Hagel entsteht, wenn ein Eisembryo in einem starken, unterkühlten Aufwind genügend Flüssigwasser sammelt und lange genug in der Wachstumszone verbleibt.

Hagel beginnt nicht als großer Eisball.

Ein Hagelstein benötigt zunächst einen Eisembryo — etwa stark bereiften Graupel, ein gefrorenes großes Tröpfchen oder ein anderes kompaktes Eispartikel. Der entscheidende Schritt ist anschließend nicht weitere reine Deposition, sondern das effiziente Sammeln unterkühlten Flüssigwassers.

Damit unterscheidet sich Hagel von gewöhnlichem Schnee: hohe Flüssigwassergehalte, starke Vertikalbewegung und eine lange Aufenthaltszeit in der unterkühlten Wachstumszone werden zentral.

Unterkühlte Tropfen liefern den größten Massenzuwachs.

Für ein kugelförmig angenähertes Hagelkorn mit Projektionsfläche A kann der gesammelte Flüssigwasserstrom reduziert geschrieben werden als

E ist eine Sammel-/Gefriereffizienz, LWC der Flüssigwassergehalt und v_rel die Relativgeschwindigkeit zwischen Hagelkorn und umgebender Tropfenpopulation. Im Lab wird v_rel durch die terminale Fallgeschwindigkeit relativ zur Luft angenähert.

Mit wachsendem Durchmesser steigt die terminale Fallgeschwindigkeit.

Für eine kugelförmige Lehrnäherung mit konstantem Widerstandsbeiwert gilt aus der Drag-Balance

Ein lokaler Aufwind w kann einen Stein nur dann näherungsweise tragen oder weiter aufwärts transportieren, wenn w mindestens in der Größenordnung von v_t liegt. Daraus folgt eine statische Unterstützungsgröße

Ob angesammeltes Wasser vollständig gefriert, verändert Struktur und Dichte des Hagels.

Beim Trockenwachstum frieren auftreffende unterkühlte Tropfen weitgehend sofort. Eingeschlossene Luft und rauere Eisstruktur können relativ opake Schichten erzeugen. Beim Nasswachstum übersteigt die Wärmefreisetzung durch Gefrieren zeitweise die mögliche Wärmeabfuhr; eine flüssige Oberflächenschicht kann bestehen und später dichteres, klareres Eis bilden.

Die Grenze hängt von Temperatur, Flüssigwassergehalt, Sammelrate, Belüftung und Größe ab. M8K7 behandelt sie deshalb qualitativ und leitet aus LWC allein keinen scheinpräzisen Nass-/Trocken-Schalter ab.

Hagelschalen dokumentieren wechselnde Wachstumsbedingungen — keine einfache Zahl von „Runden“.

Wechsel zwischen dichterem, klarerem und opakerem Eis kann Schalen erzeugen. Diese Struktur kann Änderungen von Temperatur, Wassergehalt und Gefrierregime widerspiegeln. Sie beweist aber nicht, dass ein Hagelstein regelmäßig dieselbe geschlossene Kreisbahn durch eine Gewitterzelle durchlaufen hat.

Reale Trajektorien sind dreidimensional und werden von Turbulenz, Scherung, wechselnden Aufwindkernen und der Entwicklung der Zelle bestimmt.

Akkretionswachstum und Aufwindtragfähigkeit getrennt, aber auf derselben Größenachse diagnostizieren.

Das Lab verwendet ein kugelförmiges Hagelkorn, konstante Dichte, konstantes C_D und eine feste Luftdichte von 0,80 kg/m³. Der Akkretionszweig integriert konstante LWC und Effizienz über eine vorgegebene Aufenthaltszeit. Der Aufwindzweig bestimmt unabhängig die Größe, bei der w=v_t.

Großer Hagel muss die Wachstumszone verlassen und den Boden erreichen.

Wird die terminale Fallgeschwindigkeit größer als der lokale Aufwind oder schwächt sich der Aufwind ab, bewegt sich der Hagelstein relativ zur Luft abwärts. Unterhalb des 0-°C-Niveaus beginnt Schmelzen; wie viel Masse bis zum Boden erhalten bleibt, hängt von Fallstrecke, Temperatur, Feuchte, Belüftung und Steingröße ab.

Das Lab endet deshalb bewusst am dynamischen Fallout-Kriterium und modelliert keine Boden-Hagelgröße.

Eine statische Aufwindlinie ist keine reale Hageltrajektorie.

Das Lab setzt kugelförmige Partikel, konstante Dichte, konstantes C_D, konstante Luftdichte, konstantes LWC und eine feste Sammel-Effizienz voraus. Reale Hagelkörner sind unregelmäßig, rotieren, verändern ihre Dichte und erleben stark variable Aufwinde.

Vor allem bedeutet w>v_t nicht, dass ein Stein an einem festen Ort „schwebt“. Es ist nur eine lokale Geschwindigkeitsbilanz. Druckgradienten, Turbulenz, Scherung und die räumliche Struktur des Aufwinds bestimmen die tatsächliche Bahn.

Großer Hagel erfordert gleichzeitig Massezufuhr und dynamische Aufenthaltszeit.

Cross-References