Robert Klatt
Regen und Gewitterwolkenformen erzeugen charakteristische elektrische Felder in der Luft. Die Daten sollen die Wettervorhersage verbessern und frühere Unwetterwarnungen ermöglichen.
Jerusalem (Israel). Der Klimawandel führt laut einer Studie der Chinese Academy of Sciences (CAS) dazu, dass Niederschlagsmengen immer mehr schwanken und Wettervorhersagen immer komplexer werden. Auch Extremwettereignisse wie Stürme und Starkregen treten durch die Erderwärmung immer öfter auf. Die Wissenschaft kann bisher zwar genau erkennen, wann Regen entsteht, aber nicht genau prognostizieren, wo die Niederschläge genau abregnen und wie stark sie werden.
Forscher der hebräischen Universität von Jerusalem haben deshalb untersucht, ob sich Extremregen anhand von elektrischen Feldern in der Atmosphäre prognostizieren lässt. Wie die Wissenschaftler erklären, existieren in der Atmosphäre lokale elektrische Felder, die durch Staub, Nebel, Aerosole in der Luft und sogar durch große Insektenschwärme beeinflusst werden können. Es ist deshalb denkbar, dass auch Unwetter und Regen die elektrischen Felder beeinflussen.
Laut ihrer Publikation im Fachmagazin Atmospheric Research haben die Forscher für ihre Studie die elektrischen Felder von sogenannten Zyperntiefs aus dem Zeitraum von 2014 bis 2020 analysiert. Es handelt sich dabei um Tiefdruckgebiete in Südisrael, die ein bis vier Tage lang sind und oft Starkregen auslösen.
Sie konnten so belegen, dass der Potenzialgradient von elektrischen Feldern sich vor einem Unwetter stark erhöht. Bei schönem Wetter lag dieser bei etwa 100 Volt pro Meter, während er bei Extremregen plötzlich auf bis hunderte bis mehrere tausend Volt pro Meter anstieg. Auf die Luftfeuchtigkeit entfielen davon nur einige Dutzend Einheiten, während ein Großteil des zunehmenden Potenzialgradients durch den Regen verursacht wird. Laut den Forschern liegt dies daran, dass Regentropfen elektrisch geladen sind und dadurch das elektrische Feld in der Luft beeinflussen.
„Dies unterstreicht die Rolle des Regens bei der Erhöhung des Potentialgradienten, wahrscheinlich aufgrund der erheblichen Ladungsübertragung auf den Boden während des Regens.“
Die Messung der Potenzialgradienten zeigte jedoch, dass die Regenmenge die Potenzialgradienten kaum beeinflusst. Es kann somit anhand der Potenzialgradienten nicht bestimmt werden, ob lediglich leichter Regen fällt oder starker Niederschlag.
„Dies deutet darauf hin, dass andere Faktoren als die Regenintensität, wie etwa die Art des Niederschlags und die elektrischen Eigenschaften der Regentropfen, das elektrische Feld beeinflussen könnten.“
Die Wissenschaftler haben jedoch entdeckt, dass der Potenzialgradient zusätzlich um mehrere tausend Einheiten pro Minute zunehmen, wenn über den Unwettergebieten dichte Kumuluswolken entstehen. Laut ihnen zeigte dies, dass Gewitterwolken und Regen jeweils charakteristische elektrische Felder in der Luft erzeugen.
Wie die Forscher erklären, können die neuen Erkenntnisse dabei helfen, in Zukunft Regen besser zu prognostizieren und dessen Stärke zu überwachen. Dies kann unter anderem frühere Warnungen vor Unwettern ermöglichen. Angesichts der positiven Zwischenergebnisse möchten die Forscher in weiteren Studien die Korrelation zwischen elektrischen Feldern in der Luft und dem Wetter genauer untersuchen.
„Diese Studie zeigt, wie Schwankungen des elektrischen Feldes als Indikatoren für sich verändernde Wettermuster dienen können, die es uns ermöglichen, Unwetterereignisse in Echtzeit vorherzusagen.“
Atmospheric Research, doi: 10.1016/j.atmosres.2024.107757
