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Sind die Vorhersagen genauer geworden?

Es gibt darauf keine klare Antwort und hängt davon ab, welche räumliche und zeitliche Größenordnung und welches Wetterphänomen man betrachtet.

Die Prognose der Großwetterlagen lässt sich anhand der 500 hPa-Druckfläche relativ leicht überprüfen:

Entwicklung der 500 hPa-Prognose anhand des EZMWFs für verschiedene Prognose-Zeiträume

Entwicklung der 500 hPa-Prognose anhand des EZMWFs für verschiedene Prognose-Zeiträume

Quelle: http://earthzine.org/2014/01/06/the-group-on-earth-observations-looks-toward-a-second-decade-of-data-sharing/

Die Graphik zeigt auf der X-Achse die Jahre 1980 bis 2010 und auf der Y-Achse die Treffergenauigkeit in Prozent, jeweils für 10-Tages-Prognosen (gelb), 7-Tages-Prognosen (grün), 5-Tages-Prognosen (rot) und 3-Tages-Prognosen (blau). Der obere Graph bildet die Nordhemisphäre, der untere die Südhemisphäre ab.

Allgemein bestätigt der Graphikverlauf die subjektive Empfindung vieler Leser, Hörer und Seher von Wetterberichten: Die Prognosequalität hat sich von den 80ern ausgehend deutlich verbessert, wie etwa die 3-Tages-Prognose von 84 auf 98 % oder die 7-Tages-Prognose von 45 auf 75 %.

Seit der Jahrtausendwende wurde auch die beträchtliche Lücke zwischen Nord- und Südhemisphäre dank fortgeschrittener Satellitenentwicklung geschlossen. Denn das große Manko der Südhalbkugel war bis dahin, dass aufgrund der ausgedehnten Meeresoberfläche weniger Stationsdaten vorhanden sind. Die erdumspannende Satellitenbeobachtung gleicht die mangelnde Stationsdichte aus.

Jetzt handelt es sich bei der Prognose der 500 hPa-Druckfläche (d.h. die Höhe, in der ein Luftdruck von 500 hPa herrscht, bei Tiefdruck weniger als 5500 m, bei Hochdruck mehr) nur um einen Vorhersageparameter, der für die Meteorologen zwar essentiell ist, aber in herkömmlichen Wetterberichten nie vorkommt.

Den Normalverbraucher interessiert, was am Boden passiert, und da vor allem Höchsttemperatur, Sonnenschein/Bewölkung und Niederschlag.

Und da zeigen sich doch regionale Unterschiede in der Vorhersagequalität der letzten Jahre. Das liegt an einer synoptischen Faustregel:

Der größere Wirbel steuert immer den kleineren.

Ein Extrembeispiel zur besseren Veranschaulichung ist Orkan LOTHAR am 26. Dezember 1999:

Bodendruck und Luftmasse (ThetaeE), Quelle: www.wetter3.de

Bodendruck und Luftmasse (ThetaeE), Quelle: http://www.wetter3.de

Das Orkantief LOTHAR befand sich am zweiten Weihnachtsfeiertag über Deutschland, das steuernde Tiefdrucksystem, bestehend aus mehreren Tiefdruckkernen, über der Nordsee. Das ZENTRALTIEF steuert die RANDTIEFS, ebenso wie kleinere Tiefdruckgebiete an Hochdruckgebieten entlang ziehen. So eine Großwetterlage ist RELATIV gut vorhersagbar (LOTHAR damals nicht, aber das lag nicht nur an den Modellen).

Schauen wir uns dagegen die Hochwasserlage vom Mai/Juni 2013 an, das in Teilen Süddeutschlands ein Jahrtausendhochwasser zur Folge hatte.

Bodendruck und 500 hPa-Druckfläche (Linien), Quelle: wetter3.de

Bodendruck und 500 hPa-Druckfläche (Linien), Quelle: wetter3.de

Das steuernde Höhentief ist recht ausgedehnt und war in seiner Position vergleichsweise gut vorhergesagt. Es handelt sich hier um dieselbe dargestellte Druckfläche wie in der Verifikation der Vorhersagegüte auf der ersten Karte. Problematisch ist aber nicht das Zentrum des Höhentiefs, sondern seine Trabanten am Boden: mehrere Tiefdruckkerne kreisen um das Höhentief gegen den Uhrzeigersinn, und steuerten damals triefend feuchte und milde Luftmassen vom Mitttelmeer und Schwarzen Meer über das Festland nach Süddeutschland und die Nordalpen.

Hier ergeben sich die Unsicherheiten, wie lange es regnet, welche Region genau betroffen sein wird, und wie hoch die Mengen ausfallen.

In den vergangenen Jahren häufen sich diese Höhentief-Wetterlagen.  Zum Vergleich, am 23. Juni 2004 sorgte ein frühsommerliches Sturmtief für zahlreiche Schwergewitter über Nord- und Ostdeutschland, darunter einen starken Tornado (F3-T7) in Micheln, Sachsen-Anhalt. Die Großwetterlage zeigt eine straffe Südwestströmung am Boden und in der Höhe, die Wetterlage selbst ist relativ gut vorhersagbar gewesen.

Bodendruck und 500 hPa, Quelle: wetter3.de

Bodendruck und 500 hPa, Quelle: wetter3.de

Symptomatisch für den feuchtkühlen Sommer 2014 war hingegen diese Großwetterlage:

Bodendruck und 500 hPa, Quelle: wetter3.de

Bodendruck und 500 hPa, Quelle: wetter3.de

Ein ausgedehntes Höhentief mit Kern über den Alpen, Tiefdruckgebiete am Boden über dem Golf von Genua, über dem Dreiländereck Serbien-Ungarn und Rumänien sowie über Ostdeutschland. Die Vorhersage war für 3 Tage im Voraus oft schon recht unsicher, manchmal sogar der Folgetag.

Viele Köche verderben den Brei – je mehr Tiefdruckgebiete gegenseitig wechselwirken, desto größer die Herausforderung für die Wettermodelle, diese Wechselwirkungen zu erfassen.  Bei großen Trögen und kleinen Bodentiefs ist die Wechselwirkung leichter prognostizierbar, die Zahnräder greifen ineinander. Hat man gleich große Tröge oder mehrere Bodentiefs auf engstem Raum, welcher Wirbel steuert dann den anderen? Das ist ungleich schwieriger.

Wir erinnern uns an den Winter 2012/13, als vor allem der Alpenostrand mit Schnee regelrecht zugeschüttet wurde, im Winter 2013/14 war die Alpensüdseite dran und im Winter 2014/15 zogen die Adriatiefs häufig zu weit östlich. Nordwestlagen treten jetzt häufiger im Spätwinter bzw. zu Frühlingsbeginn auf. Im Sommer wiederholt sich seit 2-3 Jahren die Großwetterlage. Statt straffer Südwestströmung herrscht oft ein Höhentief quer über Mitteleuropa mit herumeiernden Bodentiefs, von Meteorologen auch Barosumpf genannt.

Solche Wetterlagen über Monate hinweg, mit nur wenigen Hochdruckphasen dazwischen, zermürben die Wetterfrösche. Denn die 1-3-Tages-Prognosen sind deutlich anspruchsvoller und zugleich unberechenbarer geworden. Gewitter, die nicht mit der Höhenströmung ziehen, sondern scheinbar zufällig irgendwo im Gelände entstehen und eigenwillig ziehen, sind nahezu unvorhersagbar, und können durch anhaltenden Sturzregen dramatische Auswirkungen haben. Schnellziehende Schwergewitter sind von der Wahrscheinlichkeit her besser vorhersagbar. Gewitterlinien sind auch räumlich besser vorhersagbar. Bei schwachgradientigen Tiefdrucklagen hat man aber weder Linien noch brav unisono ziehende Gewitter, sondern mehrere Richtungsänderungen auf engstem Raum.

Im Winter sind zwar die beteiligten Wettersystem großflächiger, wie etwa ein großräumiger Warmfront- oder Okklusionsschneefall, aber bei Höhentieflagen zieht das Adriatief dann eben nicht über Kärnten und die Steiermark hinweg, wie noch 2013/2014, sondern über Slowenien, Kroatien und Ungarn nordostwärts, und der Alpenraum schaut in die Röhre. So hat man diesen Winter schon ein paar Mal selbst kurzfristig ins Klo gegriffen, weil wieder alles nach Osten verschoben oder gänzlich abgesagt wurde.

Um es zusammenfassen:

Großräumige Wettersysteme sind deutlich besser vorhersagbar als noch vor 30 Jahren. Gewitter- und Höhentieflagen bleiben trotz Supercomputer und hochaufgelöster Wettermodelle die Achillessehne in der Wettervorhersage.  Auch Kollegen anderer Wetterdienste kamen zu dem gleichen Schluss wie ich, dass sich in den vergangenen Jahren die Wetterprognose im Kurzfristbereich verschlechtert hat.

Eine Hypothese der Auswirkung des Klimawandels auf Großwetterlagen ist übrigens, dass die Höhenströmung tendenziell weiter abnimmt, weil sich durch die Erwärmung der Polgebiete die Luftdruckgegensätze zwischen Pol und Äquator abschwächen. Das würde in Zukunft anhaltende Trocken- bzw. Regenphasen bedeuten, aber auch eher langsam ziehende, schwerer prognostizierbare Fronten und Gewittersysteme.

Die vergangenen Jahre legen beredtes Zeugnis dieser Hypothese ab. Handelt es sich hier nur um eine Episode (Wetter ist NICHT Klima!), oder um einen ersten Trend?

Gonzalo immer noch ein Hurrikan?

Tropensturm GONZALO war eine echte Überraschung für viele Vorhersager tropischer Zyklone, denn der Sturm mauserte sich rasch zu einem Kategorie-4-Hurrikan, also einem Hurrikan der zweitstärksten Stufe, der erste auf dem Atlantik übrigens seit 2011. Er entstand am 12. Oktober 2014 östlich der Kleinen Antillen und wandelte sich im Laufe des 19. Oktobers beim Vorbeizug an Neufundland in ein außertropisches Sturmtief um.

Dieses außertropische Sturmtief EX-GONZALO überquerte Großbritannien am 21. Oktober, die Kaltfront zog am Nachmittag und Abend mit Pauken und Trompeten auch über Deutschland und den Alpenraum hinweg. Den ehemaligen (!) tropischen Eigenschaften der Luftmasse, d.h. sehr feucht und instabil geschichtet, ist es zu verdanken, dass für die Jahreszeit ungewöhnlich viele Gewitter mit Kaltfrontpassage (und bereits davor) auftraten. Als Tropensturm oder gar Hurrikan wurde das Tief zu diesem Zeitpunkt aber nicht mehr geführt. Es fehlte im Warmsektor auch gänzlich der für kräftige Orkantiefs typische Sturm im Flachland noch erreichte eine Wetterstation im Flachland einen 10-minütigen Mittelwind von 117 km/h. Hurrikan trifft damit auch im wortwörtlichen Sinn (hurricane = Orkan) nicht auf dieses Tiefdruckgebiet zu.

Trotzdem gibt die APA eine Presseaussendung heraus, die lautet …

Ausläufer des Hurrikans „Gonzalo“ [….]

Die PA wird ungeprüft von zahlreichen Zeitungen übernommen und zwar abgewandelt, aber die entscheidende Falschaussage bleibt überall bestehen:

Im Standard:

Ausläufer des Hurrikans „Gonzalo“ zogen in Form einer Kaltfront von Westen her über das Bundesgebiet

Quelle: http://derstandard.at/2000007142572/Wettersturz-in-Oesterreich

Im Hamburger Abendblatt:

Ausläufer von Hurrikan „Gonzalo“ fordern erste Opfer

Eine Frau wurde von einem Baum erschlagen. Hurrikan „Gonzalo“ behindert den Flugverkehr. In der Nacht ist auch Hamburg betroffen.

Quelle: http://www.abendblatt.de/vermischtes/article133504625/Auslaeufer-von-Hurrikan-Gonzalo-fordern-erste-Opfer.html

Im ORF:

Ausläufer des Hurrikans „Gonzalo“ waren über Großbritannien hinweggefegt.

Quelle: http://orf.at/stories/2250537/

In der NZZ:

Vom Waadtland bis nach St. Gallen haben Ausläufer des Hurrikans «Gonzalo» am Dienstagabend für Feuerwehr- und Polizeieinsätze gesorgt.

Quelle: http://www.nzz.ch/panorama/auf-orkanboeen-folgen-die-schneeflocken-1.18408829

In der FAZ:

Die Ausläufer des Hurrikans „Gonzalo“ bremsen Flugreisende in Großbritannien.

Quelle: http://www.faz.net/agenturmeldungen/unternehmensnachrichten/hurrikan-gonzalo-auslaeufer-in-grossbritannien-flugausfaelle-13221451.html

In der NOZ:

Am Nachmittag wird der heftige Sturm – ein Ausläufer des Hurrikans „Gonzalo“ – das Hochwasser dann noch einmal gegen 14 Uhr an der Elbmündung steigen lassen.

Quelle: http://www.noz.de/deutschland-welt/niedersachsen/artikel/516268/orkanboen-in-niedersachsen-aber-sturmflut-bleibt-aus-1

Ausläufer ist übrigens kein meteorologischer Fachbegriff, sondern umgangssprachlich bzw. für Laien anschaulich ein anderer Begriff für Front oder Frontensystem. Man spricht auch von Frontenausläufern oder für Ausläufer (meist) anstelle einer Kaltfront. So sorgte auch dieses Mal, von dem anhaltenden Sturm an der Nordsee abgesehen, die Kaltfront überwiegend für die Spitzenböen in Mitteleuropa. Hurrikane besitzen aber per definitionem keine Kaltfront, sondern bestehen im Reifestadium aus Schauer- und Gewitterbändern. Diese können zwar optisch wie eine Kaltfront aussehen, führen aber keinen Luftmassenwechsel herbei. Die Kaltfront gestern abend brachte aber einen markanten Temperatursturz, der wiederum typisch für eine Sturmtiefpassage der gemäßigten Breiten ist.

Die Medien hätten also schreiben müssen:

„Ausläufer eines Sturmtiefs, das aus dem ehemaligen Hurrikan GONZALO hervorging, brachten ….“

Entmystifizierung der Ufowolke

Im Spiegel-Online wird sensationsheischend folgende Schlagzeile tituliert:

Vulkan Teide auf Teneriffa: Wolken-Ufos über der Mondlandschaft

Die Gruppe einigt sich schnell auf die Bezeichnung Ufowolke. Das schneeweiße Oval am blauen Himmel scheint vollkommen glatt zu sein, keine wolkentypischen Aufbauschungen, die Ränder sind zart verwischt. Als habe jemand ein Loch in den Himmel geschnitten – oder eben als schwebe da ein Ufo.

Karvaly gefällt der Begriff. Über Naturphänomene spricht sie wie über Menschen. Die glatte Wolke bringe schlechtes Wetter mit, erklärt sie. „Wenn sie sich auf die Spitze des Teide setzt, ist innerhalb von wenigen Stunden alles bewölkt, und es gibt ein Unwetter.“

Zum Glück ist in der Wetterkunde immer alles so einfach.

Bei Ufo-Wolken handelt es sich um Föhnwolken, Meteorologen sagen umgangssprachlich Föhnfische dazu, der lateinische Fachbegriff lautet Altocumulus lenticularis.

Sie entstehen bei der Überströmung von Bergen bzw. Gebirgen. Dabei kühlt die Luft mit 0,65 Grad pro 100 m ab und kondensiert zu Wolken. Auf der windabgewandten Seite sinkt die Luft mit 1 Grad Erwärmung pro 100 m ab, die Wolke löst sich auf. Beim Überströmen werden die Stromlinien gedrängt, weshalb die Wolkenoberseite glatt erscheint. Eine typische Wolke existiert so nicht, für Föhnwolken sind eben glatte Oberseiten typisch.

Beispiele für Föhnwolken:

Altocumulus lenticularis

Abb.1: Föhnwolke in den Türnitzer Alpen (vom Tiroler Kogel fotografiert)

Altocumulus lenticularis

Abb.2: Tiefe Föhnwolke (mitunter schon Stratocumulus) bei Südföhn im Wipptal, hier mit Serles (2717m) im Vordergrund

Altocumulus lenticularis

Abb.3: Föhnwolke bei Nordföhn in Innsbruck, über dem Südhang der Nordkette hängt tiefe Staubewölkung (Schneeschauer)

Altocumulus lenticularis vesperalis

Abb.4: Föhnwolken in der Abendsonne, bei Nordföhn über die Raxalpe vom Payerbach-Reichenauer Bahnhof aufgenommen

Wolkenschlange

Abb.5: Wolkenwalze im Lee des Schneebergs, Niederösterreich (Südföhn)

Steigungswolken

Abb.6: Tiefe Wolken beim Überströmen der Schneealpe (Westföhn)

Cumulus pileus

Abb.7: Sonderform einer Föhnwolke: Wenn Aufwinde Gewitterwolken erzeugen, bildet sich manchmal ein Hauberl aus.

Während vom Gebirge versetzte (d.h. im Lee der Gebirgskette) Föhnwolken bei überwiegend trockenen Luftschichten entstehen (Abb. 1-4), bildet sich die Steigungswolken, die sich als Haube (Abb. 5-6) über den Gipfelbereich legen, nur bei genügend Feuchte in den bodennahen Schichten (< 2000 m). Es handelt sich dann aber nicht zwingend um Schlechtwetterboten. In Abb.6 ist die Front bereits durchgezogen, die Restfeuchte überströmt die Ostalpen, bildet aber keine Schauerwolken mehr aus.  Im Sommerhalbjahr verhält sich die Lage oft anders, dann können die Gipfelhauben in der Tat Gewittervorboten darstellen.

So friedlich eine einzelne Föhnwolke aussieht, steht sie doch für zwei von vier Zutaten für Schwergewitter:

  • Feuchte (Existenz einer Wolke)
  • starker Wind in der Höhe (glatte Form, Föhneffekte)

Ist die Luftschichtung zudem instabil und nähert sich eine Kaltfront bzw. ein Tief (in höheren Luftschichten), können sich Gewitterwolken bilden, die langlebig und mit unwetterartigen Begleiterscheinungen (Sturzregen, großer Hagel, Sturmböen) ausfallen.

Das gilt übrigens nicht nur für die Kanarischen Inseln, sondern ist auch im Alpenraum anwendbar.

Wenn eigene Fehlprognosen ärgern

In einem kritischen Watchblog wie diesem, der vor allem die Fehler der anderen beleuchtet, schadet auch etwas Selbstkritik nicht. Der gestrige Tag bietet dazu einen guten Anlass, da ich mich in der Prognose der Höchstwerte für Österreich gründlich getäuscht hatte und gebietsweise bis zu 8 Grad hohe Abweichungen zugeben muss.

Besonders ärgerlich sind Fehlprognosen dann, wenn man hinterher feststellt, dass es eindeutig war und man nur etwas studierten Hausverstand hätte einsetzen müssen.

Großwetterlage

Eine ausgedehnte Tiefdruckrinne reicht von Island über die Britischen Inseln bis in den westlichen Mittelmeerraum. Der Alpenraum liegt an der Vorderseite der Trogachse und damit wiederholt unter Zufuhr warmer Luftmassen aus Süd.

500 mb + Temperatur

Selbstkritikpunkt 1:

Abbildung 1: Unüblich zu sonstigen Südföhnlagen ist es in der Höhe (hier 500 hPa = ca. 5,5 km) recht kalt mit Temperaturen um -25 Grad. Das hat Auswirkungen auf die Stabilität der Atmosphäre.

850 mb Thetae

Abbildung 2: Da von Süden immer wärmere Luft zugeführt wird, können sich – luftmassenbedingt – keine großen Temperaturgegensätze zwischen Alpensüdseite und Alpennordseite aufbauen. Diese Lage ist häufig typisch für den Dimmerföhn, also viel hohe/mittelhohe Bewölkung durch die Warmluftzufuhr in der Höhe. Der fehlende Kaltluftsee im Süden reduziert außerdem das Druckgefälle über die Pässe hinweg nach Norden, was die treibende Kraft für kräftige Föhnwinde ist.

850 mb Temperatur

Selbstkritikpunkt 2:

Die Fehleinschätzung rührte jedoch von der Unterschätzung des vertikalen Temperaturunterschieds zwischen mittleren Lagen (hier: 850 hPa = 1500 m) und höheren Lagen (5,5 km) her.

Abbildung 3: Denn dieser beträgt bei -25 Grad in 5500 m und +5 Grad in 1500 m genau 30 Grad. Lässt man den Aspekt Temperaturinversionen weg, handelt es sich bei 30 Grad um eine instabile Luftschichtung!

Blitze

Abbildung 4: Über der nördlichen Adria bis nach Mittelkärnten und Slowenien entstanden in der labilen Luftmasse Gewitter mit Starkregen.  Dies potenzierte die Folgefehler meiner Prognose, was ich nachfolgend mit der Situation entlang der Karnischen Alpen skizziert habe:

Abbildung 5:

carinthia

a) Bei einer stabil geschichteten Luftmasse mit Kaltluftsee an der Alpensüdseite regnen sich die Stauwolken oft schon am Karnischen Hauptkamm ab, in Osttirol und Oberkärnten scheint dann die Sonne oder es bleibt bewölkt, aber meist trocken mit höchstens schwachem Niederschlag.

b) Bei einer instabil geschichteten Luftmasse wie am Sonntag, 19.1.2014, existiert kein Kaltluftsee südlich der Karnischen Alpen. Entsprechend sind dort Gewitter unterwegs, die bis über den Gebirgskamm nach Kärnten ausgreifen. Meist handelt es sich in Kärnten dann um Ambosswolken, die schauerartig und gewittrig verstärkten Starkregen (oder ergiebigen Schneefall!) bringen. Je labiler die Luftschichtung, desto weiter greifen die Schauer und Gewitter bis zum Alpenhauptkamm aus. Durch die Verdunstungskälte wird die Luftmasse an der Alpensüdseite deutlich abgekühlt, entsprechend schneite es in Osttirol und Oberkärnten je nach Intensität bis in die Niederungen.

Und voilà – wir haben trotz Zufuhr warmer Luftmassen und synoptisch-skalig geringem Druckgradienten dank des Starkniederschlags einen markanten horizontalen Temperaturunterschied am Alpenhauptkamm, was in einem verstärkten Druckgefälle nach Norden hin resultiert!

Selbstkritikpunkt 3:

Ich ging bei der Erstellung der Prognose jedoch davon aus, dass die Föhnströmung zu schwach sei und die Warmluftzufuhr in Pass- und Kammniveau zu stark ist, und damit die Tallagen an der Alpennordseite vom Südföhn entkoppelt sind, d.h. im Kaltluftsee baden, der sich – auch aufgrund der erwarteten dichten Bewölkung – nicht so stark erwärmen kann.

Zum Zeitpunkt der Höchstwerte an der Alpennordseite, gegen 15.00 MEZ, wurden folgende Temperaturen gemessen:

Unmittelbar südlich des Alpenhauptkamms 0 bis +4 Grad in den Niederungen, in den Föhnregionen verbreitet 10 bis 16 Grad, am Patscherkofel (2200m) -2 Grad, auf der Zugspitze (3000m) -5 Grad, auf der Schmittenhöhe (2000m) +3 Grad. Diese Bergstationen liegen jedoch bereits im Lee des Alpenhauptkamms, unterliegen also bereits einer (geringen) Erwärmung, während es unmittelbar am Alpenhauptkamm noch wenige Gräder kälter war.

Vereinfacht gesagt herrscht dann Föhn, wenn die Luftmasse vollständig durchmischt wurde, d.h., vom Berg ins Tal die Temperatur mit 1 Grad pro 100 m zunimmt.  Dies führt zu erstaunlichen Resultaten:

  • Zugspitze: -5 Grad, Garmisch-Partenkirchen: +16 Grad. Höhenunterschied: 2300 m, Temperaturunterschied: 21 Grad.
  • Patscherkofel: -2 Grad, Innsbruck: +13 Grad. Höhenunterschied: 1600 m, Temperaturunterschied: 15 Grad.
  • Sonnblick: -6 Grad, Salzburg: +16 Grad. Höhenunterschied: 2700 m, Temperaturunterschied: 22 Grad.

in allen Fällen betrug der Temperaturunterschied mehr als  0,8 Grad pro 100 m, die etwas höhere Diskrepanz in Salzburg erklärt sich dadurch, dass die Luft erstens einen weiteren Weg vom Hauptkamm bis ins nördliche Salzachtal zurücklegen muss (und von den Seitentälern Kaltluft nachströmt) und zweitens wohl aus etwas niedrigeren Höhen stammt.

Ergebnis: Die Föhnluft stammte aus großen Höhen, es wurde also sehr wohl die warme Luft in der Höhe bis ins Tal gebracht. Kaltluftseen hatten keine Chance, sich beständig zu halten.

Selbstkritikpunkt 4:

Abbildung 6: Turbulenzballen-Theorie:

turbulenzballen

a) Bei einer typischen Föhnlage im Winter sind die Täler bedingt durch geringer Bewölkung und Schneebedeckung stark ausgekühlt. Lange Nächte begünstigen die Auskühlung. Der Kaltluftsee ist dann mehrere hundert Meter dick. Wirbel mit horizontaler Achse (Turbulenzballen) müssen so groß wie die Kaltluftschicht sein, um diese zu erodieren und schließlich zu entfernen. Es wird also eine starke Strömung benötigt, oder eine labile Luftschichtung!

Abbildung 7: Beispiel: München (Alpenvorland), 19.1.2014, 13.00 MEZ

munich

München liegt weit abseits der Alpen, zu weit entfernt, als dass Föhnwinde sich hier bemerkbar machen könnten. Die Kaltluftschicht war zwar seicht, aber sehr stabil, mit über 10 Grad Temperaturanstieg auf wenigen hundert Metern. Darüber nahm die Temperatur bis fast 4000 m trockenadiabatisch (1 Grad pro 100 m) ab, erst darüber befand sich eine ewas stabilere Luftschichtung. Die instabile Luftschichtung war also fast 3000 m dick!

b) Ist der Kaltluftsee hingegen sehr seicht, weil etwa die Schneebedeckung fehlt (am 19. Jänner recht verbreitet in den Nordalpen bis über 1500 m hinauf gegeben!) oder Wolken die nächtliche Auskühlung verhindern, dann reichen sehr kleine Wirbel bereits aus, um den Kaltluftsee zu entfernen. Am 19. Jänner war der Föhn am Nachmittag bereits am Abschwächen als der Föhn verbreitet durchbrach. Die instabile Luftschichtung war dafür verantwortlich, dass trotz schwachen Föhnwinden vielererorts der Kaltluftsee ausgeräumt wurde.

Abbildung 8: Beispiel Innsbruck (Alpennordseite), 19.1.2014, 04 MEZ

innsbruck

Am Innsbrucker Flughafen wurden um 04 MEZ nur 2 Grad gemessen, an der nur 2 km östlich gelegenen Universität waren es bereits +8,5 Grad. Die Kaltluft war nur wenige Dekameter bis wenige hundert Meter dick, darüber herrschte bis etwa 2900 m eine relativ instabile Luftschichtung, ebenso oberhalb von 4000 m. So einen Temperaturverlauf mit der Höhe sieht man eher im Frühsommer, tagsüber sind dann mitunter Schauer oder Gewitter die Folge.

Selbstkritikpunkt 5:

Die instabile Luftschichtung verhinderte außerdem die Entstehung kompakter Schichtwolken, welche die Sonneneinstrahlung und Tageserwärmung vermindert hätten.

Wenn warme Luft nordafrikanischen Ursprungs im Spiel ist, muss man immer die Möglichkeit von Saharastaub in Betracht ziehen, der über Nordafrika aufgewirbelt und mit der lebhaften Südströmung nach Mitteleuropa verfrachtet wird.

Saharastaub

Abbildung 9: Exemplarisch dafür die Analyse von Montag, 20.1., um Mitternacht. Staub wurde großflächig über den zentralen Mittelmeerraum bis in den Alpenraum und zum Balkan verfrachtet. Staubteilchen dienen jedoch als Kondensationskerne, an die sich bei ausreichender Luftfeuchte unterkühlter Wasserdampf anlagert. Dies beschleunigt die Wolkenbildung in höheren und mittleren Schichten. Ein milchiger Schleierwolkenhimmel ist das Resultat.

Sichtbares Satellitenbild

Abbildung 10: Wenn man sich das Satellitenbild vom 19.1.2014 um 14.38 MEZ anschaut, erkennt man sehr schön die Auswirkungen des Saharastaubs in der Wolkenbildung. Hohe Wolken sind in Blau- und Weißtönen dargestellt, okker hingegen tiefe Wolken.

Von Kroatien, Bosnien, Serbien bis nach Ungarn und Rumänien wirkt die hohe Bewölkung kompakt, aber sehr körnig, grieselig. Dies ist ein typisches Merkmal von Saharastaub! Abgeschwächt finden sich diese Eigenschaften auch in der Leebewölkung nördlich der Alpen. Die Wolkenkante der Leewolke ist dabei nördlich des Alpenhauptkamms und nicht am Alpenhauptkamm selbst anzutreffen, so ist das Inntal etwa teilweise gering bewölkt.

Gewitterwolken zeigen sich hingegen über der Poebene sowie über Südostfrankreich, wo diedamit verbundenen stundenlang anhaltende Regenfälle teilweise für Überflutungen und Erdrutsche sorgen.

Zusammenfassung:

Die Unterschätzung der instabilen Luftschichtung im Alpenraum wirkte sich gleich mehrfach in der Fehlprognose aus:

1. In Osttirol und Oberkärnten regnete es schauerartig, teils sogar gewittrig verstärkt, was lokal die Schneefallgrenze bis in Tallagen drückte ( Höchstwerte und Schneefallgrenze überschätzt), auch in Unterkärnten dämpfte Regen und dichte Bewölkung die Erwärmung (Höchstwerte überschätzt).

2. In abgeschwächter Form sorgten Schauerwolken und der Streifschuss mit dem Saharastaub (unterschätzt) auch in der Südoststeiermark aus, wo der Jauk nahezu ausblieb und die Höchstwerte unter den Erwartungen blieben (Höchstwerte überschätzt).

3. Niederschlag und Verdunstungskälte bildeten an der Alpensüdseite einen Kaltluftsee aus, wodurch die Temperaturunterschiede über den Alpenhauptkamm hinweg größer als erwartet wurden. Das hat den Südföhn hydrostatisch stärker gemacht, obwohl synoptisch-skalig die Föhnströmung im westlichen Bergland bereits hätte abnehmen müssen. (Föhn unterschätzt)

4. Der Kaltluftsee war an der Alpennordseite vielerorts mangels Schneebedeckung und starker nächtlicher Auskühlung seicht oder schon in der Früh kaum noch vorhanden. Entsprechend hatte der Föhn bzw. die warme Luft- unterstützt durch die ohnehin schon instabile Luftschichtung – leichtes Spiel, sich bis in Tallagen durchzusetzen, auch inneralpin, wo sich bei früheren Föhnereignissen noch öfters die Kaltluft gehalten hatte (Höchstwerte deutlich unterschätzt).

Die Lehre, die ich aus dieser Fehlprognose ziehe, ist eindeutig: Unterschätze niemals die Stabilität der Atmosphäre. Sie ist die treibende Kraft des Föhns, weniger die großräumigen Druckverhältnisse durch die Lage von Hoch und Tief.

Quelle der verwendeten Abbildungen:

Abbildung 1-3: http://www.wetter3.de/Archiv/

Abbildung 4: http://www.lightningmaps.org

Abbildung 5-6: selbst skizziert

Abbildung 7-8: http://weather.uwyo.edu/upperair/europe.html

Abbildung 9: http://forecast.uoa.gr/dustindx.php

Abbildung 10: http://portal.chmi.cz/files/portal/docs/meteo/sat/data_jsavhrrview.html