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Über Forscher (in Kooperation mit Meteoerror)

Quelle: Blog | https://meteoerror.wordpress.com ein Medienwatchblog, dessen Schwerpunkt auf der Darstellung meteorologischer Sachverhalte in den Medien liegt. über den Autor: abgeschlossenes Diplom-Studium der Meteorologie & Geophysik in Innsbruck | seit 2010 Berufsmeteorologe | umfassendes Interesse für meteorologische Phänomene wie Föhn, Tornados, Gewitter, Schnellläufer (Stürme), Talwindsysteme | fühlt sich dem Gewissen verpflichtet, über irreführende Darstellungen meteorologischer Sachverhalte in den Medien aufzuklären.

Gewitter am Heiligen Morgen

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

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.

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).

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

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.

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).

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.

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.

3-stündige Druckänderung zwischen 05 und 08 Uhr MEZ

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

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.

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.

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

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)

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.

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).

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

Das Britische Lokalmodell ist von der Position her schon besser.

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).

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.

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!

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.

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!

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:

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.

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.

Sturm von Hohensalzburg

Festung Hohensalzburg am 31.Oktober 2018, mit Planen abgedeckte Dächer an der Südseite des Festungsberges.

Der Föhnsturm am Morgen des 30. Oktober 2018 , fast genau ein Jahr nach Orkan HERWART (ich habe darüber gebloggt) war ein denkwürdiges Ereignis, das nach einer Nachbetrachtung verlangt. Die Vorgeschichte war geprägt von intensivem Südstau mit enormen Regenmengen an der Alpensüdseite.

Regenmengen innerhalb 72 Stunden:

- Casera Pradut, 1431m (südliche Karnische Alpen): 850 l/m²
- Plöckenpass (Kärnten): 627 l/m²
- Camedo (Tessin): 529 l/m²
- Kötschach-Mauthen (Kärnten): 442 l/m²
- Bignasco (Tessin): 434 l/m²
- Intragna (Tessin): 418 l/m²
- Kornat (Kärnten): 415 l/m²
- Rotwandwiesen in Sexten (Südtirol): 370 l/m²
- Dellach (Kärnten: 348 l/m²
- Locarno (Tessin): 279 l/m²

An der Gader (Südtirol) wurde ein 100-jährliches Hochwasser erreicht, an der Möll (Flattach) nur knapp verfehlt, an Gail und Drau war es HQ30.

Durchzug der Kaltfront am Montagabend (29. Oktober 2018)

Am Montagnachmittag erreichte die Kaltfront über Italien ihren Höhepunkt an Gewittertätigkeit, die Okklusion hat sich um den Westalpenbogen herumgewickelt. Die violette Färbung in der Zirkulation rückseitig der Kaltfront deutet auf Stratosphärenluft hin.

RGB um 19.00 MEZ, rechts alle registrierte Blitze zwischen 07 und 19.00 MEZ (Quelle: lightningmap.com)

Danach nahm die Blitzaktivität deutlich ab, es gab aber selbst über den Südalpen von Kärnten über die südliche Steiermark bis nach Niederösterreich noch einzelne Entladungen. Auffallend ist hier, wie die trockene Höhenluft rückseitig der Kaltfront den Sprung über die Schweizer Alpen und Jura nach Ostfrankreich schafft. Der Bodentiefkern bleibt am Weg vom Mittelmeer nach Benelux stets im Westalpenraum.

RGB um 22.00 MEZ (EUMETSAT)

In Salzburg ging die Kaltfront von Südwesten (!) zwischen 22.20 und 23.20 mit kräftigem Südwind (26kt im Mittel am Flughafen, Spitzen 37kt) durch, zwischen 22.50 und 23.20 wurden außerdem mäßige Regenschauer gemeldet. Danach schwächte sich der Südwind deutlich ab. Lediglich gegen 03.00 Uhr wurden nochmal 35kt Spitzen gemessen.

Randtiefbildung über der Schweiz

Etwa zwischen 21.00 und 22.00 MEZ tritt über der Nord- und Zentralschweiz ein Prozess in Gang, der erst am Folgetag gegen Mittag über den Osten Österreichs abgeschlossen sein wird. Es handelt sich um ein kleines abgeschlossenes Bodentief (Randtief), das nördlich des Alpenhauptkamms rasch nach Osten zieht. Es hat sowohl Eigenschaften eines dynamisch erzeugten Tiefs (darauf weisen die folgenden Wasserdampfbilder hin) als auch eines Leetiefs, weil erst auf der Alpennordseite entstanden und nur in niederen Luftschichten ausgeprägt.

Ort und Zeit des stärksten 3-stündigen Druckfalls zwischen 29.10., 23 MEZ und 30.10., 12 MEZ

Anhand der isallobarischen Druckänderung (3-stündig) der Wetterstationen (für jeden anhand der Archivkarten auf der Kachelmannwetterseite nachvollziehbar) habe ich den Verlauf des Randtiefs nachgestellt. Es gibt wesentlich mehr Druckänderungswerte als absolute Luftdruckwerte auf Meeresniveau. Ort des stärksten Druckfalls und Kerndruck des Randtiefs sind also nicht identisch! Die stärksten Windspitzen in Salzburg traten zwischen 06.00 und 07.00 MEZ auf.

Das Drucksignal ist auch in den ZAMG-Stationsdaten (Grafik der letzten 7 Tage, verfällt auf der ZAMG-Seite) zu sehen.

Druckverlauf und Wind an den ZAMG-Wetterstationen (TAWES) Salzburg-Flughafen und Achenkirch

Bei beiden Wetterstationen gibt es ein erstes Druckminimum unmittelbar vor Kaltfrontdurchgang (ca. 21.30 in Achenkirch, 22.30 in Salzburg), gefolgt von einem zweiten, stärkeren Druckfall kurz vor bzw. nach 6.00 Uhr. Der Druckfall in Salzburg von 8 hPa innerhalb einer Stunde ist so wahrscheinlich an keiner anderen Stationsgrafik abgebildet. Wenn auch nicht ausgeschlossen ist, dass am bayrischen Alpennordrand ähnliche Druckschwankungen aufgetreten sind. In jedem Fall sehr markant. Weil der Luftdruck inneralpin deutlich geringer gesunken ist, entstand für eine knappe Stunde ein Druckgradient von 8 hPa auf 30km Distanz. Sowohl in Achenkirch als auch in Salzburg traten die höheren Windspitzen mit dem zweiten Druckminimum auf. Die Windspitzen, welche auf der Festung das Dach abdeckten als auch die Sturmschäden im Bereich der Zistelalm am Gaisberg dürften aber weitaus höhere Windgeschwindigkeiten erreicht haben als in Freisaal und Flughafen gemessen, geschätzt eher über 130km/h.

Am Brunnenkogel (3440m, Ötztaler Alpen) ist der Durchgang des Randtiefs nicht in den Windspitzen sichtbar, während am Patscherkofel damit die höchste Böe (knapp 170km/h) gemessen wurde [die Windspitzen weiterer Stationen des Lawinenwarndiensts werden noch nachgetragen]. Auch das weist darauf hin, dass das lokale Druckminimum eher weiter nördlich durchging und sich nicht in mittleren Luftschichten windmäßig auswirkte.

Noch bevor ich das mit dem Druckminimum in den Bodenwetterkarten und in den Stationsdaten entdeckte, fiel mir ein dunkler Streifen („dark stripe“, „Streamer“) im Wasserdampfbild auf, der über der Schweiz begann (vgl. RGB-Satellitenbild um 22.00 MEZ oben), und sich entlang der Nordalpen in der zweiten Nachthälfte fortsetzte:

Wasserdampfbilder um 01,02,03 (oben) und 04,06,07 (unten) am 30. Oktober 2018, Quelle: Kachelmannwetter (Archivkarten)

Der zeitliche Ablauf stimmt relativ genau mit der räumlichen Verlagerung des stärksten Druckfalls überein. Er kennzeichnet einen deutlichen Rückgang der relativen Feuchte in der oberen Troposphäre, bzw. ein PV-Maximum (potentielle Vorticity), vereinfacht gesagt eine Hebungszone, die von höheren Luftschichten her induziert wird.

RGB-Luftmassenbild am 30. Oktober 2018, 07.00 MEZ

Außerdem passt die Ostwärtsverlagerung der trockenen Zone im Wasserdampfbild gut zur Vorderkante der violetten Luftmasse. In der IPV-Theorie (Isentrope potentielle Vorticity) ist diese Luftmasse häufig mit hohen IPV-Werten verbunden:

IPV-Analyse am 30.Oktober 2018, 07.00 MEZ

Tatsächlich wurden sehr hohe IPV-Werte analysiert, die gut zu der räumlichen Lage der violetten Färbung im Luftmassenbild passen.

In Summe bleiben ein paar Fragen offen:

Die Wettermodelle haben dieses sehr kleinräumige Bodentief im Nordalpenbereich gut aufgelöst und eine West-Ost-Verlagerung von kräftigen Höhenwinden zwischen 1000 und 2000m gezeigt. Infolge des Föhndurchbruchs nach der Kaltfront bzw. während der Kaltfront (= Dimmerföhn: Föhn und Niederschlag gleichzeitig) war die Talatmosphäre gut durchmischt. Mit der Zunahme der Höhenwinde wurden diese mehr oder weniger eins zu eins an das Talniveau weitergegeben. Zusätzlich wirkte lokal aber der rasante Druckfall und damit die Verstärkung des horizontalen Druckgradienten in Talniveau.

Das kleinräumige Bodentief wurde dynamisch gestützt, wie sowohl das längliche Phänomen im Wasserdampf-Satellitenbild („PV-Maximum“) als auch der Durchzug des großräumigen IPV-Maximums belegen. Ein Luftmassenwechsel ging damit aber nicht einher, auch kein auffälliger Bewölkungsdurchzug. Damit scheidet ein klassisches Randtief oder eine Wellenbildung aus. Die genaue Klassifizierung des Tiefdruckgebildes bleibt für mich daher rätselhaft. Aber das ist das Schöne an der Meteorologie: Es gibt immer wieder Phänomene zwischen Himmel und Erde, die rätselhaft bleiben und erforscht werden müssen.

Meteorologische Station Nexing | Wetter- und Klimainformationen für das Weinviertel