Archiv für den Monat Juni 2016

25.6.16: Erst kam der Wind, dann die Gewitter

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Ankunft der Gewitterfront in Ostbayern

Die Nacht vom 25. auf den 26. Juni 2016 hatte eine kuriose Gewitterentwicklung im Osten von Österreich zu bieten. Die Meteorologen einschließlich mir rechneten im wesentlichen mit zwei Szenarien: Entweder ziehen Gewitter in Verbindung mit stark auffrischendem Westwind von Westen über die Bundeshauptstadt oder es greift nur der Westwind in Gestalt einer Druckwelle – ohne Niederschlag – durch und beendet damit die kurze Hitzewelle.

Exkurs: Was ist eine Druckwelle?

Eine Druckwelle entsteht durch einen starken bodennahen Anstieg des Luftdrucks infolge gebietsweise kräftiger, meist konvektiver Niederschläge. Die Verdunstungskälte sorgt für eine starke Abkühlung relativ zur Umgebung. Bei größeren zusammenhängenden Gewittergebieten („Gewittercluster“ oder „Gewitterlinien“) steigt der Luftdruck im Bereich des stärksten Niederschlags rasch an, während er stromabwärts (in Richtung der Zugbahn) weiter fällt oder stagniert. Das Druckgefälle bringt den Ausgleichswind hervor, der sich speziell im Donauraum und am Alpenostrand mit stürmischen Böen aus West bis Nordwest bemerkbar machen kann. Die Vorderkante dieses Kaltluftbergs wird auch Outflow Boundary genannt. Weiterlesen →

DerSpiegel: Aus normal wird paradox

Der Autor meint, eine Sensation gefunden zu haben:

Über trockenen Böden regnet es häufiger.

Im Interview wird dann deutlich eingeschränkt, und zwar auf …

  • Sommerniederschläge
  • relativ trockenere Böden zur Umgebung (keine Wüstengebiete)
  • konvektive Niederschläge (Schauer, Gewitter)
  • Wärmegewitter

Ausgeschlossen wurden orographische Hebung, Land-See-Windsysteme und großräumige Tiefdruckeinflüsse (frontale Niederschläge).

Schlussfolgerung 1: Die Überschrift stimmt nur für sommerliche Wärmegewitter.

Der Forscher bringt den entscheidenden Satz:

Das liegt wahrscheinlich daran, dass sich die Luft über trockenen Böden stärker aufheizt und deshalb schneller aufsteigt.

So gelangt die Luft dort eher in kühle Höhe, wo sie kondensiert – Wolken bilden sich.

Der nächste Satz ist unglücklich wiedergegeben:

Weitere Untersuchungen haben auch ergeben, dass Wärmegewitter besonders in relativ nassen Jahreszeiten auftreten, wenn die Sonne gleichzeitig kräftig scheint.

Na no na net, nasse Jahreszeit und kräftiger Sonnenschein, man könnte auch Mai und Juni dazu sagen. Nichts wirklich Neues.

SPIEGEL ONLINE: Warum fördert stabiles Wetter solche Sommergewitter?

Dorigo: Dann kann sich die Hitze trockener Böden am stärksten auswirken auf die Wolkenbildung.

Ein weiteres na no na net, denn wenn es täglich regnet, haben wir zu wenig Aufheizung am Boden.

Der Punkt ist aber der, dass hier kein wirklich neues Phänomen beschrieben wird!
Wenn der Boden nass ist und Sonnenstrahlen (Sonnenenergie) auf ihn treffen, gibt es zwei Wärmeströme: den fühlbaren Wärmestrom, der dafür sorgt, dass die Temperatur ansteigt und der Boden bzw. die Luft darüber sich erhitzt. Und den latenten Wärmestrom, der in die Verdunstung des Wassers geht. Bei reichlich Nässe muss viel Sonnenenergie aufgewendet werden, um den Boden zu trocknen, entsprechend steht weniger Energie zur Verfügung, um die Temperatur ansteigen zu lassen.

Unter den getroffenen Einschränkungen in Abwesenheit von Fronten, Trögen, Gebirgszügen, entstehen Gewitter ab einer bestimmten Lufttemperatur, der Auslösungstemperatur. Wenn diese Temperatur erreicht ist, bilden sich Quellwolken. Die fühlbare Wärme muss groß genug sein, um die Temperatur auf Auslösetemperatur zu hieven. Bei relativ feuchterem Boden geht jedoch mehr Energie in die Verdunstung und es steht weniger fühlbare Wärme zur Verfügung.

Das Verhältnis aus fühlbarer zu latenter Energie wird Bowen-Ratio genannt.
Über dem Meer beträgt es 0,1, über bewässerten Feldern 0,2, über Wiesen 0,5, über semi-ariden Regionen 5 und über Wüsten 10 (Quelle: Ronald B. Stull, Meteorology for Scientists and Engineers).

Sehr feuchte Bodenschichten inneralpin haben aber auch noch einen weiteren Effekt: Die Restfeuchte steigt von den Hängen auf, bildet flache Quellwolken, die die Sonneneinstrahlung abschatten. Wenn es dann zu flächendeckend wieder zuquillt, kann sich am Boden kein ausreichender fühlbarer Wärmestrom etablieren und die Gewittergefahr wird – ohne externe Einflüsse – verringert. Darum sage ich beim Wandern manchmal provokant „seid froh, dass die Sonne so wenig scheint, dann ist wenigstens das Gewitterrisiko geringer.“

Schlussfolgerung 2:

Es geht hier um das Bowen-Ratio, also um das Verhältnis von fühlbaren und latenten Wärmeströmen.

Es geht im Speziellen um reine Wärmegewitter.

Chuck Doswell, Tornadoforscher in den USA, schrieb in seinen „Lieblingsärgernissen“ schon 2002, dass er nichts von der Unterscheidung in Wärme- und Frontgewitter halte:

An old idea is that thunderstorms are either of the „frontal“ sort, or the „air mass“ sort. This terminology seeks to distinguish between thunderstorms along fronts (zones of strong thermal gradients) from other sorts of thunderstorms. The idea is that fronts provide a lifting mechanism to develop convection, whereas other thunderstorms develop within broad areas of more or less homogeneous characteristics (air masses). It also is often taken to imply that the thunderstorms develop more or less randomly in the „air mass,“ as opposed to the organization provided by the front. I believe that many thunderstorms develop outside of surface frontal zones (i.e., synoptic-scale fronts). Moreover, the development of thunderstorms is never random … they develop in particular places at particular times for reasons that we may not be able to observe and/or understand, but it is absurd to think that thunderstorms develop, in effect, for no reason!

Quelle: http://www.cimms.ou.edu/~doswell/peeves/peeves.html

Es stellt sich also generell die Frage, wie die Forscher Wärmegewitter definiert haben und von Frontgewittern unterschieden haben. So oder so ist die Erkenntnis, dass höhere fühlbare Wärmeströme eher die Auslösungstemperatur und damit Quellwolken erwarten lassen, keine neue. In „nassen“ Jahreszeiten bei geringer Luftbewegung in allen Höhen kann das Luftpaket dann leichter vom LCL (Lifted Condensation Level) aufs LFC (Level of Free Convection) gehievt werden, weil die Absinkinversion geringer oder gar nicht vorhanden ist.

In SUMME also viele Einschränkungen, die in der paradox erscheinenden Aussage „Über trockenem Boden regnet es häufiger“ so nicht haltbar sind.

Wettervorhersagen richtig kritisieren

„Aber der Wetterbericht hat gesagt, es soll heute regnen.“
„Im Radio haben sie gesagt, es bleibt trocken. Bei mir regnet es.“
„Der Wetterbericht stimmt sowieso nie. Ich schau lieber bei XY.“

Ich nehme das natürlich nicht todernst. In meinem Berufszweig sind solche Unschärfen Alltag. Rückmeldungen über Fehlprognosen sind das wichtigste Instrument zur Verbesserung der Prognosequalität. Es kommt jedoch sehr darauf an, nachprüfen zu können, was nicht gepasst hat. Undefinierbare Aussagen wie oben sind einfach nur ärgerlich und nichtssagend. Das wäre so, wie wenn ich zu jemand in einem anderen, beliebigen Berufsfeld sagen würde „Letztes Jahr hast Du einen Fehler gemacht.“ – Ja, wann? Und welchen? Und welche Arbeit war das genau? Und wo?

Darum ….

Über fehlerhafte Prognosen kann man reden, wenn man weiß,

a) von wem sie stammt (Herausgeber)

b) von wann sie stammt (Ausgabezeitpunkt)

c) für welchen Zeitraum sie galt (Gültigkeitszeitraum)

d) für welche Region sie gilt (Vorhersagegebiet)

Auch wenn es manche Menschen glauben, aber die Wettervorhersage ist kein kommunistisches Berufsfeld mit einer zentralen Ausgabestelle im Staat bzw. auf der ganzen Welt.

Zu a) Die Frage nach dem Herausgeber lässt sich unterteilen in …

i) welche Herausgeber gibt es?

In Österreich gibt es vier staatliche bzw. teilstaatliche Wetterdienstleister: die AustroControl (Flugwetter), die MeteoServe (Straßenwetter), den ORF (ORF-Wetter) und die ZAMG (Unwetterwarnungen, Agrarwetter und Forschung). Daneben gibt es ein paar kleinere private Wetterdienstleister (z.B. MeteoExperts) und einen größeren (UBIMET). Das Wetter in den österreichischen Tageszeitungen teilen sich überwiegend UBIMET (Krone, Heute, Standard, Presse, Wienerzeitung, Kurier, Wirtschaftsblatt, NÖN, BVZ) und ZAMG (Österreich, Salzburger Nachrichten, Oberösterreichische Nachrichten) auf, bis auf ein paar Regionalzeitungen (z.B. Kleine Zeitung, TT). Die bekannten Webseiten wie wetter.at (= oe24, Österreich-Tageszeitung, ZAMG-Daten), wetter.tv und uwz.at (UBIMET) beziehen ihre Daten und Prognosen jeweils von den dahinter stehenden Anbietern und nicht nur von einem Anbieter.

ii) welche Zielgruppe haben sie?

Radiosender mit einem jüngeren Zielpublikum legen weniger Wert auf ausführliche Wetterberichte und gewichten zudem das subjektive Wohlbefinden höher, sprich bei Ö3 oder Kronehit hört man in der Regel kürzere, allgemeiner gehaltene und salopper formulierte Prognosen, die vor allem Sommer, Sonne, Hitze, trocken betonen, während es bei Ö1 ausführlichere Prognosen, manchmal mit etwas Hintergrundinformation gibt, die nüchterner vorgetragen werden.

Tageszeitungsprognosen richten sich meist an die Regionen, wo die meisten Menschen leben, also im Flachland, in den Städten. Zudem verhindert die begrenzte Zeichenanzahl oftmals detaillierte Prognosen.

Flugwetterprognosen haben aufgrund des hohen Stellenwerts der Sicherheit einen ganz anderen Anspruch und Qualität als Zweizeiler im Radio oder in einer Boulevardzeitung.

Automatisierte Prognosen wie sie durch Punktprognosen, Niederschlagswahrscheinlichkeiten, Symbole bei Online-Anbietern und in Wetter-Apps ausgedrückt werden, werden vom Meteorologen in der Regel NICHT berichtigt.

zu b) Der Ausgabezeitpunkt:

Während gedruckte Zeitungen – no na – nicht mehr korrigiert werden können, werden Prognosen im Online-Bereich je nach dafür eingesetztem Personal mehrmals am Tag aktualisiert. Eine Prognose, die bereits 7 Tage alt ist, ist meist nicht mehr so zuverlässig wie jene vom Vortag. Ausnahmen gibt es durchaus, aber in den meisten Fällen verschlechtert sich die Prognosequalität mit zunehmendem Gültigkeitszeitraum.

zu c) Der Gültigkeitszeitraum:

Es macht einen fundamentalen Unterschied, ob die Prognose den ganzen Tag galt oder nur für die kommenden Stunden. Hierin liegt auch ein Problem, wie Wettersymbole zutreffend interpretiert werden können (TV-Tipp: W wie Wissen – über Wetter-Apps, ARD-Mediathek), denn ein Symbol mit Sonne, Quellwolke, Regen kann interpretiert werden als 50-50% des Zeitraums scheint die Sonne, 50-50% regnet es, 33% Sonne, 33% Wolke (trocken), 33% Regen, und es gilt für die ganze Region oder nur einen Teil der Regionen. Das ist als Meteorologe schon nicht leicht, solche Symbole richtig einzusetzen und noch viel weniger kann er ausgehen, dass sie auch so verstanden werden, wie er es beabsichtigt hat.

„Im Wetterbericht war Regen angesagt, aber hier ist blauer Himmel.“

Manchmal wird auch zu vorschnell geurteilt, denn je nachdem, ob sich Gewitter vor Ort entwickeln mit zunehmender Quellbewölkung oder als ausgedehnte Gewitterfront heranziehen, kann sich auch die Bewölkung sehr schnell ändern. Rückmeldungen bitte erst, wenn der Gültigkeitszeitraum abgelaufen ist!

zu d) Das Vorhersagegebiet – ganz wichtig!

Wenn es bei Ö3 heißt: „Am Nachmittag sind örtliche Gewitter möglich.“, dann heißt das nicht, dass auf der Ennstaler Hütte im Gesäuse am Nachmittag zwingend Gewitter auftreten müssen. Der durchschnittliche Hüttenwirt ärgert sich aber über solche Prognosen, weil dann Gäste wegbleiben, selbst wenn es (in den meisten Fällen) lange trocken bleibt und erst spätnachmittags/abends Gewitter durchziehen.

Allgemeinere Prognosen, die ein großes Vorhersagegebiet umfassen (vor allem Radioprognosen, aber auch TV-Prognosen, sowie die Österreich-Texte in den Zeitungen und auf Webseiten der Anbieter selbst), können nicht auf kleinräumige Besonderheiten eingehen, etwa auf gebietsweise verringerte Gewittergefahr (weil Restwolken vom Vortag die Einstrahlung behindern oder gerade dort stabilisierender Nordwestwind weht oder föhnige Effekte auftreten).

Wenn die im Radio sagen, dass es heute zu Schauern kommen kann, meinen sie damit nicht zwingend Dich und den Ort, an dem Du Dich gerade aufhältst!

Wie schwierig es ist, in wenig Text eine aussagekräftige Prognose zu formulieren, zeigen die folgenden Beispiele. Bitte dies nicht als Kritik an die Meteorologen verstehen, die die Texte formuliert haben. Sie sind es meist nicht, die die Vorgaben und den erforderlichen Zeitaufwand für die Vorhersagetexte bestimmen, und gerade Wetterlagen wie in den vergangenen Wochen (bzw. schon seit mehreren Jahren) mit wenig Luftmassenbewegung erzeugen besonders hohe Unsicherheiten.

Beispiel 1: Prognose für ganz Österreich:

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Zeitweise lässt sich unterschiedlich interpretieren, entweder als genau die Hälfte der Zeit oder auch etwas weniger, sonst schriebe man eher „Sonne und Wolken wechseln sich ab“, der Zusatz zumindest deutet an, dass dieser Wetterzustand nicht überall bzw. nicht im ganzen Zeitraum anzutreffen ist. Nach Westen zu hängt davon ab, wie man den Westen definiert (nimmt man Südwesten und Nordwesten auch mit?) und wo man sich befindet. Ein Pinzgauer wird sich eher dem Westen zugehörig fühlen, der Lungauer sieht sich schon im Süden. Ein nach Westen zu im Gesamttext meint in der Regel Vorarlberg und Nordtirol (und noch Pinzgau, evtl. Osttirol, Oberkärnten). Dann stellt sich die Frage, wie das Bergland definiert ist. Denn etwa westlich einer Linie Salzburg-Villach ist ALLES Bergland, mit Ausnahme des Bodenseeraums. Gemeint ist aber eher, dass sich Schauer auf Berge, Kämme, Gebirgszüge beschränken und nicht direkt über dem Talboden stehen. Bei großen Quertälern wie dem Inntal oder in den Tal- und Beckenlagen Unterkärntens kann es daher durchaus am Talboden bis in den Nachmittag hinein sonnig bleiben, während die Berge in Wolken gehüllt sind. Die meisten Täler sind allerdings deutlich schmäler und steiler und Quellwolken verdecken dann mehr Talbodenfläche. Einzelne Schauer bedeutet eher eine geringes Auftreten im Gegensatz zu „zeitweise, verbreitet, gebietsweise“, ist aber etwas mehr als „stellenweise, örtlich, vereinzelt“ bzw. „nicht ausgeschlossen“. Wenig Wind bezieht sich meist aufs Flachland, Talwindsysteme (etwa der durchaus kräftige Taleinwind im Inntal) sind nicht berücksichtigt. Inneralpin kann also tagsüber durchaus ein nennenswerter Wind gehen. Die Temperaturspanne umfasst ganz Österreich, das heißt nicht, dass an Deinem Ort 28 Grad auftreten müssen! Du wirst irgendwo zwischen 18 und 28 Grad liegen, wobei der Osten in der Regel das östliche Flachland Niederösterreichs  umfasst. Temperaturangaben beziehen sich, wenn nichts weiter hinzugefügt wird, immer auf die Niederungen.

Beispiel 2: Prognose für Niederösterreich

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Quelle beider Karten: maps-for-free.com, Text: wetter.orf.at

Die Freitagsprognose (4-Tage) enthält die Unschärfe, wo die Wärmegewitter bevorzugt auftreten. Das kann zwei Gründe haben: Entweder die genannten wie Platz- oder Zeitmangel, oder die Wetterlage ist tatsächlich so, dass auch im Flachland Gewitter begünstigt sind. In den meisten Fällen entstehen Wärmegewitter jedoch ausschließlich über den Bergen bzw. im höheren Waldviertel, wo die Absinkinversion durch den Hochdruckeinfluss überwunden werden kann. Zudem ist das Feuchteangebot dort größer als im Flachland (mehr Wald, weniger Wind, mehr Schatten, Moore, etc.). Möglicherweise könnte man hier also eingrenzen und wesentlich geringere Wahrscheinlichkeiten für den Seewinkel angeben als für das Gebiet um Schneeberg, Rax und Wechsel. Allerdings wissen die meisten Leser auch, dass Wärmegewitter eher über den Bergen als im Flachland entstehen (bzw. je nach Höhenwind in weiterer Folge ins Flachland ziehen). Bei den angegeben Höchstwerte hängt es ein wenig (vom unerwähnten) Wind ab, wo die höchsten Maxima auftreten werden. Bei Südföhn eher im Mostviertel, bei Westwind eher im südlichen Schwarzatal bis Gumpoldskirchen, bei Südost und Nordwest eher im Seewinkel. Auch hier beziehen sich die Angaben auf die Niederungen.

Hamburg: Eine typische Tornadolage?

In Bezug auf den Tornado in Hamburg am 7. Juni 2016 rief der geschätzte Spektrum-Redakteur Lars Fischer einen gut recherchierten Artikel über die Tornado-Alley in Europa in Erinnerung. Inhaltlich hervorragend passen die geschilderten Zutaten für (starke) Tornados jedoch nicht auf den gestrigen Fall.

Nachfolgend ein paar Beispiel-Wetterlagen von berüchtigten Tornadolagen in den letzten Jahren in Deutschland. Zu sehen ist die 500 hPa Geopotential + Bodendruck + Relative Topographie. Quelle für die Archivkarten ist wetter3.de, bestätigte Tornados und verdächtigte Fälle aus www.tornadoliste.de

10. Juni 2003: F3-T6-Tornado in Acht, Eifel.

acht

05. Mai 2015, F3-T6-Tornado in Bützow bei Rostock, 5 weitere bestätigt, 8 Verdachtsfälle

buetzlow

25. August 2012 – F2-T5/F3-Tornado in Ellmau, Kitzbüheler Alpen

ellmau

27. März 2006, F2-Tornado in Hamburg-Harburg (2 Tote), 7 weitere bestätigte Tornados und 6 zahlreiche Verdachtsfälle in Norddeutschland

harburg

3. August 2008, F4-T8-Tornado in Hautmont, Nordfrankreich (3 Tote)

hautmont

23. Juni 2004, F3-T7-Tornado in Micheln, Sachsen-Anhalt, 2 weitere bestätigt, 7 Verdachtsfälle

micheln

13. Mai 2015, 2 F3-Tornados, ein weiterer bestätigt, 2 Verdachtsfälle (Süddeutschland)

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14. Juli 2012, 3 Tornados, davon 2 F3-T6 Tornados in Polen

polen

Video von einem der beiden F3-Tornados:

In allen Fällen waren die im Spektrum-Artikel aufgeführten Zutaten vorhanden. Entweder eine markante Luftmassengrenze und präfrontal stattfindende Gewittertätigkeit und/oder in energiereichen Luftmassen markante Windzunahme mit der Höhe und entsprechend starke Windscherungen. Wohlgemerkt habe ich hier nur eindeutige Fälle aufgezählt mit schweren Tornados und besonders starken Höhenwinden. Jedenfalls sieht man hier deutlich die straffen Höhenströmungen, meist Südwest und West, und den Durchgang ausgeprägter Kaltfronten mit Luftmassenwechseln.

Für den (mutmaßlich F1) Tornado in Hamburg am 7. Juni zeigt sich jedoch ein gänzlich anderes Bild:

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Hier liegen die Isohypsen (Linien gleicher Druckfäche in 500 hPa) sehr weit auseinander über Hamburg, ergo herrschte eine schwache Höhenströmung. Das Bodentief über Lübeck ist eingequetscht zwischen zwei Hochdruckgebieten über der Irischen See und der Ukraine. Die Zutaten für starke Windzunahme mit der Höhe waren also nicht vorhanden. Bevor ich weiter analysiere, sollte man sich unbedingt die vergangenen 7-10 Tage in Erinnerung rufe:

In Mitteleuropa fand ein regelrechter Outbreak an Tornados und Trichterwolken-Sichtungen statt, mit rund einem dutzend bestätigter Tornados und dutzenden Verdachtsfällen seit 26. Mai 2016! Ursache war eine festgefahrene Wetterlage mit fast stationärem Höhentief über Mitteleuropa, sehr feuchten Luftmassen am Boden und in mittleren Höhen, sehr warmen Luftmassen mit energiereicher Luft und überwiegend geringen Winden in allen Höhen.

Auch im Fall von Hamburg zeigen die Radiosondenaufstiege vom Boden bis zur Tropopause kaum mehr als 15 Knoten Westwind in der Höhe. Zu wenig für organisierte Gewitter mit Superzellentornados, worauf sich die beschriebene Tornado-Alley bezieht. Die Begleitumstände lassen natürlich aufhorchen, immerhin wurde während dem Tornado in Hamburg auch großer Hagel beobachtet, was typisch für Superzellentornados und eher selten bei Nichtsuperzellentornados ist.

Jedoch erzählt die Entwicklung der tornadischen Gewitterzelle anhand des frei verfügbaren Radars von Kachelmann eine andere Geschichte:

Um 17.20 MESZ befanden sich zwei starke Zellen nördlich von Hamburg, weitere Zellen im Südwesten. Gegen 17.50 MESZ entstanden im Norden Hamburgs neue Zellen, zum Zeitpunkt des Tornados (18.15 MESZ) hatte sie sich rapide verstärkt, aber bewegte sich nur langsam ostwärts. Erst um 19.45 MESZ hat sie die Landesgrenze Hamburgs nach Nordosten verlassen und sich dabei deutlich aufgelöst.

Das Bodenwindfeld um 17.00 MESZ zeigt über Norddeutschland eine stark konvergente Windströmung über Hamburg, wo West- und Ostwinde zusammenprallen, sie bleibt auch um 18.00 MESZ wenige Minuten vor der Tornadobildung erhalten. Um 19.00 hält sich die Bodenkonvergenz, um 20.00 MESZ hat sich schließlich Nordwestwind durchgesetzt.

Die für rund zwei Stunden stationäre Konvergenz der Bodenwinde ist die wahrscheinlichste Ursache für den Tornado. Das zeigt das folgende Schaubild von Wakimoto und Wilson (1989):

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Quelle: http://www.estofex.org/guide/2_3_2.html

Sogenannte nichtsuperzellige bzw. nichtmesozyklonale Tornados (auch Typ-II-Tornado genannt) entstehen, wenn an einer Bodenkonvergenz lokale Wirbel um eine senkrechte Achse entstehen. Entwickeln sich dann Quellwolken, die mächtiger werden, steigen Aufwinde direkt über diesen Wirbeln auf. Der Aufwind streckt den Wirbel bis zur Wolkenuntergrenze. Infolge der Wirbelstreckung verringert sich der Durchmesser des Wirbels. Jetzt gilt aber die Massenerhaltung und folglich beschleunigt die Rotation, um die Luft nach oben zu pressen, vergleichbar mit einem Eisläufer, der bei einer Pirouette die Arme anlegt. Ein Tornado wurde geboren!

Das großräumige Windfeld zeigt, dass die Konvergenzlinie schon Stunden vorher existierte. Jedoch entwickelt nicht jeder Schauer oder Gewitter an dieser Linie einen Tornado! Diese Wirbel müssen eine gewisse Stärke erreichen. Und da kann eine Rolle gespielt haben, dass unmittelbar vor der Entstehung des kräftigen Gewitters weitere nördlich und südlich umherzogen. Die kalten Abwinde eines Gewitters strömen seitwärts aus und treffen auf die Abwinde anderer Gewitter bzw. auf die vorherrschenden Windströmungen. So können sich sehr lokal horizontale Windscherungen verstärken und die notwendigen starken Wirbel bilden.

Derartige Konstellationen gab es seit Beginn der windschwachen Wetterlage reichlich, aber in den meisten Fällen geschieht es eben am Land oder näher zur Küste hin (auch ein Land-Seewind-System produziert günstige Bedingungen für diese Konvergenzlinien), dieses Mal traf es eine Großstadt. Es hätte aber genauso ein paar hundert Kilometer weiter südlich passieren können (und weiter Verdachtsfälle wurden gemeldet).

Schlussfolgerungen:

Zusammengefasst wurde der Begriff Tornado-Alley erfunden, um häufiges Tornadoauftreten zu beschreiben, das meist an dynamische Wetterlagen gebunden ist, also in Zusammenhang mit (schnellziehenden) Kaltfronten, Sturmtiefs, markanten Luftmassenwechseln, oft im Sommer. Auch die europäische Tornado-Alley bezieht sich auf starke Windscherungen und straffe Westwinde in der Höhe. Im Hamburger Fall vom 7. Juni 2016 handelt es sich jedoch um eine windschwache Wetterlage. Zwar zog am Boden eine schwache Okklusion nach Südosten … jedoch zeigen sich in den Temperaturkarten für 850 hPa (= 1500 m) keine Andeutungen eines Luftmassenwechsels (gekommen ist deutlich trockenere Luft):

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Die sehr schmale, aber energiereiche Zunge feuchtwarmer Luft bewirkte jedoch eine markante Konvergenz der Bodenwinde über längere Zeit. Das Zusammenspiel mit Abwinden/Ausfließen kalter Luft aus anderen Gewitterzellen kann die Entstehung des kräftigen Gewitters samt großem Hagel im Nordosten Hamburgs begünstigt haben. Nachdem sich das Gewitter aber über nahezu zwei Stunden hinweg kaum verlagerte, ist eine Superzelle als Ursache eher unwahrscheinlich. Ein nichtsuperzelliger Tornado (Typ II-Tornado, engl. landspout) würde ich derzeit als am wahrscheinlichsten ansehen.

Kräftiger Dauerregen im Isar-Inn-Hügelland?

Berichte aus den Katastrophengebieten:

„Allein in Pfarrkirchen bei Triftern sind binnen sechs Stunden 32 Liter Regen pro Quadratmeter gefallen. „Das ist schon ein kräftiger Dauerregen“, …

Quelle: APA, diverse Zeitungen

Beim ORF etwas präziser:

In dem nahe dem überschwemmten Triftern gelegenen Pfarrkirchen in Niederbayern sind laut Deutschem Wetterdienst (DWD) seit gestern Abend etwa 45 Liter Regen pro Quadratmeter gefallen. Allein an diesem Tag zwischen 8.00 und 14.00 Uhr seien es 32 Liter gewesen, sagte Meteorologe Volker Wünsche. „Das ist schon ein kräftiger Dauerregen.“ Pfarrkirchen liegt etwa sechs Kilometer nördlich von Triftern.

In 6 Stunden 32 mm macht pro Stunde etwas mehr als 5 mm. Das löst keine Sturzfluten wie beobachtet auf. Die Messung ist zwar nicht falsch, aber es sind eben die 6 Kilometer Unterschied, die hier den Braten fett machen, wenn man sich die aufsummierten Regenmengen aus dem Wetterradar anschaut:

http://kachelmannwetter.com/de/regensummen/rottal-inn/niederschlagssumme-24std/20160601-1850z.html

In der nachfolgenden topographischen Karte habe ich die Informationen nochmals gebündelt:

Die strichlierte weiße Linie zeigt die Grenze im 24 Std.-Niederschlag zwischen weniger und mehr als 50 Liter pro Quadratmeter knapp südöstlich von Pfarrkirchen. Laut Wetterradar fielen im Einzugsgebiet der am stärksten betroffenen Orten 80 bis 170 Liter pro Quadratmeter. Tann lag an der Grenze, hier hat der östliche Einzugsbereich gut das Doppelte vom westlichen erhalten. Spitzenreiter war aber Simbach am Inn, wo das Radar extreme Mengen bis über 170 Liter pro Quadratmeter zeigt. In den feiner aufgelösten Zeitschritten fielen hier bereits in 3 Stunden gut 60 Liter. Eine im Ostteil des Starkregengebiets liegende Messstation vom Hochwassernachrichtendienst Bayern (HND Bayern), Rottal-Münster, hat 90 Liter im gleichen Zeitraum registriert, was recht genau zu den Radarsummen passt.

Schlussfolgerung 1:

Die in den Medien zitierte Wetterstation lag am Nordrand des Starkregengebiets und ist daher für keinen der betroffenen Orte repräsentativ!

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Weiters liegen alle Ort im Isar-Inn-Hügelland mit meist zwar nur mäßigem Gefälle, jedoch ist die Landschaft überwiegend landwirtschaftlich genutzt mit vielen Feldern und zudem stark zergliedert mit mehreren Seitentälern und entsprechend zahlreichen Nebenbächen. Die Verteilung der Regenmengen deutet darauf hin, dass das gesamte Einzugsgebiet vom Starkregen erfasst wurde und somit vollständig zu den Ortskernen hin entwässert wurde.

  • In Triftern betrug der Abfluss nur HQ 20, der Wasserstand stellte jedoch ein Rekord dar (350cm, normal sind 60 cm).
  • In Simbach am Inn sind keine Jährlichkeiten bekannt, der Wasserstand wurde hier bereits als ein Jahrtausendhochwasser eingestuft (Spitze bei 500 cm, normal sind 20 cm).
  • In Birnbach an der Rott (talabwärts von Pfarrkirchen) betrug der höchste Pegelstand 430 cm, normal sind 110 cm. Es handelte sich um den höchsten Stand seit 1954.

Schlussfolgerung 2:

Flächiger Starkregen über dem gesamten Einzugsgebiet hat ein rapides Ansteigen der Wasserstände bzw. Sturzfluten von den landwirtschaftlich genutzten Feldern her begünstigt.

Warum hat es gerade dort so viel geregnet?

http://kachelmannwetter.com/de/regensummen/deutschland/niederschlagssumme-24std/20160601-1850z.html

Die 24-Std.-Regenradarsummen über ganz Deutschland zeigen kleinräumige Schauer- und Gewitterstraßen auch im Norden und Nordwesten, das Maximum über Niederbayern und dem Westen von Oberösterreich sticht klar heraus, hier waren zudem andauernde Gewitter beteiligt.

http://kachelmannwetter.com/de/sat/mitteleuropa/satellit-color-5min/20160601-1000z.html

Das Satellitenbild von Europa zeigt mehrere ausgedehnte Fronten über West- und Mitteleuropa, sowie einen recht konvektiv durchsetzten Batzen über Südostbayern und den Nordwesten von Österreich.

500 hPa  Geopotential und Temperatur, gültig for 1. Juni 2016, 08 MESZ:

Österreich und der Südosten von Deutschland liegen unter einem Höhentief mit Höhenkaltluft um -20°C in 500 hPa. Bei ungefähr ähnlichen Luftmassen am Boden würde man also über Österreich und den Grenzregionen die labilste Luft erwarten:

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850 hPa pseudopotentielle Temperatur und Bodendruck, gültig für 1.Juni 16, 08 MESZ:

Die Luftmassenverteilung zeigt zwei ausgeprägte Okklusionsfronten über Frankreich und Deutschland bzw. Polen. Im Höhentiefkern ist die Luft etwas kühler (auch im 850 hPa Temperaturfeld), aber dennoch labil genug geschichtet und vor allem bodennah feucht genug, um Schauer und Gewitter auszulösen. Förderlich als Hebungsantrieb war die bodennahe Konvergenzzone aus Südwestwind über dem Flachgau und Innviertel und West- bis Nordwestwind über Niederbayern. Aufgrund der nur langsamen Westwärtsverlagerung  des Bodentiefs haben sich auch die Bodenwinde über Stunden hinweg kaum verändert und die Konvergenzzone (= Zusammenströmen der Luft und Aufsteigen, Wolkenbildung) blieb relativ ortsfest.

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Ein weiterer Faktor jedoch, der die extremen Regenmengen gerade dort und nirgends anders erklärt, stellt ein Phänomen der höheren Troposphäre dar: die Tropopausenfalte.

Im Wasserdampfbild zum gleichen Zeitpunkt deuten die blaugrünen Einfärbungen auf relativ trockene (und daher wärmere) Luft als die okkerfarbenen Gebiete hin, wo Wolkenbildung für kältere Wolkenobergrenzentemperaturen sorgt. Eine lange Zunge mit trockener Luft deckt sich recht gut mit dem Gradienten der Isentropen Potentiellen Vorticity (IPV, Abbildung Karte rechts). Dort fällt die Tropopause recht markant zum Kern des Höhentiefs ab, daher Tropopausenfalte. Derartige Gebiete sind mit starker Turbulenz und massivem Hebungsantrieb verbunden.

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Quelle: wetter3.de und nrlmry.navy.mil

Schlussfolgerung 3:

Im Überflutungsgebiet herrschte bodennah eine beständige Konvergenz von Südwest- und Nordwestwinden über Stunden hinweg. Zudem war die Luft bodennah sehr feucht, während in der Höhe von Nordosten trockenere Luft heranströmte (Produktion von potentieller Instabilität, förderlich für Gewitter), förderlich auch die Nähe zum Höhentiefkern mit der kältesten Luft. Massive Hebung und entsprechendes Aufsteigen verursachte eine Tropopausenfalte, die auch im Wasserdampfbild erkennbar ist. Die Spitze der trockenen herumgeführten Zunge deutet direkt auf den Nordrand der stärksten Regenfälle. Mitunter wirkt die Falte hier auch frontogenetisch, weshalb es zu großflächiger Bewölkung bis in den Südwesten Österreichs kommt. 

Die Großwetterlage ist insofern ungewöhnlich, als dass anders zu den berüchtigten Hochwässern von 2013 und 2005 keine großflächigen Fronten für Dauerregen und Hochwasser gesorgt haben, sondern zahlreiche Okklusionsfronten, die in der Höhentiefzirkulation westwärts zogen und sich über viele Stunden hinweg einkringelten. Entsprechend regnet es zwar stellenweise extrem, aber nicht großflächig intensiv, sodass überregionale Hochwässer ausbleiben (abgesehen von der französischen Seine).