Wie entsteht Hagel?
Es gibt zwar diesbezüglich verschiedene Theorien, doch lässt sich die Frage nach der Entstehung von Hagel zur Zeit noch nicht eindeutig beantworten.
Hagelschläge entstehen vor allem dann, wenn durch kalte Luftmassen unterkühlte Wolken plötzlich mit warmer Luft zusammentreffen. Das ist beispielsweise der Fall, sobald bei entsprechend hohen Temperaturen in Bodennähe die überhitzten, oft wasserdampfgesättigten unteren Luftschichten durch natürlichen Auftrieb hochsteigen und auf die kalten oberen Luftschichten treffen. Dann lagern sich den in solchen unterkühlten Wolken unter bestimmten Bedingungen entstehenden Eiskristallen Wassertröpfchen an. Dadurch werden erstere immer größer und bilden schließlich kompakte Hagelkörner.
Zur Bildung von Hagelkörnern nimmt man heute folgendes an: Gewitter entstehen, wenn feuchte, in Bodennähe erwärmte Luftmassen senkrecht nach oben steigen. Dabei kühlen sie sich ab. Sobald eine kritische Temperaturgrenze, der "Taupunkt", unterschritten wird, kondensiert ein Teil des in ihnen enthaltenen Wasserdampfes und bildet unter bestimmten Bedingungen geformte Tropfen.
Eiskristallbildung
Die Bildung dieser "Wolkentropfen" in tieferen Zonen erfolgt aber nur dann, wenn das Wasser der aufsteigenden Luftmassen die Möglichkeit hat, sich an bereits vorhandene "Kondensationskerne" anzulagern. Als solche können gewisse Bestandteile von aus der Erdatmosphäre stammenden Staubteilchen fungieren.
Die Umwandlung der nun entstandenen Tropfen in Eis erfolgt aber nicht etwa zwangsläufig beim weiteren Aufsteigen der Wolkentropfen innerhalb des Aufwindstromes, sobald die Temperaturschwelle von 0°C passiert wird, sondern nur dann, wenn sie in dieser Zone auf "Gefrierkerne" treffen. Das geschieht aber wegen deren Seltenheit in der normalen, tiefer gelegenen Atmosphäre nur in sehr beschränktem Maße. Erst nach weiterem Aufsteigen und damit stärker unter 0°C sinkenden Temperaturen erfolgt zusätzlich zu dem bereits durch "Gefrierkerne" bedingten Gefrieren von Wassertropfen eine direkte Umwandlung von Wasserdampf zu Eis, wobei ein so genannter "Sublimationskern" einbezogen wird.
Die Zahl der eisbildenden Gefrierkerne nimmt erst mit der Höhe, also mit der im Bereich von 0°C bis -20°C fallenden Temperatur, in einem Ausmaß zu, das ein Vorhandensein genügend vieler Gefrierkerne für die Hagelbildung sichert.
Eiskristalle unter Luftstrom
Sinken die Temperaturen aber in größeren Höhen weiter, also unter -20°C, so findet die aufsteigende Luft eine solche Menge an Gefrierkernen vor, dass sich zwar sehr viele, aber nur sehr kleine Eiskristalle bilden. Diese verschweben in großen Höhen und vergrößern sich nicht zu Hagelkörnern.
Hagelbildung setzt daher einen aufsteigenden (oder fallenden) Luftstrom voraus, in dem sich bereits relativ große Eiskristalle befinden, an die sich ständig weitere unterkühlte Wassertropfen anlagern können, so dass zunächst ein Graupel und schließlich ein Hagelkorn entsteht.
Die moderne Meteorologie bemüht sich, im Rahmen wolkenphysikalischer Untersuchungen das Entstehen von Hagelkörnern innerhalb der verschiedenen Typen von Gewitterwolken zu klären. Auch die Flug- und Radartechnik wird in zunehmendem Maße zur Erforschung der Hagelentstehung eingesetzt. Daher kennt man heute bereits die Eigenschaften bestimmter Typen von Wolken, bei deren Entstehung unter großer Wahrscheinlichkeit mit einem Hagelschlag zu rechnen ist.