Das kleine Buch vom Schnee

Was ist Schnee?

In der Luft ist Wasser - und zwar überall. Man kann es nicht sehen, denn es schwebt als Wasserdampf herum, aber es ist da. Wird diese feuchte Luft von der Erde erwärmt, dann wird sie weiter nach oben in den Himmel getrieben. Und wenn es dort oben kalt ist, kondensiert dieser warme Wasserdampf zu Wolken aus winzigen Wassertröpfchen und fällt als Regen auf die Erde zurück.

Wenn die Luft im Himmel aber frostig kalt ist, null Grad oder darunter, passiert etwas anderes. Wolken bestehen fast nur aus Luft und Wasser, aber sie enthalten auch winzige Teilchen Staub, Pflanzenpollen oder andere kleine Partikel. Wenn dann ein solches Teilchen sehr kalt wird, setzt sich der Wasserdampf daran fest und gefriert zu einem winzigen Eiskristall. Sobald der Eiskristall wächst, wird er schwerer und fällt zurück auf die Erde - und zwar als Schnee.

Kann es zu kalt sein für Schnee?

Ja und nein. In der Atmosphäre muss Feuchtigkeit vorhanden sein, damit Schnee gebildet werden kann. Sehr kalte Luft von minus 20 Grad oder darunter ist normalerweise sehr trocken, wodurch Schneebildung unwahrscheinlich wird. In den antarktischen Trockentälern fällt beispielsweise wenig Schnee, obwohl es dort sehr kalt ist - zuweilen zeigt das Thermometer dort minus 68 Grad. Obwohl die Temperaturen in diesen Trockentälern niedrig genug für Schnee sind, führt die Kombination aus geringer Luftfeuchtigkeit und trockenen Winden dazu, dass sich einfach nicht genug Wasserdampf in der Luft befindet, damit es schneien kann.

Unter bestimmten Umständen kann auch sehr kalte Luft feucht sein, beispielsweise über dem Meer oder in der Nähe von Heizkraftwerken. Dann aber schweben die Eiskristalle normalerweise weiter in der Luft, was man als Eisnebel bezeichnet.

Schneeflocken

Um die Schönheit einer Schneeflocke erfassen zu können, muss man die Kälte in Kauf nehmen.

Aristoteles

Wenn wir einer winzigen Schneeflocke durch ein Mikroskop bei ihrer Entstehung zusehen könnten, würden wir Folgendes sehen:

Zunächst ist da ein Staubkörnchen, das durch die Atmosphäre schwebt. Der Wasserdampf in der Luft beginnt, an dem Körnchen haften zu bleiben, und formt so ein Wassertröpfchen. Das Tröpfchen gefriert zu einer winzigen Eiskugel. Weil so immer mehr Wasserdampf an diesem Eiskügelchen haften bleibt, wächst es zu einem sechseckigen Eiskristall an. Wenn der Kristall weiterwächst, verästeln sich die sechs Ecken zu einem Stern. Während die Schneeflocke zur Erde hinabtrudelt, wachsen die Verästelungen weiter und bringen immer kleinere Zweige hervor, bis schließlich ein komplett ausgeformter Schneekristall entstanden ist.

Können zwei Schneeflocken genau gleich aussehen?

Schneeflocken entwickeln ihre einzigartige Form beim Herabfallen aus dem Himmel. Jede Änderung der Luftfeuchtigkeit oder Temperatur hat Auswirkungen auf ihre Form: Je feuchter und wärmer die Luft ist, desto komplexer und schöner wird die Struktur. Während die Schneeflocke zu Boden trudelt, wird sie durch unterschiedliche atmosphärische Bedingungen gewirbelt. Diese Veränderungen der Temperatur und Luftfeuchtigkeit führen dazu, dass die Schneeflocke in unterschiedliche Richtungen wächst. In einem Moment breitet sie ihre sechs langen Arme aus, und im nächsten bildet sie Seitenarme oder füllt die Lücken. Obschon Schneeflocken grundsätzlich sechseckig sind*, findet man sie in beinahe unendlich vielen Variationen, denn es gibt keine zwei Schneeflocken, die in exakt derselben Weise auf die Erde fallen und sich in exakt derselben Weise entwickeln. Schneeflocken können ihre Form auch verändern, wenn sie aufeinanderprallen, sich verklumpen und gemeinsam größere Schneeflocken bilden.

Wissenschaftler schätzen, dass jedes Jahr rund 24 Quadrillionen (24 000 000 000 000 000 000 000 000) Schneeflocken auf die Erde fallen und dass die Zahl der möglichen Formen sogar noch größer ist als die Anzahl der Atome im uns bekannten Universum. Will sagen: Es ist höchst unwahrscheinlich, dass man zwei Schneeflocken findet, die absolut identisch sind. Bei sehr kalter Luft kommt es vor, dass Schneeflocken einfach nur als Sechsecke, Plättchen genannt, bestehen bleiben, die sich, unter dem Mikroskop betrachtet, durchaus sehr ähneln. Molekularwissenschaftlich betrachtet sind aber auch diese kleinen Schneekristalle Unikate.

Eisregen und Hagel

Eisregen beginnt als Regen, der jedoch zu Eiskörnern gefriert, wenn er durch eine sehr kalte Luftschicht zwischen Wolken und Boden fällt. Hagelkörner entstehen dagegen in warmen Gewittern. Dabei werden Regentropfen, die sich an der Unterseite einer Wolke gebildet haben, an die Wolkenoberseite getrieben, wo es sehr viel kälter ist. Die Regentropfen gefrieren und fallen zurück unter die Wolke, wo sie erneut von einem Aufwind nach oben transportiert werden und wieder gefrieren. Erst wenn das Hagelkorn schwer genug ist oder der Aufwind nachlässt, fällt es auf die Erde. Schneidet man ein Hagelkorn auf, so erkennt man wie bei einem Baumstamm Ringe, an denen man ablesen kann, wie oft es innerhalb der Wolke nach oben getrieben wurde.

Schon gewusst?

Das größte Hagelkorn, das jemals vermessen wurde, fiel im Sommer 2010 in der Stadt Vivian in South Dakota auf die Erde. Das Hagelkorn hatte einen Durchmesser von knapp 20,5 Zentimetern und wog fast ein Kilo. In Deutschland hat der Hagelsturm von Reutlingen im Juli 2013 Geschichte geschrieben, als ein 14 Zentimeter großes Hagelkorn zu Boden fiel. Das größte Hagelkorn, das jemals in Großbritannien dokumentiert wurde, landete 1958 in Horsham, Sussex, hatte einen Durchmesser von 6,35 Zentimetern und wog 190 Gramm. Das britische Hagelkorn wog also nur wenig mehr als ein Kricketball oder ein Feldhockeyball, während das amerikanische Rekordexemplar so schwer war wie ein vom Himmel fallendes Tetra Pak Milch.

Megacryometeore

Der größte Eisklumpen, der jemals zu Boden gefallen ist, war jedoch kein Hagelkorn, oder zumindest keines der üblichen Art. Im Jahr 1849 berichtete die schottische Zeitung Ross-shire Advertiser über folgendes Ereignis:

»Auf der Farm Balvullich (.) ereignete sich am Montag vergangener Woche etwas Sonderbares. Unmittelbar nach einem der lautesten Donnerschläge, die man dort jemals vernommen hat, ging neben dem Bauernhaus ein großer unregelmäßig geformter Eisklumpen mit einem Umfang von etwa sechs Meter nieder. Er war schön anzusehen, von kristallartiger Gestalt und beinahe durchsichtig, ausgenommen eines kleinen Teils, der aus miteinander verklumpten Hagelkörnern ungewöhnlicher Größe bestand.«

Man streitet in der Wissenschaft darüber, was dieser Eisklumpen und die zahlreichen anderen, die in der Zwischenzeit weltweit gefunden wurden, tatsächlich sind. Die Untersuchungen dessen, was als »Megacryometeor« bekannt wurde, legen nahe, dass diese riesigen Eisklumpen weder im All noch durch Flugzeuge, die Wasser verloren haben, entstanden sind. Die Zusammensetzung der Rieseneisklumpen ähnelt vielmehr der von Hagel, was für die Theorie spricht, dass sie durch besondere atmosphärische Bedingungen hervorgerufen werden, die zumindest zum Teil auf die Klimaerwärmung zurückzuführen sind. Genauso entstehen wahrscheinlich auch Megacryometeore, wenn ein Eiskristall wiederholt durch feuchte Luft gedrückt wird und immer wieder aufs Neue gefriert, sodass er dabei mit mehreren Eisschichten überzogen wird. Die Klimaveränderung hat dafür gesorgt, dass sich sowohl die Luftturbulenzen wie auch der Wasserdampfgehalt in der Erdatmosphäre erhöht haben. Wenn sich der Witterungsverlauf in dieser Weise weiterentwickelt, werden Megacryometeore in Zukunft häufiger vorkommen.

Schneearten

»Hört, hört!«, rief der Eichelhäher aus dem nahen Baum, von wo ich ihn schon eine ganze Weile lang keckern gehört hatte. »Der Winter besitzt einen geballten, nussigen Kern, man muss nur wissen, wo man suchen soll.«

Henry David Thoreau

Nassschnee

Wenn Schnee durch feuchte Luft fällt, deren Temperatur wenig über dem Gefrierpunkt, aber unter zwei Grad liegt, haften die Schneekristalle aneinander und bilden größere lockere Flocken. Das nennt man Nassschnee, und weil er pappig ist, eignet er sich optimal für Schneeballschlachten und zum Schneemannbauen (siehe Kapitel »Spaß im Schnee«). Nassschnee kann aber auch Probleme bereiten, weil er schwerer ist als Pulverschnee. Man kann ihn nicht so einfach wegschaufeln, und seine Last liegt schwer auf Überlandleitungen und Ästen.

Pulverschnee

Wenn der Schnee durch kalte, trockene Luft fällt, null Grad oder darunter, bleiben die Kristalle klein und pulvrig. Dieser sogenannte Pulverschnee eignet sich optimal für Wintersport wie Skifahren und Rodeln. Pulverschnee kann man übrigens auch besser wegräumen als Nassschnee. Weil er so leicht ist, wird er allerdings schneller vom Wind aufgeweht und kann Schneeverwehungen bilden.

Wie viel Wasser ist im Schnee?

Eine Bauernregel besagt, dass zehn Zentimeter Schnee genauso viel Wasser enthält wie ein Zentimeter Regen. Aber stimmt das? Meteorologen beziehen sich auf das Wasseräquivalent, also wie viel Wasser aus einer bestimmten Menge Schnee entsteht. Ein Wasseräquivalent von beispielsweise 1:10 bedeutet, dass man einen Zentimeter Wasser erhält, wenn man zehn Zentimeter Schnee schmilzt. Bei trockenem Pulverschnee ist das Wasseräquivalent normalerweise bei etwa 1:15 bis 1:20, während es bei Nassschnee etwa 1:5 ist. Das durchschnittliche Verhältnis ist also 1:10, was bedeutet, dass die alte Faustregel gar nicht so falsch ist.

Schneefall

Jedes Jahr fällt etwa eine...