Cumulus

Es sind wie Stratocumulus eine haufenförmige Wolken des unteren Stockwerkes. Dabei lässt die Wolkenunterseite ein scharfes Kondensationsniveau erkennen und auch der konturenreiche Wolkenrand ist sehr deutlich von der Umgebung abgegrenzt. Die Wolkenoberseite ist turm- bis domförmig ausgebildet und generell erinnert das Aussehen mit den vielen Quellungen am Rand und der Wolkenoberseite an Blumenkohl. Die der Sonne zugewandten Bereiche sind von deutlich weisser Farbe, während die Schattenseiten meist sehr dunkel erscheinen.

• Entstehung von Cumulus

• Arten von Cumulus

• Unterarten von Cumulus

• Sonderformen von Cumulus

• Begleitwolken von Cumulus

• mögliche Verwechslungen bei Cumulus

• Deutung von Cumulus

Typische Cumulus: Klares Kondensationsniveau mit scharfer Untergrenze, Oberseite domförmig, Ränder klar abgegrenzt und kontrastreich. Zahlreiche Quellungen («Blumenkohl-ähnlich»)

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Entstehung von Cumulus

Cumulus-Wolken entstehen meist durch Hebung aufgrund von Thermik oder auch durch kleinräumigen orographisch erzwungenen Aufstieg. Sobald die Luftpakete den Taupunkt unterschreiten, setzt Wolkenbildung ein. Geliefert mit Feuchtigkeit aus den vom Boden aufsteigenden Luftpaketen wächst die Wolke in die Höhe. In diesen aufsteigenden Bereichen innerhalb der Wolke bilden sich die typischen Quellungen, die den Wolke ab einer gewissen Mächtigkeit ein Blumenkohl-artiges Aussehen verleihen.

Blumenkohl-Quellungen im Detail

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Bevor sich bei der Hebung die Wolke bildet, kann bereits ein Dunstschleier sichtbar sein. Dabei wird die Luft zwar so weit abgekühlt, dass die kleinen Dunstteilchen wachsen können, doch der Taupunkt wird noch nicht unterschritten. Sobald dies aber der Fall ist, können eigentliche Wolkentröpfchen entstehen. In dieser Frühphase sind es noch kleine flache Haufen (Art «Cumulus humulis»). Quellungen sind dann meist erst andeutungsweise zu erkennen.

kleine Cumulus humilis

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Mit weiterem Höhenwachstum werden die Quellungen immer deutlicher («Cumulus mediocris»). Wächst die Wolke weiter in die Höhe, dann sind es bald mächtige Türme, die sich weit ins mittlere Stockwerk erstrecken («Cumulus congestus»). Bei diesen mächtigen Cumuli sind dann sogar kurze Regenschauer möglich. Die Niederschlagsbildung erfolgt dabei durch das Zusammenwachsen von Wolkentröpfchen (warmer Regen) ohne Beteiligung von Eiskristallen. Sobald die oberen Bereiche gefrieren, geht die Wolke in eine Cumulonimbus über, die Gewitter mit Starkregen, sowie Blitz und Donner bringen können.

sich türmende Cumulus congestus

(Quelle: Famartin - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=54622646)

Verhindert eine Inversion oder sonst stabile Schichtung in einer bestimmen Höhe weiteres Wachstum, dann breiten sich die Cumuli seitlich aus. Dann bilden sich seitlich neben der eigentlichen Cumulus (je nach Höhe) Stratocumulus («Stratocumulus cumulogenitus») oder Altocumulus («Altocumulus cumulogenitus»). Dabei ist wichtig zu betonen, dass dabei die im Wachstum gestoppte Cumulus auch weiterhin eine Cumulus bleibt, einfach halt mit seitlich koexistierenden Strato- oder Altocumulus. Das weitere Wachstum bleibt vorerst gestoppt. Wird die stabile Schicht später durchtstossen (z.B. durch Tageszeit bedingte stärkere Sonneneinstrahlung), dann kann die Cumulus weiter wachsen.

Aus den Cumulus mediocris breiten sich seitlich Altocumuli aus

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Koexistierende Cumulus humulis und Stratocumulus

Cumuli können auch von unten in eine bereits existierende Schicht von Stratocumulus oder Altocumulus hineinwachsen oder diese gegebenenfalls durchstossen. Wenn das der Fall ist, dann ist keine seitliche Ausbreitung der Cumulus zu beobachten. Die Stratocumulus- oder Altocumulusschicht ist dann meist gegen die Cumulus etwas ausgedünnt.

Cumulus mediocris dringen durch eine Stratocumulus-Schicht

(Quelle: ©PnPy- stock.adobe.com)

Cumulus congestus können auch durch das Wachstum der Türme von Stratocumulus castellanus entstehen. In diesem Falle haben die koexistierenden Cumulus und Stratocumulus eine gemeinsame Wolkenbasis.

Das Wachstum der Cumuli wird nicht nur durch stabile Luftschichten, sondern auch durch das seitliche Ansaugen von Luft ausserhalb der Wolke (Eintrainment) behindert. Je trockener diese Frischluft, desto ausgeprägter ist dieser Effekt.

Bei turbulenten Winden können die Cumuli auseinandergerissen werden. Dabei bilden sich ausgefranste Ränder («Cumulus fractus»).

der Wind reisst einzelne Wolkenteile oder auch die ganze Wolke auseinander

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Ähnliche Effekte sieht man auch durch Windscherung (unterschiedliche Windgeschwindigkeit zwischen Wolkenunter- und obergrenze).

die Zunahme der Windstärke mit der Höhe lässt diesen Cumulus congestus zu Seite neigen

(Quelle: Par Ralph F. Kresge #0831 — http://www.photolib.noaa.gov/historic/nws/wea00088.htm, wea00088, Historic NWS Collection, Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=424348)

Cumulus-Wolken können nicht nur durch Thermik in den aufsteigenden Bereichen der Konvektionszellen entstehen (sofern die Luftpakete über das Kondensationsniveau gehoben werden) sondern auch durch die folgende Prozesse.

• im Gebirge durch orographische Aufwinde (Hangauf- und Hangabwind) (evtl. in Kombination mit Thermik), typischerweise im Bereich von sonnenbeschienen Hängen durch Hangaufwinde

an den von der Sonne beschienenen Hängen (hier Blick zum Südhang des Wettersteinmassives) bilden sich mit dem Hangaufwind bevorzugt Quellwolken

• durch starkes Wachstum der Türme von Stratocumulus castellanus («Cumulus stratocumulogenitus»)

  
  

• durch Umbildung von Stratocumulus oder Stratus

  
  

• Cumulus fractus: als Pannus-Fetzen unterhalb von Altostratus, Nimbostratus oder Cumulonimbus mit Niederschlag

> mehr zu diesen Prozessen im Abschnitt "Wolken-Entstehung und -Auflösung"

Arten von Cumulus

Cumulus humulis: kleine und flache Cumuli. Mit einer geringen vertikalen Ausdehnung sind sie viel breiter als hoch. Die Quellungen sind dabei, wenn überhaupt, erst andeutungsweise zu erkennen. Niederschlag ist daraus nicht möglich.

Cumulus humilis

(Quelle: Thomas Bresson - Own work, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=26189296)

Cumulus mediocris: deutliche vertikale Ausdehnung bis ungefähr so hoch wie breit. Die Quellungen sind deutlich erkennbar. Niederschlag daraus ist sehr selten. Meist wird dieses Entwicklungsstadium gegen die Mittagszeit erreicht.

Cumulus mediocris

(Quelle: By Incola - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23316151)

Cumulus congestus: mächtige Cumulus, die meist deutlich höher als breit ist. Die Form der Wolke erinnert mit den Quellungen an Blumenkohl. Es können sich kurzzeitige und lokale Regenschauer daraus bilden. Durch den Wind trennen sich zum Teil im oberen Bereich der Wolke Teile ab. Diese lösen sich dann rasch auf, evtl. auch unter Bildung von virga. Wenn die oberen Wolkenteile vereisen, dann findet die Verwandlung zu einer Cumulonimbus statt.

Cumulus congestus

(Quelle: CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=100358)

Cumulus fractus: Die Wolke wird den Wind stetig auseinandergerissen. Dabei entsteht das Wattebausch-artige Aussehen. Die Oberseite kann aber trotzdem noch die eher runde Form aufweisen. Da durch den störenden Wind auch das vertikale Wachstum begrenzt ist, handelt es sich in der Regel um flache und kleine Wolken. Das Aussehen verändert sich sehr schnell und kontinuierlich.

Cumulus fractus

(Quelle : CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=74401)

Unterarten von Cumulus

radiatus: parallele Bänder. In diesem Fall spricht man auch von Wolkenstrassen («cloud streets»). Meist ist es die Art «Cumulus mediocris».

Cumulus mediocris radiatus ("Wolkenstrassen")

(Quelle: ©photodigitaal.nl- stock.adobe.com)

Sonderformen von Cumulus

virga: Fallstreifen welcher den Boden nicht erreicht, in der Regel aus Cumulus congestus.

Cumulus mediocris virga

(Quelle: KANNABIRAN K - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=60353130)

praecipitatio: Niederschlag erreicht den Erdboden (in der Regel aus Cumulus congestus)

fluctus: wenn, dann bei Cumulus humilis

Cumulus humilis fluctus

(Quelle: GerritR - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=74787597)

arcus: horizontale Rolle im unteren Bereich der Wolke, selten bei Cumulus (siehe: Cumulonimbus)

tuba: aus der Wolke nach unten wachsender Rüssel, selten bei Cumulus (siehe: Cumulonimbus)

Begleitwolken von Cumulus

pannus: Wolkenfetzen unter der eigentlichen Cumulus

pileus: mit Kappe über der Hauptwolke

Cumulus mediocris pileus

(Quelle: By James St. John - Pileus cloud & cumulus clouds (mid-afternoon, 9 August 2016) (Yellowstone, Wyoming, USA), CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=87767178)

velum: mit einem seitlichen Schleier («Altostratus-Ring»)

Cumulus congestus velum

(Quelle: Simon Eugster/Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=101211)

mögliche Verwechslungen bei Cumulus

• sehr hohe Wolke, die im oberen Bereich eine faserige («Cirrus-ähnliche») Struktur mit undeutlichen Rändern aufweist (Zeichen der Vereisung), evtl. mit Amboss und/oder Blitz und Donner: Cumulonimbus

  
  

• langandauernder Regen: Altostratus oder Nimbostratus

  
  

• Wolkenuntergrenze undeutlich, Obergrenze meist flach, Ränder undeutlich abgegrenzt und eher kontrastarm: Stratocumulus

  
  

• sieht aus wie Cumulus fractus, aber Unterseite durchgehend eckig-zerrissen: Stratocumulus floccus

  
  

• sieht aus wie Cumulus fractus, aber Wolke aus rundum eckig-ausgefransten Fetzen: Stratus fractus

Deutung von Cumulus

• die Cumuli zeigen grundsätzlich kleinräumige Aufwinde an, die entweder thermisch oder orographisch (bzw. Kombination aus beiden) bedingt sind

  
  

• bei starkem Wachstum können sich Cumuli zu mächtigen Cumulonimbi weiterentwickeln, die Starkregen und evt. Blitz und Donner bringen können. Es lohnt sich das Wachstum der Cumuli während des Tagesverlaufes stets im Blick zu haben. Je früher und schneller die Cumuli in die Höhe wachsen, desto grösser ist das Risiko einer späteren Gewitterbildung. Altocumulus castellanus am frühen Morgen oder Pileus-Kappen während des Wachstums, zeigen eine Atmosphäre an, wo die Entwicklung zu Cumulonimbus günstig ist.

  
  

• Wenn sich die Cumuli ab einem bestimmten Zeitpunkt seitlich ausbreiten, dann liegt darüber eine Inversion oder sonst eine stabile Luftschichtung vor, welche die Thermik-Hebungen und somit weiteres Wachstum der Wolke stoppt. Für erste kann dann Entwarnung gegeben werden, doch das Wetter muss weiter beobachtet werden: Wenn später die Inversion durchstossen wird (z.B. bei höherem Sonnenstand mit stärkerer Thermik), dann kann die Wolke weiterwachsen (sichtbar als Türme).

  
  

• werden die Cumuli durch Winde auseinandergerissen («Cumulus fractus»), dann ist deren Wachstum stark erschwert und dadurch die Gewitterneigung eher gering