Warum entstehen einzelne Wolken und nicht ganze Wolken Schichten/Flächen?

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(1) Hauptgrund hierfür ist die Konvektion*.

Guck in ein Glas mit Kaffee oder heissem Wasser, während du kalte Milch (oder noch besser ein feines, wasserunlösliches Gemenge/Pulver) hinzugibst – und schon hast du ein kleines Modell der Konvektion erschaffen!

Was beobachtest du dabei?

(2) warum sind nicht alle Wolken unten flach, wenn sie doch einfach ab einer bestimmten Höhe kondensieren?

  • Vor allem stratiforme Wolken, also Schichtwolken, insbesondere Stratus oder Altostratus sind an ihrer Wolkenunterseite (Basis) in aller Regel flach ausgebildet, ausserdem Cirrocumulus und ferner Cirrostratus. Solche Wolken entwickeln sich typischerweise infolge Advektion, d.h. der allmählichen, seitlichen Zufuhr von Luft-/massen. Dies lässt sich sehr gut beim Aufzug einer Warmfront oder bei Hochnebel während einer Bisenlage beobachten. Hier überwiegt die horizontale Komponente der Luftströmung.
  • Andersartige Wolken wie Altocumulus, Cumulus, Cumulonimbus, aber auch Stratocumulus weisen zumeist keine einheitliche Basis auf, da darin die vertikale Komponente der Luftströmung mit konvektivem Charakter dominiert und Turbulenzen die Luft lokal effizient durchmischen können, was mit kleinräumigen Änderungen in der Lufttemperatur und -feuchtigkeit einhergeht. Speziell in Cumulus congestus sowie Cumulonimbus capillatus (Gewitterwolke mit Amboss) herrschen besonders kräftige Vertikalbewegungen – sowohl Auf- wie Abwinde – vor, weshalb deren Basen oftmals sehr uneben und zur Erdoberfläche hin gewölbt sind. Dazu trägt auch bei, wenn die nachströmende Luft sehr feucht ist und so die Kondensation bei Durchmischung mit der niedersinkenden, kühlen Luft entsprechend früher kondensiert.

(3) Verdunsten ist nicht dasselbe wie Verdampfen. Um Wasser zum Verdampfen zu bringen, muss es – wie du in deiner Frage richtig geschrieben hast – unter dem Standarddruck von 1013 hPa auf circa 100 Grad Celsius erhitzt werden. Verdunsten kann Wasser hingegen prinzipiell immer, solange die Luft nicht gesättigt ist. Selbst in einem einzelnen Luftpaket finden Verdunstung und Kondensation permanent statt, lediglich die momentanen Bedingungen entscheiden, welcher der beiden Prozesse überwiegt. In der Masse betrachtet liegt das Wasser auf der Erde einschliesslich des atmosphärischen Anteils grösstenteils im flüssigen Aggregatszustand vor.

*Konvektion beschreibt in der Meteorologie den Prozess, in dem ein Luftpaket aufgrund seiner negativen Dichteanomalie gegenüber der Umgebung angehoben wird und solange aufsteigt, wie es leichter ist als die sie umgebende Luft, dann in der Höhe lateral wegströmt (Divergenz), sobald es dieselbe Dichte besitzt, alsbald es auf entgegenströmende Luft trifft (Konvergenz) wieder absinkt und in Richtung der Erdoberfläche wieder divergiert. Der geschlossene Kreislauf mehrerer dieser Luftpakete nennt sich Konvektionszelle (mit seinem aufsteigenden Ast, quasi dem Stamm einer Trauerweide, und seinem absteigenden Ast, treffender den zur Erdoberfläche hin gekrümmten, herunterhängenden Zweigen). In der Troposphäre sind unzählige solcher kleinräumigen Luftzirkulationen, die sich von einigen Metern bis zu mehreren Kilometern erstrecken können, aneinander gereiht. Das heisst, jede einzelne Konvektionszelle ist von mehreren weiteren Konvektionszellen umgeben (siehe Beobachtung im obigen Heisswasserexperiment).

Woher ich das weiß:Hobby – Beobachtung, Erfahrung, Studium

Wasserdampf und passende Kondensationskerne sind nun mal nicht gleichmäßig in einer Luftschicht verteilt.

warum sind nicht alle Wolken unten flach, wenn sie doch einfach ab einer bestimmten Höhe kondensieren?

Wird diese Höhe auf den Zentimeter genau angegeben? Wird sich die Luft einen Meter tiefer so wesentlich anders zusammensetzen? Wird Luft aus unteren Schichten nicht in der Lage sein, die oberen zu beeinflussen? Aha.

Warum steigt das Wasser (vom Meer) auf? die Sonne erwärmt es ja nicht auf 100° celsius oder mehr.

Es verdunstet. Google mal.

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