekehrt entstehen niedrige schichtförmige Wolken, wenn der Advektionsnebel bei windigen Bedingungen über die Oberfläche gehoben wird.

Stratocumulus über Orange County.

Cirriform

Zirriforme Wolken in der Troposphäre gehören zur Gattung Cirrus und haben das Aussehen von abgelösten oder halbmergierten Filamenten. Sie bilden sich in großen troposphärischen Höhen in Luft, die größtenteils stabil ist und nur wenig oder gar keine konvektive Aktivität aufweist. In dichteren Flecken können sich jedoch gelegentlich Ablagerungen zeigen, die durch eine begrenzte Konvektion auf hohem Niveau verursacht werden, wenn die Luft teilweise instabil ist . [33] Zirrusähnliche Wolken befinden sich oberhalb der Troposphäre, werden jedoch unter Verwendung gebräuchlicher Namen separat klassifiziert.

Stratocumuliform

Wolken dieser Struktur haben sowohl kumuliforme als auch stratiforme Eigenschaften in Form von Rollen, Wellen oder Elementen. [5] Sie bilden sich im Allgemeinen aufgrund einer begrenzten Konvektion in einer ansonsten meist stabilen Luftmasse, die von einer Inversionsschicht gekrönt wird. [34] Wenn die Inversionsschicht in der Troposphäre fehlt oder höher ist, kann eine erhöhte Instabilität der Luftmasse dazu führen, dass die Wolkenschichten Spitzen in Form von Türmen entwickeln, die aus eingebetteten kumuliformen Aufbauten bestehen. [35] Die stratocumuliforme Gruppe ist in Cirrocumulus (hoch), Altocumulus (mittel) und Stratocumulus (niedrig) unterteilt. [5]

Cumulus über Dooars, Westbengalen, Indien

Kumuliform

Kumuliforme Wolken erscheinen im Allgemeinen in isolierten Haufen oder Büscheln. [36] [37] Sie sind das Produkt eines lokalisierten, aber im Allgemeinen frei konvektiven Auftriebs, bei dem sich keine Inversionsschichten in der Troposphäre befinden, um das vertikale Wachstum zu begrenzen. Im Allgemeinen weisen kleine kumuliforme Wolken auf eine vergleichsweise schwache Instabilität hin. Größere kumuliforme Typen sind ein Zeichen für größere atmosphärische Instabilität und konvektive Aktivität. [38] Abhängig von ihrer vertikalen Größe können Wolken vom Typ Cumulus Gattung niedrig oder mehrstufig mit mäßiger bis hoch aufragender vertikaler Ausdehnung sein. [4]

Cumulonimbiform

Cumulonimbus-Wolke über dem Golf von Mexiko in Galveston, Texas

Die größten frei konvektiven Wolken bilden die Gattung Cumulonimbus , die eine hohe vertikale Ausdehnung aufweisen. Sie treten in sehr instabiler Luft auf [14] und weisen häufig unscharfe Umrisse im oberen Teil der Wolken auf, die manchmal Ambossspitzen enthalten. [5] 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 Etagen bezeichnet ), basierend auf dem Höhenbereich über der Erdoberfläche. Die Gruppierung von Wolken in Ebene wird häufig für die Zwecke getan Wolke Atlanten , Oberfläche Wetterbeobachtungen , [4] und Wetterkarten . [39] Der Grundhöhenbereich für jede Ebene variiert je nach geografischer Breitengradzone . [4] Jede Höhenstufe umfasst zwei oder drei Gattungstypen, die sich hauptsächlich durch die physische Form unterscheiden. [40] [5]

Die Standardniveaus und Gattungstypen sind nachstehend in ungefähr absteigender Reihenfolge der Höhe zusammengefasst, auf der sie normalerweise basieren. [41] Mehrstufige Wolken mit signifikanter vertikaler Ausdehnung werden separat aufgelistet und in ungefähr aufsteigender Reihenfolge der Instabilität oder konvektiven Aktivität zusammengefasst. [31]

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 . [4] Alle zirriformen Wolken werden als hoch eingestuft und bilden somit eine einzige Gattung Cirrus (Ci). Stratocumuliform und stratiform Wolken in der hohen Höhenbereich tragen die Vorsilbe cirro- , wodurch man die jeweiligen Gattungsnamen cirrocumulus (Cc) und cirrostratus (Cs). Wenn Satellitenbilder mit hoher Auflösung von hohen Wolken analysiert werden, ohne Daten aus direkten menschlichen Beobachtungen zu unterstützen, wird eine Unterscheidung zwischen einzelnen Formen oder Gattungstypen unmöglich, und sie werden gemeinsam als hochtypig (oder informell als zirrusartig , wenn auch nicht alle hoch identifiziert) identifiziert Wolken sind von der Cirrusform oder Gattung). [42]

Ein großes Feld von Cirrocumulus
  • Gattung Cirrus (Ci):
Dies sind meist faserige Streifen aus zarten, weißen, zirriformen Eiskristallwolken, die sich deutlich gegen den blauen Himmel zeigen. [33] Cirrus sind im Allgemeinen nicht konvektiv, mit Ausnahme der Subtypen Castellanus und Flockus, die eine begrenzte Konvektion aufweisen. Sie bilden sich häufig entlang eines Jetstreams in großer Höhe [43] und an der Vorderkante einer Frontal- oder Niederdruckstörung, wo sie in einen Cirrostratus übergehen können. Diese hochrangige Wolkengattung erzeugt keinen Niederschlag. [41]
Hoher Zirrus oben links, der in Cirrostratus und etwas Cirrocumulus oben rechts übergeht
  • Gattung Cirrocumulus (Cc):
Dies ist eine rein weiße, hoch stratokumuliforme Schicht mit begrenzter Konvektion. Es besteht aus Eiskristallen oder unterkühlten Wassertropfen, die als kleine, nicht schattierte runde Massen oder Flocken in Gruppen oder Linien mit Wellen wie Sand am Strand erscheinen. [44] [45] Cirrocumulus bildet sich gelegentlich neben dem Zirrus und kann von Cirrostratuswolken nahe der Vorderkante eines aktiven Wettersystems begleitet oder ersetzt werden. Dieser Gattungstyp produziert gelegentlich Virga, Niederschlag, der unter der Basis der Wolke verdunstet. [19]
  • Gattung cirrostratus (Cs):
Cirrostratus ist ein dünner, nicht konvektiver, schichtförmiger Eiskristallschleier, der typischerweise zu Lichthöfen führt, die durch die Brechung der Sonnenstrahlen verursacht werden . Die Sonne und der Mond sind in klaren Umrissen sichtbar. [46] Cirrostratus erzeugt keinen Niederschlag, verdickt sich jedoch häufig zu Altostratus vor einer Warmfront oder einem Niederdruckbereich, was manchmal der Fall ist. [47]

Mittlere Stufe

Sonnenaufgangsszene, die einer Altocumulus stratiformis perlucidus-Wolke Glanz verleiht (siehe auch 'Arten und Sorten')

Nicht vertikale Wolken in der mittleren Ebene werden durch das Präfix Alt- , die Gattung Namen Nachgeben Altokumulus (Ac) für stratocumuliform Typen und Stratus (A) für stratiform Typen. Diese Wolken können sich in jedem Breitengrad bis zu 2.000 m (6.500 ft) über der Oberfläche bilden, können sich jedoch bis zu 4.000 m (13.000 ft) in der Nähe der Pole, 7.000 m (23.000 ft) in mittleren Breiten und 7.600 m (25.000) befinden ft) in den Tropen. [4] Wie bei hohen Wolken können die Hauptgattentypen vom menschlichen Auge leicht identifiziert werden, eine Unterscheidung zwischen ihnen allein durch Satellitenfotografie ist jedoch nicht möglich. Wenn die unterstützenden Daten menschlicher Beobachtungen nicht verfügbar sind, werden diese Wolken auf Satellitenbildern normalerweise gemeinsam als mittlerer Typ identifiziert . [42]

  • Gattung Altocumulus (Ac):
Dies ist eine Wolkenschicht auf mittlerer Ebene mit begrenzter Konvektion, die normalerweise in Form von unregelmäßigen Flecken oder umfangreicheren Blättern auftritt, die in Gruppen, Linien oder Wellen angeordnet sind. [48] Altocumulus ähnelt gelegentlich Cirrocumulus, ist jedoch normalerweise dicker und besteht aus einer Mischung von Wassertröpfchen und Eiskristallen, sodass die Basen zumindest eine hellgraue Schattierung aufweisen. [49] Altocumulus kann Virga produzieren, einen sehr leichten Niederschlag, der verdunstet, bevor er den Boden erreicht. [50]
  • Gattung altostratus (As):
Altostratus translucidus in der Nähe der Oberseite des Fotos, die in der Nähe der Unterseite in Altostratus opacus übergeht
Altostratus ist ein undurchsichtiger oder durchscheinender nicht konvektiver Schleier aus grau / blaugrauer Wolke auf mittlerer Ebene, der sich häufig entlang der Warmfronten und in Bereichen mit niedrigem Druck bildet. Altostratus besteht normalerweise aus Wassertropfen, kann aber in höheren Lagen mit Eiskristallen gemischt werden. Ein weit verbreiteter undurchsichtiger Altostratus kann einen leichten kontinuierlichen oder intermittierenden Niederschlag erzeugen. [51]

Low-Level

Niedrige Wolken werden aus der Nähe der Oberfläche bis zu 2.000 m (6.500 ft) gefunden. [4] Gattungstypen in dieser Stufe 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, sind im Allgemeinen größer strukturiert als solche, die sich in der mittleren und hohen Ebene bilden. Daher können sie normalerweise anhand ihrer Formen und Gattungstypen allein mithilfe der Satellitenfotografie identifiziert werden. [42]

Stratocumulus stratiformis perlucidus über Galapagos , Tortuga Bay (siehe auch 'Arten und Sorten')
  • Gattung Stratocumulus (Sc):
Dieser Gattungstyp ist eine stratokumuliforme Wolkenschicht mit begrenzter Konvektion, üblicherweise in Form von unregelmäßigen Flecken oder ausgedehnteren Blättern, die dem Altocumulus ähnlich sind, jedoch größere Elemente mit tiefer grauer Schattierung aufweisen. [52] Stratocumulus ist häufig bei nassem Wetter vorhanden, das von anderen Regenwolken herrührt, kann jedoch allein nur sehr leichten Niederschlag erzeugen. [53]
  • Gattung cumulus (Cu); Spezies humilis - geringe vertikale Ausdehnung :
Dies sind kleine, freistehende kumuliforme Schönwetterwolken, die fast horizontale Grundflächen und abgeflachte Spitzen haben und keine Regenschauer erzeugen. [54]
  • Gattung stratus (St):
Stratus nebulosus translucidus
Dies ist ein flacher oder manchmal zerlumpter, nicht konvektiver, schichtförmiger Typ, der manchmal einem erhöhten Nebel ähnelt. [55] Aus dieser Wolke können nur sehr schwache Niederschläge fallen, normalerweise Nieselregen oder Schneekörner. [56] [57] Wenn eine Wolke mit sehr niedrigem Stratus auf Oberflächenebene abfällt, verliert sie ihre lateinische Terminologie und erhält den gebräuchlichen Namen Nebel, wenn die vorherrschende Sichtbarkeit der Oberfläche weniger als 1 km beträgt. [58] Wenn die Sichtweite 1 km oder mehr beträgt, wird die sichtbare Kondensation als Nebel bezeichnet . [59]


Mehrstufige oder mäßige Vertikale

Tiefe mehrstufige Nimbostratuswolke, die den Himmel mit einer verstreuten Schicht aus Fraktus pannus mit niedrigem Stratus bedeckt (siehe auch 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 von oberflächennah bis etwa 2.400 m (8.000 ft) bilden, und Spitzen, die sich bis in den mittleren Höhenbereich erstrecken können und bei Nimbostratus manchmal höher sind.

  • Gattung nimbostratus (Ns); mehrstufig :

Dies ist eine diffuse, dunkelgraue, mehrstufige Schicht mit großer horizontaler Ausdehnung und normalerweise mäßiger bis tiefer vertikaler Entwicklung, die von innen schwach beleuchtet aussieht. [60] Nimbostratus bildet sich normalerweise aus Altostratus mittlerer Höhe und entwickelt eine zumindest mäßige vertikale Ausdehnung [61] [62], wenn die Basis während des Niederschlags, der eine mäßige bis schwere Intensität erreichen kann, in die niedrige Höhe abfällt . Es erreicht eine noch größere vertikale Entwicklung, wenn es gleichzeitig aufgrund des großflächigen Frontal- oder Zyklonhubs nach oben in das hohe Niveau wächst. [63] Das Nimbopräfix bezieht sich auf seine Fähigkeit, über einen weiten Bereich, insbesondere vor einer Warmfront, kontinuierlichen Regen oder Schnee zu erzeugen. [64] Dieser dicken Wolkenschicht fehlt jede eigene hoch aufragende Struktur, sie kann jedoch von eingebetteten hoch aufragenden kumuliformen oder kumulonimbiformen Typen begleitet sein. [62] [65] Meteorologen der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) klassifizieren Nimbostratus aus synoptischen Gründen offiziell als mittelschwer und charakterisieren ihn informell als mehrstufig. [4] Unabhängige Meteorologen und Pädagogen scheinen gespalten zu sein zwischen denen, die weitgehend dem WMO-Modell folgen [61] [62], und denen, die Nimbostratus trotz seiner beträchtlichen vertikalen Ausdehnung und seiner üblichen anfänglichen Bildung im mittleren Höhenbereich als niedrig einstufen. [66] [67]

  • Gattung cumulus (Cu); Spezies mediocris - mäßige vertikale Ausdehnung :
Diese kumuliformen Wolken freier Konvektion haben klare, mittelgraue, flache Basen und weiße, gewölbte Spitzen in Form kleiner Sprossen und erzeugen im Allgemeinen keinen Niederschlag. [54] Sie bilden sich normalerweise in der niedrigen Troposphäre, außer bei sehr niedriger relativer Luftfeuchtigkeit, wenn die Wolkenbasen in den mittleren Höhenbereich aufsteigen können. Cumulus mediocris wird offiziell als niedrig eingestuft und informeller als mit mäßiger vertikaler Ausdehnung charakterisiert, die mehr als eine Höhe umfassen kann. [4]

Hoch aufragende Vertikale

Hoch aufragender vertikaler Cumulus congestus, eingebettet in eine Schicht aus Cumulus mediocris: Höhere Schicht aus Stratocumulus stratiformis perlucidus.
Fortschreitende Entwicklung eines einzelnen Zellgewitters

Diese sehr großen kumuliformen und kumulonimbiformen Typen haben Wolkenbasen im gleichen Bereich niedriger bis mittlerer Ebene wie die mehrstufigen und moderaten vertikalen Typen, aber die Spitzen erstrecken sich fast immer bis in die hohen Ebenen. Im Gegensatz zu weniger vertikal entwickelten Wolken müssen sie in allen Luftfahrtbeobachtungen (METARS) und Prognosen (TAFS) anhand ihrer Standardnamen oder Abkürzungen identifiziert werden, um die Piloten vor möglichen Unwettern und Turbulenzen zu warnen. [6]


  • Gattung cumulus (Cu); Spezies congestus - große vertikale Ausdehnung :
Eine zunehmende Instabilität der Luftmasse kann dazu führen, dass der frei konvektive Cumulus sehr hoch wird, so dass die vertikale Höhe von der Basis zur Oberseite größer ist als die Basisbreite der Wolke. Die Wolkenbasis nimmt eine dunklere graue Färbung an und die Oberseite ähnelt gewöhnlich einem Blumenkohl. Dieser Wolkentyp kann mäßige bis starke Schauer erzeugen [54] und wird von der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation (ICAO) als Towering Cumulus (Tcu ) bezeichnet .
  • Gattung Cumulonimbus (Cb):
Isolierte Cumulonimbus-Wolke über der Mojave-Wüste , die eine schwere Dusche 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. [68] Cumulonimbus produzieren können Gewitter , lokal sehr starken Regengüssen von regen , die dazu führen können Sturzfluten und eine Vielzahl von Arten von Blitz einschließlich Cloud-Boden , die dazu führen können Waldbrände . [69] Andere konvektiven Unwetter können oder auch nicht mit Gewittern und sind schwer in Verbindung gebracht werden Schneeschauer, Hagel , [70] starke Windscherung , Downbursts , [71] und Tornados . [72] Von all diesen möglichen Ereignissen im Zusammenhang mit Cumulonimbus ist der Blitz das einzige, bei dem ein Gewitter stattfinden muss, da es der Blitz ist, der den Donner erzeugt. Cumulonimbus-Wolken können sich unter instabilen Luftmassenbedingungen bilden, sind jedoch tendenziell konzentrierter und intensiver, wenn sie mit instabilen Kaltfronten verbunden sind . [20]

Spezies

Gattungstypen werden üblicherweise in Subtypen unterteilt, die als Arten bezeichnet werden und spezifische strukturelle Details angeben, die je nach Stabilität und Windschereigenschaften 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 Höhe voneinander unterscheiden. Es gibt einige Arten, von denen jede mit Gattungen von mehr als einer physischen Form assoziiert werden kann. [73] Die Artenarten werden nachstehend nach den physischen Formen und Gattungen gruppiert, mit denen sie normalerweise verbunden sind. Die Formen, Gattungen und Arten sind von links nach rechts in ungefähr aufsteigender Reihenfolge der Instabilität oder konvektiven Aktivität aufgeführt. [31]

Stabil oder meist stabil

Von der nicht konvektiven stratiformen Gruppe umfasst der hochgradige Cirrostratus zwei Arten. Cirrostratus nebulosus hat ein eher diffuses Erscheinungsbild ohne strukturelle Details. [74] Cirrostratus fibratus ist eine Art aus halbverschmolzenen Filamenten, die zu oder von Cirrus übergehen. [75] Mittelstufiger Altostratus und mehrstufiger Nimbostratus haben immer ein flaches oder diffuses Aussehen und sind daher nicht in Arten unterteilt. Niedriger Stratus ist von der Art nebulosus [74], außer wenn er in zerlumpte Blätter von Stratus Fraktus zerlegt wird (siehe unten). [61] [73] [76]

Zirriforme Wolken haben drei nicht konvektive Arten, die sich unter stabilen Luftmassenbedingungen bilden können. Cirrus fibratus umfasst Filamente, die gerade, wellig oder gelegentlich durch Windscherung verdreht sein können. [75] Die Art uncinus ist ähnlich, hat aber an den Enden umgedrehte Haken. Cirrus spissatus erscheinen als undurchsichtige Flecken, die hellgraue Schattierungen aufweisen können. [73]

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

Stratocumuliforme Gattungstypen (Cirrocumulus, Altocumulus und Stratocumulus), die in größtenteils stabiler Luft mit begrenzter Konvektion auftreten, weisen jeweils zwei Arten auf. Die Stratiformis- Arten kommen normalerweise in ausgedehnten Blättern oder in kleineren Flecken vor, in denen nur eine minimale konvektive Aktivität vorliegt. [77] Wolken der Lenticularis- Arten neigen dazu, linsenartige Formen zu haben, die sich an den Enden verjüngen. Sie werden am häufigsten als orografischen Gebirgs- gesehen Wellenwolken , sondern kann überall in der Troposphäre auftreten , wo es eine starke Windscherung mit ausreichender Stabilität airmass kombiniert , um eine im allgemeinen flache Wolkenstruktur aufrecht zu erhalten. Diese beiden Arten können in den hohen, mittleren oder niedrigen Ebenen der Troposphäre gefunden werden, abhängig von der zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhandenen stratocumuliformen Gattung oder Gattung. [61] [73] [76]

Zottig

Der Artenfraktus zeigt eine variable Instabilität, da er eine Unterteilung von Gattungstypen verschiedener physikalischer Formen sein kann, die unterschiedliche Stabilitätseigenschaften aufweisen. Dieser Subtyp kann in Form von zerlumpten, aber meist stabilen schichtförmigen Blättern (Stratus Fractus) oder kleinen zerlumpten kumuliformen Haufen mit etwas größerer Instabilität (Cumulus Fractus) vorliegen. [73] [76] [78] Wenn Wolken dieser Art mit ausfallenden Wolkensystemen von beträchtlicher vertikaler und manchmal horizontaler Ausdehnung assoziiert sind, werden sie auch als Nebenwolken unter dem Namen Pannus klassifiziert (siehe Abschnitt über ergänzende Merkmale). [79]

Teilweise instabil

Diese Arten sind Unterteilungen von Gattungstypen, die in teilweise instabiler Luft mit begrenzter Konvektion auftreten können . Die Art castellanus tritt auf, wenn eine meist stabile stratokumuliforme oder zirriforme Schicht durch lokalisierte Bereiche mit Luftmasseninstabilität gestört wird, normalerweise morgens oder nachmittags. Dies führt zur Bildung eingebetteter kumuliformer Aufbauten, die von einer gemeinsamen schichtförmigen Basis herrühren. [80] Castellanus ähnelt von der Seite gesehen den Türmen einer Burg und kann mit stratokumuliformen Gattungen in jeder troposphärischen Höhe und mit begrenzt konvektiven Flecken von hochgradigem Zirrus gefunden werden. [81] Büschelwolken der stärker abgelösten Flockusarten sind Unterteilungen von Gattungstypen, die in ihrer Gesamtstruktur zirriform oder stratocumuliform sein können. Sie werden manchmal mit Cirrus, Cirrocumulus, Altocumulus und Stratocumulus gesehen. [82]

Eine neu erkannte Stratocumulus- oder Altocumulus-Art erhielt den Namen Volutus , eine Rollwolke, die vor einer Cumulonimbus-Formation auftreten kann. [83] Es gibt einige Volutuswolken, die sich als Folge von Interaktionen mit bestimmten geografischen Merkmalen und nicht 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 erscheint . In Verbindung mit einer starken "Welligkeit" in der Atmosphäre kann die Wolke in Segelflugzeugen "gesurft" werden . [84]

Instabil oder meist instabil

Eine allgemeinere Instabilität der Luftmasse in der Troposphäre führt tendenziell zu Wolken vom Typ der frei konvektiven Gattung Cumulus, deren Arten hauptsächlich Indikatoren für den Grad der atmosphärischen Instabilität und die daraus resultierende vertikale Entwicklung der Wolken sind. Im unteren Bereich der Troposphäre bildet sich zunächst eine Cumuluswolke als Wolke der Art humilis , die nur eine geringe vertikale Entwicklung aufweist. Wenn die Luft instabiler wird, neigt die Wolke dazu, vertikal in die Art mediocris hineinzuwachsen , dann in einen stark konvektiven Stau , die höchste Cumulusart [73], die vom Typ der Internationalen Zivilluftfahrt-Organisation als „hoch aufragender Cumulus“ bezeichnet wird. [6]

Bei sehr instabilen atmosphärischen Bedingungen kann ein großer Cumulus weiterhin zu einem noch stärker konvektiven Cumulonimbus Calvus (im Wesentlichen einer sehr hohen Stauwolke, die Donner erzeugt) und schließlich zur Art Capillatus heranwachsen, wenn unterkühlte Wassertropfen oben auf der Wolke zu Eis werden Kristalle, die ihm ein zirriformes Aussehen verleihen. [73] [76]

Sorten

Gattungs- und Artenarten werden weiter in Sorten unterteilt , deren Namen nach dem Artennamen erscheinen können, um eine umfassendere Beschreibung einer Wolke zu erhalten. Einige Wolkensorten sind nicht auf ein bestimmtes Höhenniveau oder eine bestimmte Form beschränkt und können daher mehreren Gattungen oder Arten gemeinsam sein. [85]

Opazitätsbasiert

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

Alle Wolkensorten fallen in eine von zwei Hauptgruppen. Eine Gruppe identifiziert die Trübungen bestimmter Wolkenstrukturen auf niedriger und mittlerer Ebene und umfasst die Sorten translucidus (dünn durchscheinend), perlucidus (dick undurchsichtig mit durchscheinenden oder sehr kleinen klaren Brüchen) und opacus (dick undurchsichtig). Diese Sorten sind immer für Wolkengattungen und Arten mit variabler Opazität identifizierbar. Alle drei sind mit den Stratiformis-Arten Altocumulus und Stratocumulus assoziiert. Bei Altostratus und Stratus nebulosus sind jedoch nur zwei Sorten zu sehen, deren einheitliche Strukturen die Bildung einer Perlucidus-Sorte verhindern. Sorten auf Opazitätsbasis werden nicht auf hohe Wolken angewendet, da sie immer durchscheinend oder im Fall von Cirrus spissatus immer undurchsichtig sind. [85] [86]

Musterbasiert

Cirrus fibratus radiatus über dem La Silla Observatory der ESO [87]

Eine zweite Gruppe beschreibt die gelegentliche Anordnung von Wolkenstrukturen in bestimmten Mustern, die von einem oberflächenbasierten Beobachter wahrgenommen werden können (Wolkenfelder sind normalerweise nur aus einer signifikanten Höhe über den Formationen sichtbar). Diese Sorten kommen nicht immer in den Gattungen und Arten vor, mit denen sie ansonsten assoziiert sind, sondern treten nur dann auf, wenn die atmosphärischen Bedingungen ihre Bildung begünstigen. Intortus- und Vertebratus- Sorten treten gelegentlich bei Cirrus fibratus auf. Sie sind jeweils Filamente, die zu unregelmäßigen Formen verdreht sind, und solche, die in Fischgrätenmustern angeordnet sind, üblicherweise durch ungleichmäßige Windströmungen, die die Bildung dieser Sorten begünstigen. Die Sorte Radiatus ist mit Wolkenreihen eines bestimmten Typs verbunden, die am Horizont zu konvergieren 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 [88] [89] und bei der Gattung Altostratus beobachtet. [90]

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

Eine andere Sorte, Duplicatus (eng beieinander liegende Schichten desselben Typs, übereinander), findet sich manchmal bei Zirrus sowohl der Fibratus- als auch der Uncinus-Art sowie bei Altocumulus und Stratocumulus der Arten Stratiformis und Lenticularis. Die Sorte undulatus (mit einer welligen wellenförmigen Basis) kann mit beliebigen Wolken der Art stratiformis oder lenticularis und mit altostratus auftreten. 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 und mit Stratocumulus der Arten Stratiformis und Castellanus gesehen. [85] [86]

Kombinationen

Es ist für einige Arten möglich, kombinierte Sorten gleichzeitig zu zeigen, insbesondere wenn eine Sorte auf Opazität und die andere auf Mustern basiert. Ein Beispiel hierfür wäre eine Schicht aus Altocumulus stratiformis, die in scheinbar konvergierenden Reihen angeordnet ist, die durch kleine Brüche voneinander getrennt sind. Der vollständige technische Name einer Wolke in dieser Konfiguration wäre altocumulus stratiformis radiatus perlucidus , der jeweils ihre Gattung, Art und zwei kombinierte Sorten identifizieren würde. [76] [85] [86]

Zubehörwolken, zusätzliche Funktionen und andere abgeleitete Typen

Ergänzende Merkmale und Nebenwolken sind keine weiteren Unterteilungen von Wolkentypen unterhalb der Arten- und Sortenebene. Vielmehr handelt es sich entweder um Hydrometeore oder um spezielle Wolkentypen mit eigenen lateinischen Namen, die sich in Verbindung mit bestimmten Wolkengattungen, -arten und -sorten bilden. [76] [86] Ergänzende Merkmale, ob in Form von Wolken oder Niederschlag, sind direkt an die Hauptgattungswolke gebunden. Im Gegensatz dazu sind Zubehörwolken im Allgemeinen von der Hauptwolke getrennt. [91]

Niederschlagsbasierte Zusatzfunktionen

Eine Gruppe von zusätzlichen Merkmalen sind keine tatsächlichen Wolkenformationen, sondern Niederschläge, die fallen, 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 beobachtet wird, die Niederschläge erzeugen, die verdunsten, bevor sie den Boden erreichen. Dies sind die Gattungen Cirrocumulus, Altocumulus, Altostratus, Nimbostratus, Stratocumulus, Cumulus und Cumulonimbus. [91]

Wenn der Niederschlag den Boden erreicht, ohne vollständig zu verdampfen, wird er als Merkmal praecipitatio bezeichnet . [92] 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 zeigen. Von letzteren erzeugt der nach oben wachsende Cumulus mediocris nur vereinzelte leichte Schauer, während der nach unten wachsende Nimbostratus zu stärkeren und ausgedehnteren Niederschlägen fähig ist. Hoch aufragende vertikale Wolken haben die größte Fähigkeit, intensive Niederschlagsereignisse zu erzeugen. Diese sind jedoch in der Regel lokalisiert, sofern sie nicht entlang sich schnell bewegender Kaltfronten organisiert sind. Schauer mittlerer bis starker Intensität können aus Cumulus congestus-Wolken fallen. Cumulonimbus, die größte aller Wolkengattungen, kann sehr starke Schauer erzeugen. Wolken mit niedrigem Stratus erzeugen normalerweise nur leichten Niederschlag, dies tritt jedoch immer als Merkmal praecipitatio auf, da diese Wolkengattung zu nahe am Boden liegt, um die Bildung von Virga zu ermöglichen. [76] [86] [91]

Cloud-basierte Zusatzfunktionen

Incus ist das typspezifischste Zusatzmerkmal, das nur bei Cumulonimbus der Art capillatus auftritt. Eine Cumulonimbus-Incus- Wolkendecke hat sich infolge klarer Luftströmungen, die in der Tropopause auf die Stabilitätsschicht treffen, in einer klaren Ambossform ausgebreitet, in der die Luft mit zunehmender Höhe nicht mehr kälter wird. [93]

Das Mamma- Merkmal bildet sich auf den Wolkenbasen als nach unten gerichtete blasenartige Ausstülpungen, die durch lokalisierte Abwinde innerhalb der Wolke verursacht werden. Es wird auch manchmal als Mammatus bezeichnet , eine frühere Version des Begriffs, der vor einer Standardisierung der lateinischen Nomenklatur verwendet wurde, die von der Weltorganisation für Meteorologie im 20. Jahrhundert eingeführt wurde. Am bekanntesten ist Cumulonimbus mit Mammatus , aber das Mamma-Merkmal tritt gelegentlich auch bei Cirrus, Cirrocumulus, Altocumulus, Altostratus und Stratocumulus auf. [91]

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 jedoch schnell zu einer Trichterwolke oder einem Tornado verstärken. [91] [94] [95]

Ein Arcus- Merkmal ist eine Rollwolke mit zerlumpten Kanten, die am unteren vorderen Teil des Cumulus congestus oder Cumulonimbus angebracht sind und sich entlang der Vorderkante einer Böenlinie oder eines Gewitterausflusses bilden. [96] Eine große Arcusformation kann das Aussehen eines dunklen bedrohlichen Bogens haben. [91]

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 Cirruswolke in regelmäßig beabstandete Kämme zerbricht. 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. [97] Ein weiteres stark gestörtes, aber chaotischeres wellenartiges Wolkenmerkmal, das mit Stratocumulus- oder Altocumuluswolken assoziiert ist, wurde mit dem lateinischen Namen asperitas bezeichnet . Das zusätzliche Merkmal Cavum ist ein kreisförmiges Fallstreifenloch, das sich gelegentlich in einer dünnen Schicht aus unterkühltem Altocumulus oder Cirrocumulus bildet. Unter dem Loch sind normalerweise Herbststreifen zu sehen, die aus Virga oder Zirrusfetzen bestehen, 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 tieferen, 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. [83]

Zubehörwolken

Zusätzliche Wolkenformationen, die von der Hauptwolke getrennt sind, werden als zusätzliche Wolken bezeichnet . [76] [86] [91] Die schwereren Niederschlagswolken, Nimbostratus, hoch aufragender Cumulus (Cumulus congestus) und Cumulonimbus sehen typischerweise die Bildung von Niederschlägen des Pannus- Merkmals, niedrig zerlumpter Wolken der Gattungen und der Art Cumulus Fraktus oder Stratus Fraktus. [79]

Eine Gruppe von Nebenwolken umfasst Formationen, die hauptsächlich mit nach oben wachsenden kumuliformen und kumulonimbiformen Wolken freier Konvektion assoziiert sind. Pileus ist eine Kappenwolke, die sich über einem Cumulonimbus oder einer großen Cumuluswolke bilden kann [98], während ein Velum- Merkmal eine dünne horizontale Schicht ist, die sich manchmal wie eine Schürze um die Mitte oder vor der Elternwolke bildet. [91] Eine akzessorische Wolke, die kürzlich offiziell von der Weltorganisation für Meteorologie anerkannt wurde, ist das Flumen , das auch informeller als Biberschwanz bezeichnet wird . Es entsteht durch den warmen, feuchten Zufluss eines Superzellengewitters und kann mit einem Tornado verwechselt werden. Obwohl das Flumen auf ein Tornado-Risiko hinweisen kann, ähnelt es im Aussehen Pannus- oder Scud- Wolken und dreht sich nicht. [83]

Mutterwolken

Cumulus breitet sich teilweise in Stratocumulus cumulogenitus über dem Hafen von Piräus in Griechenland aus

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 Luftmassenmerkmale wie Stabilität und Feuchtigkeitsgehalt bestimmt. Wenn sich diese Eigenschaften im Laufe der Zeit ändern, neigt die Gattung dazu, sich entsprechend zu ändern. In diesem Fall wird die ursprüngliche Gattung als Mutterwolke bezeichnet . Wenn die Mutterwolke nach dem Erscheinen der neuen Gattung einen Großteil ihrer ursprünglichen Form beibehält, spricht man von einer Genituswolke . Ein Beispiel hierfür ist Stratocumulus cumulogenitus , eine Stratocumuluswolke, die durch teilweise Ausbreitung eines Cumulus-Typs bei Verlust des konvektiven Auftriebs gebildet wird. Wenn die Mutterwolke eine vollständige Änderung der Gattung erfährt, wird sie als Mutatuswolke betrachtet . [99]

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

Andere Genitus- und Mutatuswolken

Die Kategorien Genitus und Mutatus wurden um bestimmte Typen erweitert, die nicht aus bereits vorhandenen Wolken stammen. Der Begriff Flammagenitus (lateinisch für "Feuer gemacht") bezieht sich auf Cumulus congestus oder Cumulonimbus, die durch großflächige Brände oder Vulkanausbrüche gebildet werden. Kleinere "Pyrocumulus" - oder "Fumulus" -Wolken mit niedrigem Pegel, die durch geschlossene industrielle Aktivität gebildet werden, werden jetzt als Cumulus homogenitus (lateinisch für "künstlich") klassifiziert . Kondensstreifen, die sich aus dem Auspuff von Flugzeugen bilden, die in der oberen Ebene der Troposphäre fliegen, können bestehen bleiben und sich in Formationen ausbreiten, die Cirrus ähneln und als Cirrus homogenitus bezeichnet werden . Wenn sich eine Cirrus homogenitus-Wolke vollständig in eine der Gattungen auf hoher Ebene ändert, werden sie als Cirrus, Cirrostratus oder Cirrocumulus homomutatus bezeichnet . Stratus cataractagenitus (lateinisch für "Katarakt") wird durch das Sprühen von Wasserfällen erzeugt. Silvagenitus (lateinisch für „Wald gemacht“) ist eine Stratuswolke, die sich bildet, wenn der Luft über einem Walddach Wasserdampf zugesetzt wird. [99]

Stratocumulusfelder

Stratocumuluswolken 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 können oft in den folgenden Formen gefunden werden:

  • Actinoform , die einem Blatt oder einem Speichenrad ähnelt.
  • Geschlossene Zelle, die in der Mitte trübe und an den Rändern klar ist, ähnlich einer gefüllten Wabe . [100]
  • Offene Zelle, die einer leeren Wabe ähnelt, mit Wolken an den Rändern und klarem, offenem Raum in der Mitte. [101]

Wirbelstraßen

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

Diese Muster entstehen aus einem Phänomen, das als Kármán-Wirbel bekannt ist und nach dem Ingenieur und Fluiddynamiker Theodore von Kármán benannt ist. [102] Windgetriebene Wolken können sich zu parallelen Reihen bilden, die der Windrichtung folgen. Wenn Wind und Wolken auf hochgelegene Landmerkmale wie vertikal hervorstehende Inseln treffen, können sie um die hohen Landmassen Wirbel bilden, die den Wolken ein verdrehtes Aussehen verleihen. [103]

Konvergenz entlang Niederdruckzonen

Globale Wolkendecke, gemittelt über den Monat Oktober 2009. Zusammengesetztes Satellitenbild der NASA . [104]
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Diese Karten zeigen den Anteil der Erdfläche, der von Januar 2005 bis August 2013 durchschnittlich jeden Monat bewölkt war. Die Messungen wurden mit dem MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) auf dem Terra-Satelliten der NASA erfasst. Die Farben reichen von blau (keine Wolken) bis weiß (total bewölkt). Wie eine Digitalkamera sammelt MODIS Informationen in Rasterfeldern oder Pixeln. Der Wolkenanteil ist der Teil jedes Pixels, der von Wolken bedeckt ist. Die Farben reichen von blau (keine Wolken) bis weiß (total bewölkt). [105] ( Klicken für mehr Details )