Wetterthema: Donner
In den kommenden Tagen wird es in Deutschland Gewitter geben. Sofern Ihr Wohnort ein Gewitter abbekommt, werden Sie auch Donner hören. Wie entsteht ein Donner und wie weit ist er zu hören?
Die Ursache für jeden Donner ist ein Blitz. Das heißt grundsätzlich geht einem Donner ein Blitz voraus, der je nach Entfernung des Gewitters aber nicht immer wahrgenommen wird. Im Blitzkanal wird viel Energie umgesetzt. Dabei erhitzt sich die Luft auf bis zu 30 000°C, was dem Sechsfachen der Temperatur an der Sonnenoberfläche entspricht. Das führt zu hohem Überdruck und einem explosionsartigen Ausdehnen der Luft, wodurch eine Schockwelle ausgesendet wird. Nach einigen Metern wandelt sie sich in langsamere Schallwellen um, die in weniger als 1km Entfernung zum Blitz wie ein hochfrequenter Knall klingen. Mit steigender Entfernung stehen die niederen Frequenzen immer mehr im Vordergrund, weil die hohen Frequenzen durch atmosphärische Absorption herausgefiltert werden. Durch die unterschiedliche Laufzeit der Schallwellen von den verschieden weit entfernten Teilen des Blitzkanals und durch Reflexionen an Wolken, an Inversionen und am Erdboden entsteht das Donnerrollen. Die meisten Donner beginnen mit einem leiseren aggressiven Zischen, ehe der Hauptknall folgt. In diesem Fall war ein Seitenast der Blitzentladung dem Beobachter am nächsten. Bei Einschlägen in der unmittelbaren Umgebung knallt es ohne Vorwarnung, weil der Schall der Hauptentladung zuerst eintrifft. Der Schall legt pro Sekunde etwa 340 Meter zurück. Da man den Blitz praktisch sofort sieht, verrät der Abstand zwischen Blitz und Donner die Entfernung des Gewitters. Drei Sekunden machen einen Kilometer aus.
Die Hörweite eines Donners hängt unter anderem von der Stärke der Blitzentladung ab. Den Donner eines durchschnittlich starken Blitzen hört man unter normalen Bedingungen etwa 20 Kilometer weit, ein Wert der in der Literatur immer wieder angegeben wird. Schwache Blitze sind kaum 10 Kilometer weit zu hören. Die stärksten Blitze sind solche, die positive Ladungen transportieren. Sie sind dementsprechend weiter zu hören und sie klingen auch anders als die wesentlich häufiger vorkommenden negativen Blitze. Einen positiven Blitz erkannt man in der Regel daran, dass es mehrfach intensiv knallt und der Anteil tiefer Frequenzen dabei recht groß ist. Wolkenblitze sind in vielen Fällen nicht so stark und aufgrund der Wolkenhöhe auch etwas weiter vom Beobachter entfernt. Sie erzeugen oftmals ein blechern klingendes Grummeln. Am auffälligsten ist das im Aufwindbereich von Superzellen. Viele nicht sonderlich starke Wolkenblitze erzeugen dort häufig ein Dauergrummeln, die einzelnen Donner können dabei nicht voneinander unterschieden werden. Aber auch Wolkenblitze können sehr stark sein und trotz ihrer Distanz zum Erdboden recht laut werden.
Die Hörweite eines Donners ist aber nicht nur von der Stärke des Blitzes abhängig, sondern auch von den atmosphärischen Gegebenheiten. Neben der Windrichtung ist die Temperaturschichtung entscheidend. Ein Donner ist umso weniger weit zu hören, je rascher die Temperatur mit der Höhe abnimmt. Ein in 10 Kilometern Entfernung frisch entstandenes Hitzegewitter hört sich an einem Beobachtungsort, an dem es noch nicht abgekühlt hat, eher unscheinbar an. Der gegenteilige Effekt liegt vor, wenn es oberhalb des Beobachters eine Schicht gibt, in der die Temperatur mit der Höhe zunimmt. Gewitter sind über weite Distanzen hörbar, wenn man sich unterhalb einer Inversionsschicht befindet. Inversionen sind eigentlich nicht förderlich zur Entstehung von Gewittern. Die Schichtung muss labil sein, damit die Luft vom Boden bis in große Höhe aufsteigen kann. Es gibt aber Situationen, in denen es trotz einer Inversion zu Gewittern kommt. Zur Gewitterbildung ist nicht unbedingt ein Aufsteigen der Luft vom Bodenniveau nötig. Das Ausgangsniveau der im Cumulonimbus aufsteigenden Luft kann sich in Schichten bis ungefähr 1500m über Grund befinden, womit nächtliche Gewitterentstehungen trotz Bodeninversion verständlich werden. Wenn der Gewitterprozess erst einmal in Gang gekommen ist, können diese über Gebiete hinwegziehen, die in den unteren Schichten überaus stabil geschichtet sind. Auf diese Art sind in der Nähe von Küsten auch am Tag Gewitter trotz Inversionsschicht möglich. Eine Inversion bei gleichzeitiger Gewitteraktivität schafft günstige Bedingungen für die Ausbreitung des Schalls. Schallwellen werden an Inversionen in Richtung Boden gebrochen, anstatt vom Boden weg, wie bei der normalerweise vorliegenden Temperaturabnahme mit der Höhe. Der Schall bleibt also unterhalb der Inversion gefangen. Nächtliche Gewitter lassen sich in Deutschland auf diese Art in Ausnahmefällen 60 bis 70 Kilometer weit hören. Ein Küstenabschnitt mit häufigen Gewittern bei einer bodennahen Inversion findet sich in Südwestfrankreich zwischen Bordeaux und Biarritz. Dort sind die Gewitter auch am Tage häufig weiter als 50 Kilometer zu hören. Die enorme Hörweite der Gewitter an der Atlantikküste lässt sich wie folgt erklären: Die Gewitter entstehen in den Pyrenäen oder im Bergland Nordspaniens und ziehen von dort zur Atlantikküste. Zugleich weht in den unteren Luftschichten oft ein kühler Seewind.