Am Himmel schwebende Wolken wirken von der Erde leicht wie Zuckerwatte. Tatsächlich sind Wolken aber deutlich schwerer, als viele Menschen annehmen.
Gewichte von tausend Tonnen und mehr sind selbst bei flauschigen Schönwetterwolken keine Seltenheit. Deutlich mehr wiegen jedoch große Gewitterwolken, die starken Regen auslösen. Doch wieso sind Wolken so schwer und wie ermittelt man ihr Gewicht?
Eine Wolke ist eine Ansammlung von feinen Wassertröpfchen (Nebel) mit einem Durchmesser von ungefähr 0,001 bis 0,015 Millimetern. Weil die Bestandteile einer Wolke mikroskopisch klein sind, werden sie von Luftströmungen durcheinandergewirbelt und am Himmel gehalten. Die Luft in einer Wolke enthält zudem Wasser in Form von Wasserdampf. Davon kann sie aber nur eine bestimmte Menge aufnehmen.
Der übrige Wasserdampf kondensiert und bildet neue Wassertröpfchen, die sich zusammenlagern und immer schwerer werden. Schlussendlich entsteht so eine schwere Regenwolke, deren Wassertropfen zu Boden fallen.
In hohen Luftschichten mit niedrigen Temperaturen bestehen Wolken teilweise oder ganz aus Eis- bzw. aus Schneekristallen. Es können sich auch Hagelkörner mit einem Durchmesser von mehreren Zentimetern bilden. Neben Wassertröpfchen, Wasserdampf und Eiskristallen enthalten Wolken außerdem Verunreinigungen wie Feinstaub und Ruß.
Das Gewicht einer Wolke setzt sich aus dem Gewicht der Luft und des enthaltenen Wassers zusammen. Es ist somit abhängig von der Größe, der Temperatur und der Dichte. Reine Luft hat ein Gewicht von 1,2 Kilogramm pro Kubikmeter. Je nach Temperatur enthält diese Luft in einer Wolke unterschiedlich viel Wasser, das ihre Dichte beeinflusst. In einem Temperaturbereich von fünf bis 20 Grad Celsius kann eine Wolke etwa entsprechend ihrer Temperatur aufnehmen. Bei zehn Grad Celsius kann ein Kubikmeter Luft in einer Wolke also bis zu zehn Gramm Wasser enthalten.
Das Gewicht einer Wolke kann nicht genau ermittelt werden, weil die komplexe Formen von Wolken es unmöglich machen, ihr Volumen exakt zu bestimmen. Meteorologen schätzen deshalb das Volumen einer Wolke, um einen Näherungswert für ihr Gewicht ermitteln zu können. Der Wassergehalt einer Wolke wird von Satelliten, Flugzeugen und per Radar bestimmt.
In Deutschland und in anderen gemäßigten Regionen enthalten Schönwetterwolken (Cumulus) etwa ein Gramm Wasser pro Kubikmeter. Obwohl dies erstmal sehr leicht klingt, besitzen so ein enormes Gewicht. Laut Thomas Leisner, Direktor des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) kann das Gewicht einer Schönwetterwolke jedoch meist gut bestimmt werden, weil diese Wolken einer klaren Begrenzung unterliegen.
„Ein mittlerer Cumulus kann problemlos einen Kubikkilometer groß sein. Das macht eine Milliarde Kubikmeter mit Wassertropfen, die dann insgesamt 1000 Tonnen wiegen“
Eine Schönwetterwolke kann in Europa also so viel wiegen wie etwa 800 Autos. In tropischen Regionen enthalten Wolken aufgrund der wärmen Luft deutlich mehr Wasser. Möglich sind nahe des Äquators bis zu sieben Gramm Wasser pro Kubikmeter. Schönwetterwolken sind in den Tropen also bei einem identischen Volumen etwa siebenmal schwerer als in Deutschland.
Monströse Gewitterwolken (Cumulonimbus) sind im Vergleich zu Schönwetterwolken wahre Schwergewichte. Besonders große Gewitterwolken können mehrere Millionen Tonnen Wasser enthalten und sind demnach auch mehrere Millionen Tonnen schwer. Die schwersten Gewitterwolken aus Tropenstürmen können ein Gewicht von mehreren Hundertmillionen Tonnen erreichen.
Wolken stürzen trotz ihres hohen Gesamtgewichts nicht vom Himmel, weil sie aus winzigen Partikeln bestehen. Die einzelnen Wassertröpfchen sind deutlich feiner als aus einem handelsüblichen Wasserzerstäuber und besitzen daher nur ein minimales Gewicht. Warme aufsteigende Luft sorgt deshalb für den nötigen Aufwind, der die feinen Teilchen in der Luft hält. Erst wenn eine Wolke sehr viel Wasser gesammelt hat, wird sie zu schwer und sinkt zur Erde ab.
