Die Jagd nach dem großen Hagel

May 11, 2023

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Hagelkörner in Rekordgröße fallen links und rechts, die Hagelschäden nehmen zu. Aber es gibt überraschend wenig Forschung, die erklärt, warum.

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Von Oliver Whang

Im August, ein paar Tage vor seinem 68. Geburtstag, ging Leslie Scott, ein Viehzüchter in Vivian, SD, zur Post, wo er schlechte Nachrichten erhielt. Sein Weltrekord sei gebrochen worden, sagte ihm der Angestellte. Das heißt, der Hagelkörner, den Mr. Scott im Jahr 2010 gesammelt hatte und der einen Durchmesser von 20 cm hatte und fast zwei Pfund wog, war nicht mehr der größte, der jemals aufgezeichnet wurde. Einige Leute in Kanada hätten ein größeres Exemplar gefunden, sagte der Verkäufer.

„Ich war das ganze Wochenende über traurig“, sagte Herr Scott einige Tage, nachdem er die Nachricht gehört hatte. „Ich habe allen erzählt, dass mein Rekord gebrochen ist.“

Zum Glück für Mr. Scott war das nicht ganz richtig. Am 1. August sammelte ein Team von Wissenschaftlern der Western University in London, Ontario, ein riesiges Hagelkorn, als es in Alberta, etwa 75 Meilen nördlich von Calgary, einem Sturm nachjagte. Der Hagelkörner hatte einen Durchmesser von fünf Zoll und wog etwas mehr als ein halbes Pfund – halb so groß und ein Viertel so schwer wie der von Mr. Scott. Es handelte sich also nicht um einen Weltrekord, sondern um einen kanadischen.

Das kanadische Hagelkorn hat die Liste der in den letzten Jahren aufgestellten regionalen Rekorde erweitert, darunter Alabamas im Jahr 2018 (5,38 Zoll lang, 0,612 Pfund), Colorados im Jahr 2019 (4,83 Zoll, 0,53 Pfund) und Afrikas im Jahr 2020 (ungefähr sieben Zoll lang). , Gewicht unbekannt). Australien stellte 2020 einen nationalen Rekord auf und stellte ihn dann 2021 erneut auf. Der Rekord von Texas wurde 2021 aufgestellt. Im Jahr 2018 brachte ein Sturm in Argentinien so große Steine ​​hervor, dass eine neue Klasse von Hagel eingeführt wurde: gigantisch. Größer als eine Honigmelone.

Doch der Rekord ging mit erhöhten Hagelschäden einher. Obwohl die Häufigkeit gemeldeter „Hagelereignisse“ in den Vereinigten Staaten den niedrigsten Stand seit einem Jahrzehnt erreicht, beliefen sich die Versicherungsansprüche für durch Hagel beschädigte Autos, Häuser und Ernten laut einem aktuellen Bericht von Verisk, einem Risikobewertungsunternehmen, im Jahr 2021 auf 16,5 Milliarden US-Dollar – der höchste aller Zeiten. Hagel kann Pflanzen bis zum Stängel abreißen und Kleinwagen effektiv zerstören. Zehn Jahre nach dem Rekordsturm in Vivian sind die Blechdächer einiger Gebäude immer noch verbeult. Am Mittwoch tötete ein Hagelsturm in der spanischen Region Katalonien ein Kleinkind.

„Es ist eine der wenigen Wettergefahren, für die wir nicht unbedingt bauen“, sagte Ian Giammanco, Meteorologe am Insurance Institute for Business & Home Safety. „Und es wird immer schlimmer.“

Obwohl der Klimawandel wahrscheinlich eine Rolle bei diesen Trends spielt, sagen Wetterexperten, könnte eine umfassendere Erklärung etwas mit dem selbstanregenden Zusammenspiel von menschlichem Verhalten und wissenschaftlichen Entdeckungen zu tun haben. Während sich Stadtteile in Gebiete ausbreiten, in denen starker Hagel und größere Hagelschäden auftreten, haben Forscher große Hagelkörner aufgespürt und ihre Ausmaße dokumentiert, was das öffentliche Interesse geweckt hat und zu weiteren Untersuchungen einlädt.

Julian Brimelow, der Direktor des Northern Hail Project, einer neuen Zusammenarbeit kanadischer Organisationen zur Erforschung von Hagel, dessen Team im August das Rekord-Hagelkorn entdeckte, sagte: „Es ist eine ziemlich aufregende Zeit, Hagelforschung zu betreiben.“

Die Fixierung auf großen Hagel reicht mindestens bis in die 1960er Jahre zurück, als sowjetische Wissenschaftler behaupteten, sie könnten die Größe der Hagelkörner eines Sturms erheblich reduzieren, indem sie Chemikalien in die Atmosphäre verteilen. Die als Cloud Seeding bezeichnete Methode versprach, Ernteschäden in Millionenhöhe pro Jahr einzusparen.

In den 1970er Jahren finanzierten die Vereinigten Staaten das National Hail Research Experiment, um die Ergebnisse der sowjetischen Experimente zu reproduzieren, diesmal durch Wolkenbildung in Hagelstürmen über Nord-Colorado. Anschließend sammelten die Wissenschaftler die größten Hagelkörner, die sie finden konnten, um zu sehen, ob es funktionierte.

Es hat nicht. Und ein Jahrzehnt der Forschung zeigte, dass die sowjetischen Bemühungen wahrscheinlich auch nicht funktioniert hatten. Beide Länder gaben die Idee schließlich auf und die Hagelforschung geriet ins Stocken, obwohl die Wolkenbildung zur Steigerung von Regen und Schneefall auf der ganzen Welt fortgesetzt wurde – und bis heute anhält.

Während dieser Flaute im Jahr 1986 wurde in Gopalganj, Bangladesch, während eines Sturms, bei dem 92 Menschen ums Leben kamen, ein Hagelkorn mit einem Gewicht von angeblich 1,02 Kilogramm gesammelt – etwa zweieinhalb Pfund, das schwerste, was jemals gemessen wurde. Sämtliche Aufzeichnungen über das Hagelkorn – mit Ausnahme von Augenzeugenberichten und seinem angeblichen Gewicht – gingen verloren. Der Gopalganj-Stein wurde unter Hagelforschern zu einer Art Fabel, mit der eine Moral verbunden war: Es gab große Hagelkörner, aber die Dokumentation war von entscheidender Bedeutung.

Dies veranlasste Kiel Ortega, einen Meteorologen, der 2004 mit der Hagelforschung begann, mit der Kaltakquise zu beginnen. Mithilfe von Google Earth fand er Unternehmen, die den Stürmen im Weg standen, und rief sie an, um aktuelle Informationen vor Ort zu erhalten. „So sehr ich es auch mag, Stürme zu jagen“, sagte er, „irgendwann wird man nicht mehr genug Geld oder Leute haben, um weiter rauszugehen.“

Wettermodelle gaben Hinweise darauf, wo sich Hagel bilden könnte und wie groß die durchschnittliche Größe der Hagelkörner sein könnte, doch ihre Vorhersagen lagen oft weit daneben. Also stellte Herr Ortega ein Team aus Forschern und Studenten zusammen, um Berichte zusammenzustellen, wann immer sich in den Vereinigten Staaten ein schwerer Hagelsturm bildete. Wie groß war die „Hagelschwade“ – der Bereich des Sturms, der Hagel fallen ließ? Wie groß war das größte Hagelkorn?

Die meisten Meldungen über Rekordhagel stammen von Zivilisten, doch oft mangelt es an Genauigkeit. Das Erste, was die meisten Menschen tun, wenn sie ein großes Hagelkorn finden? Machen Sie ein Foto. Zweite? Zeigen Sie es ihrer Familie oder ihren Freunden. Dritte? Legen Sie es in den Gefrierschrank – dort kann die Sublimation, der Phasenwechsel von festem Eis zu Wasserdampf, das Hagelkorn mit der Zeit schrumpfen lassen.

Herr Scott in Vivian bewahrte seinen Weltrekord wochenlang im Gefrierschrank auf, bevor jemand vom National Weather Service ihn offiziell messen und wiegen konnte. In dieser Zeit sei es um etwa sieben Zentimeter geschrumpft, sagte er. „Ich wusste einfach nicht, was ich hatte“, sagte er. „Es sind viel mehr Hagelkörner gefallen, und es waren größere als die, die ich aufgefangen habe.“

In jedem Hagelkorn steckt eine Geschichte, die auf mysteriöse Weise in Form und Schichtung eingraviert ist. Um die Geschichte zu entschlüsseln, verwenden Wissenschaftler mathematische Modelle, um vorherzusagen, wo der Hagel fallen wird und wie er aussehen wird; Anschließend sammeln und analysieren sie tatsächliche Hagelkörner, um diese Modelle zu verfeinern und den Weg eines Steins vom Sturm zum Boden zusammenzusetzen.

Aber einige der grundlegendsten Merkmale von großem Hagel bleiben weiterhin rätselhaft; Die Umfrageverfahren sind inkonsistent und die Finanzierung ist knapp. Wie schnell fallen diese Hagelkörner? Was gibt einem Hagelkorn seine Form? Wie groß kann ein Hagelkorn werden?

„Hageldaten sind schrecklich“, sagte Dr. Brimelow. „Es ist wahrscheinlich einer der schlechtesten Datensätze auf dem Planeten.“

Fast jeder Hagel entsteht in Superzellen oder Stürmen mit langsam rotierenden Aufwinden aufsteigender Luft. Kleine Eisstücke, sogenannte Embryonen, werden wie „eine Partikelfontäne“ in diese Aufwinde geschwemmt, sagte Matt Kumjian, ein Meteorologe an der Penn State University, der die innere Dynamik von Stürmen untersucht. Die Embryonen zerplatzen in Wassertropfen und werden zu Hagelkörnern, die weiter wachsen, bis sie zu schwer sind, um in der Schwebe zu bleiben, und dann zu Boden fallen.

In den letzten Jahren sind Dr. Giammanco und seine Kollegen durch Nordamerika gereist und haben 3D-Scans großer Hagelkörner erstellt. Später im Labor rekonstruierte das Team mithilfe der „wahrscheinlich fortschrittlichsten Eismaschine der Welt“, sagte Dr. Giammanco, die Hagelkörner, um deren Fallgeschwindigkeit und den Schaden, den sie anrichten könnten, zu berechnen.

Herr Ortega und seine Kollegen haben Hochgeschwindigkeitsfotografie eingesetzt, um große Hagelkörner in Bewegung einzufangen. Dazu müssen wir vor Superzellen sprinten und Kamerasysteme einrichten, um besser zu verstehen, wie schnell sich das Eis bewegt, wenn es auf den Boden trifft, und welche Form es kurz vor dem Aufprall annimmt.

Jedes Detail ist ein Hinweis. Eine trübe Hagelschicht weist darauf hin, dass das Wasser sofort auf dem Embryo gefror und Luftblasen im Inneren eingeschlossen hat. Klares Eis bedeutet, dass das Wasser vor dem Gefrieren Zeit hatte, sich um den Embryo auszudehnen. Es wird angenommen, dass kugelförmige Hagelkörner in der Superzelle herumgewirbelt sind; Stachelige schießen wie Kometen durch den Sturm.

Das Ende der Geschichte eines Hagelkorns ist oft das, was die öffentliche Aufmerksamkeit erregt. Wenn etwas Eis Ihre Windschutzscheibe zerbricht, interessiert es Sie dann wirklich, welchen Weg es durch eine Superzelle genommen hat? Aber, so Dr. Kumjian, könne die Rückverfolgung der Ontogenese des Hagels Wissenschaftlern dabei helfen, besser vorherzusagen, wo und wann als nächstes große Hagelkörner fallen werden.

Der Rekord-Hagelkorn in Kanada wurde gesammelt, als das Northern Hail Project eine Superzelle auf ihrem Weg durch Zentral-Alberta abfing. Die Forscher verwendeten Radarvorhersagen, um die Richtung des Sturms vorherzusagen, und hielten dann etwa 20 Minuten, nachdem die Hagelschwade vorbeigezogen war, an einem Straßenabschnitt an. Der Boden war mit Hagelkörnern in Baseballgröße übersät, von denen die Forscher die größten einsackten und einfrierten.

Die größten Hagelkörner „sind eigentlich eher von akademischem Interesse“, sagte Dr. Brimelow, weil sie „in so geringen Konzentrationen auftreten, dass sie nicht wirklich so gefährlich sind wie Hagel in Golfballgröße.“ Aber, sagte Dr. Kumjian, die Suche nach „dem absoluten Worst-Case-Szenario“ könne Prognosemodelle verfeinern und dabei helfen, die Dynamik von Superzellen zu erklären. Die Untersuchung einzelner Hagelkörner im Laufe der Zeit kann einen großen Einfluss auf das Verständnis von Stürmen haben. Und, sagte er, es gibt die unwiderstehliche Frage: Wo sind die Grenzen der Natur?

Dr. Kumjian und Dr. Brimelow haben eine Datenbank der größten weltweit registrierten Hagelkörner erstellt. Die beiden glauben, die maximal mögliche Hagelgröße ermittelt zu haben: knapp über drei Pfund und etwa einen Fuß im Durchmesser. Sie werden ihre Ergebnisse im September auf dem zweiten nordamerikanischen Hagelforschungsworkshop in Boulder, Colorado, vorstellen.

Francis Lavigne-Theriault, der Sturmjagden und Feldeinsätze für das Northern Hail Project koordiniert, sagte, das Vorhandensein von großem Hagel in Zentral-Alberta deutete darauf hin, dass er wahrscheinlich „viel häufiger“ vorkomme als bisher angenommen. Dr. Brimelow sagte, der Rekord sei „ziemlich bemerkenswert“, da die Bedingungen für die Hagelbildung in der Gegend im Allgemeinen weniger „saftig“ seien als in anderen Gegenden des Landes.

Mit anderen Worten: Es sind noch viel mehr Datensätze zu finden.

Als Mr. Scott erfuhr, dass sein Weltrekord doch nicht gebrochen worden war und er genau erfuhr, was passiert war – die gekreuzten Drähte, die mehrfachen Rekorde, die Gramm und die Pfunde – war er erleichtert. Sein Geburtstag war nicht ruiniert; Er konnte seinen Freunden und seiner Familie sagen, dass seine Akte intakt blieb.

Er lachte und sagte dann: „Ich klopfe mir auf die Schulter.“

Oliver Whang ist Reporter für The Times mit den Schwerpunkten Wissenschaft und Gesundheit. @oliverwhang21

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