Wolken: Ihre Entstehung, ihre Vielfalt und ihr Einfluss auf Wetter und Klima

Wer nach oben schaut, sieht sie fast immer – und denkt selten darüber nach, was dahintersteckt. Dabei sind Wolken weit mehr als Kulisse: Sie kündigen Regen an, beeinflussen Temperaturen und spielen eine zentrale Rolle im Klimasystem der Erde.

Laut dem Deutschen Wetterdienst (DWD) sind Wolken zunächst einmal eine sichtbare Anhäufung von Wasserdampf, die aus feinsten Wassertröpfchen oder Eiskristallen bestehen. Je nach Entstehung und Zusammensetzung der Wolkenpartikel nehmen Wolken die unterschiedlichsten Erscheinungsformen an.

Wie entsteht eine Wolke überhaupt?

Wolken entstehen, wenn feuchte Luft abkühlt und dabei die sogenannte Taupunkttemperatur unterschreitet – vorausgesetzt, es sind ausreichend viele Kondensationskeime, also Aerosole aus Abgasen, Rauch, Salzpartikeln oder Staub, vorhanden, an denen sich Wasserdampf anlagern kann. Wie der DWD erläutert, geschieht diese Abkühlung meistens durch adiabatische Expansion: Luft steigt auf, dehnt sich aus und kühlt dabei ab.

Das passiert zum Beispiel, wenn Luftmassen an Fronten aufgleiten, wenn Luft an Bergen orographisch gehoben wird oder wenn Konvektion – also durch Wärmeunterschiede angetriebene Aufwärtsbewegungen – einsetzt. Aber auch Abkühlung durch turbulente Durchmischung kann zur Wolkenbildung führen.

Zehn Gattungen, drei Stockwerke: Wie Wolken klassifiziert werden

Die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) hat die internationale Wolkenklassifikation verbindlich festgelegt. Sie unterscheidet zehn Wolkengattungen, 14 Wolkenarten, neun Wolkenunterarten sowie neun Begleitwolken und Sonderformen. Die zehn Gattungen sind nach ihrer Höhenlage in der Troposphäre in vier Wolkenfamilien eingeteilt.

Hohe Wolken wie Cirrus, Cirrostratus und Cirrocumulus treten je nach Jahreszeit in fünf bis 13 Kilometern Höhe auf und bestehen überwiegend aus Eiskristallen. Der Cirrus zeigt sich als zarte, faserige Fäden oder Bänder; der Cirrostratus als durchscheinender Wolkenschleier, der häufig Halo-Erscheinungen erzeugt. Der Cirrocumulus hingegen ist eine unauffällige, feine Wolke, die nur selten zu beobachten ist.

Mittelhohe Wolken wie Altocumulus und Altostratus befinden sich in zwei bis sieben Kilometern Höhe und bestehen vorwiegend aus Wassertröpfchen, teils auch aus Eiskristallen.

Tiefe Wolken wie Stratus und Stratocumulus reichen vom Erdboden bis in etwa zwei Kilometer Höhe. Der Stratus zeigt sich als durchgehend graue Schicht; der Stratocumulus als häufig zu beobachtende Wolke aus Ballen oder Walzen.

Besonders mächtige Wolken

Eine bekannte Spezialform innerhalb der Gattungen ist etwa die Lenticularis, die, wie der Name sagt, an eine Linse oder ein UFO erinnert.

Wolken als Wetterboten: Was der Blick in den Himmel verrät

Da Wolkenbildungen stets mit bestimmten thermo-hydrodynamischen Prozessen in der Troposphäre einhergehen, eignen sich Wolkenbeobachtungen zur Einschätzung des aktuellen Wetterzustands und seiner kurzfristigen Änderungen, betont der DWD. Denn: Vor der Einführung numerischer Modelle, Radardaten und Satellitenbilder war der geschulte Blick in den Himmel für Meteorologen im Vorhersagedienst essenziell.

Auch heute noch sind Wolkenbeobachtungen wertvoll – vor allem in der Kürzestfristvorhersage, dem sogenannten Nowcasting. Für Bergwanderer, Segler und Sportflieger könne ein geschultes Auge am Himmel sogar lebensrettend sein, so der DWD.

Kühlen oder wärmen – welche Wirkung haben Wolken auf das Klima?

Wolken sind aber nicht nur Wettermacher, sie sind auch Klimafaktoren – und zwar mit einem doppelten Effekt. Das erklärt Hauke Schmidt vom Max-Planck-Institut für Meteorologie: „Grundsätzlich beeinflussten Wolken die Strahlung auf zweierlei Weise.“

Abkühlungseffekt: Einerseits reflektieren sie kurzwellige Sonnenstrahlung zurück ins All und kühlen so die Erdoberfläche ab.

Erwärmungseffekt: Andererseits haben sie auch einen Treibhauseffekt, indem sie die langwellige Infrarotstrahlung der Erde absorbieren, aber teilweise zurück in Richtung Erdoberfläche abstrahlen.

Ein anschauliches Alltagsbeispiel liefert Schmidt gleich mit: „Wir wissen alle, dass es bei Wolkenlosigkeit tagsüber warm werden kann – und wir wissen, dass es in wolkenlosen Nächten besonders kühl werden kann." Im globalen Mittel, so der Klimaforscher, dominiere der abkühlende Effekt der Wolken gegenüber dem erwärmenden.

Wolken sind also weit mehr als ein vertrautes Alltagsphänomen. Sie steuern das Wetter, regulieren das Klima – und spielen auch beim Klimawandel eine entscheidende Rolle.