Damit sich ein Gewitter bilden kann, muss die Lufttemperatur mit zunehmender Höhe stark abnehmen, man spricht dann von einer labilen Schichtung der Atmosphäre. Wird ein Luftpaket in einem solchen Fall angehoben, so ist seine Temperatur stets höher als die Temperatur der Umgebungsluft. Da warme Luft aufsteigt, während kalte Luft absinkt, steigt das Luftpaket infolgedessen ganz von allein immer weiter nach oben. Dabei steigt die Temperaturdifferenz zwischen Luftpaket und Umgebungsluft mit zunehmender Höhe des Pakets stetig an, da sich das Luftpaket weniger schnell abkühlt als die umgebende Luft. Die labile Schichtung sorgt also für Vertikalbewegungen in der Atmosphäre, die für die Bildung von Gewittern unumgänglich sind. Darüber hinaus muss die Luft für die Gewitterbildung viel Wasserdampf enthalten und dementsprechend sehr feucht sein. Beim Aufstieg kondensiert der Wasserdampf dann im Zuge der Abkühlung und es bilden sich mächtige Wolken (Fachbegriff: Cumulonimbus, CB), deren Wassergehalt umso höher ist, je feuchter die aufsteigende Luft ist.
Doch wie kommt es überhaupt zu einer anfänglichen Auslenkung des Luftpakets nach oben? Eine solche Hebung ist häufig mit orographischen Hindernissen (Gebirgszüge) verbunden. Die Luft strömt dabei auf diese zu und wird dann zum Aufstieg gezwungen, um die Berge überqueren zu können. Auch Wetterfronten sorgen für ein Anheben von Luftmassen, da hier Luftmassen unterschiedlicher Temperaturen aufeinandertreffen und die Luft im Bereich des Zusammenströmens (Konvergenz) nach oben ausweichen muss. Für die Entstehung von Gewittern ist jedoch die häufigste Ursache die Erwärmung von bodennaher Luft durch die Sonne und der damit verbundene Luftmassenaufstieg, auch Konvektion genannt. Dies erklärt auch, warum es in Deutschland und den mittleren Breiten fast ausschließlich in den warmen Sommermonaten zu Gewittern kommt, während ein Gewitter im Winter eine Seltenheit darstellt. Denn im Winter hat die Sonne schlichtweg einfach zu wenig Kraft, um die Luft über dem Boden so stark zu erwärmen, dass sie aufsteigt. Zudem ist die Atmosphäre in dieser Jahreszeit meist eher stabil geschichtet (Stichwort: Inversion = Temperaturzunahme in der Höhe), was ein weiteres Aufsteigen des Luftpakets sowieso unterbinden würde. Näheres zu den "Zutaten" für die Entstehung eines Gewitters können Sie beispielsweise in unserem Thema des Tages vom 17.06.2021 nachlesen.
Nun gehen wir aber davon aus, dass sich eine Gewitterwolke gebildet hat: In einer solchen Wolke wehen starke Winde und die sich in ihr befindenden Teilchen (Wassertröpfchen, aber auch Eis- und Graupelteilchen) werden hin- und her gewirbelt. Dadurch kommt es ständig zu Zusammenstößen zwischen den Teilchen, wodurch diese eine elektrische Ladung erhalten. Die schweren Tropfen werden hierbei negativ geladen und sinken in den unteren Bereich der Wolke ab, während die leichteren Eiskristalle eine positive Ladung erhalten und nach oben steigen. Durch die Ladungstrennung baut sich ein Spannungsfeld in der Wolke, aber auch zwischen Wolke und Erdboden auf, welches sich schließlich in einem Blitz entlädt.
Weltweit treten pro Sekunde etwa 100 Blitze auf, wovon jedoch lediglich 10% den Boden treffen. In Deutschland werden im Mittel etwa 0,5 bis 10 Einschläge pro Quadratkilometer und Jahr registriert. Laut Blitzatlas der Firma Siemens gab es im Jahr 2020 deutschlandweit 399000 Blitzeinschläge, wobei statistisch gesehen Wolfsburg die blitzreichste Stadt Deutschlands war mit 1195 Blitzen (entspricht 5,8 pro Quadratkilometer). Im Jahr 2007 gab es in Deutschland sogar über 1 Mio. Blitzeinschläge.
Dies ist jedoch eine relativ geringe Einschlagsquote im Vergleich zu anderen Orten der Erde. In warmen Regionen nahe des Äquators mit besonderen geographischen Gegebenheiten (vor allem Gebirgen, die die Luft zum Aufsteigen zwingen), blitzt es besonders häufig. Den Weltrekord hierbei hält der Maracaibo-See im Norden Venezuelas mit jährlich über 230 Blitzeinschlägen pro Quadratkilometer. Durch seine große Fläche von über 13.000 Quadratkilometern und seine hohen Wassertemperaturen von etwa 30 Grad verdunsten dort riesige Mengen an Wasser. Zusätzlich liegt der See zwischen zwei Ausläufern der Anden, sodass es besonders nachts zu vielen Gewittern kommt, wenn die kühle Bergluft die Hänge herabfließt und auf die Luftströme über dem warmen See prallt. Dies verstärkt das Aufsteigen der Luftmassen über dem See und sorgt dafür, dass es im Schnitt an 260 Tagen im Jahr blitzt und donnert.
