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Wie ungewöhnlich ist der stürmische Hochwinter?

Sturmtief PETRA hat vergangenen Dienstag vor allem über Süddeutschland und Österreich verbreitet für schwere Sturm- und einzelne Orkanböen gesorgt. In Österreich wurden dabei einige Stationsrekorde aufgestellt. In den vergangenen Jahren gb es markante Sturmereignisse vor allem im Oktober (Xavier 05.10.2017, Herwart 23.10.2017) und im Jänner (Burglind 03.01.2018, Friederike 18.01.18). Wenn man weiter zurückblickt, dann ebenfalls im Jänner (Paula 27.01.2008, Kyrill 18.01.2007) bzw. im März (Emma 01.03.2008). Orkan Christian brauste am 28.10.2013 über Norddeutschland, Orkan Xynthia am 28.02.2010 über Süddeutschland und die Alpen mit Föhnorkan. Die Orkanserie im Jahr 1990 fand am 27.02. (Vivian) bzw. in der Nacht auf den 01.03. (Wiebke) statt. Was in der Aufzählung fehlt, sind Stürme Anfang Februar.

Prognose für den 11. Februar 2018, 30 hPa (Stratosphäre)

Im Februar 2018 zeigte sich eine typische Konstellation in der unteren Stratosphäre für den Spätwinter: Der Polarwirbel ist in zwei Teile getrennt, einer über Kanada und einer über Sibirien. Über Nordeuropa hat sich die Stratosphäre deutlich erwärmt und es dominiert Hochdruckeinfluss. Vereinfacht gesagt stützt ein starker Polarwirbel in der Stratosphäre auch einen starken Polarwirbel in der Troposphäre und damit eine positive North Atlantic Oscillation (NAO) mit Westwindwetter über der Nordhalbkugel (Nordatlantik und Europa). Beide Wirbel sind gekoppelt. Erwärmt sich nun die untere Stratosphäre und steigt zudem der Luftdruck, dann werden beide Wirbel entkoppelt, die Zirkulation wird gestört, bricht zusammen oder verkehrt sich gar ins Gegenteil mit kalten Nordostströmungen.

850 hPa Geopotential und Temperatur auf der Nordhalbkugel am 25. Februar 2018

Das bewirkte im Februar 2018 vermehrt kontinentale Kaltluftzufuhr von Russland her, so auch noch gute 14 Tage nach der starken Erwärmung in der Stratosphäre (die Strömungsveränderung in der Troposphäre reagiert verzögert auf Veränderungen in der Stratosphäre.

Diese Kaltluftphasen ab Mitte Jänner bis in den März hinein sind typisch für mitteleuropäische Winter. Stratosphärenerwärmung und Polarwirbelsplits werden meist im Hoch- und Spätwinter beobachtet, der positive NAO geht dann in eine negative NAO über, die Strömung wechselt von High-Index auf Low-Index mit Nord- und Ostwinden statt West und Südwest. Dies ist einer der Gründe, weshalb stürmische Westwetterlagen im Spätwinter eher die Ausnahme sind.

Geopotential und Temperatur in 50 hPa Höhe (Stratosphäre) am kommenden Montag, 10.02.20, Prognose EZWMF

In der aktuellen Prognose (Achtung, 50 hPa) ist der Polarwirbel in der Stratosphäre von Grönland bis Sibirien geschlossen und kaum deformiert. So sieht es schon den ganzen Winter aus, weshalb es bisher kaum zu nennenswertem Frost gekommen ist. Im Gegenteil, im Jänner gab es in weiten Teilen Südskandinaviens und Westrusslands keinen einzigen Eistag, ein neuer Rekord seit Beginn der Aufzeichnungen, mit Zeitreihen, die teils über 100 Jahre zurückreichen. Offenbar gab es selbst in ausgesprochen stürmischen Wintern wie 1990 oder 1999 immer wieder nennenswerte Kaltlufteinbrüche.

Es ist diese Beständigkeit von Großwetterlagen, die mit der globalen Erwärmung einhergeht, die uns Sorge bereiten sollte. Ob es die wochenlange Trockenheit im Frühjahr (Schnee verdunstet statt zum Wasserkreislauf und Grundwasser beizutragen) ist, oder die Hitzeperioden im Sommer, oder ein ewig spätsommerlicher Herbst wie 2019 mit einem Rekord an Südföhnlagen wie im November 2019, ohne einen einzigen markanten Kaltlufteinbruch.

Die aktuelle 10-Tages-Prognose von EZWMF macht diesbezüglich für den verbleibenden Winter 2020 keine Hoffnung:

10-Tages-Prognose von EZMWF für 50 hPa (Geopotential und Temperatur)

Im Gegenteil, der Polarwirbel wird noch symmetrischer und zentriert sich über dem Nordpol, die Stratosphäre kühlt überall ab und stützt damit den troposphärischen Polarwirbel, oder mit anderen Worten: Die Westwetterlage findet ihre Fortsetzung, winterliche Episoden sind nur von kurzer Dauer. Dieser Umstand alleine wäre nicht besorgniserregend, wenn man etwa an den Winter 2006/2007 denkt. Der Winter davor brachte viel Neuschnee im Nordalpenbereich und den kältesten Jänner seit 40 Jahren. Der Folgewinter war dafür rekordmild und gipfelte mit Orkan Kyrill. Mildwinter sind für die Natur aber kein Drama, solange sie niederschlagsreich ausfallen. Die Grundwasserspiegel steigen, in mittleren und höheren Lagen fällt viel Schnee, der die Gletscherschmelze im Sommer verzögert und die Bäche und Flüsse mit Nachschub versorgt. Das Problem mit einem Winter wie 2019/2020 ist nun, dass auch im Hochgebirge nur wenig Neuschnee fällt.

Mont-Blanc-Gletscher am 02. Februar 2020, Quelle: https://www.chamonix.com/webcam-grotte-de-glace,48-5051429,d

So hatten wir vor wenigen Tagen die Situation, dass mitten im Hochwinter am Mont-Blanc-Gletscher das Blankeis hervorschaut. Im vergangenen Sommer haben vor allem der extrem schneereiche Jänner (5-6m Schnee innerhalb 2 Wochen) und der kalte Mai (der einzige zu kalte Monat in einer Serie von 15 zu warmen Monaten in Folge, verglichen mit dem Klimamittel 1981-2010) verhindert, dass die Gletscherschmelze noch dramatischer ausgefallen ist als es ohnehin schon war. Ein weiterer Hitzesommer 2020 wäre verheerend. Nebenbei beschleunigt das auch das Auftauen des Permafrosts in den Alpen und damit die Gefahr von Bergstürzen, Felsstürzen und Steinschlag. Für Wanderer und Kletterer eine steigende Gefahr auf bisher sicheren Routen.

Die aktuelle Berechnung für die Nacht auf Montag zeigt ein Orkantief über dem Nordmeer.

GFS 00z vom 06. Februar 2020, gültig für Montag, 10.02.2020, 01 Uhr MEZ, 850 hPa ThetaE und Bodendruck

Im Unterschied zu Sturmtief PETRA und die Stürme der letzten Jahre handelt es sich hier um ein großräumiges Tief, das in seinem Umfang sogar noch EMMA und KYRILL schlägt. Die stärkste Isobarendrängung fällt mit dem Warmsektor zusammen, wo die Schichtung stabil ist und die stärksten Höhenwinde (80-100kt in 850 hPa bzw. 700 hPa) glücklicherweise nicht zum Boden transportiert werden. Die Kaltfront okkludiert bald und zieht unter Abschwächung in der zweiten Nachthälfte und Montagvormittag über den Süden von Deutschland sowie Nord- und Ostösterreich hinweg. Zuvor bringt sie aber voraussichtlich eine Gewitterlinie hervor, bei der die starken Höhenwinde zum Boden transportiert werden können. In den derzeitigen Modellprognosen der führenden Globalmodelle (GFS, EZWMF und ICON) werden fast unisono Orkanböen gerechnet, mit Schwerpunkt mittleres und südliches Deutschland sowie Alpenvorland bis -ostrand. Spitzenböen am Montag auch im Flachland 100-130 km/h, lokal an der Kaltfront über 150 km/h (Gewitter mit Downbursts). Für die Nacht auf Dienstag und Mittwoch ist das Potential zudem groß, dass sich rückseitig der Kaltfront Schnellläufer (Randtiefs) entwickeln, die mit dem 280 km/h schnellen Jetstream ostwärts ziehen und weitere Orkanböen bringen (Schwerpunkt erneut Süddeutschland).

Orkan PETRA am 04.02.2020

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Luftmassen-Satellitenbild (RGB), Bodendruck (hPa) und Jetstream (kt) in 300 hPa

Spannende Wetterlage derzeit. Ein Sturm jagt den nächsten. Schon die Nacht von Samstag auf Sonntag brachte eine Gewitterlinie über Süddeutschland bis nach Oberösterreich und verbreitet Böen über 100 km/h, gebietsweise über 130 km/h (abgedeckte Dächer). Das Satellitenbild zeigt einen V-förmigen Höhentrog, sehr scharf, flankiert von zwei gekrümmten Jetstreams. Darin eingelagert eine Kaltluftentwicklung (Kaltfront kommagenitus), an der sich eine Gewitterlinie bildete. Von den Brexit-Inseln naht das nächste Sturmtief.

Die Situation am Montagabend, 03. Februar 2020, 19 Uhr MEZ:

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Luftmassen-Satellitenbild + Bodendruck

Der Übergang von hochreichender Bewölkung auf wolkenfrei markiert die Jetachse. Südlich von Irland ein ausgeprägtes Maximum isentroper potentieller Vorticity, das der treibende Motor für die Verstärkung von Orkan PETRA sein wird. Das Bodentief liegt nicht unbedingt dort, wo man es aufgrund der Bewölkung vermutet hätte (der Wellenscheitel beifndet sich genau an der Südwestspitze von England), sondern deutlich weiter südlich über Nordfrankreich. Die Kaltfront ist bereits deutlich anhand vom Isobarenknick erkennbar. Der Kerndruck des Bodentiefs soll von aktuell 1012 hPa innerhalb der nächsten 12 Stunden nochmals um 20 hPa fallen. Damit qualifiziert das Tief als „rapide Zyklogenese“. Es wird sich zunehmend eine Okklusion ausbilden.

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GFS 12z-Lauf, gültig für Dienstag, 04. Februar 2020, 10 Uhr MEZ, Niederschlag und Wind (ca. 700m Höhe)

Der Höhepunkt wird gegen 10 Uhr am Vormittag erreicht. In Westösterreich vor der Kaltfront seichter Südföhn bis in viele Täler, danach Winddrehung auf Nordwest und kurzzeitig schwere Sturmböen (um 100 km/h, stellenweise mehr). Mit der Kaltfront kräftige Schauer, die Schneefallgrenze sinkt von 2000m in der Nacht bis in die Niederungen ab. Eingelagerte Gewitter an und hinter der Kaltfront. Die höchsten Windgeschwindigkeiten werden im Wald-, Wein- und Industrieviertel gerechnet. Dort zeigt selbst der Bodenwind im Mittel verbreitet 25-30kt. In 600-700m Höhe werden 50-55kt im Mittel gerechnet. In Spitzen in den Niederungen also 100-120 km/h, auf exponierten Kuppen über 150 km/h, auf dem Schneeberg um 200 km/h. Anhand der Niederschlagsberechnungen wird klar, dass der stärkste Wind dort auftritt, wo frontrückseitig der geringste Niederschlag fallen soll. Das kann auf einen sogenannten sting jet hindeuten, ein Starkwindband, das entsteht, wenn Wolkenluft sich mit sehr trockener Luft aus großen Höhen vermischt und verdunstet und abwärts beschleunigt (Verdunstungskälte).

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Drucktendenzen am Boden (farbig) und 500 hPa (grün punktiert) am Dienstag, 04.02.20, 09 UTC, Quelle: http://www.modellzentrale.de

Die kräftigen Böen lassen sich aber auch alleine durch den starken Druckanstieg (über 10 hPa in 3 Stunden) nahe dem Tiefdruckkern erklären, durch die rasche Ostwärtsverlagerung des Bodentiefs. Tagsüber wird der Sturm langsam schwächer, am längsten hält er sich im Osten und Südosten (Nordföhn). Treibender Motor für Sturmböen ist dann die Höhenkaltluft, die für weitere Schauer und Gewitter sorgt und den Höhenwind herabmischt. Im Nordstau sieht es bis Mittwochabend nach markanten Neuschneemengen aus, weiterhin bei viel Wind und großer Lawinengefahr. In mittleren und höheren Lagen sinkt die Temperatur um 15 Grad und mehr ab.