Am Dienstag, 5. Juli 2023 entwickelte sich über dem warmen Nordseewasser ein ausgewachsenes Sturmtief namens POLY, dessen Tiefkern unter großer Isobarendrängung den Norden der Niederlande überquerte und dabei in einem schmalen Bereich für Orkanböen bis 150 km/h sorgte. Aufgrund der belaubten Bäume gab es verbreitet schwere Schäden durch umstürzende Bäume. Es wehte aber auch ganze LKWs um und in Rotterdam entgleiste eine Straßenbahn. Für die Niederlande war es der schwerste Sommersturm seit Beginn der Wetteraufzeichnungen. Die Erderhitzung hat diesen Sturm wahrscheinlicher gemacht:

kleinere redaktionelle Anpassungen (v.a. Klarstellungen), 07.07.23

Zu warme Küstengewässer

Die Ozeane sind seit Monaten deutlich zu warm. Hinzu kommt das Meeresströmungsphänomen El Nino, das sich vor der Westküste von Südamerika durch einen erheblich zu warmen Pazifikstreifen bemerkbar macht.

Auch vor der Nordsee macht die Ozeanerwärmung heuer nicht halt, wie die aktuelle Karte zeigt. Sie ist derzeit 1-2 Grad zu warm.

Die komplexe mathematische Formel auf einen Punkt gebracht: Bei warmem Ozeanwasser nimmt die Stabilität der Atmosphäre ab und die Hebung verstärkt sich unter Tiefdruckeinfluss. Ist es wärmer als normal, würde man sich entsprechend stärkere Tiefdruckgebiete als gewöhnlich erwarten.

Tatsächlich profitierte Tief POLY von der Zugbahn entlang des Ärmelkanals und der Nordsee und damit von den erhöhten Wassertemperaturen.

Tropische Eigenschaften?

Ungewöhnlich war der Durchgang des Sturmtiefs auch deswegen, weil die Kombination von Orkan und Starkregen in diesem Ausmaß in unseren Breiten selten ist.

Im Radarbild ähnelte POLY mehr einen Tropensturm als einer klassischen Norwegerzyklone.

Klarstellung: POLY war natürlich kein Tropensturm und hatte, wenn überhaupt, höchstens kurzzeitig einen warmen Kern. Es ist logisch, dass im Hochsommer die Konvektion bei Sturmtiefs dominiert und nicht der Flächenregen – so war es auch hier mit der herumgeführten Okklusion.

Mit hochaufgelösten Modellkarten könnte man eventuell zurückverfolgen, ob sich in der Luftmasse noch Reste von Ex-Tropensturm CINDY befanden, die über Neufundland in die Frontalzone eingebunden wurden.

Update: Das war nach älteren EZWMF-Läufen nicht der Fall.

Shapiro-Keyser-Eigenschaften?

Ich bin mir nicht ganz sicher ehrlich gesagt. Anfangsverdacht war eine klassische Norwegerentwicklung. Im Laufe der Analyse kam ich aber zu einem anderen Schluss.

Das Wasserdampfbild zeigt einen lehrbuchhaften Dryslot mit besonders intensivem Absinken über dem Norden der Niederlande zum Zeitpunkt der Spitzenwinde. Amsterdam lag da noch knapp unter dem Regenband, die Gebiete weiter nördlich im niederschlagsarmen bis -freien Bereich unterm Dryslot. Die eigentliche Kaltfront über Deutschland war deutlich schwächer ausgeprägt.

Darauf deutet auch die 850 hPa Temperaturanalyse hin, die einen relativ schwachen horizontalen Temperaturgradienten zwischen dem Relativen Keil der Topographie (RTK) über Österreich und der kältesten Luftmasse über Benelux zeigt.

In der Höhe sieht man eine starke Diffluenz im linken Auszug des Jetstreaks über der Biskaya und Frankreich, sowie gleichzeitig im rechten Einzug des Jets über der Ostsee. Im Bereich der Zyklogenese wurde eine starke Divergenz gerechnet. Man könnte hier von einer double jet configuration sprechen, wie sie für Shapiro-Keyser-Zyklonen typisch ist.

Wenn man sich die Satellitenbildloops von der Entwicklung anschaut, dann ist das vermeintliche baroclinic leaf stromaufwärts nicht die spätere Okklusion, wie man es sich bei einer cold conveyor belt Zyklogenese erwarten würde.

Hier sah es noch so aus, als würde sich die abgesetzte Bewölkung auf der kalten Seite der Zyklone um den späteren Kern herumwickeln. Die Warmfront liegt hier über England, die Kaltfront über dem Ärmelkanal, das ausgeprägte Maximum potentieller Vorticity korrespondiert mit dem trockenen Wasserdampfstreifen (gelb).

Hier wird deutlicher, was ich meine: Die rückseitige Bewölkung löste sich auf, die Kaltfront bleibt anfangs inaktiv, die Warmfrontbewölkung ist hingegen intensiv ausgeprägt. Das ist schon eher der typische Ablauf einer Shapiro-Keyser-Zyklone.

In der Früh ist die Entwicklung abgeschlossen:

Was sich um den Kern gewickelt hat, war nicht die tiefe Bewölkung auf der kalten Seite, sondern die hochreichende Okklusionsbewölkung (konvektive Bewölkung) aus dem warmen Förderband mit den späteren konvektiven Bändern wie bei einem Hurrikan.

Noch deutlicher wird es hier:

Die Kaltfront selbst ist inaktiv, die Schauer und Gewitter entstanden präfrontal in der labilen Warmluft und blieben über weite Strecken strömungsparallel

Klarstellung: Der Ablauf deckt sich mit dem einer warm core seclusion, eine Kerneigenschaft von Shapiro-Keyser-Zyklonen (vgl. Beispiel von EUMETRAIN, 09.01.18)

War ein Sting Jet beteiligt?

Leider gibt es aus der Region keinen Radiosondenaufstieg zum fraglichen Zeitpunkt. Man muss sich also mit Vorhersageaufstiegen behelfen:

Hier ist ein Low-Level-Jet zwischen 900 und 800 hPa zu sehen (ca. 70kt). Ein Sting Jet wäre höher angesiedelt (eher zwischen 800 und 700 hPa) und würde außerdem mit sehr trockener Luft in höheren Levels einhergehen.

Auffallend ist jedenfalls, dass zum Zeitpunkt des Windmaximums entlang und nördlich von Amsterdam nur schwache Druckanstiege aufgetreten sind. Erst um 12 Uhr MESZ hatte Den Helder in Nordholland einen Anstieg um 12 hPa in 3 Stunden. Im Bereich der schweren Orkanböen fielen die Druckanstiege deutlich schwächer und verzögert aus.

Klarstellung: Sting Jet eher unwahrscheinlich – die typische Verschärfung der Baroklinie durch die herumgeführte Warmluft und thermischer Wind an der Südwestflanke des Tiefkerns reichen aus, um das lokale Windmaximum zu erklären. Ganz ausgeschlossen ist aber nicht, dass unmittelbar dort, wo die sehr trockene Luft der Dry Intrusion abgesunken ist, Verdunstungskälte eine Rolle gespielt hat.

Die präfrontalen Gewitter blieben bis Österreich zerrupft und verclusterten zunehmend.

Update: EUMETRAIN spricht in seiner Fallstudie auch von einem Sting Jet.

Zusammenfassung:

(Update, 07.07.23)

Sturmtief POLY hatte kurzzeitig einen grenzwertig warmen Tiefdruckkern beim Durchgang über Holland. Dabei entstanden Starkregenbänder, die an einen Tropensturm erinnerten. Die Kombination aus Low-Level-Jet durch den starken tiefrückseitigen Druckgradienten und konvektive Verstärkung haben zu schweren Orkanböen geführt. Ein Sting Jet ist nicht ausgeschlossen, da gleichzeitig sehr trockene Luft aus der Höhe im Kernbereich abgesunken ist. Für eine Shapiro-Keyser-Zyklone sprechen die doppelte Jetkonfiguration und die wenig ausgeprägte Kaltfront mit der „Lücke“ zur Okklusion/Warmfront. Die Kaltfront selbst war als Dryline inaktiv, die präfrontalen Gewitter an der Kaltfront nicht das heftigste Phänomen dieser Sturmtiefpassage. Die postfrontale Subsidenz war besonders eindrucksvoll ausgeprägt mit wolkenfreiem Himmel. Der Satellitenbildfilm spricht gegen eine klassische Tiefentwicklung aus dem kalten Förderband. Hybrid-Formen aus Shapiro-Keyser- und Norwegerzyklonen treten gelegentlich auch auf.

In den Niederlanden und Deutschland sind in Summe mindestens zwei Tote zu beklagen. Die klimatologisch überdurchschnittlichen Wassertemperaturen im Ärmelkanal und an der Nordsee haben wahrscheinlich zur extremen Tiefdruckentwicklung beigetragen.

Danke allen mit kritischen Anmerkungen bis dato.