Klimawandel und die Veränderungen beim Wetter und Gewitter

Auch wenn sich das Wort Rekord erstmal nach etwas gutem anhört, so gelangt man sobald das Wort Wetter im selben Zusammenhang fällt schon eher mal zu dem Eindruck, dass es eben nicht mehr um etwas geht, was unbedingt gut und schön ist. Der WMO-Ausschuss für Wetter- und Klimaextreme, befasst sich unter Anderem mit den Aufzeichnungen von Gewittern und Unwettern. Von der wurde vor einiger Zeit bestätigt, dass am 31. Oktober 2018 der wohl längste Blitz der Welt an der argentinisch/brasilianischen Grenze erfasst wurde. Der bis dahin längste Blitz wurde am 20.06.2007 im US-Bundesstaat Oklahoma erfasst und hatte eine Länge von 321 km.

Wenn man mal bedenkt, dass die ISS in einer höhe von ca. 410 km über unseren Köpfen hinwegschwebt, ist das schon eine beachtliche Länge. Allerdings bewegen sich diese Blitze in solchen Fällen horizontal zwischen den Wolken. Der Blitz der am 31. Oktober erfasst wurde, hatte allerdings schon eine beachtliche Länge von mehr als 700 km. Das ist eine Strecke von Kiel nach München. Mit anderen Worten, war dieser Blitz mehr als doppelt so lang, wie der bis Dato erfasste längste Blitz. Mal ganz davon abgesehen, dass dieser Blitz sich auch nur horizontal innerhalb der Wolken ausgebreitet hat, kann man sich nicht vorstellen, was für eine irrsinnige Energie in diesem Moment freigesetzt wurde.

Aber nicht nur die Länge eines Blitzes hat zugenommen, sondern auch die Zeit einer solchen Entladung hat zugenommen, zumindest was den Rekord angeht. Ein durchschnittlicher Blitz benötigt für seine Entladung auf der Erde, grade Mal 0,07 Sekunden und setzt dabei eine Energie von ca. 23,5 kW/h frei. Bis März 2019 lag die längste Dauer einer Entladung eines solchen Blitzes bei 7,74 Sekunden. Die Rechnung ist einfach. Wenn in einer Zeit von 0,07 Sekunden schon 23.5 kW/h freigesetzt werden, dann erkennt man schnell, dass die freigesetzte Energie bei diesem Blitz dann sehr schnell das 100-fache übersteigt. Der am 4 März 2019 gemessene Blitz, hatte eine Entladungszeit von erstaunlichen 16,73 Sekunden und damit würde sich der Wert für die abgegebene Energie nochmal mehr als verdoppeln.

Das ist aber nur, wenn man von einem durchschnittlichen Blitz ausgeht. Wie und mit welcher Energie sich so eine Blitz entlädt ist recht unterschiedlich und hängt damit auch von einigen Faktoren ab, wie zum Beispiel Luftfeuchtigkeit oder die Entfernung, die der Blitz vom Ort seiner Entstehung zum Boden zurücklegen muss. Im Durchschnitt liegen die Entfernungen zwischen 1 km und 3 km. Der Potentialunterschied, also der Spannungsunterschied zwischen der Gewitterwolke und Erde muss mindestens einige 10.000.000 Volt betragen, damit ein Blitz entstehen kann und umso größer die Entfernung zwischen Wolke und Erdboden ist, desto größer muss die Spannung sein. Diese hohen Spannungen werden aber nur in der Entstehungsphase benötigt, anschließend verringert sich die Spannung deutlich, ist aber immer noch mehrere Millionen Volt stark.

Wenn man also hier und da schon mal hört, dass man das Gefühl hat, dass die Gewitter an Intensität zugenommen haben, dann ist das mit diesen Rekorden schon irgendwie bewiesen. Zum Nachtrag wollte ich dann nochmal den Donner in seiner Entstehung als Erklärung niederschreiben. Im Endeffekt ist der Knall nach einem Blitz, nichts anderes als Luft die sich schlagartig ausdehnt. Bei dem Einschlag eines Blitze entstehen sehr hohe Temperaturen von 30.000 Grad und mehr. In dem Moment wird die Luft dann auf eben auch auf diese Temperatur erhitzt. Im Moment des Einschlags, wirkt der Blitz wieder das was aus einer Batterie rauskommt, Gleichstrom, nur eben millionenfach höher.

Das hat zur Folge, dass sich um den Blitz herum ein sehr starkes Magnetfeld aufbaut, was die Luft für die Zeit des Einschlags daran hindert, sich auszudehnen. Also wird die Luft, die sich durch die extreme Erhitzung auch extrem ausdehnen will, wie in einem Schlauch festgehalten. Ist die Entladung des Blitzes abgeschlossen, bricht auch das Magnetfeld zusammen und die Luft kann sich jetzt schlagartig ausdehnen. Das ist der Knall den man dann als Donner wahrnimmt. Eigentlich ist es auch nur ein lauter Knall, das hört man dann am ehesten, wenn der Blitz in nicht all zu großer Entfernung einschlägt. Das Grollen was man dann hört, wird durch Echos und Überlagerungen der Echos erzeugt, ist aber nichts anderes als der Knall der durch den Blitz erzeugt wird.

Obwohl die physikalischen Zusammenhänge beim Blitz noch nicht vollständig aufgeklärt sind, werden auch heute schon noch weitere, wichtige Unterscheidungen gemacht. Es gibt Wolken-Wolken-, Wolken-Erde- und Erde-Wolken-Blitze. Sowie Blitze, die den durch entstandenen Blitzkanal (Plasma) eines vorausgegangenen Blitzes sozusagen ausnutzen für ihre Entladung. Mir ist auch in der Literatur zu diesem Thema lediglich der Begriff Ampere pro Sekunde für die Bestimmung der Stärke eines Blitzes begegnet. Die Bezeichnung Kilowatt pro Stunde für Blitz-Stärke kenne ich nicht.

Diese Bezeichnung wäre auch irreführend, legt sie den Gedanken nahe, man könne aus Blitzen elektrischen Haushaltsstrom erzeugen. Viel bezeichnender ist der Verlauf des Stromes über die Zeit beim Blitz am Einschlagsort. Ein durchschnittlicher Wolken-Erde-Blitz wird mit etwa 60000 Ampere beziffert. Es wird angegeben, dass die Entladung innerhalb von 200 Millisekunden erfolgt, wobei sich diese Zeit verlängern kann, wenn die gefürchteten "Stromschwänze" auftreten bei nicht-exponentiellem Verlauf der Entladung. Diese Dinge findet man in jedem Fachbuch zum Blitzableiterbau genauer dargelegt.

Die Werte sind auch nur sehr vereinfacht. Mit ein wenig Erfahrung in Elektrotechnik, ist das dann aber völlig logisch. Die Angabe kW/h gibt ja im Prinzip nur an, dass man eine bestimmte Leistung für eine gewisse Zeit abrufen könnte. In dem Beispiel waren es 23,5 kW/h, das heißt nichts anderes, als dass man 23.500 Watt für 1 Stunde zur Verfügung hätte. Das ist ungefähr die Leistung, die ein Einfamilienhaushalt in 5 Jahren verbrauchen würde und für diese theoretische Leistung bräuchte ein durchschnittlicher Blitz grade mal 0,07 Sekunden, oder eben 70 Millisekunden. Das sollte nur mal dazu dienen, um aufzuzeigen, was für eine gewaltige Energie in nur einem durchschnittlichen Blitz stecken kann. Die Angabe für Ampere/Sekunde, oder ähnliche Angaben, sind nichts anderes als rausgerechnete Angabe aus dem was ich mit den kW/h beschrieben habe. Es ist also nicht falsch, sondern nur eine andere Form der Angabe und für die Meisten wohl auch wesentlich einfacher nach zu vollziehen. Jeder der in einem Haushalt lebt, weiß auch wie viel er in diesem Haushalt an Energie verbraucht, aber kaum einer kann was mit einer Amperesekunde anfangen. Das fand ich für meinen Bericht dann doch zu technisch.

Auch was die Informationen angeht, wollte ich mich lediglich auf die Rekorde und die damit verbundene Energie beschränken, einfach nur um aufzuzeigen, dass die Energie die dabei freigesetzt wird, sich doch verändert hat und in meinen Augen damit auch wesentlich gefährlicher. Natürlich kann man die Energie eines Blitzes nicht speichern, was aber im Endeffekt nur daran liegt, dass man dieser gewaltigen Energie nicht Herr werden würde. Eine Leitung zu entwickeln, die dieser Belastung stand halten würde, könnte man eventuell noch herstellen, das ist nichts anderes als eine wenig Materialkunde und Mathematik. Es scheitert eher daran, dass es kein Speichermedium gibt, was diese Energie in dieser kurzen Zeit speichern könnte. Der angeblich schnellste Akku könnte in einer halben Minute, also 30 Sekunden komplett aufgeladen sein. Bei einem handelsüblichen Akku spricht man bei 3,7 Volt meist von Akku´s die ca. 2,5 bis 3 Ah (Amperestunden) haben. Das ist schon eine enorme Leistung. Umgerechnet wäre das eine Leistung von ca. 10 Wh (Wattstunden) oder anders gesagt eine Leistung von 0,01 kWh (Kilowattstunden) und das eben in 30 Sekunden im Gegensatz zu der Zeit eines Blitzes, der im Durchschnitt grade mal 0,07 Sekunden benötigt um das 2000 fache der Energie freizusetzen, die der derzeit schnellste Akku aufnehmen kann.

Auch die x-Millionen an Volt sind nicht mal das Problem. Jeder Weidezaun an der Kuhweide hat eine Spannung zwischen 10.000 und 100.000 Volt, der Strom ist eben nur sehr sehr klein. Selbst in den Überlandleitungen werden Spannungen von mehr als 100.000 Volt übertragen, maximal sogar bis 1.150.000 Volt. Das macht man auch deswegen, weil man dann die benötigte Leistung durch den wesentlich kleineren Strom mit weniger Verlusten übertragen kann. Und da liegt eben der Knackpunkt, warum man einen Blitz nicht in der Lage ist zu speichern. Bei einem Blitz, ist mit mehreren Millionen Volt nicht nur die Spannung so hoch, sondern mit bis zu 200.000 Ampere auch der Strom unglaublich hoch. Diese unglaublich hohe Leistung, die dabei entsteht, lässt sich nicht so einfach umleiten und damit auch speichern.