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Mit dem Paragleiter ins Gewitter (19.07.19)

Der ORF berichtet (abgerufen am 31.07., 19.35 Uhr) derzeit von einem Paragleiter-Piloten, der am 19. Juli 2019 von einer Gewitterwolke 6500 Meter weit in die Höhe gerissen wurde und später glimpflich notlanden konnte.

„Ich bin mit Freunden am Schöckl gestartet. Wir sind bis Bruck an der Mur geflogen, dort war das Wetter nicht mehr schön und wir sind zurückgeflogen und haben gesehen, dass im Burgenland schönstes Wetter ist. Plötzlich sehe ich auf der rechten Seite eine große Wolke über Oberwart. Ich habe versucht sie südlich zu umfliegen, im schönen Sonnenschein, das hat sich aber als Trugschluss erwiesen, denn dort ist die nächste Gewitterzelle entstanden. Sie hat mich dann innerhalb einer halben Stunde plötzlich auf 6.500 Meter hinaufgezogen“,“

[…] ist seit zwölf Jahren ein begeisterter Paragleiter und absolvierte bereits weit mehr als 3.000 Starts. Ein derartiges Wetterphänomen hat er allerdings noch nie erlebt.

Schauen wir uns einmal an, was da offensichtlich schiefgegangen ist:

Wetterlage: Gewitteranfällig!

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Großwetterlage am Freitag, 19.07.2019, 14.00 MESZ

Die Großwetterlage zeigt ein kräftiges Tiefdrucksystem, bestehend aus zwei Kernen über Westeuropa und eine ziemlich flache Druckverteilung (nur eine Isobare in der 5-hPa-Isolinien-Auflösung) über dem Alpenraum mit mehreren kleinräumigen Tiefkernen. Die Höhenströmung in 5,6km Höhe ist eher diffluent (Isohypsen fächern auseinander) und hebungsfördernd. Dazu nimmt die relative Topographie ab, was auf Kaltluftadvektion in der Höhe hindeutet (Keilvorderseite). In Summe also keine stabile Wetterlage.

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Luftmassen anhand 850 hPa Thetae, 14.00 MESZ

Die zugehörige Luftmassenkarte zeigt keine markanten Gradienten, die auf nennenswerten Frontantrieb hindeuten würden, aber eine Andeutung einer Thetae-Achse von Polen über den Osten Tschechiens bis ins Burgenland und südliche Steiermark. An dieser Achse ist die Isobarenkrümmung außerdem zyklonal (konvex), sodass man auf eine Feuchtekonvergenz in der Grundschicht schließen kann.

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Windfeld in 850 hPa (ca. 1,5km Höhe), 14.00 MESZ

Die Analyse des Windfelds verrät uns außerdem, dass an der Alpensüdseite südliche Winde vorherrschten, mit Andeutung eines konvergenten Windfelds unmittelbar südlich des Alpenhauptkamms.

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Windrichtung am 19.07.2019, 14.00 MESZ – Quelle

Die Bodenwindkonvergenz zeigt sich auch vage in den Beobachtungen zum gleichen Zeitpunkt, wo nördliche Winde auf südliche Winde treffen, bzw. West-Ostwinde über der Westslowakei.

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Wetterballonaufstieg von Graz, 05.00 MESZ – modifizierte Temperatur/Taupunktkurve mit aktuellen Beobachtungen um 15.00 MESZ.

Der Morgenaufstieg war oberhalb etwa 900 hPa bereits recht labil geschichtet, zum Nachmittag hin wurde die scharfe Bodeninversion durch die Sonneneinstrahlung (Zitat oben: „im schönen Sonnenschein“) weggeheizt. Die Bodenfeuchte hat sich wenig geändert (Taupunkte +/-1 Grad Celsius), aber die Grundschicht insgesamt ist feuchter geworden (Rax und Schöckl je +9°C Taupunkt). Der Schnittpunkt aus trockenadiabatischem Temperaturaufstieg (rote Linie) und Sättigungsmischungslinie (lila) ergibt die Wolkenuntergrenze in rund 1800m Höhe. Ab da ist ungehinderter Aufstieg (orangene Kurve) bis zur Tropopause möglich – in diesem Fall bis etwa 11,5km Höhe. Es gibt Programme, mit denen man die dann vorhandene Labilität (CAPE) ausrechnen kann, hab ich aber nicht zur Hand – ich schätze erfahrungsgemäß auf über 1000 J/kg.

Oben war dann der Schirm vereist, minus 25 Grad, Fluggeschwindigkeiten um die 100 km/h

Dabei können extreme Steigraten (über 40 m/s) erreicht werden. Dann käme das mit der halben Stunde auf 6500m nicht hin. Der Paragleiter muss sich daher am Rande der Gewitterwolke befunden haben – die Aufwinde waren dort viel schwächer, bei 100 km/h sind das 27,7 m/s. Immer noch viel.

Die angegebene Höhe verrät uns außerdem, dass der Pilot etwa auf halber Höhe der Gewitterwolke angelangt ist.

 

Die Angaben stimmen in etwa mit dem Aufstieg überein, wobei es im Bereich der Gewitterwolke durch Niederschlagskühlung/Verdunstungsprozesse deutlich kälter sein kann. Der Bereich zwischen -10 und -30°C markiert außerdem jenen der Hagelwachstumsschicht, also dort, wo Hagelembryos zu Hagelschloßen heranwachsen. Die hat er noch durchflogen, bevor sein Schirm wegen dem Eis zusammengeklappt ist.

Die Kombination aus Bodenwinden aus Süd bis Südost und stärkeren Nordwestwind in der Höhe ist außerdem dafür berüchtigt, dass organisierte Gewitter (Auf- und Abwinde räumlich getrennt, dadurch längerlebige und kräftigere Gewitter) entstehen können.

Die Wetterlage war insgesamt förderlich für Schauer und Gewitter. Hebungsantrieb war durch die diffluente Höhenströmung und Bodentiefdruckrinnen gegeben. Dazu waren sehr labile Luftmassen vorherrschend. Die Feuchteeinschübe in der Höhe begünstigten außerdem kleinen bis mittelgroßen Hagel.

Die Prognosen unterstützen diese Schlussfolgerung – ich habe bewusst die 00 UTC-Läufe herangezogen, die gegen 06.00 MESZ erscheinen, also noch für die Planung herangezogen werden können. Der Pilot muss sich natürlich auch flugmeterologische Produkte anschauen – diese hier anzuführen, würde aber meine Kompetenz bei dieser Rückschau überschreiten (das ist Aufgabe offizieller Untersuchungen).

US-Global Forecast System (GFS)

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GFS vom 19.07., 00 UTC, gültig für 12-18.00 MESZ

EZWMF (Europäer)

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EZMWF vom 19.07., 00 UTC, gültig für 15-18 MESZ

Euro4 (Briten, Lokalmodell)

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Euro4 vom 19.07., 00 UTC, gültig für 15-18 Uhr MESZ

Alle Modelle zeigten im fraglichen Zeitraum und in der Region Oststeiermark und Süd/Mittelburgenland deutliche Niederschlagssignale.

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6-Std.-Radarsumme am 19.07.2019, 12-18.00 MESZ (Quelle)

Der Vergleich mit den Radarsummen anhand der Wetterradarreflektivität zeigt, dass GFS und Euro4 die Intensität und Lokalität der Schauer und Gewitter besser erfassten als das EZWMF. Insgesamt war die Wetterlage also gut erfasst worden und schon in der Früh waren Schauer und Gewitter in der Region absehbar.

In der HEUTE-Zeitung wird außerdem als Zeitpunkt der Landung 17.00 MESZ genannt, er sei demnach zwei Stunden unterwegs gewesen. Das entspricht relativ genau dem Zeitraum der obigen Modellprognosen (15-18 Uhr).

Um 15.00 Uhr befanden sich bereits etliche größere Quellungen entlang der oben analysierten Bodenkonvergenz von Oberkärnten über die Obersteiermark bis ins Industrieviertel. Im Südburgenland und in der Südoststeiermark noch wolkenlos.

Um 15.45 Uhr war es dort allerdings nicht mehr so sonnig, denn es hatten sich größere Quellungen bis hin zu Gewittern über dem Südburgenland und der mittleren Steiermark gebildet.

Die Zelle „rechts“ von ihm über Oberwart ist links am Bild zu sehen, die kurzzeitig und nur für 1,2 Pixel die höchste Reflektivität erreichte. Beim Versuch, die Zelle südlich zum umfliegen geriet er in eine Neubildung weiter östlich (rechtes Bild). Mit dem Durchzug der Gewitter drehte der Bodenwind von Süd auf Nord bis Nordost und trieb den Paragleiter nach Süden bis Stegersbach ab.

Schlussfolgerung:

Das Wetterphänomen war normal – eine normale gewitteranfällige Wetterlage mit frühzeitig hochreichenden Quellwolken und einsetzender Schauer- und Gewitterbildung. Im Südburgenland profitierten die Gewitter vom wolkenlosen Himmel, so konnte es dort noch länger voll einheizen und weiter labilisieren. Das Gewitter, in das der Paragleiter geriet, war kräftig und scherte leicht aus bei der Fortbewegung, also etwas organisierter, was zum Windfeld passt und nicht verwundert. Die Reflektivität war aber nur kurzzeitig maximal, danach hat es sich schon wieder etwas abgeschwächt, evtl. auch durch die Interaktion mit den Nachbarzellen. Was bleibt als Résumée? Auch Profis können sich irren und eine (Gewitter-) Lage falsch einschätzen. Die meisten Paragleiter werden so eine Situation hoffentlich nie erleben – weil sie wieder unten sind, bevor die Gewitterwolken in den Himmel schießen.

 

Gewitter am Heiligen Morgen

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RGB-Satellitenbild von EUMETSAT am 25.12.2018, 04 Uhr MEZ

So mancher Bewohner am Alpennordrand wurde am Morgen des Heiligen Abends unsanft aus dem Schlaf gerissen. Ich hatte das Fenster offen und reagierte eher geistesgegenwärtig, als ich es draußen klappern hörte und sofort hellwach war. Plötzlich tat es einen Knall, ein greller Blitz und lautes Donnergrollen. Dazu schwere Sturmböen und Starkregen wie bei einem sommerlichen Gewitter. Das Gewitter dauerte etwa zwanzig Minuten, der Sturm war nach wenigen Minuten vorbei.  Gegen Ende mischten sich Schneeflocken zum Regen hinzu. Nach Tief VAIA (29/30.10.18) und Sturmtief FABIENNE (23.9.18) war die Kaltfront von Sturmtief TETE das eindrucksvollste Wettereignis der letzten drei Monate. Entlang der Nordalpen führten die Bäche und kleineren Flüsse aufgrund von Starkregen und Schneeschmelze verbreitet ein 1-5jähriges Hochwasser, zudem kam es zu Murenabgängen (Vorarlberg, Allgäu).

Entwicklung von Tief TETE im Satellitenbild

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Frontensystem von Sturmtief TETE am 24.12.2018, 07 Uhr MEZ

Drei Stunden nach dem Bild aus dem Titel hat die Kaltfront bereits die Nordalpen überquert. Das Besondere an dieser Kaltfront ist, dass präfrontal und postfrontal ein skaliges Regengebiet eingelagert (skalig: überwiegend stratiform, aber konvektiv verstärkte Niederschlagsraten). Daher lässt sich aufgrund des Satellitenbilds nicht gut auf die Position der Kaltfront schließen. Rückseitig taucht hochreichende Bewölkung auch über Tschechien auf, welche zur Okklusion des zu diesem Zeitpunkt noch flachen Tiefdruckgebiets gehört. Die Kaltfront selbst ist in der zweiten Nachthälfte zeitweise über 1200km lang und reicht vom Norden Frankreichs bis nach Niederösterreich.

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Frontensystem um 13 Uhr MEZ

Mittags hat die Kaltfront den Ostalpenraum vollständig überquert, dahinter strömt labil geschichtete Polarluft nach, mit weiteren Schneeregen- und Graupelschauern. Die Okklusion befindet sich nun über dem Osten Ungarns bzw. dem Südwesten der Ukraine. Auffallend ist das gerippte Muster an der Kaltfront bis in den Warmsektor, es deutet die Lage des Jetstreams bzw. dessen linken Ausgang an. Hier bilden sich durch die starke Höhenströmung Schwerewellen aus. Man sieht sie recht häufig zusammen mit Gewitterlinien (so auch bei KYRILL, EMMA und FABIENNE).

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Sturmtief TETE am 25.12.2018, 18 Uhr MEZ

Ein Bild vom 1. Feiertag am Abend. Das Sturmtief besitzt bereits eine eingeringelte Okklusion, die Warmfront ist immer noch sehr ausgeprägt, während die Kaltfront unter reichlich hoher Bewölkung verschwindet. Daran schließt eine deutliche Verwellung an und eine weitere über dem südlichen Mittelmeer, letztere jedoch mit deutlich niedrigeren Wolkenobergrenzen, da schon weit aus dem Höhentrog herauslaufend und damit in Stabilisierung befindlich.

Wetterablauf der Kaltfront im Alpenraum bzw. Süddeutschland

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Um 04 Uhr liegt die extrem schmale, in ein Regengebiet eingebettete Kaltfront über Süddeutschland, wie auch bei der Kaltfront von FABIENNE sind die linienförmigen Radarechos in Verlagerungsrichtung vorgewölbt („Bogenechos“), was auf lokal schwere bis orkanartige Sturmböen schließen lässt.

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Wenige Minuten vor Beginn der Gewitter in Salzburg hat sich die Kaltfront nochmals intensivert. Durch den rapiden Temperaturückgang rückseitig der Front geht der Niederschlag von Regen in Schnee über, was die Ausbildung eines Bright Bands zur Folge hat (Echointensivierung durch schmelzende Schneeflocken, die mit einem dünnen Wasserfilm glasiert sind).

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Windspitzen zwischen 01 und 07 Uhr MEZ

Die 6-stündigen Windspitzen bis 07 Uhr zeigen das Maximum im Chiemgau und Flachgau, mit verbreitet 90-100km/h, am Feuerkogel wurden 156 km/h gemessen.

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3-stündige Druckänderung zwischen 04 und 07 Uhr MEZ

Beeindruckend ist der Druckanstieg mit Kaltfrontdurchgang, um 07 Uhr MEZ bereits verbreite 30er bis 70er Anstiege.

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3-stündige Druckänderung zwischen 05 und 08 Uhr MEZ

Um 8 Uhr kurzzeitig sogar um 10 hPa in 3 Stunden über Chiemgau und Flachgau.

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Taupunkte um 03 Uhr MEZ

Das transportierte Gewitterpotential auf engstem Raum ließ sich auch gut anhand der Bodentaupunkte ablesen. Um 3 Uhr MEZ befindet sich eine Zone mit 9-10°C Taupunkte über der Mitte Süddeutschlands.

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Taupunkte um 04 Uhr MEZ

Unmittelbar vor Beginn der Gewitter am Alpennordrand hat sich die Zone unter leichter Abschwächung (7-9°C) herangeschoben. Davor und danach deutlich niedrigere Taupunkte.

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Taupunkte um 05 Uhr MEZ

Zeitgleich mit den Gewittern weitere Abschwächung auf 6-8°C und Verschärfung des rückseitigen Taupunktsgradienten (2-4°C).

Großwetterlage zum Zeitpunkt des Kaltfrontdurchgangs

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300 hPa Wind, Jetstream und Divergenz um 07 Uhr MEZ (Analyse)

Die Kaltfront befindet sich trogvorderseitig direkt unter einem markanten Jetstreak mit über 110kt in 300 hPa. Genau genommen handelt es sich um zwei Jetstreams, einem über Tschechien und einem schwächeren über Benelux. Die Gewitter traten sowohl im linken Ausgang des schwächeren als auch im rechten Eingang des stärkeren Jetstreams auf, also unter maximalem Hebungsantrieb. (Höhendivergenz = oben fließt viel Masse weg, die aufgrund der Massenerhaltung von unten nachströmen muss ==> starke Aufwärtsbewegung)

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850 hPa Geopotential + Temperatur um 07 Uhr MEZ (Analyse)

Das Tiefdruckgebiet befindet sich bodennah zum Zeitpunkt des Frontdurchgangs über Ungarn/Slowakei, man sieht die Drängung der Isohypsen (Windbeschleunigung) in rund 1400-1500m Höhe.

Modellvorhersagen (Auswahl)

Damit es nicht zu umfangreich wird, hier nur eine Auswahl bestimmter Modellkarten.

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EZMWF-Prognose vom 23.12.,12z-Lauf für 24.12., 05 Uhr MEZ (1-stündiger Niederschlag)

Selbst das Globalmodell EZMWF hat den kleinräumig intensiven Niederschlag an der Kaltfront erfasst, wenn auch zu weit nördlich (zu langsam im Modell).

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Euro4, 23.12., 12z-Lauf für 24.12., 05 Uhr MEZ

Das Britische Lokalmodell ist von der Position her schon besser.

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COSMO-D2, 23.12.-12z-Lauf für Montag, 05 Uhr (1-stündig)

Das deutsche Lokalmodell zeigt ebenso einen linienförmige Verstärkung des Niederschlags mit präfrontal ausgeprägtem Niederschlagsgradienten (von 1-2 auf 5-7mm/h).

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COSMO-D2, 12z-Lauf für Montag, 05 Uhr, 850 hPa Wind (kt)

Der zugehörige Höhenwind in 1500m zeigt präfrontal stürmischen Westwind mit 50-60kt, dann entlang der Linie (grün) eine markante Windabnahme (Niederschlagsabkühlung bodennah so stark, dass Höhenwind entkoppelt wird) und dahinter nochmal auffrischenden Nordwestwind mit 40-50kt. Das entspricht den Beobachtungen (nach den ersten Sturmböen kurzzeitig fast Windstille, dann nochmal stürmisch) und wurde so auch bei der Kaltfront von Orkan KYRILL am 18.Jänner 2007 beobachtet.

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GFS-3-std.-Niederschlag zwischen 04 und 07 MEZ, punktiert = konvektiv

Die gerechneten Niederschlagsmengen von GFS sind bereits ein starkes Warnzeichen für hochreichende Konvektion, gemeinsam mit der Drängung der Isolinien der Nullgradgrenze (starker Temperaturrückgang). Niederschlagsraten von 15-20mm/3 Std. sind nur mit heftigen Regenschauern und Gewittern denkbar.

War die schmale Linienform der Gewitter erkennbar?

Ja! In den hochaufgelösten Wettermodellen von COSMO (2.2km), WRF-Wetterzentrale (5km) und WRF-Kachelmann (1x1km) konnte man die Linie schon in den Prognosen vom Vortag wiederfinden!

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COSMO-12z-Lauf für Montag, 05 Uhr, CAPE (J/kg)

Die Linienform ist deutlich erkennbar und stimmt mit der Position der Kaltfront überein. Die CAPE-Menge ist minimal (10-100 J/kg), aber offenbar ausreichend.

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WRF-Wetterzentrale, 12z-Lauf, für Montag, 05 Uhr MEZ – CAPE (J/kg)

Im GFS-WRF der Wetterzentrale war die Linie sogar noch deutlicher und durchgehender zu sehen, Werte hier von 50 bis 200 J/kg reichend. Immer noch minimal, aber nicht nichts!

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WRF-1x1km 18z-Lauf für 04 Uhr MEZ, simulierte maximale Radarreflektivität

Note 1 mit Sternchen erhält das hochaufgelöste WRF (in GFS genestet) mit einer der Realität sehr nahe kommenden schmalen Gewitterlinie mit hoher Reflektivität.

Die Radiosondenaufstiege von Linz, München, Stuttgart und Kümmerbruck verdeutlichen den Kaltfrontdurchgang anschaulich:

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Radiosondenaufstieg von Linz (links, 04 Uhr MEZ) und München (rechts, 01 Uhr MEZ )

Linz unmittelbar vor Kaltfrontdurchgang, München weiter davor. In beiden fällen hochreichend sehr feucht und stark geschert, im Linzer Fall feuchtneutral in den unteren Luftschichten. PWAT (Gehalt niederschlagbaren Wassers der gesamten Luftsäule) für die Jahreszeit sehr hoch um 22 mm.

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Aufstiege von Stuttgart (oben, 01 und 13 Uhr MEZ) und Kümmersbruck/Ostbayern (01 und 07 Uhr MEZ)

Hohe PWAT-Werte auch bei Stuttgart und Kümmersbruck vor der Front, danach deutlicher Rückgang (morgens 12mm in Kümmersbruck und mittags 7mm in Stuttgart), eingezeichnet (blau) zudem die Nullgradgrenze. Man sieht, wie es in allen Höhen deutlich kälter wird, am deutlichsten unterhalb von ca. 700 hPa zu sehen. In Kümmersbruck ist auch das bodennahe Einströmen der Kaltluft unterhalb 850 hPa gut erkennbar anhand der nach links ausbeulenden Temperaturkurve.

Wenn man sich jetzt die 8-10°C Taupunkte mit den Gewittern bei den Aufstiegen von Linz und München vorstellt, kommt man in etwa auf die gerechneten 50-100 J/kg CAPE und sommerliche Gewitterwolken-Obergrenzen von 7-8km. Durchaus bemerkenswerte Profile für den Frühwinter.