Definition: Was bedeutet Niederschlag?
Niederschlag bezeichnet Wasser, das aus der Atmosphäre auf die Erdoberfläche gelangt. Er kann in flüssiger oder fester Form auftreten und umfasst unter anderem Regen, Schnee, Hagel, Graupel und gefrierenden Regen. Niederschlag ist ein zentraler Bestandteil des natürlichen Wasserkreislaufs und beeinflusst Gewässer, Grundwasser, Böden, Vegetation, Landwirtschaft und Klima.
Die Entstehung von Niederschlag beginnt mit Wasser, das aus Meeren, Seen, Flüssen, Böden und Pflanzen verdunstet. Als Wasserdampf gelangt es in die Atmosphäre. Kühlt feuchte Luft ab, kondensiert ein Teil des Wasserdampfs an kleinen Schwebteilchen und bildet Wolkentröpfchen oder Eiskristalle.
Diese Teilchen sind zunächst so klein, dass sie von Luftströmungen getragen werden. Erst wenn sie ausreichend wachsen und ihr Gewicht die aufwärts gerichteten Luftbewegungen überwindet, fallen sie zur Erdoberfläche.
Der Wasserkreislauf
Niederschlag verbindet Atmosphäre und Erdoberfläche. Wasser verdunstet, wird mit Luftströmungen transportiert und gelangt später als Niederschlag zurück auf Land oder Meer.
Auf dem Land kann das Wasser versickern, oberirdisch abfließen, von Pflanzen aufgenommen oder erneut verdunstet werden. Ein Teil erreicht das Grundwasser, ein anderer gelangt über Bäche und Flüsse wieder in die Meere.
Verdunstung
Die Sonne liefert einen großen Teil der Energie für den Wasserkreislauf. Wasser nimmt Wärme auf und geht vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über.
Verdunstung findet an offenen Wasserflächen, feuchten Böden und Pflanzen statt. Pflanzen geben Wasser über ihre Blätter ab. Dieser Vorgang wird als Transpiration bezeichnet.
Verdunstung und Transpiration werden häufig gemeinsam als Evapotranspiration betrachtet.
Kondensation
Warme Luft kann mehr Wasserdampf enthalten als kalte Luft. Kühlt eine feuchte Luftmasse ab, steigt ihre relative Luftfeuchtigkeit. Wird der Sättigungspunkt erreicht, beginnt Wasserdampf zu kondensieren.
Das Wasser lagert sich an winzigen Aerosolpartikeln an. Diese Kondensationskeime können aus Meersalz, Staub, Ruß oder anderen Schwebstoffen bestehen.
Wolkenbildung
Wolken entstehen, wenn feuchte Luft aufsteigt und sich dabei abkühlt. Aufsteigen kann sie durch Erwärmung am Boden, durch Gebirge oder beim Zusammentreffen unterschiedlicher Luftmassen.
Konvektive Wolkenbildung
Wird die Erdoberfläche stark erwärmt, erwärmt sich auch die darüber liegende Luft. Die warme Luft dehnt sich aus, wird leichter und steigt auf.
Beim Aufsteigen sinkt der Luftdruck, wodurch sich die Luft ausdehnt und abkühlt. Wird der Taupunkt erreicht, bilden sich Wolken.
Starke Konvektion kann mächtige Gewitterwolken erzeugen. Aus ihnen fallen häufig intensive, räumlich begrenzte Niederschläge.
Orographischer Niederschlag
Trifft feuchte Luft auf ein Gebirge, wird sie zum Aufsteigen gezwungen. Dabei kühlt sie ab und Wolken entstehen.
Auf der dem Wind zugewandten Seite eines Gebirges kann dadurch viel Niederschlag fallen. Auf der windabgewandten Seite sinkt die Luft wieder ab, erwärmt sich und wird trockener. Dort entsteht häufig ein Regenschatten.
Frontniederschlag
Wenn warme und kalte Luftmassen aufeinandertreffen, kann die wärmere Luft über die dichtere Kaltluft angehoben werden. Während des Aufstiegs kühlt sie ab und bildet Wolken.
Je nach Art der Wetterfront entstehen unterschiedliche Niederschlagsmuster. Warmfronten bringen häufig länger anhaltenden, großflächigen Regen, während Kaltfronten stärker ausgeprägte Schauer und Gewitter verursachen können.
Formen des Niederschlags
Ob Niederschlag als Regen, Schnee oder andere Form die Erdoberfläche erreicht, hängt vor allem von den Temperaturen innerhalb der Atmosphäre ab.
Regen
Regen besteht aus flüssigen Wassertropfen. Er entsteht, wenn Wolkentröpfchen zusammenstoßen und größere Tropfen bilden oder Eiskristalle beim Fallen durch wärmere Luftschichten schmelzen.
Die Größe der Regentropfen variiert. Sehr kleine Tropfen werden als Nieselregen bezeichnet. Größere Tropfen treten häufig bei Schauern und Gewittern auf.
Schnee
Schnee entsteht, wenn Wasserdampf in kalten Wolken direkt an Eiskristallen gefriert. Die Kristalle wachsen und verbinden sich zu Schneeflocken.
Bleibt die Luft auf dem Weg zur Erdoberfläche ausreichend kalt, erreichen sie den Boden ohne zu schmelzen. Bei Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt können besonders große und feuchte Flocken entstehen.
Schnee speichert Wasser vorübergehend an Land. Bei der Schneeschmelze wird dieses Wasser innerhalb kurzer oder längerer Zeit wieder freigesetzt.
Hagel
Hagel entsteht in kräftigen Gewitterwolken mit starken Aufwinden. Kleine Eiskörner werden wiederholt innerhalb der Wolke nach oben getragen und erhalten dabei weitere Eisschichten.
Erst wenn die Körner zu schwer für die Aufwinde werden, fallen sie zu Boden. Große Hagelkörner können Pflanzen, Gebäude und Fahrzeuge erheblich beschädigen.
Graupel und gefrierender Regen
Graupel entsteht, wenn unterkühlte Wassertröpfchen an Schneekristallen gefrieren. Die daraus entstehenden Körner sind meist kleiner und weicher als Hagel.
Gefrierender Regen besteht aus flüssigem Wasser, das auf unterkühlte Oberflächen trifft und dort sofort gefriert. Es können gefährliche Eisschichten auf Straßen, Bäumen und Stromleitungen entstehen.
Messung von Niederschlag
Niederschlag wird meist als Höhe einer Wasserschicht angegeben. Ein Millimeter Niederschlag entspricht einem Liter Wasser pro Quadratmeter.
Niederschlagsmesser
Klassische Niederschlagsmesser sammeln das fallende Wasser in einem Behälter. Die aufgefangene Menge wird regelmäßig bestimmt.
Automatische Messgeräte können Niederschlag zeitlich sehr genau erfassen. Dadurch lassen sich Intensität, Dauer und Niederschlagssumme eines Ereignisses bestimmen.
Wetterradar
Wetterradare senden elektromagnetische Signale aus und messen deren Reflexion an Regentropfen, Schnee oder Hagel. Dadurch können Niederschlagsgebiete großräumig erfasst werden.
Radardaten zeigen Bewegung und Stärke von Niederschlagsfeldern. Sie ergänzen Bodenmessungen, müssen jedoch regelmäßig mit Messstationen abgeglichen werden.
Niederschlagsverteilung
Niederschlag ist auf der Erde sehr ungleich verteilt. Tropische Regenwaldgebiete erhalten deutlich größere Jahresmengen als Wüsten und viele subtropische Regionen.
Auch innerhalb kleiner Gebiete können starke Unterschiede auftreten. Gebirge, Küstennähe, Windrichtung und Geländeform beeinflussen die Verteilung.
Jahreszeitliche Unterschiede
In manchen Klimazonen fällt Niederschlag relativ gleichmäßig über das Jahr. Andere Regionen besitzen ausgeprägte Regen- und Trockenzeiten.
In Mitteleuropa treten Niederschläge grundsätzlich zu allen Jahreszeiten auf, ihre Form und Intensität unterscheiden sich jedoch. Sommerniederschläge sind häufiger mit Schauern und Gewittern verbunden, während im Winter länger anhaltende Niederschlagsgebiete auftreten können.
Niederschlag und Boden
Ein Teil des Niederschlags erreicht den Boden direkt, ein anderer wird zunächst von Pflanzen abgefangen. Dieser Rückhalt wird als Interzeption bezeichnet.
Erreicht Wasser die Bodenoberfläche, kann es versickern oder oberirdisch abfließen. Die Aufteilung hängt von Bodenart, Feuchtigkeit, Bewuchs, Gefälle und Niederschlagsintensität ab.
Versickerung
Poröse und unverdichtete Böden können Niederschlag aufnehmen. Das Wasser gelangt in tiefere Bodenschichten und kann zur Grundwasserneubildung beitragen.
Sandige Böden lassen Wasser meist schnell versickern, speichern jedoch vergleichsweise wenig. Tonreiche Böden nehmen Wasser langsamer auf, können aber große Mengen halten.
Oberflächenabfluss
Fällt mehr Regen, als der Boden aufnehmen kann, fließt Wasser an der Oberfläche ab. Auch vollständig gesättigte oder versiegelte Flächen erzeugen verstärkten Abfluss.
Auf geneigten Ackerflächen kann dieser Abfluss Bodenpartikel mitreißen und Erosion verursachen. In Siedlungen gelangt Wasser häufig schnell in Kanalisation und Gewässer.
Niederschlag und Grundwasser
Grundwasser wird vor allem durch Niederschlagswasser erneuert, das durch Boden und Gestein versickert. Die Grundwasserneubildung hängt jedoch nicht allein von der Niederschlagssumme ab.
Ein großer Teil kann verdunsten oder von Pflanzen aufgenommen werden. Starkregen fließt häufig schneller oberirdisch ab als lang anhaltender mäßiger Regen.
Für die Grundwasserneubildung sind daher Verteilung, Jahreszeit, Bodenfeuchte und Vegetation von großer Bedeutung.
Bedeutung für Pflanzen und Landwirtschaft
Pflanzen benötigen Wasser für Fotosynthese, Nährstofftransport und Kühlung. Niederschlag ist auf nicht bewässerten Flächen die wichtigste Wasserquelle.
Zu wenig Niederschlag führt zu Trockenstress. Pflanzen schließen ihre Spaltöffnungen, vermindern die Fotosynthese und können bei längerem Wassermangel welken oder absterben.
Zu viel Niederschlag
Übermäßige Niederschläge können ebenfalls Schäden verursachen. Wassergesättigte Böden enthalten wenig Sauerstoff und beeinträchtigen die Wurzeln.
Landwirtschaftliche Flächen lassen sich bei starker Nässe nur eingeschränkt befahren. Nährstoffe können ausgewaschen und Pflanzenkrankheiten durch dauerhaft feuchte Bedingungen gefördert werden.
Starkregen
Starkregen bezeichnet besonders intensive Niederschläge innerhalb kurzer Zeit. Häufig entstehen sie im Zusammenhang mit Gewittern.
Die Wassermenge kann die Aufnahmefähigkeit von Böden und Entwässerungssystemen übersteigen. Straßen, Keller und Unterführungen werden überflutet, während an Hängen Erosion und Sturzfluten auftreten können.
Starkregen in Städten
Versiegelte Flächen verhindern die natürliche Versickerung. Regenwasser fließt deshalb schnell in Kanalisation und tiefer gelegene Bereiche.
Gründächer, Mulden, durchlässige Oberflächen und Rückhalteflächen können Abflussspitzen verringern. Das Prinzip der Schwammstadt versucht, Niederschlag möglichst dezentral zu speichern.
Niederschlagsmangel und Trockenheit
Bleibt Niederschlag über längere Zeit unter dem üblichen Niveau, können Böden austrocknen und Wasserstände sinken. Die Folgen betreffen Landwirtschaft, Wälder, Flüsse und Grundwasser.
Niedrige Bodenfeuchte kann sich über Wochen oder Monate aufbauen. Selbst einzelne Regenereignisse gleichen ein langfristiges Defizit nicht immer aus.
Auswirkungen auf Gewässer
Bei geringem Niederschlag sinkt der Zufluss zu Bächen und Flüssen. Wasserstände nehmen ab und das Wasser kann sich stärker erwärmen.
Geringere Wassermengen führen außerdem dazu, dass eingetragene Stoffe weniger verdünnt werden. Für Fische und andere Wasserorganismen können dadurch ungünstige Bedingungen entstehen.
Niederschlag und Klimawandel
Steigende Temperaturen verändern den globalen Wasserkreislauf. Wärmere Luft kann größere Mengen Wasserdampf aufnehmen. Dadurch verändern sich Verdunstung, Wolkenbildung und Niederschlagsmuster.
Die Entwicklung ist regional unterschiedlich. Einige Regionen können insgesamt feuchter, andere trockener werden. Gleichzeitig können intensive Niederschlagsereignisse häufiger oder stärker auftreten.
Veränderung der Niederschlagsform
Mit steigenden Temperaturen fällt in vielen Regionen ein größerer Anteil des Winterniederschlags als Regen statt Schnee. Dadurch verkürzt sich die Dauer geschlossener Schneedecken.
Wasser wird weniger lange als Schnee gespeichert und gelangt früher in Flüsse und Böden. Dies kann saisonale Abflussmuster verändern und die Wasserverfügbarkeit im Frühjahr und Sommer beeinflussen.
Niederschlag und Ökosysteme
Die Menge und zeitliche Verteilung von Niederschlag gehören zu den wichtigsten Faktoren für die Entwicklung von Ökosystemen. Wälder, Grasländer, Wüsten und Feuchtgebiete entstehen unter sehr unterschiedlichen Wasserbedingungen.
Verändern sich Niederschlagsmuster dauerhaft, verschieben sich Pflanzenbestände und damit auch Lebensräume für Tiere. Arten mit engen Feuchtigkeitsansprüchen reagieren besonders empfindlich.
Zusammenfassung
Niederschlag ist Wasser, das in flüssiger oder fester Form aus der Atmosphäre auf die Erdoberfläche gelangt. Zu den wichtigsten Formen gehören Regen, Schnee, Hagel und Graupel.
Er entsteht durch Abkühlung feuchter Luft, Kondensation und das Wachstum von Wolkentröpfchen oder Eiskristallen. Konvektion, Gebirge und Wetterfronten bestimmen, wo und in welcher Intensität Niederschlag fällt.
Niederschlag versorgt Böden, Pflanzen, Gewässer und Grundwasser mit Wasser. Zu geringe Mengen führen zu Trockenheit, während Starkregen Überschwemmungen und Erosion verursachen kann. Der Klimawandel verändert die räumliche und zeitliche Verteilung des Niederschlags und macht einen angepassten Umgang mit Wasser zunehmend wichtig.
