- Wolken bestehen aus Wassertröpfchen oder Eiskristallen. Sie kommen in der Troposphäre vor und können unterschiedliche vertikale Ausdehnungen haben. Man unterscheidet zwischen Wasser-, Misch- und Eiswolken. Sie entstehen durch Kondensation oder Resublimation von Wasserdampf.
- Wolken bilden sich unter anderem durch orographische Hebung, Konvektion und Advektion.
- Die WMO unterscheidet im internationalen Wolkenatlas 4 Wolkenfamilien, 10 Wolkengattungen, 14 Wolkenarten, 9 Wolkenunterarten sowie 9 Sonderformen und Begleitwolken.
- Wolken haben einen großen Einfluss auf den Strahlungshaushalt der Erde.
Definition: Was sind Wolken?
Wolken sind Ansammlungen von Wassertröpfchen und/oder Eispartikeln in der wasserdampfhaltigen Atmosphäre.
Sie finden sich in den verschiedenen Stockwerken der Troposphäre, wobei die Erdoberfläche von den Wolken nicht berührt wird. Manche Wolken können sogar bis zur Tropopause reichen.
Wie entstehen Wolken?
Wolken entstehen durch Kondensation und Resublimation von Wasserdampf. Sobald sich feuchte Luft (z.B. durch Hebung) abkühlt und die Taupunkttemperatur erreicht wird, setzt Kondensation ein. Die Taupunkttemperatur ist also jene Temperatur, bei der die Sättigung eintritt und die relative Luftfeuchtigkeit 100% beträgt. Die Höhe, bei der die Kondensation stattfindet, wird in der Meteorologie Kondensationsniveau (bzw. Hebungskondensationsniveau) genannt.
Tröpfchen bilden sich, wenn genügend Kondensationskerne in der Atmosphäre vorhanden sind, an denen sich die Wasserdampfmoleküle anlagern können. Als für die Wolkenbildung wichtige Kondensationskerne dienen unter anderem Ruß-, Staub- oder Salzpartikel.
Wasserwolken, Mischwolken und Eiswolken: Das ist der Unterschied
Die Temperatur nimmt mit zunehmender Höhe ab. Während tiefe Wolken also hauptsächlich aus Wassertröpfchen bestehen, gibt es in hohen Wolken vermehrt Eiskristalle. In Mischwolken können sowohl (unterkühlte) Wassertröpfchen als auch Eiskristalle vorkommen.
Der Entstehungsvorgang bei Eiswolken ist ähnlich zu dem oben beschriebenen Prozess der Wasserwolken. Allerdings spricht man bei der Bildung einer Eiswolke nicht von Taupunkt, sondern von Reifpunkt. Den Übergang vom gasförmigen in den festen Aggregatzustand nennt man Resublimation.
Wolkenbildung durch orographische Hebung, Konvektion und Advektion
Der oben beschriebene Abkühlungsprozess bei der Wolkenbildung erfolgt durch Vertikalbewegungen, die beispielsweise infolge der orographischen Hebung am Gebirge entstehen.
Sowohl Konvektion als auch Advektion spielen bei der Entstehung von Wolken ebenfalls eine wichtige Rolle. Unter Konvektion versteht man die vertikalen Luftbewegungen, die durch Dichteunterschiede aufgrund der unterschiedlichen Erwärmung von Luft hervorgerufen werden.
Advektion ist ein Prozess, der beim Aufgleiten von Luftmassen an Fronten stattfindet. Bei einer Warmfront beispielsweise gleitet warme Luft auf eine kalte Luftmasse auf.
Wolkenklassifikation: Welche Wolken gibt es?
Wolken können je nach Höhe, Entstehung oder Art ganz unterschiedliche Formen annehmen. Dennoch werden Wolken in verschiedene Wolkengattungen und Wolkenarten unterteilt.
Dabei hat die WMO (World Meteorological Organization, dt. Weltorganisation für Meteorologie) im internationalen Wolkenatlas folgende Einteilung festgelegt:
- 4 Wolkenfamilien
- 10 Wolkengattungen
- 14 Wolkenarten
- 9 Wolkenunterarten
- 9 Sonderformen und Begleitwolken
Je nach Wolkenhöhe bzw. Wolkenstockwerk unterschiedet man 4 Wolkenfamilien:
- tiefe Wolken (für die mittleren Breiten gilt eine Höhe bis 2 km)
- mittelhohe Wolken (für die mittleren Breiten gilt eine Höhe von 2 bis 7 km)
- hohe Wolken (für die mittleren Breiten gilt eine Höhe von 5 bis 13 km)
- Wolken mit großer vertikaler Ausdehnung (für die mittleren Breiten gilt eine Höhe bis ungefähr 13 km)
Die Unterteilung der 4 Wolkenfamilien erfolgt zusätzlich in 10 Wolkengattungen, wobei hauptsächlich zwischen durch Konvektion entstehende haufenförmige Wolken (Cumulus) und durch Advektion entstehende schichtförmige Wolken (Stratus) unterschieden wird. Die verschiedenen Wolkengattungen sind abhängig von der Höhe in der Grafik unten (Bild 1) dargestellt. Zur Wolkengattung mit großer vertikaler Ausdehnung zählen Cumulonimbuswolken.
- Cirrus (Ci): hohe Federwolke
- Cirrocumulus (Cc): hohe Schäfchenwolke
- Cirrostratus (Cs): hohe Schleierwolke
- Altocumulus (Ac): mittelhohe Schäfchenwolke
- Altostratus (As): mittelhohe Schichtwolke
- Nimbostratus (Ns): Regen-Schichtwolke
- Stratocumulus (Sc): Schicht-Haufenwolke
- Stratus (St): Niedrige Schichtwolke
- Cumulus (Cu): Haufenwolke
- Cumulonimbus (Cb): Schauer- u. Gewitterwolke
Bild 1: Wolkengattungen abhängig von der Höhe (Quelle: https://cloudatlas.wmo.int).
Je nach Gestalt der Wolke kann die Wolke eine der 14 Wolkenarten zugeordnet werden:
- fibratus (fib): faserig
- uncinus (unc): hakenförmig
- spissatus (spi): verdichtet
- castellanus (cas): türmchenförmig
- floccus (flo): flockig
- stratiformis (str): schichtförmig
- nebulosus (neb): nebelartig
- lenticularis (len): linsenförmig
- fractus (fra): zerrissen
- humilis (hum): niedrig/flach
- mediocris (med): mittelmäßig ausgebildet
- congestus (con): aufquellend
- calvus (cal): kahl
- capillatus (cap): ausgefranst
Für die genauere Beschreibung einer Wolke gibt es neben den Wolkenarten auch die Einteilung in 9 Wolkenunterarten:
- intortus (in): verdreht
- vertebratus (ve): skelettartig
- undulatus (un): wellenförmig
- duplicatus (du): doppelt
- lacunosus (la): durchlöchert
- radiatus (ra): strahlenförmig
- translucidus (tr): durchscheinend
- opacus (op): nicht durchscheinend
- perlucidus (pe): lückenhaft
Zusätzlich wurden weitere 9 Sonderformen und Begleitwolken festgelegt:
- mamma (mam): beutelförmig
- incus (inc): ambossförmig
- virga (vir): Fallstreifen
- praecipitatio (pra): Niederschlag
- arcus (arc): Böenwalze
- tuba (tub): Wolkenschlauch
- pileus (pil): mit Kappe
- velum (vel): schleierförmig
- pannus (pan): zerfetzt
Nach dem groben Überblick der Einteilung von Wolken werden die verschiedenen Wolkengattungen, die in Bild 1 dargestellt sind, näher erläutert:
Cirrus (lateinisch cirrus = Haarlocke, Franse) ist eine weiße Federwolke im obersten Stockwerk, die auf Bild 2 abgebildet ist. Dabei handelt es sich um eine Eiswolke, in der sich - wie der Name schon sagt - ausschließlich Eiskristalle befinden. Charakteristisch für Cirren sind ihre zarten Fäden oder Fasern mit haarähnlichem Aussehen, bei denen die Ränder aufgrund der Höhenwinde oft ausgefranst sind.
Welche Arten, Unterarten und Sonderformen bzw. Begleitwolken es bei den jeweiligen Wolkengattungen gibt, kannst du der Tabelle 1 entnehmen.
Bild 2: Wolkengattung Cirrus (Quelle: https://cloudatlas.wmo.int).
Cirrocumulus: Wie die Cirren zählen die Cirrocumuli ebenfalls zu den hohen Wolken. Sie bestehen hauptsächlich aus Eiskristallen, jedoch können auch stark unterkühlte Wassertröpfchen vorhanden sein. Es handelt sich um eine weiße, meist dünne Wolkengattung mit sehr kleinen geordneten und ähnlich aussehenden Wolkenteilchen, wie das Bild 3 zeigt.
Bild 3: Wolkengattung Cirrocumulus (Quelle: https://cloudatlas.wmo.int).
Cirrostratus ist eine hohe Schleierwolke. Sie hat als Hauptbestandteil ebenfalls Eiskristalle und ist anhand ihres weißen, dünnen und faserigen Wolkenschleiers zu erkennen (siehe Bild 4). Bei dieser Wolkengattung können Haloerscheinungen auftreten.
Bild 4: Wolkengattung Cirrostratus (Quelle: https://cloudatlas.wmo.int).
Altocumulus (lateinisch alto = hoch) ist eine mittelhohe Schäfchenwolke. Charakteristisch für Altocumuli sind ihre Wolkenfelder oder Schichten, die aus einzelnen regelmäßig angeordneten Wolkenteilchen bestehen. Sie bestehen hauptsächlich aus Wassertröpfchen, wobei Eiskristalle aber nicht ausgeschlossen sind.
Bild 5: Wolkengattung Altocumulus (Quelle: https://cloudatlas.wmo.int).
Altostratus ist eine mittelhohe Schichtwolke, die aus (unterkühlten) Wassertröpfchen und Eiskristallen besteht und oft den ganzen Himmel - meist relativ gleichmäßig - bedeckt. Dabei kann auch leichter Regen fallen. Daher erscheint diese Wolkengattung oft gräulich.
Bild 6: Wolkengattung Altostratus (Quelle: https://cloudatlas.wmo.int).
Nimbostratus (lateinisch nimbus = Regenwolke) ist die klassische Regenschichtwolke. Sie bringt Landregen bzw. langanhaltende (und teils kräftige) Niederschläge. Erkennbar ist die relativ dunkle Wolkenschicht an ihrer gräulichen Färbung. Ihr Aussehen ist gleichmäßig ohne große Strukturen.
Bild 7: Wolkengattung Nimbostratus (Quelle: https://cloudatlas.wmo.int).
Stratocumulus ist eine recht häufig vorkommende Haufenschichtwolke. Sie besteht aus Wolkenelementen, die in horizontalen Schichten angeordnet sind. Stratocumuli weisen keine Fasernstruktur auf und es kommen hauptsächlich Wassertröpfchen vor. Die Unterseite dieser Wolkengattung erscheint in der Regel grau.
Bild 8: Wolkengattung Stratocumulus (Quelle: https://cloudatlas.wmo.int).
Stratus (lateinisch stratus = ausgedehnt ausgebreitet bzw. mit einer Schicht bedeckt) ist eine niedrige Schichtwolke, die nicht aus einzelnen Wolkenteilchen besteht, sondern durchgehendes bzw. gleichförmiges Aussehen aufweist. Feiner Niederschlag ist möglich. Diese Wolkengattung tritt vor allem im Winter auf und erscheint grau.
Bild 9: Wolkengattung Stratus (Quelle: https://cloudatlas.wmo.int).
Cumulus (lateinisch cumulus = Haufen): Bei einer Cumuluswolke handelt es sich um eine Haufenwolke oder Quellwolke. Markant ist ihre blumenkopfähnliche Form mit flacher Unterseite. Dabei ist die Wolkenunterseite dunkler als der Rest der Wolke, der weiß erscheint. Cumuluswolken bestehen vor allem aus Wassertröpfchen und bilden sich insbesondere in den Sommermonaten. Aus ihnen können dann Cumulonimbuswolken entstehen.
Bild 10: Wolkengattung Cumulus (Quelle: https://cloudatlas.wmo.int).
Cumulonimbus ist die klassische Gewitterwolke mit einer mächtigen vertikalen Ausdehnung. Sie kann bis zur Tropopause reichen und ist am sogenannten Amboss erkennbar. Aufgrund ihrer vertikalen Mächtigkeit besteht die Gewitterwolke aus Wassertöpfchen und Eiskristallen. Intensive Niederschläge in Form von Starkregen, Hagel, Schnee- und Graupelschauern können Gewitter mit sich bringen. Sie können zudem mit Blitz und Donner sowie starken Windböen einhergehen. Warum sich Gewitterwolken vorrangig in den Sommermonaten bei feuchtlabiler Schichtung bilden, kannst du im Lexikonartikel "Gewitter" nachlesen.
Bild 11: Wolkengattung Cumulonimbus (Quelle: https://cloudatlas.wmo.int).
Welche Wolkenarten und Wolkenunterarten bzw. Sonderformen und Begleitwolken es bei den jeweiligen Wolkengattungen gibt, zeigt folgende Tabelle:
| Wolkengattung | Wolkenarten | Wolkenunterarten | Sonderformen und Begleitwolken |
| Cirrus | fibratus, uncinus, spissatus, castellanus, floccus | intortus, radiatus, vertebratus, duplicatus | mamma, fluctus |
| Cirrocumulus | stratiformis, lenticularis, castellanus, floccus | undulatus, lacunosus | virga, mamma, cavum |
| Cirrostratus | fibratus, nebulosus | duplicatus, undulatus | - |
| Altocumulus | stratiformis, lenticularis, castellanus, floccus, volutus | translucidus, perlucidus, opacus, duplicatus, undulatus, radiatus,lacunosus | virga, mamma, cavum, fluctus, asperitas |
| Altostratus | - | translucidus, opacus, duplicatus, undulatus, radiatus | virga, praecipitatio, mamma, pannus |
| Nimbostratus | - | - | praecipitatio, virga, pannus |
| Stratocumulus | stratiformis, lenticularis, castellanus, floccus, volutus | translucidus, perlucidus, opacus, duplicatus, undulatus, radiatus, lacunosus | virga, mamma, praecipitatio, fluctus, asperitas, cavum |
| Stratus | nebulosus, fractus | opacus, translucidus, undulatus | praecipitatio, fluctus |
| Cumulus | humilis, mediocris, congestus, fractus | radiatus | virga, praecipitatio, arcus, fluctus, tuba, pileus, velum, pannus |
| Cumulonimbus | calvus, capillatus | - | praecipitatio, virga, incus, mamma, arcus, murus, cauda, tuba, pannus, pileus, velum, flumen |
Tabelle 1: Wolkenarten, -unterarten und Sonderformen bzw. Begleitwolken je nach Wolkengattung (Quelle: https://cloudatlas.wmo.int).
Übrigens: Welche Wolken Vorboten einer Gewitterwolke sind und welche Temperaturen in einer Gewitterwolke auftreten können, zeigt unser Meteorologe Gernot Schütz in diesem Video:
Was ist der Wolken-Bedeckungsgrad?
In der Nephologie (Wolkenkunde) wird der Bedeckungsgrad in Achteln angegeben und beschreibt, wie groß der Anteil des Himmels ist, der mit Wolken bedeckt wird.
0 Achtel bedeutet dabei, dass sich keine einzige Wolke am Himmel befindet. Bei 8 Achteln ist der gesamte Himmel mit Wolken bedeckt.
Ob in deinem Ort aktuell Wolken unterwegs sind, kannst du anhand unserer HD Live Webcams sehen.
Wolken und ihr Einfluss auf den Strahlungshaushalt der Erde
Tiefe, mittelhohe und hohe Wolken spielen beim Strahlungshaushalt der Erde eine wichtige Rolle. Da Wolken die von der Erde kommende langwellige Strahlung absorbieren und reemittieren, tragen sie zur Erderwärmung bei. Mehr zur Erderwärmung und zum Treibhauseffekt kannst du im Lexikonartikel "Klimawandel" nachlesen.
Andererseits wird die kurzwellige Sonnenstrahlung unter anderem von Wolken reflektiert und in den Weltraum zurückgestreut. Wolken haben also auch eine kühlende Wirkung. Der Strahlungshaushalt der Erde ist im Lexikonartikel "Klima" näher beschrieben.
Wolken beeinflussen die Temperatur maßgeblich. Im Hochsommer dämpfen Wolken die Sonnenstrahlung und wir bekommen diese nicht direkt zu spüren. Wolken haben in diesem Fall einen abkühlenden Effekt.
Im Gegensatz dazu können Wolken aber auch die Wärme halten. So kühlt es in einer klaren Winternacht deutlich stärker aus als bei bedecktem Himmel.
Wie viel wiegt eine Wolke?
Wolken erscheinen oft federleicht, doch der Schein trügt. Eine Wolke kann Millionen von Tonnen wiegen.
Das Gewicht einer Wolke hängt natürlich unter anderem von der Größe bzw. der vertikalen Ausdehnung einer Wolke ab. Eine genaue Angabe ist kaum möglich, denn Wolken kann man nicht wiegen. Wie viel eine Wolke wiegt, kann allerdings grob abgeschätzt bzw. folgendermaßen berechnet werden:
Eine Cumuluswolke enthält durchschnittlich 1 Gramm Wasser pro Kubikmeter. Bei einer Ausdehnung von 1000 auf 1000 auf 1000 Metern (entspricht einem Volumen von einer Milliarde Kubikmeter) kommt die Cumuluswolke auf ein Gewicht von 1000 Tonnen. Das ist mit dem Gewicht von ca. 200 Elefanten vergleichbar.
Eine Gewitterwolke, die eine mächtige vertikale Ausdehnung hat, kommt schon mal auf mehrere Millionen Tonnen.
Dass Wolken trotz ihres beachtlichen Gewichts in der Atmosphäre "schweben" können, ist folgendermaßen zu erklären: Wolken bestehen aus winzigen Tröpfchen, die durch Aufwinde immer wieder nach oben getragen werden.
Erst wenn sich in einer Wolken Regen bildet, also die Tropfen groß und schwer genug sind, fallen Regentropfen zu Boden. Die genaue Entstehung von Regen kannst du im Lexikonartikel "Regen" nachlesen.
Wie schnell ziehen Wolken?
Vom Erdboden kann man nur schwer abschätzen, wie schnell Wolken ziehen. Abhängig von der Höhe einer Wolke wird die Geschwindigkeit oft komplett falsch eingeschätzt.
Ein Beispiel: Zwei Wolken - die eine in 500 Metern und die anderen in 6 Kilometern Höhe - bewegen sich gleich schnell. Vom Erdboden aus beobachtet, sieht es aber so aus, als würde sich die Wolke in 500 Metern Höhe viel schneller bewegen als die in 6 Kilometern Höhe.
Es scheint oft gar so, als würden sich die Eiswolken kaum oder gar nicht bewegen. In Wahrheit sind Cirruswolken aber jene Wolkengattung, die am schnellsten über den Himmel zieht. Denn mit zunehmender Höhe steigt die Zuggeschwindigkeit der Wolken. Sie bewegen sich durch den Wind, der ebenfalls mit der Höhe zunimmt.
Hohe Wolken können durch den Jetstream Zuggeschwindigkeiten von rund 300 km/h und mehr annehmen. Jetstreams sind die stärksten natürlichen Winde auf unserem Globus und können Windgeschwindigkeitsmaxima von 200 bis 300 km/h, in Extremfällen sogar von 500 km/h hervorrufen.
Wann sind Wolken weiß und wann grau?
Vom Boden aus betrachtet sind Wolken oft weiß oder grau. Die unterschiedliche Farbe der Wolken hängt unter anderem von der Dichte der Wolken ab.
Treffen Sonnenstrahlen auf ein Wassertröpfchen in der Wolke, werden sie in die Spektralfarben des Lichtes zerlegt. Da dabei alle Wellenlängen von den Wassertröpfchen gleichermaßen stark gestreut werden, nimmt es das menschliche Auge als weiß wahr. Aus diesem Grund erscheinen dünne Wolken weiß.
In mächtigeren Regen- oder Gewitterwolken befinden sich sehr viele größere Tröpfchen, sodass die Sonnenstrahlen mehrfach reflektiert werden und somit nur ein Teil des Lichtes durch die Wolke dringt.
Die Wasser- und Eisteilchen in größerer Höhe werfen auf diese Weise einen Schatten auf die Wolkenschichten darunter. Deswegen wirkt die Wolke für den Beobachter am Boden grau. Eine Wolke erscheint umso dunkler, je mehr Wassertröpfchen sich in der Wolke befinden.
Warum sich der Himmel manchmal auch rot färben kann, zeigen wir dir in diesem Video:
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Verwendete Quellen:
Internationaler Wolkenatlas, Deutscher Wetterdienst (DWD), Duden.
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