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Anhaltend Gewitter durch Hochdruckgebiete?

brueste

Abziehendes Hagelgewitter über Salzburg, Blick zum Untersberg und Tennengebirge

Der aktuelle Beitrag im ORF (abgerufen am 09.06.18) über die Häufung von sturzflutartigen Gewittern in Österreich geht in die richtige Richtung …

Wostal verwies in diesem Zusammenhang auch auf eine Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) aus dem Jahr 2014, wonach die großräumigen Hoch- und Tiefdruckgebiete langsamer ziehen als früher. „Da der Temperaturunterschied zwischen dem Norden und Süden geringer geworden ist, wurden auch die Systeme langsamer“, so Wostal. Die Folge: Wetterlagen wie etwa Hitzewellen halten sich länger.

Zwei Schritte übersprungen, offenbar kann man der österreichischen Bevölkerung wissenschaftliche Erklärungen nicht zumuten. Zum Mitschreiben:

Die Arktisregion erwärmt sich im Rekordtempo, die Eisflächen schmelzen rapide dahin. Dadurch wird weniger Sonnenlicht reflektiert und die Erwärmung beschleunigt sich. In den gemäßigten Breiten bleiben die Temperaturen konstant oder erwärmen sich nur langsam, am Äquator ändert sich nur wenig (das Wasser wird etwas wärmer). Die Temperaturunterschiede zwischen Äquator und Pol verringern sich also insgesamt. Temperatur- und Druckunterschiede treiben durch die thermische Windgleichung den Strahlstrom in der Höhe an („Jetstream“). Dies ist das in unseren gemäßigten Breiten berühmte Westwindband, welches die Tiefdruckgebiete steuert. Wenn der Jetstream schwächelt und schlingert („mäandert“), dann verlangsamt sich einerseits die Strömung, Wetterlagenumstellungen geschehen langsamer, und anderseits blockiert die Strömung völlig oder wird rückwärtsgewandt („retrograd“).

Dies ist in einem fundierten Blogartikel des Atmosphärenwissenschaftlers Judah Cohen näher ausgeführt (Übersetzung):

„Es hat sich herausgestellt, dass diese atmosphärische Konstellation mit einem Jetstream im Norden und Süden und sehr schwachen Winden dazwischen ideal ist, um beständige Wellen an einem Ort festzuhalten und zu vergrößern. Dieser Vorgang wird quasi-resonante Amplifizierung (QRA) genannt. Wenn die QRA auftritt, werden atmosphärische Wellen festgesetzt und bestehen viel länger als normal. Daraus erhöht sich nachfolgend die Wahrscheinlichkeit für Extremwetter wie Hochwasser, Dürre oder Hitzewellen. Aufgespaltene Jetstreams, beständige atmosphärische Wellen und Extremwetter haben in den vergangenen zwei Jahrzehnten erwiesenermaßen zugenommen.“
Als Schlussfolgerung das Zitat von oben:
Wetterlagen wie etwa Hitzewellen halten sich länger.

Die Argumentation mit der lokalen Temperaturerwärmung würde ich nicht überstrapazieren. Es stimmt zwar, dass wärmere Luft mehr Feuchte aufnehmen kann, aber entscheidend für die Absolutmengen ist die Dauer des Niederschlagsereignisses. Diese ist durch die langsame oder fehlende Zuggeschwindigkeit der Gewitter deutlich erhöht. Und das geschieht derzeit ständig, fast täglich. Es gab dieses Frühjahr bisher nur wenige Lagen mit schnellziehenden Gewittern – eben, weil sich die Großwetterlagen kaum ändern.

Nun aber zum eigentlichen Meteoerror: Im ORF-Text wird zwei Mal etwas von Hochdruckgebieten geschrieben …

Seit Wochen befindet sich Österreich schon im Einflussbereich eines Hochdruckgebiets mit feuchtwarmen Luftmassen aus dem Mittelmeerraum. Was fehlt, sind stärkere Frontensysteme, die einen Luftmassenwechsel einleiten könnten. Zudem weht nur schwacher Südwind.
Häufiger habe man es in heimischen Lagen ja mit Wetterströmungen aus dem Nordwesten oder Westen zu tun, die relativ flott über das Gebiet ziehen, so Wostal. Das sei beim derzeit herrschenden Hochdruckgebiet eben nicht der Fall.

Das ist so falsch oder zumindest nur teilweise richtig. Es steht dort leider nicht, ob man die Druckverhältnisse am Boden oder in der Höhe meint. Ein Bodenhoch unterdrückt jedenfalls Gewitter, die Luft sinkt großräumig ab, wird trockener, es bildet sich eine Temperaturinversion („Deckel auf dem Kochtopf“) aus. Das erklärt nicht, warum es fast täglich kräftig gewittert.

Tatsächlich sorgen die warmen Luftmassen seit April für beständig hohes Geopotential in Mitteleuropa, verbunden mit hoher Nullgradgrenze. In dieses hohe Geopotential sind aber immer wieder kleinräumige Randtröge eingelagert, manchmal auch flache Bodentiefs. Diese sorgen in der Höhe für geringfügige Abkühlung bzw. am Boden für das Zusammenströmen feuchter und energiereicher Luftmassen. Statt von Hochdruckgebieten sollte man hier von Flachdruckwetterlagen sprechen, von Meteorologen umgangssprachlich Barosumpf genannt (weil sich am Boden kaum ausgeprägte Druckdifferenzen zeigen).

Vom Unwetter überrascht? Niemals.

Nach einem Unwetter in den Schweizer Alpen ist die Zahl der gestorbenen Skitourengeher auf fünf gestiegen. [….] als sie am Sonntag von einem plötzlichen Wettereinbruch überrascht wurden.

Die Skitourengeher gehörten zu zwei Gruppen aus insgesamt 14 Deutschen, Italienern und Franzosen. Sie gerieten nach Polizeiangaben am knapp 3.800 Meter hohen Pigne d’Arolla unerwartet in einen Sturm und verbrachten die Nacht im Freien. […]

Bei den verunglückten Bergsteigern handelte es sich um zwei Schweizer im Alter von 21 und 22 Jahren. Sie waren nach Angaben der Polizei im Gebiet zwischen den Kantonen Wallis und Bern von dem Unwetter überrascht worden. Sie wurden als vermisst gemeldet. Ihre Leichen wurden gestern Früh gefunden.

[…]

Quelle: http://orf.at/stories/2436330/ (abgerufen am 01.05.18, 16.00 MESZ)

Im Polizeiticker der Kantonpolizei Wallis (Text vom 30.04.18, 17.20) wird überdies erwähnt, dass die Gruppe Skitourengeher mit einem Bergführer unterwegs war. Dieser ist auf der Suche nach der Hütte tödlich abgestürzt, die verbliebene Gruppe ist offenbar in Panik geraten. Mehr möchte ich nicht spektakulieren, bis die Überlebenden befragt werden konnten.

Grundsätzlich kann ich nicht beurteilen, nach welchem Wetterbericht sich die Gruppe bzw. der Bergführer gerichtet hat. Meine Analyse wird zeigen, dass der Wetterumschwung sehr gut vorhergesagt war. Alle Modelle hatten den Sturm und die übergreifenden Schauer bzw. Gewitter korrekt prognostiziert, und das schon Tage im Voraus, definitiv aber am Vortag.

Die Aussage, die verunglückten Berggeher seien vom Unwetter überrascht worden, mutet eher wie eine Schutzbehauptung an, denn über Tote soll man ja nicht schlecht sprechen. Leider hilft das nicht, künftige Unglücke zu verhindern.

Unglücksregion

Der Pigne d’Arolla ist ein Berg in den Walliser Alpen mit 3790m Höhe, direkt am Alpenhauptkamm in der Südschweiz gelegen. Das zweite Unglück geschah am Mönch (4107m) in den Berner Alpen weiter nordöstlich.

„via Lauperrippe auf den Mönch aufgestiegen und anschliessend via Nordostgrat in Richtung Eigerjoch abgestiegen, dort aber nie angekommen.“

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Quelle: Google Map

Wetterlage

Ein kräftiges Bodentief liegt über Ostfrankreich. An seiner Rückseite wird kalte Luft von der Nordsee über England bis nach Nordfrankreich gesteuert. Dort fiel am Montag, 30.04., sogar Schnee! Gleichzeitig wurde feuchtwarme und recht labil geschichtete Luft vom Mittelmeer gegen die Südalpen gepresst. Im Nordalpenraum stellte sich eine stürmische Südföhnströmung ein. Im Laufe des Abends und in der Nacht auf Montag überquerte die Kaltfront von Südwesten her die Alpen, das Niederschlagsgebiet löste sich föhnbedingt alpennordseitig weitgehend auf und eine markante Druckwelle verlagerte sich Montagvormittag entlang der Alpennordseite ostwärts. Es kühlte in allen Höhen deutlich ab, gebietsweise um 10 Grad und mehr.

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Abb.1: Bodendruck und 850 hPa pseudopotentielle Temperatur am Sonntagabend, 20.00 MESZ, Quelle: http://www.wetter3.de

Das Luftmassen-RGB von 11.00 MESZ zeigt die Kaltfront über Südfrankreich und die Balearen bis Nordalgerien reichend. Im Südalpenbereich hat sich bereits Stau etabliert, westlich der Schweiz sind erste hochreichende Gewitterzellen zu sehen.

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Abb. 2: Satellitenbild, RGB-Luftmassenbild, am Sonntag um 11.00 MESZ

Um 17.00 MESZ hat sich die Gewittertätigkeit auf die West- und Südschweiz ausgedehnt, auch die Kaltfront rückt heran.

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Abb.3.: RGB-Luftmassenbild um 17.00 MESZ

Um 20.00 MESZ befinden sich einzelne, größere Gewitterzellen („Gewittercluster“) südlich des Alpenhauptkamms, der Kaltfrontdurchgang steht unmittelbar bevor. Über der Nordschweiz ist eine Föhnlücke (Wolkenlücke) erkennbar.

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Abb.4.: RGB-Luftmassenbild um 20.00 MESZ

Quelle aller Satellitenbilder: EUMETSAT 2018

Die Blitzerfassung zeigt, dass knapp östlich vom Pigne d’Arolla sowie bis knapp zum Mönch eine hohe Blitzdichte vorherrschte. Der Schwerpunkt aller Gewitterzellen lag auf italienischer Seite.

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Abb.5.: 24-stündige Anzahl der Blitzeinschläge am Sonntag über der Schweiz und angrenzende Länder, Quelle: lightningmaps.org

Auf den Bergen wurden am Sonntagnachmittag verbreitet Orkanböen aus Süd gemessen (Föhnorkan), mit Spitzen um 150 km/h.

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Abb.6: Windspitzen zwischen Sonntag, 14.00 und 20.00 MESZ, Quelle: kachelmannwetter.com

Die Abfolge der Radarbilder wird zeigen, weshalb der Föhn nicht immer eine Wetterscheide impliziert.

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Abb.7: Radarbild um 09.00 MESZ

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Abb.8: Radarbild um 12.00 MESZ

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Abb.9: Radarbild um 15.00 MESZ

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Abb.10: Radarbild um 17.00 MESZ

Quelle aller Radarbilder: Kachelmannwetter.com (Radar Schweiz)

Während die höchsten Radarreflektivitäten südlich des Alpenhauptkamms blieben, reichte der Ambossniederschlag weit auf die Alpennordseite – er wurde vom stürmischen Südwind verfrachtet.

Die Radarbilder zeigen außerdem, dass bereits am Vormittag stärkere Schauer durchzogen, d.h., das Himmelsbild war schon zeitig in der Früh nicht ungetrübt, sondern deutete auf eine labile Wolkenschichtung hin. Später hat es in beiden Unglücksregionen teilweise kräftige Niederschläge gegeben. Am Abend verclusterten die Ambossniederschläge zusehends und gingen in flächigen Niederschlag über, bei gleichzeitiger Abkühlung in der Höhe. In Verbindung mit dem stürmischen Südwind bedeutete das auf den Gipfeln Schneesturm mit White-Out-Bedingungen (extrem geringe Sichtweiten). Temperaturen von -5 bis -10°C sind zwar nicht extrem niedrig, aber bei Böen von weit über 100 km/h ergibt das eine gefühlte Temperatur von unter -40°C. Erfrierungen drohen dann schon nach kurzer Zeit!

Vorhersage Sturm und Niederschlag am Beispiel EZWMF

Ich habe mir alle Modelle angeschaut, die vom Kachelmann-Wetterdienst zur Verfügung gestellt werden. Sowohl Niederschlag/Gewitterrisiko als auch das Sturmpotential wurden frühzeitig und rechtzeitig erfasst. Nachdem ich am Vortag noch Dienst hatte, wusste ich von der generell stürmischen Südföhnströmung im Alpenraum am Sonntag, sowie vom Kaltfrontdurchgang aus Südwesten. Unklar war lediglich, wie wetteraktiv die Kaltfront an der Alpennordseite noch ausfallen würde.

Alle Prognosekarten stammen vom europäischen Wettermodell EZWMF, jeweils vom Morgen-Lauf des Samstags, 28.04.2018 (00 UTC). Ich habe bewusst diesen Modelllauf ausgewählt, um zu verdeutlichen, dass die Wetterdienste bereits am Samstagmorgen gewusst haben, was Sonntag(abend) auf die Schweizer Alpen zukommt. Von einem plötzlichen Schlechtwettereinbruch kann also keinesfalls die Rede sein!

Windprognose für ca. 3000m Seehöhe

Günstiger wäre eine Prognosekarte für 4000m Höhe (ca. 600 hPa), diese ist aber nicht frei verfügbar. Es ist aber auch so erkennbar, dass am Nachmittag eine mittlere Windgeschwindigkeit von 80km/h vorhergesagt war, d.h. Sturm. Bei kräftigem Föhn und in Verbindung mit Niederschlag (Verdunstungskälte!) kann man einen Böenfaktor von 1,5 bis 2 hinzurechnen und erhält die gemessenen 120 bis 150km/h, auf den besonders exponierten Gipfeln am Alpenhauptkamm sind auch weit höhere Windgeschwindigkeiten denkbar. Das dürfte auch den beiden Alpinisten am Nordostgrat vom Mönch zum Verhängnis geworden sein.

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Abb.11: Vorhersage für Sonntag, 14.00 MESZ, 700 hPa (ca. 3km Höhe), Wind in km/h

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Abb.12: Vorhersage für Sonntag, 17.00 MESZ, Wind in 700 hPa, km/h

Die Niederschlagsprognosen zeigen zwar den Schwerpunkt südlich des Schweizer Alpenhauptkamms, aber auch ein Überschwappen auf die Nordseite. In Verbindung mit der labilen, gewitteranfälligen Luftmasse und der kräftigen Höhenströmung darf man diese Mengen nicht eins zu eins übernehmen. Sie können punktuell durch den Schauercharakter deutlich höher ausgefallen sein sowie weiter nördlich abdriften. Das können Globalmodelle (mit geringer räumlicher Auflösung) nicht gut auflösen und Lokalmodelle (mit hoher räumlicher Auflösung) zeigen es nicht immer am richtigen Ort und zur richtigen Zeit. Diese Unschärfe bilden die beliebten Meteogramme und Wetter-App-Darstellungen nicht gut ab.

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Abb.13: Niederschlags-Vorhersage für Sonntag, 08.00 bis 14.00 MESZ

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Abb.14: Niederschlagsvorhersage für Sonntag, 14.00 bis 20.00 MESZ

Quelle der Prognosekarten: Kachelmannwetter.com

Schlussfolgerungen

Eine Betrachtung aller Modellvorhersagen würde den Rahmen dieser Fallstudie sprengen, es sei aber festgehalten, dass das Wetterereignis großräumig und lokal frühzeitig von den führenden Wettermodellen erfasst wurde.

Vorlaufend zur durchschwenkenden Kaltfront entstanden teils kräftige Gewitter über Oberitalien, die mit der starken südlichen Höhenströmung über den Alpenhauptkamm auf die Alpennordseite getragen wurde. Föhnbedingt schwächten sie sich dabei zwar ab, es reichte aber für deutlich absinkende Wolkenuntergrenzen, schlechte Sichten, Schneefall in den Gipfellagen, teils von Blitz und Donner begleitet und Orkanböen. Föhnböen alleine sind schon tückisch, aber wenn Niederschlag in eine sehr trockene (Föhn-) Luft fällt, verdunstet dieser. Die Verdunstung entzieht der Luft Wärme, sie kühlt ab und beschleunigt abwärts. So entstehen kräftige Fallwindböen. Auf einem exponierten Grat kann dies zum Gleichgewichtsverlust und Absturz führen, bzw. bei längerem Aufenthalt im Freien zur Unterkühlung und schweren Erfrierungen.

Die Webcam-Bilder zeigen die labile Quellbewölkung schon am Morgen im Bereich der Jungfrau, unweit vom Mönch, sowie die Föhnmauer über dem Mont Blanc, was bereits auf erhebliche Windgeschwindigkeiten hindeutet.

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Webcambild Konkordiahütte/Jungfrau, Sonntag, 29. April 2018, 07.40 MESZ, Quelle: foto-webcam.eu

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Ausschnitt aus der Webcam Chamonix am Sonntag, 10.45 MESZ mit Blick auf die Mont-Blanc-Kette (Quelle)

Das Résumée bleibt also, dass beide Tragödien bei Berücksichtigung der lokalen Wetterprognosen zu verhindern gewesen wären. Der Kaltfrontdurchgang war schon Tage im Voraus angekündigt. Es wurde nicht plötzlich schlecht, sondern war schon davor windig. Föhn geht häufig, in den Westalpen noch häufiger, mit einer Kaltfront zu Ende. Vorlaufend zu einer Kaltfront entstehen in einer sommerlich-labilen Luftmasse, und dieser April zeigte sich über weite Strecken eher wie ein Mai/Juni denn als Frühlingsmonat, ebenfalls häufig Gewitter. Dies hat – noch vor dem eigentlichen Wetterumschwung in der Nacht auf Montag den Schlechtwettereinbruch am Sonntag verursacht.

Postskriptum:

Ich lese und höre den Ausspruch „in den Bergen schlägt das Wetter gerne plötzlich/überraschend um“ regelmäßig, zweifle aber dessen Wahrheitsgehalt stark an.

Föhn, der von Niederschlägen abgelöst wird, ist ein großräumiges Wetterphänomen, das die Modelle inzwischen gut im Griff haben. Unterschätzt wird eher noch der Zeitpunkt, ab dem Föhn zusammenbricht.

Gewitterniederschläge sind häufig punktuell, sofern es sich nicht um ganze Gewittercluster handelt. Eine labile Luftschichtung wird aber ebenfalls meist gut vorhergesagt, tendenziell eher überschätzt.

Frontniederschläge generell (Warmfronten, Kaltfronten, Okklusionsfronten) werden von Modellen Tage im Voraus gut erfasst. Bei Warmfronten aus Nordwesten besteht zwar ein Hang zur Unterschätzung, was aber von erfahrenen Vorhersagern meist kompensiert wird (auch deswegen: Lieber Prognosen vom Menschen als automatisiert!). Am unsichersten sind noch Vb-Lagen mit Italien- oder Adriatief. Bei Wetterprognosen mit großer Streuung/Unsicherheit gebietet es aber ohnehin die Vernunft/der Hausverstand, die lokalen Prognosen aufmerksam zu verfolgen.

Die größte Gefahr, überrascht zu werden, besteht wohl noch bei den klassischen Wärmegewitter-Lagen, wenn isoliert mächtige Wolkentürme hinaufschießen. Bei hochsommerlicher Luftschichtung kann dann schon innerhalb von 20min ein Gewitter entstehen. Ist die Höhenströmung schwach, verlagert es sich kaum vom Fleck und kann gewaltige Regenmengen hinterlassen. Ich bin allerdings ein Anhänger der Philosophie des Tornadoforschers Chuck Doswells, die lautet, dass auch Wärmegewitter einen übergeordneten/dynamischen Auslöser brauchen und Wärme/Hitze bzw. Sonneneinstrahlung alleine nicht ausreichen. Wer bei geringem Gewitterrisiko trotzdem erwischt wird, hat wohl einfach Pech gehabt. Die gestrige Wetterlage war aber keine Wärmegewitter-, sondern eine Frontgewitterlage.