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Hintergrund zum Niederschlagsrekord in Grazalema (848m), Andalusien

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Lage von Grazalema auf der Iberischen Halbinsel

Der Ort Grazalema in Andalusien bringt es bereits nach zwanzig Tagen auf einen neuen Niederschlagsrekord mit 2449mm. Im Schnitt fallen hier im ganzen Jahr 1800-2200mm (1981-2010, klimatologischer Atlas Spanien). In den Nachbarorten wird nur rund ein Viertel dieser Niederschlagsmenge gemessen. Warum ist das so? Dafür müssen wir weiter hineinzoomen:

Zoom auf die Gebirgsregion stromaufwärts von Grazalema

Bei einer Westwetterlage konvergieren die Westwinde in dem trichterförmigen Tal westlich des Puerto del Boyar (1105m). Damit wird hohe Niederschlagseffizienz generiert (Konvergenz + orographische Hebung). Auf der Passhöhe wird die Strömung kanalisiert (Gap Flow) und regnet sich unmittelbar im Lee ab.

In den tiefergelegenen Talorten dürfte bereits das föhnige Absinken dominieren, wodurch die Niederschlagseffizienz erheblich abnimmt. Es freut mich, dass ich zur gleichen Erklärung wie meine Kollegen der MeteoSchweiz gelangt bin. Gralazema ist sozusagen das „Hintersee Spaniens“ (Hintersee in der Osterhorngruppe ist einer der schneereichsten Orte von Österreich, siehe Salzburgwiki, mit ähnlicher trichterförmigen Lage bei Nordweststau).

Ein aktuelles Beispiel:

24-stündige Niederschlag in Andalusien vom Sonntag, 08. Februar auf Montag, 09. Februar, 13 Uhr (Quelle: kachelmannwetter.com)

Der Extremwert 126mm stammt von Grazalema, sonst wurden nur 10-26mm verzeichnet.

24-stündige Niederschlag in Andalusien vom Dienstag, 03. Februar auf Mittwoch, 04. Februar 2026, 13 Uhr (Quelle: kachelmannwetter.com)

Bei einem früheren Ereignis, wo weite Teile Andalusien von ergiebigen Regenfällen betroffen waen, fielen in Grazalema 326mm, in der Umgebung aber nur 70-90mm. In diesem Fall staute es aber auch an den Gebirgsketten südlich von Ronda mit über 100mm in 24 Stunden.

Mit anderen Worten: Die Niederschlagsmengen an diesem Ort sind nicht repräsentativ für die Gebirgsregion, erst Recht nicht für ganz Andalusien oder überhaupt Spanien!

Update: Mittlerweile haben Attributionsstudien eine deutliche Handschrift von der Klimaerwärmung gezeigt.

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In der Kürze liegt nicht immer die Würze

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Kräftiges Gewitter im Steinfeld am 03. Juni 2020

Die Pandemie ist selbstverständlich nicht vorüber – in vielen Ländern, wo die Schulen wieder geöffnet wurden, steigen die Infektionszahlen wieder. Ebenso gibt es erwartbare Wiederanstiege durch deutliche Lockerungen, etwa mit Gottesdiensten oder Restaurantöffnungen. Die wirtschaftlichen Folgen werden uns noch monate-, eher jahrelang beschäftigen, bevor man überhaupt von einem Ende der Pandemie sprechen kann. Am auffälligsten während dem Lockdown in Mitteleuropa war die anhaltende Trockenheit. Etliche Tage zu Zeiten der Ausgangsbeschränkungen waren sonnig und trocken. Das gesamte Quartal 2020 fiel deutlich zu trocken und zu warm aus. Die Böden staubten Anfang Mai wie sonst am Ende eines trockenen Hitzesommers, viele kleineren Bäche und Flüsse führten Niedrigwasser oder waren sogar ganz ausgetrocknet. Der Neusiedler See hatte den niedrigsten Wasserstand in einem Mai seit Aufzeichnungsbeginn 1965. Im Mai selbst änderte sich die Großwetterlage zu der Konstellation, wie sie jetzt Anfang Juni in wesentlichen Zügen immer noch vorherrscht, mit einem umfangreichen Trog über Mitteleuropa, flankiert von hohem Luftdruck über Westeuropa und Nord- bzw. Osteuropa. Mit durchschnittlich 266 Stunden war der Mai in Großbritannien der sonnigste seit Aufzeichnungsbeginn. In Sibirien war der Mai durchschnittlich zehn Grad wärmer als im Mittel 1981-2010. Im Norden Skandinaviens war das Tauwetter ungewöhnlich heftig, was zu verheerenden Erdrutschen und Hochwasser führte. Bemerkenswert auch die +20,6°C in Lappland bei einer Schneehöhe von 26cm, es gab zwar schon höhere Höchstwerte bei jeglicher Schneelage, aber noch nie bei so viel Schnee. Global gesehen war der Mai noch nie so warm seit Beginn der Aufzeichnungen, darüber kann auch nicht der Fakt hinwegtäuschen, dass er in Österreich letzendlich leicht zu kühl ausfiel, weil wir die meiste Zeit unter Tiefdruckeinfluss standen.

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161 Liter pro Quadratmeter in Graz: Ursachenforschung

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So einen Regen hat Graz im April noch nie gesehen: In Graz-Gries steht eine Messstation des Wasserwirtschaftsamts Steiermark, die laut ZAMG eine unglaubliche Summe von 161 Litern pro Quadratmeter (innerhalb von rund 3 Stunden) aufgefangen hat. Starke Überflutungen bis hin zur Unterspülung von Häuserfundamenten waren vorprogrammiert (siehe Bericht ORF, abgerufe am 18.04.18).

Die Erklärung für das 100-jährliche Ereignis empfinde ich als mundgerecht für den Durchschnittsleser, geht aber meines Erachtens an der wahren Ursache vorbei.

Schuld an dem Regen war ein Adria-Tief, das von Süden her bis in den Raum Graz zog. Während sich normalerweise solche Wolken friedlich ausregnen, türmten sich am Dienstag die Gewitterwolken auf – schuld daran sei die Sonne gewesen, so Albert Sudy von der ZAMG: „Heftige Gewitter sind immer dann zu erwarten, wenn labile Luftmassen daherkommen und diese dann gehoben werden – einerseits durch Sonneneinstrahlung, das sind die Wärmegewitter, andererseits können sie auch gehoben werden durch Fronten, wenn beispielsweise Kaltfronten hereinkommen. Und im Gebirge kann es auch noch verstärkt werden durch orografische Hebung, wenn diese Luftmassen an den Bergen zum Aufsteigen gezwungen werden.“

In der Kleinen Zeitung (abgerufen am 18.04.18) wurde Sudy etwas konkreter:

Doch dazu kam noch etwas: Die Gewitterfront blieb über Graz stehen. Sudy vermutet, dass der lokal erzeugte Abwind dazu führte, dass die Zugrichtung nach Norden aufgehalten wurde und die riesigen Gewitterzellen über der Stadt verblieben. Und dann: „Ein Sonnenstrahl war der Zündfunke“, sagt Sudy.

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Überschwemmungen in Louisiana: cm, mm, l/m² ?

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Der ORF berichtet über die Überschwemmungen in Louisiana (abgerufen am 15.8.16, 13.25)

Innerhalb von 24 Stunden fielen in der besonders stark betroffenen Stadt Baton Rouge fast 29 Zentimeter Regen. Eine Wetterstation maß sogar einen Niederschlag von mehr als 43 Zentimeter.

Die Beschreibung in Zentimetern irritiert mich ein wenig. In Europa benutzen wir in der Regel mm oder l/m², wobei für Laien l/m² anschaulicher sind. Im Klartext, Baton Rouge erhielt 290 Liter pro Quadratmeter in 24 Stunden, eine Wetterstation sogar über 430 Liter pro Quadratmeter im gleichen Zeitraum. Das sind gewaltige Summen. Zum Vergleich, beim verheerenden Jahrtausendhochwasser in Sachsen im August 2002 fielen in Zinnwald im Erzgebirge 312 Liter pro Quadratmeter. Beim ebenso verheerenden Hochwasser in Bayern Anfang Juni 2013 fielen in Aschau-Stein am Bayrischen Alpenrand 406 Liter pro Quadratmeter, jedoch innerhalb 4 Tagen!

In den USA benutzt man immer noch Inch (Zoll) als Maßeinheit für den Niederschlag. 1 Inch sind dabei 2,54 cm. Ich schätze, die Redakteure haben einfach die in Inch gefundenen Mengen in Zentimeter umrechnen lassen und darauf vergessen, dass es unüblich ist, hierzulande Regenmengen in Zentimeter anzugeben.

Der Regen in der Region sollte noch anhalten. Der Sturm bewegt sich langsam in Richtung Westen.

Das wiederum klingt nach einem klassischen Übersetzungsfehler. In den USA wird nämlich alles „storm“ genannt, was von normalen Wettererscheinungen abweicht, z.B. rainstorm (für heftige Regenfälle), hailstorm (für massiven Hagelschlag) oder windstorm (für ein masssives Sturmereignis).

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Regenmengen, teils gemessen, teils abgeleitet aus dem Wetterradar, vom 8.-15. August 2016 (Quelle: http://water.weather.gov/precip/

Die tagelangen Regenfälle wurden jedoch nicht durch einen tropischen Sturm oder sogar einen Hurrikan verursacht wie damals Katrina 2005, sondern durch ein stationäres Höhentief. Über Tage hinweg sah das Druckfeld am Boden und in der Höhe nämlich eher so aus:

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500 hPa Geopotential und Bodendruck, gültig für Mittwoch, 10. August 2016, 14 MESZ, Quelle: http://www.wetter3.de

Genau über der Südküste am Golf von Mexiko liegt ein Höhentief, bodennah sehr flache Druckverhältnisse mit einer Tiefdruckrinne. Nach den Prognosen befindet sich auch in den kommenden Tagen weiterhin ein schwacher Höhentrog über der Region, bodennah bleibt der geringe Luftdruck bestehen. Im Vertikalprofil drücken sich tropische Luftmassen und schwacher Tiefdruckeinfluss folgendermaßen aus:

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Radiosondenaufstieg von Lake Charles, Louisiana, am 12. August 2016, 00 UTC

Sowohl bodennah als auch in der Höhe extrem feucht, was 67 l/qm Niederschlag ergibt, wenn die gesamte Luftsäule ausgefällt würde. Dazu enorm labil mit über 3600 J/kg und praktisch keine Sperrschicht, die ein ungehindertes Aufsteigen verhindern könnte. Der Wind weht in allen Höhenlagen schwach und verhindert ein rasches Abziehen des Gewitters. Die Nullgradgrenze ist mit rund 4 km sehr weit oben, womit besonders viel Flüssigwasser zur Verfügung steht (geringe Großhagelwahrscheinlichkeit).

Bei diesen Bedingungen braucht es kein großräumiges Gewitterereignis wie durch einen Hurrikan. Da reichen einzelne Gewitter, die sich zu größeren Clustern zusammenballen und sich über Stunden nicht vom Fleck rühren. Es handelt sich also folglich nicht um einen Sturm, sondern um ein Tiefdruckgebiet bzw. eine Tiefdruckrinne. Wind spielt hier so gut wie keine Rolle bzw. eher im Gegenteil, denn der fehlende Wind verhindert eine rasche Entspannung der Lage.

Millionen Bewohner im Osten der USA leiden unterdessen unter extremer Hitze. In den Städten New York, Philadelphia und Washington galten Hitzewarnungen, weil durch die Kombination von Wärme und Feuchtigkeit gefühlte Temperaturen von 43 Grad Celsius herrschten.

Hierbei handelt es sich um den sogenannten Heat Index. 43°C erreicht man z.B. bei 35 Grad und 55 % Luftfeuchte (entspricht 25°C Taupunkt), oder bei 32°C und 80 % (entspricht 28°C  Taupunkt). Stationsdaten zeigen, dass verbreitet um 35°C bei 25°C Taupunkt gemessen wurden. Das sind durchaus tropische Verhältnisse (New York liegt auf demselben Breitengrad wie Rom). In mitteleuropäischen Sommern kommt der Heat Index selten über 35°C hinaus (entspricht 30°C bei 22°C Taupunkt).

Kräftiger Dauerregen im Isar-Inn-Hügelland?

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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).