Der Hurrikan KIRK hat für Verwirrung gestiftet. Manche Medien schrieben schon herbei, dass der Hurrikan auf Europa treffen würde. Die NHC-Prognose der NOAA deutete für manche X-User an, dass der Hurrikan bis Frankreich ziehen würde. Tatsächlich bedeutet der weiße Kreis um das S, dass es sich bereits um den nicht mehr tropischen Nachfolger des Hurrikans handeln würde, also keine ausreichenden tropischen Eigenschaften aufweist, um ihn als Tropensturm zu klassifizieren.

Ein Tweet der reichweitenstarken US-Klimatologin Rebekah Jones ließ ebenfalls aufhorchen. Dort behauptete sie, dass die Zahl der außertropischen Systeme, die tropische Windgeschwindigkeiten und Hurrikan-Eigenschaften bis Frankreich und Deutschland hinweg aufweisen, seit 1851 bei Null liegen würde. Am Donnerstag (10.10.) sei dies der erste derartige Sturm.

Ich tat mir mit dieser Aussage schwer, denn die Modelle rechneten bereits vor dem Landfall eine klare Umwandlung in ein außertropisches Sturmtief, speziell als Shapiro-Keyser-Zyklone, wie es sie regelmäßig in Europa gibt. Zudem wurde die Intensität von KIRK deutlich zurückgestuft.

Die Entwicklung des Ex-Hurrikans hat gezeigt, dass schwere Sturm- und Orkanböen regional begrenzt auftraten. Weder von der Konvektion noch vom Wind her war Ex-KIRK in meinen Augen tropisch, allenfalls der intensive Regen, der im nördlich-zentralen Frankreich für schwere Überschwemmungen gesorgt hat.

KIRK’s Entwicklung

Tropische Windgeschwindigkeiten sind per definitionem bei 34-63kt im 1-Minuten-Maximum-Mittel erreicht, also 63-118 km/h, das entspricht einem gewöhnlichen Sturmtief der gemäßigten Breiten.

Hurrikan-Features liegen dann vor, wenn das Windfeld symmetrisch um den Tiefdruckkern aufgebaut ist und es sich um einen warmen Kern handelt. Das Tiefdrucksystem ist barotrop, weist also keine Frontensysteme auf. Die Niederschlagsform ist durchwegs konvektiv mit hochreichender Konvektion (Gewitterbildung).

Laut Phasendiagrammen ist die Umwandlung von KIRK zu einem außertropischen Sturmtief schon vor Spanien abgeschlossen, es würde sich dann um ein Tief mit assymetrischem, hochreichend kalten Kern handeln – also das Gegenteil eines Hurrikans.

Umwandlung im Wasserdampfbild

Am Sonntag zeigte sich noch das klassisch symmetrische Bild mit einspiralisierten konvektiven Bändern (sehr kalte Wolkenobergrenzentemperatur, dunkelgrün). Von Südwesten her begann aber schon die Zufuhr sehr trockener Luft und die Konvektion verlagerte sich bis Montag in die nördlichen Quadranten des Sturms. Am Dienstag hatte KIRK bereits deutlich an Ausdehnung und Intensität verloren, die Zufuhr trockener Luft hielt an.

Am Dienstag gab es ein breites wolkenfreies Auge und die Konvektion befand sich nurmehr im Nordostquadranten des Sturms. Bis Nordspanien war bereits der breite Warmfrontschirm zu erkennen, der vor allem am Mittwoch und Donnerstag als Luftmassengrenze für intensiven Dauerregen sorgen sollte.

Die Geopotentialverteilung deutet an, weshalb die Umwandlung des Sturmtiefs mit keiner weiteren markanten Vertiefung einhergeht. Das Bodentief liegt knapp vorderseitig eines Kurzwellentrogs, aber der von Norden hereinschwenkende Trog ist relativ flach ausgeprägt und sorgt nicht für den markanten Hebungsantrieb, wie er ein paar Tage vorher noch gerechnet wurde.

Umwandlung in eine Shapiro-Keyser-Zyklone

Die doppelte Jetstruktur ist bereits zu erahnen – mit dem gekrümmten Warmfront-Jet, der über die Biskaya reicht, und dem kleinräumigen Jetstreak in Verbindung mit dem Kurzwellentrog. Ex-KIRK befand sich damit im linken Jetauszug und gleichzeitig im rechten Jeteinzug – eine typische Konstellation für die Bildung von Shapiro-Keyser-Zyklonen. Sie schwächte sich allerdings mit der Ostwärtsverlagerung von Ex-KIRK ab, weshalb der Kerndruck der Zyklone annähernd gleichblieb bei der Passage von Mitteleuropa.

Gut zu sehen auch in den Höhenwind-Vorhersagekarten von GFS für Mittwoch früh:

in der GFS-Bodendruckkarte für Mittwochnacht ….

… liegt das Bodentief über Luxemburg. Die stärkste Isobarendrängung ist vorderseitig mit der Südwestströmung, verstärkt durch die Nähe zu den Alpen (Düseneffekt und Südföhn), aber in der Warmluft. Die rückseitige Isobarendrängung schaut nicht allzu dramatisch aus, zumal dahinter mehrere Bodentroglinien folgen und den raschen Druckanstieg wieder abschwächen. Die kräftigsten Winde treten also eher isallobarisch auf – mit der starken Druckänderung durch die Tiefdruckpassage selbst, unterstützt durch Downslope-Effekte über Alpen und Mittelgebirge.

Spannend waren die Berechnungen vom Dienstag für die Tiefpassage am Mittwoch und Donnerstag in Mitteleuropa:

Die Niederschlagssignale deuten auf eine eingedrehte Okklusion hin mit schwacher Labilität an der Vorderkante der Front, wo der Wind scharf von Nordwest auf Südwest wechselt. Heruntergemischt wird der kräftige Südwestwind in der Höhe (60kt in 850mb) aber nur über Ostfrankreich im nahezu niederschlagsfreien Bereich. Dieser korrespondiert auch mit einer signifikanten Zone isentropen Absinkens, das heißt, trockene Luft wird einbezogen und sorgt für markante Verdunstungskälte und damit heftige Abwinde (Sting Jet?).

Die Starkwinde wären entsprechend regional begrenzt für die bodennahen Bereiche. Für Sting Jets gibt es zahlreiche Fallbeispiele in meinem Blog:

• Sturmtief FREDERICO am 16.11.2023
• Orkan POLY am 05.07.2023
• Sturmtief BIANCA am 27.02.2020
• Verdacht bei Sturmtief PETRA am 04.02.2020
• Sturmtief LESLIE am 14. Oktober 2018 (Ex-Hurrikan)
• Sturmtief FRIEDERIKE am 18.01.2018
• Orkan XAVIER am 05.10.2017

Soweit die Prognose. Hier der tatsächliche Ablauf:

Entwicklung von Ex-KIRK am 09. und 10. Oktober 2024

Zur Erinnerung – die Entwicklungsstadien mit Frontensystemen bei Shapiro-Keyser-Tiefdruckgebieten – oben hab ich eine Okklusion eingezeichnet, das ist Geschmackssache, da i.e.S. nichts okkludiert ist. Eine Warmfront ist wahrscheinlich treffender:

Hochaufgelöste Satellitenbilder der neuen Generation:

Entwicklung einer klassischen Shapiro-Keyser-Zyklone Struktur, mit breiter Warmfront und Kaltfront ohne Kontakt zur Warmfront. Über der Biskaya bis zur nordspanischen Küste gab es teilweise 120er Druckanstiege und kräftige Böen an der (Höhen-) Kaltfront. Die markante Absenkung der Wolkenuntergrenzen (strichliert) deutet auf starkes isentropes Absinken hin.

Im breiten Warmfrontbereich regnete es lang anhaltend und intensiv mit meterhohen Überflutungen im Bereich Seine-et-Marne of Île-de-France.

Der Tiefdruckern verlagert sich weiter nach Nordosten mit Minimum 980hPa. Die Erwärmung der Wolkenobergrenzen geht weiter mit sehr tiefer Bewölkung entlang der Atlantikküste. Die Kaltfront verliert mit der Abschwächung des Druckanstiegs an linearer Struktur und Intensität.

Präfrontal gab es um 18 Uhr in Peyrusse-Grande (254m) eine Böe von 139 km/h – die Wetterstation befindet sich auf einer exponierten Kuppe zwischen den Flüssen Auzoue und Douze im Département Gers. Sonst entlang der Kaltfront verbreitet 90 bis 110 km/h, zum Teil darüber. Ein zweiter Hotspot ist um Lyon herum mit 80-110 km/h (Südwind) durch die Kanalisierung im Rhônetal, der dritte über der Schweiz auf den Bergen, mit 170 km/h am Flammenegg (1054m) im Rheintal (17 Uhr) durch Südföhn.

Das Tief hat sich bis Donnerstagfrüh mit gleichbleibendem Kerndruck um 980hPa (QFF) über das Norddeutsche Tiefland nordostwärts bewegt. Die doppelte Jetkonfiguration ist anhand der Jetfasern (hohe Schleierwolken) der Höhenfronten gut zu erkennen, aber nicht ausgeprägt genug für eine weitere Vertiefung. Die Kaltfront ist bodennah kaum ausgeprägt und führte später zur Verwellung über dem Alpenraum. Die Regenintensität an der Warmfront nahm deutlich ab, auch sichtbar an der zunehmenden Zerfledderung des Frontensystems.

Das isentrope Absinken verstärkte spekulativ die potentielle Instabilität über den Regionen, wo die stärksten Böen aufgetreten sind:

Spitzenböen bei Ex-KIRK bis Donnerstagfrüh:

Der Höhepunkt des Sturms wurde zwischen Ostfrankreich und Südwestdeutschland erreicht mit verbreitet 90 bis 110km/h, stellenweise 120 km/h. Die meisten Böen sind jedoch an exponierten Stationen aufgetreten. In den Niederungen waren es meist 80-90 km/h. Bis Mittag gab es noch vereinzelt Böen bis 90 km/h über Sachsen, danach schwächte sich der Sturm weiter ab.

In Summe ein recht kleinräumiges Sturmereignis beschränkt auf die Tiefvorderseite.

Niederschlag

Die höchsten Regenmengen sind im Raum Paris mit 60-80mm in 24 Stunden aufgetreten. Generell ist der breite Warmfrontstreifen sehr zu erkennen, der sich von der Atlantikküste bis zur Ostsee zieht. An der „Kaltfront“ fiel deutlich weniger Niederschlag, am intensivsten noch in Nordspanien und Südwestfrankreich.

Vertikalprofile

Warmfront

Die Mitternachtsprofile zeigen im Bereich der Warmfront verbreitet PWAT-Werte um 35mm – für Oktober enorm viel und unterstreicht die tropische Herkunft des Sturmtiefs.

Die Luftschichtung war komplett stabil und damit zweifellos keine Hurrikan-Eigenschaften mehr, die sich durch intensive Konvektion auszeichnen. Bemerkenswert ist aber die komplett gesättigte Luftschicht bis etwa 600hPa hinauf bei hoher Nullgradgrenze. Selbst bis zur Tropopause ist der Taupunktsspread gering – in Summe also eine Warmfront mit hoher Niederschlagseffizienz, die durch bodennahe Anströmung an Mittelgebirgen noch verstärkt werden kann.

Kaltfront/Spitzenböen

Für die Regionen mit den stärksten Windböen ist es schwierig, passende Profile zu finden.

Der Stuttgarter Aufstieg zeigt eine ausgeprägte EML (elevated mixed layer), wie man sie sonst nur vom Hochsommer kennt, mit durchmischter Luftmasse zwischen 900 und 750 hPa. Diese war aber am Vortag im Mittagsaufstieg auch schon vorhanden und belegt die markante präfrontale Warmluftzufuhr.

Auch München und Wien zeigten am Vortag diese EML mehr oder weniger ausgeprägt, in München um Mitternacht noch extremer und hochreichender vorhanden. Dort, wo das isentrope Absinken am stärksten ausgeprägt war, gibt es leider keine Aufstiege, bzw. passen die in der Nähe (Idar-Oberstein, Stuttgart) nicht dazu.

Am Donnerstagmorgen zeigt Idar-Oberstein erstmals isentropes Absinken aus der oberen Troposphäre mit starker Abtrocknung (Taupunkte unter -50°C in 500 hPa). Außerdem unterhalb der Inversion feuchtlabil bis etwa 4,5km Höhe. Die Höhenwinde hatten sich zu diesem Zeitpunkt jedoch schon deutlich abgeschwächt auf unter 40kt im Bereich der gesamten labilen (heruntermischbaren) Schicht.

Synopsis

Der Durchzug von Ex-KIRK ist mit der Norweger-Zyklonentheorie nicht erklärbar! Es gab keine typische Frontenbildung im gesamten Verlauf.

Um die Entwicklung besser zu verstehen, müsste ich mir einen 48-Stunden-Loop basteln, das geht ohne Bezahlabo bei Kachelmann wahrscheinlich nicht, bzw. ist es sehr zeitaufwendig, die Bilder einzeln abzuspeichern – daher nur ausgewählte Zeitpunkte.

(Zur Vergrößerung bitte Anklicken)

• Unmittelbar vor dem „Landfall“ ist die breite eingedrehte Warmfront gut erkennbar, ebenso die vorderseitig nach Südfrankreich gezwirbelte Dry Intrusion (links oben).
• Mit dem Landfall erreicht die Warmfront über Südfrankreich die konvektivste Ausprägung, was das sekundäre Niederschlagsmaximum dort erklärt. Trockene Luft überströmt die südliche Biskaya und Nordspanien (weißer Kasten) und fördert dort Konvektion mit kräftigen Windböen.

Im Aufstieg von Bordeaux ist grundsätzlich die Warmfront-Schichtung ab 600hPa erkennbar, darunter aber zwischen 900 und 800hPa eine EML und auch darüber noch eine Abnahme der Temperatur, also potentiell instabil. Die feucht-stabile Schichtung in der Höhe passt nicht wirklich gut zur Überströmungsthese.

• Am Mittwochnachmittag prägt sich die Kaltfront weiter aus, während der konvektive Kopf der Warmfront über Südostfrankreich zunehmend zerfleddert, weil der Hebungsantrieb nachlässt und durch die starke Südwestströmung Föhneffekte dominieren.
• Um Mitternacht passen die Orientierung der Warm- und Kaltfront am besten zur Lage des Tiefdruckkerns.

Am ehesten repräsentativ für den Kaltfrontdurchgang ist Nimes, mit hochreichend labil geschichter Luftmasse bis zur Tropopause in 9km Höhe.

Zugbahn von Ex-KIRK

Zusammenfassung

Die Wettermodelle haben infolge der Interaktion mit der baroklinen Zone frühzeitig eine Umwandlung von KIRK in ein außertropisches Sturmtief gezeigt. Das Sturmfeld trat kleinräumig auf und beschränkte sich bei den höchsten Intensitäten mit wenigen Ausnahmen auf exponierte Lagen und hochalpine Gipfel. In den Niederungen war es mit 80-100 km/h eher ein normaler Herbststurm. Mit dem gleichbleibenden Kerndruck bei Tiefdruckdurchgang gab es das stärkste Druckgefälle im Südostbereich des Tiefdruckgebiets, wo das Hoch im Luv der Alpen starke Föhneffekte erzeugte. Im Rhône-Tal sowie im Rheintal kamen Kanalisierungseffekte hinzu. Mit Kaltfrontdurchgang nahm der Höhenwind rasch ab, die stärksten Böen traten daher unmittelbar vor der Front auf, mit Ausnahme des konvektiven Stadiums über Nordspanien und Südfrankreich, wo die signifikante Labilität den starken Höhenwind herabmischte. Lebhaft blieben die Winde in den übrigen Regionen, aber ohne Hurrikanstärke zu erreichen. Am wenigsten Wind trat im Bereich der Warmfrontniederschläge auf, wo die Schichtung am stabilsten war. Dieser stabile Bereich fehlt bei einem „echten“ Hurrikan.

Nach der Zusammenschau der verfügbaren Profile, Satellitenbilder und zugehöriger Windböendaten schließe ich einen Sting Jet aus. Bis in tiefere Schichten hinab reichte die Zufuhr trockener Luft erst deutlich rückseitig der eingedrehten Warmfront, wo der Höhenwind schon deutlich schwächer war. Im Bereich der Spitzenböen gab es eine ausgeprägte durchmischte Schicht (EML), die den vertikalen Transport der Höhenwinde erleichterte. Die Dicke der Schicht passt auch zu den beobachteten Spitzenböen in erhöhten Lagen. Bodennah gab es nur mit Konvektion oder durchgreifendem Föhn höhere Böen.

Gebietsweise gab es durch den Sturm Schäden, etwas großflächiger waren sie durch die starken Niederschläge entlang der Warmfront. Eine Überlappung von Starkregen und Sturm wie sie bei Hurrikanen typisch ist, war aber nicht anzutreffen. Insofern halte ich das gezeichnete Bild eines „nie da gewesenen post-tropischen Sturms mit Hurrikan-Eigenschaften“ für ein wenig übertrieben.