Fluctus (flu)

F

Fluctus (flu)

(lat. von fluctus = Welle, Woge, Strömung)

Diese Sonderform kommt als kurzlebige Erscheinung auf der Oberseite mancher Wolkengattungen vor. Dabei handelt es sich um bisweilen regelmäßig vorkommende wellen- oder wogenförmige bzw. sich kräuselnde Wolkenformationen, die stark an eine sich brechende Wasserwelle erinnern. Diese Formen finden sich bei Cirrus, Altocumulus, Stratocumulus, Stratus sowie Cumulus.

Solche Erscheinungen sind bislang auch als Kelvin-Helmholtz-Instabilität (bzw. Kelvin-Helmholtz-Wellen) bekannt. Ältere Bezeichnungen sind Helmholtz-Wogen bzw. helmholtzsche Wogen.

Die aus der Kelvin-Helmholtz-Instabilität resultierenden Wolkenformen wurden in der Wolkenklassifikation bislang nicht gesondert kategorisiert. Da ihr Aussehen jedoch sehr auffallend ist und sie nur unter bestimmten Bedingungen bei bestimmten Wolkengattungen (Ci, Ac, Sc, S, Cu) auftreten, werden sie seit Herausgabe des neuen Wolkenatlas der WMO (2017) als neue eigenständige Sonderform verwendet, und zwar mit der Bezeichnung Fluctus.

Die nächsten Abbildungen zeigen die Sonderform Fluctus an verschiedenen Wolkengattungen:

Cirrus fluctus (in der Regel Cirrus spissatus fluctus):

Cirrus fluctus
Cirrus fluctus

Altocumulus fluctus:

Altocumulus fluctus
Altocumulus fluctus

Stratocumulus fluctus:

Stratocumulus fluctus
Stratocumulus fluctus

Cumulus fluctus (in der Regel Cumulus humilis fluctus bzw. Cumulus mediocris fluctus):

Cumulus fluctus
Cumulus fluctus

Stratus fluctus, oft beobachtet an der Obergrenze von Nebelschwaden:

Stratus fluctus
Stratus fluctus

Fluctus entsteht im sogenannten Scherbereich zweier unterschiedlicher Luftschichten, die übereinander liegen und sich meist durch unterschiedliche Windrichtung, Windgeschwindigkeit und Temperatur auszeichnen. Charakteristisch ist, dass diese Änderungen sprunghaft über einen kleinen Höhenbereich stattfinden, wie dies beispielsweise an einer Inversionsgrenze der Fall ist. Wenn dann die Scherströmung im Bereich der größten Windscherung instabil wird, können Teile der unteren, meist feuchteren Luftschicht vertikal nach oben gelangen und die Form brechender Wolkenwellen annehmen. Die Lebensdauer solcher Erscheinungen beträgt in der Regel nur wenige Minuten, an Cumuli mitunter nur wenige Sekunden.

(Text + Bild, alle Rechte: Dr. Martin Gudd)
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Heppner

H

Heppner:

Heppner ist der Name einer kleinen Stadt im zentralen Norden des US-Bundesstaats Oregon, im Morrow County gelegen. Sie liegt etwa 300 Km östlich von Portland und hat aktuell etwa 1300 Einwohner. Heppner war der Schauplatz einer wetterbedingten Tragödie:

Am 14. Juni 1903 entsteht am späten Nachmittag knapp südwestlich, südlich und südöstlich von Heppner ein starkes Gewitter, das sich mit wolkenbruchartigem Regen und Hagelschlag entlädt, auch über der Stadt. Der Schwerpunkt der ungemein starken Niederschläge geht jedoch südöstlich von Heppner im Einzugsgebiet des Willow Creek nieder. Dadurch entsteht dort eine gewitterbedingte Sturzflut (Flash-Flood), die sich als Wasserwand durch die Stadt wälzt und zahllose Gebäude mit sich reißt und zerstört. Insgesamt kommen 247 Menschen ums Leben. Damit ist die Flut von Heppner die schlimmste Naturkatastrophe Oregons und die zweitschlimmste gewitterbedingte Sturzflut in den USA (nach Johnstown 1889).

Ein Vergleich mit den schlimmsten Flash-Floods in Deutschland gibt es hier.

Die folgende Abbildung zeigt die Wetterlage über den USA am 14.6.1903, etwa neun bis zehn Stunden vor Entstehung des schweren Gewitters. Das nördliche Oregon befindet sich im Einflussbereich eines Tiefs, offensichtlich entstehen die Gewitter an oder nahe der dort analysierten Front:

Wetterlage USA 14.6.1903, 13 GMT (Ausschnitt aus Nordhemisphärenkarte) - Credit: NOAA Central Library Data Imaging Project
Wetterlage USA 14.6.1903, 13 GMT (Ausschnitt aus Nordhemisphärenkarte) – Credit: NOAA Central Library Data Imaging Project

(Hier der historische Zeitungsbericht in der ‘Heppner Gazette’ vom 18.6.1903.)

(Text, alle Rechte: Dr. Martin Gudd)
(Karte: NOAA Central Library Data Imaging Project)
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Irisieren

I

Irisieren

Das Irisieren als atmosphärisch-optische Erscheinung (von griechisch “iris” = Regenbogen) findet an Wolken statt. Es handelt sich dabei um Wolkenränder oder Wolkenpartien, die in perlmuttartigen Farben leuchten. Dominierend sind Grün und Rot, aber auch Blau. Das Irisieren ist eng mit der Korona (Kranz) verwandt, allerdings kann nicht nur die einfache Beugung von Lichtstrahlen als Erklärung hierfür herangezogen werden.

Bei der Beobachtung ist bisweilen eine Unterscheidung zwischen Korona und Irisieren schwierig. Generell handelt es sich aller Wahrscheinlichkeit nach um Irisieren, wenn keine regelmäßige und (meist) kreisförmig angeordnete Farbabfolge wie bei der Korona vorkommt, sondern auf Wolkenpartien verschiedenste Farbnuancen irregulär nebeneinander erscheinen bzw. entlang von Wolkenrändern farbig angeordnete Bänder zu sehen sind.

Irisierende Wolken finden sich darüber hinaus – im Gegensatz zu den Kränzen – oft in einem weiten Winkelabstand von der Sonne, wie in der folgenden Abbildung zu sehen ist. Bisweilen kommt das Irisieren sogar im Abstand von über 30° von der Sonne vor.

Irisierender Altocumulus in weitem Abstand von der Sonne
Irisierender Altocumulus in weitem Abstand von der Sonne

Aber auch nahe der Sonne findet Irisieren statt, wobei diese Fälle dann häufig mit den Koronen verwechselt werden, insbesondere dann, wenn diese nur teilweise ausgebildet sind oder verzerrt erscheinen:

Irisierender Altocumulus nahe der Sonne
Irisierender Altocumulus nahe der Sonne

In vielen Fällen erscheinen beim Irisieren hauptsächlich die Ränder einer Wolke farbig:

Irisierender Wolkenrand von Altocumulus lenticularis
Irisierender Wolkenrand von Altocumulus lenticularis

Es kommt jedoch auch immer wieder vor, dass nicht nur die Ränder, sondern größere Teile einer Wolke in verschiedenen Farben leuchten. In diesen Fällen findet sich die größte Farbsättigung aber weiter hauptsächlich entlang der Wolkenränder.

Irisierender Altocumulus lenticularis (Detail)
Irisierender Altocumulus lenticularis (Detail)

Das perlmuttartige, manchmal fast schon metallische Leuchten von Rot, Grün und Blau gibt der gesamten Erscheinung ihren Namen:

Irisierender Altocumulus lenticularis
Irisierender Altocumulus lenticularis

Als Entstehungsursache für das Irisieren an Wolken kommt die Lichtstreuung an kleinen Wolkenteilchen in Frage. Aller Wahrscheinlichkeit nach handelt es sich um eine Interferenz jener Lichtstrahlen, die durch (unterkühlte) Wolkentröpfchen gebeugt werden und solchen Lichtstrahlen, die durch die Wolkentröpfchen selbst hindurchgehen. Im Gegensatz zu den Koronen ist die Tropfengröße beim Irisieren deutlich kleiner, in der Größenordnung jedoch breiter verteilt.

Die farbigen Wolkenränder vor allem in der Nähe der Sonne werden durch Tröpfchen in der Größenordnung kleiner 2 µm verursacht, die irreguläre Farbanordnung auf Wolkenpartien fern der Sonne durch Tröpfchen in der Größenordnung kleiner 3 µm.

Solche Bedingungen sind idealerweise in Wolken gegeben, in denen sich kleine Wolkentröpfchen rasch bilden bzw. auflösen und dabei eine breite Größenverteilung aufweisen.

Diese idealen Bedingungen finden sich vorwiegend in Altocumulus lenticularis. Daher ist dies die Wolkenart, an der sich Irisieren am häufigsten beobachten lässt:

Typisches Irisieren an Altocumulus lenticularis
Typisches Irisieren an Altocumulus lenticularis

In einigen Fällen wird Irisieren jedoch auch an noch kälteren Wolken beobachtet, die das Vorhandensein unterkühlter Wolkentröpfchen eigentlich ausschließen. Das folgende Bild zeigt einen irisierenden Kondensstreifen im Cirrusniveau:

Irisieren an Kondensstreifen im Cirrusniveau
Irisieren an Kondensstreifen im Cirrusniveau

In solchen Fällen kommt als Entstehungsursache des Irisierens die Lichtbeugung an kurzzeitig existierenden, stark unterkühlten Wassertröpfchen in Frage (z.B. bei Kondensstreifen), die Lichtbeugung an stark unterkühlten Tröpfchen der Salpeter- oder Schwefelsäure (z.B. bei Perlmuttwolken in der Stratosphäre) und möglicherweise auch die Reflexion an Eiskristallen (z.B. bei Cirrocumuli in weitem Abstand von der Sonne).

(Text und Bild, alle Rechte: Dr. Martin Gudd)

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Fallstreak hole

F

Fallstreak hole:

Dies ist eine Besonderheit beim Vorkommen von Virga-Erscheinungen, hauptsächlich bei Altocumulus (seltener bei Cirrocumulus und ganz selten bei Stratocumulus. Siehe hierzu auch den eigenen Eintrag bei Altocumulus virga.) Synonyme hierfür sind: Hole punch Cloud, Punch hole Cloud, Skypunch, Hole Cloud, bei elliptischen und langgestreckten Löchern auch Canal Cloud oder Cloud Canal.

Es handelt sich hierbei um kreisrunde, elliptische oder langgestreckte Löcher in der Decke aus überwiegend Altocumulus stratiformis (bzw. Cirrocumulus stratiformis oder Stratocumulus stratiformis) an der Stelle, wo die Virga-Bildung stattfindet.

Ein Fallstreak hole wurde in der Wolkenklassifikation bislang nicht gesondert kategorisiert. Da sein Aussehen jedoch sehr auffallend ist und es nur unter bestimmten Bedingungen bei bestimmten Wolkengattungen (Ac, Cc, Sc) auftritt, wird es seit Herausgabe des neuen Wolkenatlas der WMO (2017) als neue eigenständige Sonderform verwendet, und zwar mit der Bezeichnung Cavum. Siehe hierzu auch die detaillierten Ausführungen zu Altocumulus cavum.

Die folgenden Bilder sollen die Entstehung eines Fallstreak holes an einem Altocumulus stratiformis verdeutlichen. Hier ist es zunächst in der Entstehungsphase zu sehen:

Altocumulus stratiformis virga (Entstehung eines Fallstreak holes)
Altocumulus stratiformis virga (Entstehung eines Fallstreak holes)

Ein voll entwickeltes Fallstreak hole sieht typischerweise oft so aus:

Typisches Fallstreak hole (Altocumulus stratiformis cavum)
Typisches Fallstreak hole (Altocumulus stratiformis cavum)
Fallstreak hole (Altocumulus stratiformis cavum)
Fallstreak hole (Altocumulus stratiformis cavum)
Fallstreak hole (Altocumulus stratiformis cavum) - Detailansicht
Fallstreak hole (Altocumulus stratiformis cavum) – Detailansicht

Die Wolkenschicht (hier eben Altocumulus) besteht typischerweise zu ganz überwiegenden Teilen aus unterkühlten Wassertröpfchen. Setzt nun an einer Stelle in der Schicht Eisbildung ein (= Virga-Bildung), so wachsen hier die Eiskristalle auf Kosten der sie umgebenden Wassertröpfchen. Diese verschwinden, und so entsteht in der Wolkenschicht um die Fallstreifen herum ein Wolkenloch, das sich in seinem Durchmesser weiter vergrößert, da nach und nach immer mehr unterkühlte Wassertröpfchen um die Fallstreifen herum verschwinden. In manchen Fällen lösen sich große Teile der ursprünglichen Wolkenschicht auf, und nur die Fallstreifen bleiben übrig.

Das nächste Bild zeigt das in einer Ac-Schicht entstandene Wolkenloch um die Fallstreifen herum (siehe auch unter Altocumulus cavum):

Fallstreak hole: Wolkenloch um die Fallstreifen herum
Fallstreak hole: Wolkenloch um die Fallstreifen herum

Dass die Fallstreifen außerdem vertikal nach unten gerichtet sind, zeigt im nächsten Bild der entsprechende Schattenwurf, den die fallenden Eiskristalle verursachen:

Fallstreak hole mit Schattenwurf an Virga
Fallstreak hole mit Schattenwurf an Virga

Als Ursache für eine die hier gezeigte Eisbildung innerhalb einer Wolkenschicht aus unterkühlten Wassertröpfchen können – zumindest zum Teil – Flugzeuge in Frage kommen, die oft während der Steig- oder Sinkvorgänge diese Wolken durchqueren. Dabei kommt es z.B. an den Tragflächen oder am Flugzeugrumpf zu kleinräumigen Druck- und damit zu Temperaturunterschieden, die ausreichen, um eine Eiskristall- und Fallstreifenbildung zu initiieren.

Besonders die elliptischen bzw. langgestreckten Fallstreak holes (als Canal Cloud bzw. Cloud Canal bezeichnet) verdeutlichen diesen Auslösevorgang sehr schön. Hier kommt es zu kontinuierlicher Eiskristallbildung durch das in Frage kommende Flugzeug:

Canal Cloud in Altocumulus stratiformis
Canal Cloud in Altocumulus stratiformis
Canal Cloud in Altocumulus stratiformis (Detail)
Canal Cloud in Altocumulus stratiformis (Detail)

Canal Clouds sind eine übersteigerte Variante sogenannter Dissipation Trails (Distrails), die durch Flugzeuge verursacht werden.

Es dürften jedoch Zweifel daran bestehen, dass alleine Flugzeuge für die Entstehung der Fallstreak holes verantwortlich sein sollen. Denn es gibt durchaus Fälle, bei denen Wolkenlöcher entstehen, ohne dass eine anthropogene Ursache in Betracht gezogen werden kann.

In folgender Bildreihe entwickeln sich am Rand eines heranziehenden Feldes aus Altocumulus stratiformis translucidus gleichzeitig mehrere Fallstreak holes nebeneinander (mindestens sechs, fünf davon erkennbar in der Bilderfolge). Ein Flugzeug als Entstehungsursache kann hier (aufgrund kontinuierlicher Beobachtung) ausgeschlossen werden:

Ac cavum - gleichzeitige Bildung mehrerer Fallstreak holes - natürliche Ursache?
Ac cavum – gleichzeitige Bildung mehrerer Fallstreak holes – natürliche Ursache?
Ac cavum - gleichzeitige Bildung mehrerer Fallstreak holes - natürliche Ursache?
Ac cavum – gleichzeitige Bildung mehrerer Fallstreak holes – natürliche Ursache?
Ac cavum - gleichzeitige Bildung mehrerer Fallstreak holes - natürliche Ursache?
Ac cavum – gleichzeitige Bildung mehrerer Fallstreak holes – natürliche Ursache?

(Text + Bild, alle Rechte: Dr. Martin Gudd)
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Fumulus (alt)

F

Fumulus (alt):

(lat. abgeleitet von fumus = Rauch)

Alte, nicht mehr gültige Bezeichnung (Kurzform: fum) für dunst- oder rauchartige Schleier, die keiner deutlich erkennbaren Wolke zugeordnet werden können und die häufig vor bzw. nach der Entwicklung einer Wolke am Himmel zu sehen sind. Verwendet wurde die Unterart “fumulus” insbesondere bei Cumulus und Cirrus, aber auch für andere Wolkengattungen (z.B. Stratocumulus).

Für diese Dunstflecken wird der Begriff “Fumulus” heute in der Wolkenklassifikation nicht mehr verwendet. Allerdings wird im englischsprachigen Raum mit “Fumulus” noch immer eine Wolkenbildung verstanden, die bisweilen den oberen Teil von Abwärmefahnen über Schornsteinen, Kühltürmen oder anderen (meist anthropogenen) Wärmequellen markiert.

(Text + Bild, alle Rechte: Dr. Martin Gudd)
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Genitus (Zusatz)

G

Genitus (Zusatz):

Wolken befinden sich in ständiger Veränderung. Daher kommt es oft vor, dass sich Teile aus einer ursprünglichen Wolkengattung in eine andere Wolkengattung entwickeln. Sehr häufig sind beispielsweise folgende Wolkenumwandlungen: Stratocumulus aus sich abflachenden Cumuli, Cumulonimbus aus sich entwickelnden Altocumuli, Cirrus aus sich auflösenden Cumulonimben usw.

Solche Wolkenumwandlungen, bei denen aus Teilen einer ursprünglichen Wolkengattung eine neue Wolkengattung entsteht, werden mit dem Namenszusatz “(…)genitus” bezeichnet, also z.B. cumulogenitus, altocumulogenitus, cumulonimbogenitus.

Dabei können beide Wolkengattungen, die alte und die neue, zusammen weiter am Himmel vorkommen. Die ursprüngliche Wolkengattung wird dabei auch als “Mutterwolke” bezeichnet.

Bei fast allen Wolkengattungen kommen solche Umwandlungen von Wolkenteilen vor. Nur bei Cirrus und Cirrostratus gibt es keine solche Teilentwicklungen in andere Wolkengattungen, diese lösen sich entweder in der Regel ohne weitere Umwandlung auf oder verdicken sich als Ganzes und gehen dann zum Beispiel in Altostratus über.

Bezeichnungen:
Cirrocumulogenitus
Altocumulogenitus
Altostratogenitus
Nimbostratogenitus
Stratocumulogenitus
(Stratogenitus – selten)
Cumulogenitus (für abendliches Ausbreiten von Sc aus Cu, früher: Vesperalis)
Cumulonimbogenitus (frühere eigenständige Bezeichnung für Ci aus Cb: Nothus)

(Hinweis: Ein Cumulonimbus (Cb) ist eigentlich stets eine Weiterentwicklung aus anderen Wolken. Da aber ein Cb in den allermeisten Fällen aus der Weiterentwicklung einer gesamten Cumuluswolke entsteht und nicht nur eines Teiles davon, gibt es einen echten “Cumulonimbus cumulogenitus” nur sehr selten.)

Die folgenden Bilder zeigen Genitus-Beispiele. Dabei sind zur Verdeutlichung die Mutterwolken in den Bildern ebenfalls noch zu sehen. In vielen Fällen wandeln sich die Wolken jedoch so weit um, dass die ursprüngliche Wolkengattung nicht mehr erkennbar ist. Dann ergibt sich eine genaue Wolkenklassifikation nur noch aus dem genauen Verfolgen der Wolkenentwicklung.

(Text + Bild, alle Rechte: Dr. Martin Gudd)
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Fractocumulus (alt)

F

Fractocumulus (alt):

Alte, nicht mehr gebräuchliche Bezeichnung (Kurzform: Fcu) für zerfetzte Cumuli, die bei windigem (Schauer-)Wetter, oft aber auch bei schöner und trockener Witterung auftreten, häufig zusammen mit anderen Entwicklungsformen von Cu. In Gebrauch zwischen 1863 und 1949.

Heutige Bezeichnung: Cumulus fractus.

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Fractostratus (alt)

F

Fractostratus (alt):

Alte, nicht mehr gebräuchliche Bezeichnung (Kurzform: Fst) für zerfetzte Wolkenteile, die zum einen bei trockener Witterung (zum Beispiel bei Hochnebel), zum anderen aber auch während oder nach Niederschlag (oftmals nach Schauern) in unmittelbarer Erdbodennähe aufgrund der Niederschlagsabkühlung entstehen. Man sieht diese Wolkenfetzen häufig an Hängen oder über Wäldern. In Gebrauch zwischen 1930 und 1949.

Heutige Bezeichnung: Stratus fractus, bei Schlechtwetter Pannus (unter Altostratus, Nimbostratus, Cumulus oder Cumulonimbus).

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