Wolke mit Loch! Wie entstehen Hole-Punch-Clouds?

Sie sind spektakulär anzusehen und bei genauem Hinsehen sogar häufig in den mittleren Breiten anzutreffen. Die Rede ist von sogenannten Hole-Punch-Clouds, einem speziellen Typ der Mischphasen-Wolken, bei denen sich im Inneren einer Stratocumulus-Wolke ein häufig kreisrundes Loch ausbreitet. Auch wenn der Entstehungsprozess gut wissenschaftlich nachvollzogen werden kann, ist es dennoch nicht immer klar, warum sich diese Wolken in unserer Atmosphäre bilden.

Eis als bevorzugte Oberfläche für Wasserdampf

Eine Erklärung für die Bildung dieser Wolken liefert der Wegener-Bergeron-Findeisen Prozess. Dieser besagt - in einfachen Worten - dass überschüssiger Wasserdampf als Kondensationsoberfläche immer eine Eisfläche über einer Flüssigwasserfläche bevorzugt. In der Atmosphäre gibt es Mischphasen-Wolken, also Wolken, die sowohl kleine Eiskörner als auch Wassertröpfchen beinhalten. Hier bewirkt der Wegener-Bergeron-Findeisen Prozess, dass die Eiskörner nicht nur bevorzugt wachsen, sondern sogar auf Kosten der Flüssigwasserphase.

Nun sind Stratocumulus-Wolken jedoch keine Mischphasen-Wolken, sondern bestehen zunächst nur aus flüssigen Wassertröpfchen. Bei ausreichender Unterkühlung der Wolke, also bei ausreichend niedriger Temperatur, kann jedoch ein einzelner Eiskeim den Wegener-Bergeron-Findeisen Prozess anstoßen und die Wolke somit langsam "vereisen" lassen.

Auch die bereits vorhandenen Wassertröpfchen können sich an die Eiskörner anheften und somit weiter zum raschen Wachstum der Eispartikel beitragen. Das sichtbare "Loch" inmitten der Wolke hat häufig zunächst die Erscheinung einer dünnen Eiswolke und hebt sich dadurch deutlich vom Rest der Wolke ab. Durch das rasche Wachstum der Eiskörner erreichen diese häufig eine kritische Größe, bei der sie nicht mehr in der Wolke gehalten werden können und nach unten herausfallen. Dabei entstehen die oft bei Hole-Punch-Clouds gesehenen Fallstreifen (virgae).

Woher kommt der Eiskeim?

Woher der Anstoß zur Formation dieses Wolkenphänomens kommt, ist wissenschaftlich noch nicht gesichert. Eine mögliche Erklärung hierfür liegt in der Luftfahrt. Die notwendigen Eiskeime könnten von Flugzeugen direkt in die Wolke eingetragen werden, wenn das Flugzeug durch die Wolke hindurchfliegt. Weiterhin ist es möglich, dass das Flugzeug über die Wolke hinweg fliegt und dabei größere Partikel von oben in die Wolke herabfallen.

Auch wenn - oder gerade weil - die Ursachen für die Entstehung noch nicht endgültig geklärt sind, sorgen Hole-Punch-Clouds häufig für Faszination unter den Betrachtern.

In seltenen Fällen können die frisch entstanden Eispartikel sogar weitere optische Phänomene auslösen wie z.B. einen Zirkumhorizontalbogen, eine Unterart des Halos.