18.8.2020: Basler Split und Linksläufer-Superbabyzelle

Der Linksläufer im Abendlicht
Foto: Mike Tscharner

Am Abend des 18.8.2020 teilte sich eine Gewitterzelle, welche knapp südwestlich von Basel entstanden ist. Die eine Zelle wich dem mittleren Höhenwind nach rechts, die andere nach links aus. Der Rechtsläufer zerfiel nach 1 3/4 Std., der Linksläufer überlebte länger, ca. 2.5 Stunden. Dieses Verhalten ist unüblich, meistens ist es umgekehrt. Dies ist Grund genug, den Linksläufer genauer unter die Lupe zu nehmen. Der Zufall wollte es, dass die Zelle ziemlich nahe am Feldberg Radar vorbeizog. Damit kann mit Hilfe der Dopplerwindmessungen des Radars untersucht werden, ob der Aufwind der Zelle rotierte oder nicht. In unserem Vorgängerblog („Ausbruch von Superzellen?“) hatten wir darauf hingewiesen, dass die Umgebungsbedingungen für Rotation bei den Linksläufern in der Regel weniger günstig sind als bei Rechtsläufern.

Die folgende gif-Animation zeigt die Zellteilung und die unterschiedlichen Zugbahnen der beiden Split-Zellen zwischen 1810 und 21 Uhr. Die Wolkentops erreichten ca. eine Höhe von 10 km über Meer, und die Hagelcores (rote Säulen) stiegen auf maximal 6 km. Die Zellen entstanden in einer vom Nordatlantik stammenden, mässig instabilen Luftmasse auf der Rückseite eines abziehenden Höhentroges und erreichten nicht die Ausdehnung und Stärke von hochsommerlichen Gewittertürmen.

Radar-Animation des Basler Splits.

Wir untersuchen im folgenden den Linksläufer um 21 Uhr, der Zeitpunkt, zu welchem die Zelle im Süden des Feldberg Radars vorbeizog. Wir zeigen vier vergrösserte Radarbild-Ausschnitte: die Doppler-Geschwindigkeit auf 2.6 km Höhe über Meer (Elevation 2.5 Grad), ungefiltert und gefiltert, und die Radarreflektivität auf 2.6 km und 5 km Höhe über Meer.

Das untenstehende Bild der Doppler-Geschwindigkeit zeigt einen Vortex moderater Stärke. Im ungefilterten Bild (links) sind eine grössere Zahl von Fehlmessungen erkennbar. Diese sind kleinräumig und sehr variabel. Mit einem Median-Filter kann das Doppler-Bild in der Regel recht gut von Fehlmessungen gesäubert werden. Eine Beurteilung der Wirkung eines Filters von Auge ist aber immer empfehlenswert. In diesem Beispiel (Bild rechts) bleibt nach der Filterung genau ein offensichtlicher Fehlwert übrig. Dieser kann vernachlässigt werden, und der Doppler-Vortex wird bestätigt. Der Wirbel rotiert antizyklonal (also im Uhrzeigersinn), genauso wie es sich für einen Linksläufer gehört. Die Rotation ist in den Radarbildern mehrerer benachbarter Elevationen über einen Höhenbereich von 2.5 – 5 km über Meer nachweisbar. Allerdings ist die Wirbelstärke nicht besonders berauschend.

Die Doppler-Geschwindigkeit auf 2.6 km Höhe (Elevation 2.5 Grad), gemessen mit dem Feldberg Radar um 19:00 Uhr. Das Bild links ist ungefiltert, im Bild rechts wurde auf die Daten ein 3×3 Punkte Medianfilter angewendet. Grüne Farben bedeuten Bewegung aufs Radar zu, die braun-roten Farben weisen auf Bewegung vom Radar weg hin. Datenquelle: DWD Wetterradar Feldberg

In den folgenden Figur wird die Radarreflektivität auf 2.6 km (Elevation 2.5 Grad) und auf 5 km (Elevation 8 Grad) angezeigt. Im Bild links ist eine für Superzellen charakteristische Struktur erkennbar: ein Haken („Hook“), eine (durch den Haken begrenzte) Schwachechozone („weak echo region“ oder „WER“) und hohe Gradienten der Radarreflektivität auf der Nordseite der Zelle. Die Grenze der Schwachechozone ist mit einer schwarzen Linie markiert, diese Linie wurde in das auf 5 km Höhe aufgenommene Radarbild übertragen (rechts). In diesem Bild begrenzt diese Linie eine Zone mit markant höheren Radarreflektivitätswerten, man spricht deshalb von einem Überhang. Die „weak echo region“ markiert die Lage des Aufwindes: in diesem werden die Wolkenpartikel in die Höhe transportiert, bevor sie an Volumen zulegen und, im Überhang und seitlich angrenzend, allenfalls Hagelkorngrösse erreichen. In der Grafik links ist auch die Position des Dopplerwirbels eingetragen, wie er in der vorangehenden Figur identifiert worden ist. Man kann hieraus schliessen, dass der Aufwind rotiert, und zwar, wie schon beschrieben, antizyklonal, d.h. im Uhrzeigersinn. Mit der Rotation werden die Niederschlagsteilchen um das Aufwindzentrum herumgeführt, und es kommt zur Bildung des charakteristischen „Hook“-Echos.

Die Radarreflektivität auf 2.6 km Höhe (links) und auf 5 km Höhe (rechts). Typische Merkmale werden in weisser Schrift markiert, der/die geneigte Leser/in möge verzeihen, dass wir z.T. auf die im englischen Sprachgebrauch üblichen Begriffe zurückgreifen. Datenquelle: DWD-Wetterradar Feldberg.

Der Linksläufer kann also zum untersuchten Zeitpunkt (21 Uhr) als Superzelle klassiert werden. Die beschriebene Struktur kann in vier aufeinanderfolgenden Messzyklen (20:55 – 21:10) Uhr mehr oder weniger deutlich nachgewiesen werden. Vorher und nachher sind die Merkmale einer Superzelle weniger klar. Allerdings müssten die Messdaten durchgehend analysiert werden, um die effektive Dauer dieser superzellulären Phase zu bestimmen. Ab 21:15 Uhr schwächelte die Zelle zunehmend und verschwand eine halbe Stunde später aus dem Radarbild.

Die in den Radarbildern sichtbaren und beschriebenen Merkmale sind ein Spiegelbild der weitaus häufigeren rechtsziehenden Superzellen. Allerdings ist die Zelle markant kleiner als ihre grossen, ausgewachsenen Gegenspieler, welche typischerweise lange Schadenspuren durch Hagel, Sturm und schlimmstenfalls Tornados generieren. Man könnte in diesem Fall von einer Superbabyzelle oder, offizieller, von einer Mini-Superzelle sprechen. Der Vollständigkeit halber wird in der folgenden Figur ein stark vereinfachter Hodograf wiedergegeben (beruhend auf der Payerne-Sondierung vom 19.8.2020 00z), mit welchem die SREH 0-3 km abgeschätzt werden kann (vgl. hierzu unseren Vorgängerblog „Ausbruch von Superzellen“). Der gefundene Wert (37 m2/s2) ist wenig berauschend und liegt deutlich unter der Schwelle (100-150 m2/s2), ab welcher gemeinhin Superzellen erwartet werden. Es muss deshalb davon ausgegangen werden, dass die Windverhältnisse nur lokal die Entstehung der beobachteten Superzellenstruktur begünstigt haben. Dafür spricht auch die möglicherweise nur kurze Dauer der superzellulären Phase.

Vereinfachter Hodograph, beruhend auf der Payerne-Sondierung vom 19.8.2020 00Z und der berechneten Zugrichtung und Geschwindigkeit des Linksläufers.

Falls jedoch der Aufwind des Linksläufers vor 20:55 Uhr (noch) nicht rotierte, dann wäre die Zelle erst 1.5 Stunden nach ihrer Entstehung in eine Superzelle mutiert. Die Zellenbewegung blieb über die gesamte Lebensdauer etwa die gleiche. Es ist also möglich, dass der Aufwind eines Linksläufers manchmal rotiert, manchmal nicht, ohne dass dies aus der Zugbewegung direkt erkennbar wäre. Ein schlecht aufgelöstes Kompositbild hilft da wenig, erst mit Hilfe eines vollständigen Volumendatensatzes und mit qualitativ guten Doppler-Messungen gelingt es, den Status eines Linksläufers (Superzelle oder nicht) zuverlässig zu bestimmen. Diese Erkenntnis ist keineswegs neu und gilt auch für Rechtsläufer.

 

28.7.2020: Ausbruch von Superzellen?

Blick von Sellenbüren in Richtung SW auf eine der zahlreichen Superzellen des Tages

Nein, Superzellen haben nichts mit Superspreader zu tun, und noch viel weniger mit Superviren. Superzellen sind eine spezielle Klasse von Gewittern, nämlich solche, bei welchen der Aufwind rotiert. Dieser rotierende Aufwind wird auch als „Mesozyklone“ (oder „Mesoantizyklone“) bezeichnet, je nach dem Drehsinn der Rotation (im Gegenuhrzeigersinn bei den Mesozyklonen). Superzellengewitter sind gefürchtet, weil sie gerne von Hagel, Sturmböen, Sturzfluten und Tornados begleitet sind. In der Schweiz sind Superzellen in den letzten Jahren, mindestens nördlich der Alpen, seltener geworden. Das hängt mit der Stärke des Höhenjets im mäandrierenden Westwindgürtel der mittleren Breiten zusammen. Wird der Höhenjet schwächer (als Folge der Klimaerwärmung), dann werden die Scherzonen seltener, welche für den Aufbau von Rotation in der Aufwindzone von Gewitterzellen nötig sind.

Ganz im Gegensatz zum beschriebenen Trend der letzten Jahre war der Hochsommer 2020 bislang durch eine länger dauernde und nur schwach mäandrierende Westwindströmung geprägt. In dieser Strömung eingebettet sind in den letzten Wochen eine Serie von Kurzwellentrögen schleifend vorbeigezogen. Der Höhenjet des letzten Troges hat den Alpenraum am 28.7.2020 jedoch voll erfasst. Vom Boden bis in 3 km Höhe nahm die Windstärke um über 60 km/h zu. Dadurch entstand eine ideale Scherung für den Aufbau von rotierenden Aufwinden und von Superzellen. Ab dem Mittag bis weit in die Nacht bildeten sich vor allem in der Ostschweiz und den Alpen entlang eine Vielzahl von Gewitterzellen, welche rasch nordostwärts und ostwärts weiterzogen und vielerorts für heftige Hagelschläge sorgten. Der von Christian Matthys im Sturmforum bereitgestellte Radarloop vom 28.7.2020 (vielen Dank!) gibt einen guten Überblick über das Geschehen während der 14-stündigen Gewitterperiode.

Aber waren die zahlreichen Gewitterzellen dieses Tages auch Superzellen?
Über diese Frage wurde im Sturmforum bereits ausgiebig diskutiert. Vortex-Signaturen von Dopplerwindmessungen in mittleren Höhen (typischerweise 5 km) könnten die Existenz von Mesozyklonen belegen. Solche Daten sind leider nicht verfügbar, der Feldberg-Radar als mögliche Datenquelle ist zu weit weg. Aus diesem Grund behelfen wir uns mit einer Analyse des Umgebungswindes. Für diese stark vereinfachte Betrachtung nutzen wir die Erfahrung, dass die Geschwindigkeit von Gewitterzellen etwa der Windgeschwindigkeit in 3 km Höhe (700 hPa) entspricht. In niedrigen Höhen ist die Windstärke in der Regel geringer, also kriegt die Gewitterzelle ihr „Futter“ (= energiereiche Bodenluft) aus einer Schicht vom Boden bis ca. 3 km Höhe. Rotiert die einfliessende bodennahe Luftschicht (der Fachmann spricht von „streamwise Vorticity“), dann wird die Rotationsachse von der Horizontalen in die Vertikale gekippt, und die einfliessende Luft wird als Mesozyklone (= rotierender Aufwind) zum Zentrum der Gewitterzelle.

Werte von über 150 m2s-2 der sog. „storm-relative“ Helicity (auch „SREH“ genannt) sind ein guter Indikator für Mesozyklonen. Diese Grösse kann aus dem Vertikalprofil (0 – 3 km Höhe) des Horizontalwindes und dem Bewegungsvektor der Gewitterzellen ermittelt werden. Das entscheidende Hilfsmittel hierzu ist der Hodograph: eine Darstellung, in welcher die Vektorspitzen der Windvektoren und des Bewegungsvektors der Gewitterzelle mit einer Linie verbunden werden. Die dabei umschlossene Fläche, multipliziert mit dem Faktor 2, ergibt dann die SREH.

Wir haben die Zugrichtung und die Zuggeschwindigkeit von neun besonders langlebigen (> 60 min) Gewitterzellen ausgewertet. Die Zugbahnen sind in der folgenden Abbildung eingetragen. Es zeigt sich ein für solche Wetterlagen typisches bimodales Muster der Bewegungsrichtung. Dementsprechend können die neun Zellen in 5 „Rechtsläufer“ („right mover“) und 4 „Linksläufer“ („left mover“) aufgeteilt werden.

Die Zugbanen von 9 besonders langlebigen Gewitterzellen, 5 „right mover“ (rot) und 4 „left mover“ (gelb).

Und dies sind die Mittelwerte der Bewegungsvektoren (Azimuth 0 Grad bedeutet Bewegung in nördliche Richtung, 90 Grad in östliche Richtung usf.):

Right mover (Mittelwerte von 5 Zellen)
Azimuth/Geschwindigkeit:  95 Grad/56 km/h

Left mover (Mittelwerte von 4 Zellen)
Azimuth/Geschwindigkeit:  63 Grad/64 km/h

Zur Charakterisierung des Umgebungswindes in der freien Atmosphäre verwenden wir die Radiosondierungen von Payerne, wohl wissend, dass eine detaillierte Analyse der lokalen Windverhältnisse den Rahmen dieses Blogbeitrages bei weitem sprengen würde. Der Einfachheit halber werten wir nur die Höhenlevel Boden, 700 hPa und 500 hPa aus. Für eine umfassende grafische Darstellung der Sondierungsdaten (inkl. Hodographen) verweisen wir auf die Auswertungen von Bernhard Oker.

Die folgenden Diagramme zeigen die Wind-Hodographen (blaue Linie) der Payerne-Sondierungen vom Mittag des 28.7. und der kommenden Nacht. Die mittleren Bewegungsvektoren der Gewitterzellen sind mit blauen Kreuzen markiert. Die Berechnung der SREH führt zu einem klaren Resultat:
nur die Rechtsläufer haben „superzellenfördernde“ Werte der SREH von über 150 m2s-2.

Entscheidend für die Umsetzung einer hohen Windscherung in eine hohe SREH ist eine erhebliche Abweichung der Bewegungsrichtung einer Gewitterzelle von der Windrichtung in 700 hPa.

Dies ist eine einfache Regel, welche rasch und unkompliziert geprüft werden kann, sobald die Bewegungsrichtung einer Gewitterzelle klar erkennbar ist. Zusammengefasst bedeutet dies, dass am 28.7.2020 nur die Rechtsläufer mit guter Gewissheit als Superzellen angesehen werden können.

Wind-Hodograph des Payerne-Sondierungen vom 28.7.2020 12z und 29.7.2020 00z. Zusätzlich sind die gemittelten Bewegungsvektoren der right-mover und left-mover eingetragen. Aus den farbigen Flächen wurde die SREH berechnet. Die SREH der right-mover entspricht selbstversändlich der roten + der orangenen Fläche.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bei den Linksläufern ist zumindest ein Fragezeichen zu setzen. Beim Betrachten der Zugbahnen der 9 untersuchten Gewitterzellen (siehe oben) fällt auf, dass die Linksläufer bis auf eine Ausnahme entlang der Voralpen entstanden sind. Es wäre denkbar, dass die Payerne-Sondierung die Windverhältnisse in den Voralpen nicht realistisch wiedergibt, dass, zum Beispiel, der Wind in 700 hPa mehr aus nördlicher Richtung in die Zellen einfliesst und die SREH höher ist als berechnet. Die Windmessung auf dem Titlis (3100müM) spricht eher dagegen. Bis ca. 16 Uhr stimmt die Windrichtung gut mit der Payerne-Sondierung überein. Danach dreht zwar der Wind stufenweise etwas mehr in westliche Richtung, aber der Titlis war nach 16 Uhr voll im Einfluss durchziehender Gewitterzellen. Die Winddrehung könnte sich outflowbedingt geändert haben, zudem kann das Gelände die Windmessung beeinflussen.

In einer Studie  von Houze et al. (1993) wurden die Linksläufer im Alpenraum im Detail untersucht. Dabei wurde die folgende Schlussfolgerung gezogen:

„However, the left-moving members of the splits are not similar to … . They are not ordinary cells, nor are they classic supercells, but rather of some intermediary structure.“

Ob Superzelle oder nicht – Fact ist, dass die Linksläufer am 28.7.2020 den Rechtsläufern betr. Stärke und Lebensdauer ebenbürtig waren. Auch grosser Hagel konnte den Linksläufern zugeordnet werden. Linksläufer können also genauso gefährlich sein wie die Rechtsläufer, welche hierzulande in der Regel die grössten Alphatiere im Haifischbecken der Gewitterzellen hervorbringen. Die Frage ob Superzelle oder nicht ist, im Hinblick auf Hagel, Starkniederschlag oder Sturmböen, eher von untergeordneter Bedeutung. Dies gilt aber nicht im Hinblick auf das Tornadorisiko. Hohe Werte der SREH weisen auf ein erhebliches Tornadorisiko hin, und dieses Risiko scheint den Rechtsläufern vorbehalten. In der Tat können nordhemisphärenweit nur sehr wenige Tornadoereignisse den Linksläufern zugeordnet werden.

Zurück zur Titel: dieser sollte korrekterweise in „Ausbruch von rechtsziehenden Superzellen“ abgeändert werden.

 

 

 

 

 

Gewitterrückblick 01.07.2020

Eine sehr dankbare Zeit für die Blitzfotographie ist die Abenddämmerung. Dieser Schnappschuss gelang von Sellenbüren Richtung Süden, kurz bevor es komplett dunkel wurde.

Wir möchten Fabienne’s Gewittervorschau vermehrt mit einem Gewitterrückblick ergänzen. Der erste Tag des zweiten Sommermonats war ein sehr ausgiebiger Gewittertag. Auf der Vorderseite eines flachen Gewittertroges war es eher schwachwindig. Trotzdem gab es einige gut organisierte Gewittersysteme, welche da und dort auch mittelgrossen Hagel im Gepäck hatten. Die Orographie war einmal mehr prägend für die Gewitterentwicklung. Dank klarer Luft war die Beobachtung der Gewitter für Sturmjäger und weitere Interessierte ein Genuss. Die Resultate, zahlreiche Fotos und auch Videos werden jeweils im Sturmforum (sturmforum.ch) publiziert.

Die Regensummenkarten (meteoradar.ch/regenkarten) zeigen exemplarisch die für instabile Sommertage charakteristische Gewitterentwicklung: zuerst im Jura, gefolgt von den Voralpen und schliesslich am Abend im Mittelland. Aufgrund dieser Karten können auch gleich drei massgebende Gewitterzüge identifiziert werden:

– im Jura (13 – 16 Uhr) von Tavannes bis Breitenbach
– in den Voralpen (16 – 19 Uhr) vom Entlebuch zum oberen Zürichsee
– im Mittelland (19 – 02 Uhr) von Fribourg zum oberen Zürichsee

Die Regensumme überschritt vielerorts 20 mm in kurzer Zeit, vereinzelt gab es auch mehr als 40 mm. Das Maximum des SMN Messnetzes der Meteoschweiz wurde mit 40 mm in Engelberg registriert. Das sind keineswegs ungewöhnliche Werte für Sommergewitter, grössere Schäden durch Überflutungen sind unseres Wissens zum Glück weitgehend ausgeblieben. Etwas weniger günstig dürfte die Bilanz bei den Hagelschäden aussehen. Das Voralpengewitter (16 – 19 Uhr) war für die stärksten Hagelsignaturen des Tages verantwortlich. Dabei waren 3 Zentren auszumachen: etwa bei Büren (Nidwalden), Sattel (Schwyz) und Schmerikon (St. Gallen). Aus diesen Gegenden liegen Hagelmeldungen mit Korndurchmesser im Bereich von 2-4 cm vor. Das entspricht etwa den Schätzwerten aufgrund der Radarmessdaten. Es ist zur Zeit offen, ob dieses linkssziehende Voralpengewitter Merkmale einer Superzelle aufwies. Hierzu müssten Dopplerwinddaten nachgeprüft werden. Abgesehen von diesem Gewitter gab es kaum Hinweise auf Superzellen an diesem Tag.

Regensummenkarte 3 Std., 1.7.2020, 13 – 16 UhrRegensummenkarte 3 Std., 1.7.2020, 16 – 19 Uhr Regensummenkarte 3 Std., 1.7.2020 19 Uhr – 2.7.2020 2 UhrRegensummenkarte 24 Std., 1.7.2020 0730 Uhr – 2.7.2020 0730 UhrDie Panorama-Webcam in Sellenbüren gibt, dank der Ausrichtung nach SW, einen umfassenden Überblick über das Geschehen am Himmel vom Jura bis zu den Alpen. Der folgende Ausschnitt aus dem Tageszeitraffer zeigt exemplarisch die Entwicklung der drei aufgelisteten Gewitterzüge über dem Jura, den Voralpen und dem Mittelland. Beeindruckend vor allem, wie sich das Geschehen am Himmel nach dem Abzug der Voralpengewitter scheinbar beruhigt und der blaue Himmel wieder dominiert. Dann plötzlich, wie aus der Feder geschossen, steigen ganz rechts im Bild die ersten Hungertürmchen hoch. Die folgende Entwicklung ist dann nicht mehr aufzuhalten. Leider wird der Fluss des Zeitrafferfilms durch kurze UPC-bedingte Netzausfälle etwas gestört. Das Flackern am Filmende hat nichts mit Blitzen zu tun, sondern vielmehr mit dem mehrmaligen Versuch der Kamera, vom Tages- auf den Nachtmodus umzuschalten.

Zum Schluss der Radarfim des Tages, in welchem die Gewitterentwicklung für Interessierte im 5-Minuten Schritten aufgezeichnet ist. Die Tagesfilme sind für die User des kostengünstigen 3D-Radars von meteoradar für alle Tage der vergangenen 9 Monate verfügbar.

Analyse zum Sturm „Sabine“ und Vergleich mit „Petra“

Windmessanlage von MeteoSchweiz in Luzern

Gemessen an der Aufmerksamkeit, die der Sturm „Sabine“ vom 9. bis 11. Februar 2020 bereits im Vorfeld erhalten hatte, hätte es mindestens ein „Lothar“ werden müssen. Sogar von einem „Monster-Orkan“ war bisweilen die Rede. Herausgekommen ist ein Wintersturm, wie er im Schnitt alle zwei bis fünf Jahre vorkommt. „Burglind“ im Januar 2018 war in der Schweiz sogar noch etwas stärker. Von „Petra“ eine Woche zuvor war kaum die Rede. Wir wollen hier genauer auf die Prognostizierbarkeit dieser Stürme eingehen und ein paar Vergleiche anstellen. Stimmt etwa der Spruch „frühzeitig erkannte Katastrophen sind keine Katastrophen“?

Sturm „Petra“ stand am Montag, 3. Februar gerade vor der Tür und wurde von den Medien kaum beachtet, als bereits auf ein Ereignis eine Woche später geschielt wurde. Der Name des neuen Tiefs war noch nicht bekannt, vielleicht deshalb bekam er die Bezeichnung „Monster-Orkan“. Grund dafür waren Karten der Globalmodelle, die einen extrem starken, direkt auf Mitteleuropa gerichteten Jetstream zeigten. Das sieht doch aus wie damals bei Lothar? Und schon war die Schlagzeile gezimmert. Nun muss man wissen: „Lothar“ war ein absoluter Ausnahmefall, den wir vermutlich nur einmal in unserem Leben zu sehen bekommen. Aufzuzählen, was da alles ganz genau zusammenpassen musste, damit sich dieser extreme Sturm in kürzester Zeit entwickeln und recht überraschend Mitteleuropa heimsuchen konnte, würde den Rahmen dieses Blogs sprengen. Dass man seither jeder ähnlichen Wetterlage die maximale Wachsamkeit schenkt, ist die erfreuliche Folge eines Lernprozesses. Man könnte auch sagen: „Aus Schaden wird man klug“. Doch leider ist heute im Zeitalter von Clickbait jedes Mittel recht, um die Aufmerksamkeit der Newsfeed-Junkies auf sich zu ziehen. Der Sache (dem gezielten Warnen der Bevölkerung vor realen Gefahren) ist das wenig dienlich, zumal ähnlich gefährliche Lagen (z.B. Sturm „Petra“), die sich anders – man könnte sagen: hinterlistiger – anschleichen, nicht die nötige Aufmerksamkeit bekommen.

Was also war es, was ausgerechnet dem Sturm „Sabine“ lange im voraus in den „Focus“ rücken liess? Es war schlicht und einfach die Grosswetterlage. Von wegen, man kann das Wetter eine Woche im voraus nicht prognostizieren! Je grösser ein System, desto besser klappt das. Und das Sturmsystem Ruth/Sabine war gewaltigen Ausmasses, wir haben in unserer Sturmvorschau vom 9. Februar darüber berichtet. Hier ein Vergleich Analyse (links) und Prognose (rechts) genau eine Woche vor dem Ereignis (Klick ins Bild öffnet eine grössere Version):

Nicht nur die grossräumige Druckverteilung mit strammen Westströmung über den gesamten Nordatlanik wurde sehr gut erfasst, sogar Position und Kerndruck des Sturmtiefs vor der norwegischen Küste wurden zu diesem Zeitpunkt bereits perfekt berechnet. Nun darf man zugeben, dass andere Modelle das nicht so genau hinbekommen hatten, auch wenn die Wetterlage fast durchgängig gut erfasst wurde. Erfahrene Meteorologen aber wissen, dass das gezeigte Modell ECMWF im Bereich von 7 Tagen in der Regel unschlagbar ist, was hiermit wieder einmal bewiesen wurde. Den einzigen Makel, den man hier anbringen könnte: Das Übergreifen des Sturms auf Mitteleuropa kam schlussendlich einen halben Tag früher, aber das ist eine Woche im voraus ziemlich irrelevant.

Ungefährer Zeitpunkt, Ausdehnung und Dauer des Sturms waren also bereits mehrere Tage im voraus klar, einzig die Frage nach den lokalen Sturmspitzen und somit die konkreten Auswirkungen und die zu erwartenden Schäden waren bis kurz vor Eintreffen des Ereignisses offen, da überraschende Entwicklungen von Randtiefs in der Frontalzone nicht ausgeschlossen werden konnten. Aus diesem Grund wird bei solchen Lagen immer möglichst lange mit genauen Prognosen zugewartet: Unsere Sturmvorschau entstand im Lauf des Sonntagmorgens. Wir gehen daher in der Folge vor allem auf die Modellvarianten ein, die zu diesem Zeitpunkt verfügbar waren.

Nehmen wir es vorweg: Die grösste Überraschung geschah am Sonntagabend, der noch gar nicht wirklich im Fokus der meisten Prognosen lag. Entsprechend findet man in den Rückschauen anderer Wetterdienste meist nur Grafiken und Statistiken ab Montag 00 Uhr. Als ob man durch das Totschweigen von Überraschungen (Fehler wollen wir es nicht nennen, als Meteorologe muss man sich weitgehend auf Modelle und statistische Outputs verlassen können) etwas lernen könnte. Zitat aus unserer Sturmvorschau: „Schauen wir auf das DWD-MOS, so sehen wir am Beispiel der Station Rünenberg im Basler Jura, dass die Wahrscheinlichkeit für Böen über 100 km/h während 30 bis 36 Stunden über 70 % liegt, und zwar von Sonntagabend bis Dienstagmorgen.“

Zum Vergleich der zum selben Zeitpunkt neueste verfügbare Lauf von Cosmo-D2 (klickmich)

Gezeigt wird die Prognosekarte des französischen Wettermodells mit den zu erwartenden Böenspitzen während der Stunde vor Mitternacht, eingefügt haben wir ein paar ausgewählte Messwerte während dieser Zeitspanne. Wir sehen die Station Rünenberg im Basler Jura mit dem höchsten Messwert von 148 km/h des gesamten Sturms „Sabine“ unterhalb von 1000 m, auch der Spitzenwert auf dem Chasseral mit 144 km/h wurde bereits zu diesem frühen Zeitpunkt erreicht. Nun: Wenn Modell wie MOS im fraglichen Zeitraum Böenspitzen von 100-120 km/h zeigen, dann aber über 140 km/h gemessen werden, dann darf man durchaus von einer faustdicken Überraschung reden. Besser erfasst wurden die Werte für den Hochrhein von Basel bis Schaffhausen wie auch für den Föhnsturm in den Alpentälern, vor allem im St. Galler Rheintal.

Besonders im Fokus standen die zu erwartenden Spitzenwerte beim Eintreffen der Kaltfront am Montagvormittag:

Zum Vergleich der zu diesem Zeitpunkt neueste verfügbare Lauf von Cosmo-D2 (klickmich), hier wird die Sturmspitze zwei Stunden früher erwartet (daher war in unserer Sturmvorschau auch von Montagmorgen die Rede, nicht vom Vormittag).

Die gemessenen Werte in den tiefen Lagen um 10:00 MEZ (+/- eine Stunde) entsprachen sehr gut den Vorstellungen des Modells, insbesondere der Schwerpunkt entlang des Hochrheins und am Rand der östlichen Voralpen wurde sehr gut erfasst, entlang dieser Achse gab es auch die einzigen Blitzentladungen an der Front. Etwas aus dem Rahmen fällt der Messwert vom Zürichberg mit 124 km/h, allerdings ist diese Station wegen ihrer exponierten Lage auf dem Hausdach der ehemaligen meteorologischen Zentralanstalt für solche Spitzen bekannt. Weniger repräsentativ ist diese Station deswegen nicht, steht sie doch für zahlreiche Siedlungen an Hügeln im Schweizer Mittelland und für Böen in Hausdachhöhe, wo jeweils am ehesten mit Sturmschäden zu rechnen ist.

Eine weitere Frage in unserer Sturmvorschau war jene, ob es die Höhenkaltluft auf der Rückseite der Front am Nachmittag in die Nordostschweiz schafft und damit einhergehend schwere Sturmböen in Begleitung von Gewittern auftreten können. Die Unsicherheit diesbezüglich haben wir thematisiert und in der folgenden Animation soll dargestellt werden, wie sich die Prognose von Sonntagmorgen bis Montagmittag für den Zeitpunkt Montag 15:00 MEZ entwickelt hat:

Man erkennt gut, wie die Höhenkaltluft (blau) von Lauf zu Lauf nach Nordosten verschoben wurde. Schlussendlich war die Luftschicht in rund 5500 m Höhe in der Nordostschweiz vier Grad wärmer als noch am Sonntagmorgen gerechnet. Entsprechend war die Labilität weg, es bildeten sich nur harmlose Schauer und der Montagnachmittag war die ruhigste Phase während des Sturms. Ganz sicher war man diesbezüglich aber erst am Montagvormittag, auch als sich abzeichnete, dass die verwellende Kaltfront vom Hoch südwestlich von uns (Genferseeregion mit Luftdruck um 1020 hPa, das ist Hochdruckrandlage) wieder von den Alpen weggeschoben wird. Die Schwierigkeit bezüglich Prognostizierbarkeit von Zeitpunkt und Postion von Wellen innerhalb der Front lässt sich am besten so erklären: Man stelle sich vor, dass sich die Luftmasse an der Frontalzone in Lagen zwischen 1500 und 3000 m mit 120 bis 150 km/h nach Osten bewegt. Entsteht eine Welle nur zwei Stunden später als vom Modell berechnet (das ist im Prognosezeitraum von 24 Stunden ein Klacks), liegt sie also bereits 240 bis 300 km/h abseits der prognostizierten Stelle. Ob Kaltluft auf den Jura trifft oder die bayerischen Alpen, ist für das Schweizer Mittelland nicht ganz unerheblich.

Die nächste Frage war die nach der zweiten Sturmspitze um Mitternacht von Montag auf Dienstag. Sie wurde deutlich kürzer modelliert als jene am Montagvormittag, entsprechend ist hier der Höhepunkt in der Osthälfte der Schweiz dargestellt, im Westen lag er eine Stunde früher:

Zum Vergleich der Prognoselauf von Cosmo-D2 (klickmich), hier wurde der Höhepunkt zwei bis drei Stunden später erwartet.

Im Mittelland wurden die Spitzenwerte vom Vormittag nur punktuell übertroffen, meist lagen sie um 10-20 km/h tiefer. In den Alpentälern, insbesondere im Berner Oberland und im Wallis, war der Sturm am Abend jedoch deutlich stärker, auf den Berggipfeln der Alpen sowieso. Im Grossen und Ganzen wurde aber auch dieser zweite Höhepunkt vom Modell recht gut erfasst, allenfalls mit einer leichten Zeitverschiebung. Einige Stationen, insbesondere in den östlichen Alpentälern, registrierten die höchsten Werte des Sturms allerdings noch später, nämlich am Dienstagmorgen als Begleitung von Schauern in der rückseitigen Kaltluft. Und hierin liegt die Besonderheit von „Sabine“, nämlich in der bereits in der Vorschau erwähnten Dauer. Zwischen den Spitzen im Jura und jenen in den östlichen Alpentälern lagen 36 Stunden, dazwischen gab es im Flachland nur kurze, ein wenig ruhigere Phasen (die aber immer noch Sturmböen brachten). Bei „Petra“ eine Woche zuvor fegte der Sturm innerhalb von etwa sechs Stunden durch (Ausnahme war eine Nachzügler-Böe in Glarus), allerdings mit ähnlich hohen Spitzenwerten im Flachland. Hier der Vergleich der beiden Stürme:

Weil „Burglind“ eingangs erwähnt wurde, hier noch ein Link (klickmich) zu den Spitzenwerten vom 3. Januar 2018.

Es lässt sich festhalten: Auf den Alpengipfeln war „Sabine“ eindeutig stärker als „Petra“, in den meisten Alpentälern ebenfalls. Im Mittelland und im Jura wie auch auf den Voralpengipfeln ist der Vergleich hingegen wesentlich komplexer. Die Tatsache, dass in Thun und Zürich mit 129 bzw. 128 km/h der Sturm „Petra“ lokal höhere Spitzenwerte im Flachland produzierte als „Sabine“, lässt uns zum Anfang dieses Beitrags zurückkommen: Es sind nicht immer die „Monster-Orkane“, welche bei mir vor Ort die grössten Schäden hervorrufen. Es können auch bei gewöhnlicheren Stürmen lokale Spitzen auftreten, die durch die örtlichen Gegebenheiten wie Leitplanken- und Düseneffekte, Fallwinde und Rotoren oder schlicht durch den Zufall eines Volltreffers mit einem eingelagerten Gewitter heruntergemischter Höhenkaltluft Gefahren entstehen. Den Schluss den man daraus ziehen muss: Egal, wie lächerlich die vermeintlich übertriebenen Warnungen und Massnahmen (gesperrte Wälder und Parks, eingestellte Bahnlinien, Schulausfall etc.) teilweise von der Öffentlichkeit gemacht werden: Wenn durch solche Vorsichtsmassnahmen Leben gerettet werden können, dann hat es sich gelohnt.

Neuerungen 2020 Donnerradar

Bodenstationsdaten Delémont

Die 10-minütigen Bodenmessdaten der Station Delémont im Zoomradar. Der Verlauf der Bodentemperatur (grüne Kurve) zeigt eindrücklich die Bildung von Bodennebel frühmorgens um 02.30 Uhr.

Wir wünschen allen ein glückliches Neues Jahr.

Mit dem Jahreswechsel gibt es zwei spannende Neuerungen:

  • Im Zoomradar sind ab sofort Diagramme der Bodenmessdaten eingebettet. Die letzten 24 Stunden der verfügbaren Messreihen werden in voller 10-minütiger Auflösung wiedergegeben.
  • Mit dem Jahreswechsel erhalten wir die Blitzmessdaten von einem neuen Anbieter. Die Höhe der Wolkenblitze ist nicht mehr verfügbar, hingegen wird weiterhin zwischen Boden- und Wolkenblitzen unterschieden.

Details zu den Bodenmessdaten
Die 12 verfügbaren Messparameter werden in vier Diagrammen zusammgefasst:
Diagramm „TEMP“: Temperatur 2m, Temperatur 5cm, Taupunkt (alle in Grad C.) und Feuchte (%).
Diagramm „WIND“: Böenspitze (km/h), Windstärke (km/h), Windrichtung
Diagramm „RELD“: Niederschlag (mm/10 min), Niederschlag aufsummiert (mm), Luftdruck (hPa, reduziert auf Meereshöhe)
Diagramm „GSSD“: Globalstrahlung (Watt/m2), Sonnenscheindauer (min)

Um die Diagramme zu sehen, muss im Zoomradar rechts unten der Button „Boden an“ betätigt werden. Mit dem links angrenzenden Button kann ein Messparameter ausgewählt werden, danach wird beim Überfahren der Stationsfelder in der Karte das passende Diagramm angezeigt.

In der Grafik oben rechts (aufs Bild klicken, um die vergrösserte Version zu sehen) ist als Beispiel das Temperatur/Feuchte-Diagramm der Neujahrsnacht in Delémont eingefügt. Diese Station misst auch die Temperatur auf 5 cm Höhe (grüne Kurve, auch „Grastemperatur“ genannt). Bei klaren Nächten kühlt der Boden infolge Abstrahlung aus, am Boden ist es dann ca. vier Grad kälter als in 2m Höhe. Dies ändert sich bei Bildung von Bodennebel, welche in diesem Beispiel ca. frühmorgens um 02.30 Uhr einsetzt. Die Abstrahlung wird unterbunden, und die Grastemperatur wird auf das Niveau der 2m Temperatur angehoben. Der Effekt wäre auch bei Aufkommen von höher gelegenen Wolkenschichten ähnlich. Somit ist die Grastemperatur, resp. die Differenz zur Temperatur in 2m Höhe, während der Nacht ein indirekter Hinweis auf das Vorhandensein von Wolken oder Nebel. Leider ist die Grastemperatur nicht an allen Messstationen verfügbar.

Details zu den neuen Blitzmessdaten
Wir werden später noch ausführlicher auf unseren neuen Anbieter der Blitzdaten zurückkommen. Der Anbieterwechsel bedeutet den Verzicht auf die Messhöhe der Wolkenblitze. Hingegen kann weiterhin zwischen Boden- und Wolkenblitzen unterschieden werden. Alle anderen Messparameter bleiben gleich. Wir haben vor ca. einem Jahr unsere Kunden angefragt, ob die Messhöhe der Wolkenblitze für sie eine relevante Information ist oder nicht. Die Reaktionen waren einhellig: die Messhöhe der Wolkenblitze wird zwar als hübsche, nicht aber wirklich aussagekräftige Zusatzinformation wahrgenommen. Dies entspricht unserer eigener Erfahrung. Entscheidend z.B. für Warnzwecke ist die Zahl der Wolkenblitze. Eine grosse Häufung von Wolkenblitzen kann auf die baldige Intensivierung einer Gewitterzelle hinweisen. Die zeitliche Entwicklung einer solchen Zelle ist aber im 3D-Radarprofil ebensogut, wenn nicht besser als im Profil der Wolkenblitze zu erkennen. Zudem sind Zweifel an der Präzision der registrierten Messhöhe eines Wolkenblitzes angebracht. Aufgrund dieser Überlegungen werden in Zukunft die Wolkenblitze in den Seitenrissen des 3D-Radars auf einer fixen Höhe, 8 km, wiedergegeben. Dadurch wird das Radarprofil nicht mehr wie bis anhin durch die Blitzwolke überdeckt, bleibt also, auch bei sehr blitzaktiven Gewittern, gut sicht- und interpretierbar.

Der Zoomradar/3D-Radar ist kostenpflichtig und kann in mehreren Versionen bezogen werden
(als Einzelprodukt, Kombiprodukt, mit oder ohne Archivzugang).
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Der Downburst über Birsfelden am 26.7.2019

Webcambild St. Chrischona

Niederschlagsvorhang der Gewitterzelle über Wyhlen, Aufnahme um ca. 20.20 Uhr der Webcam auf dem St. Chrischona, Blick Richtung Süden. Quelle: Swisscom.

Am Abend des 26.7.2019 führten Sturmböen eines starken Gewitters zu erheblichen Schäden in Birsfelden, Muttenz und Münchenstein. Bei der lokalen Polizei wurden knapp 200 Schadenmeldungen registriert. Der grösste Einzelschaden entstand durch das Kippen eines Hafenkrans in Birsfelden. Eine Dokumentation mit Bildern des Schadenereignisses findet sich im Schweizer Sturmarchiv. In diesem Beitrag wird mit Hilfe der Radarbilder und Bodenwindmessungen die Gewitterentwicklung beschrieben, welche schliesslich zur Bildung eines Downbursts führte. Dieser entstand gegen 21 Uhr über Riehen und entlud sich südwärts in Richtung der drei betroffenen Gemeinden. Die Radarsignatur des Downbursts passt sehr gut zu den Windmessungen im Bereich und der nahen Umgebung des Downbursts.

Infos zu Downbursts
Der 26.7.2019 war einer der heissesten Tage des vergangenen Sommers. Die Temperaturen stiegen da und dort nochmals auf über 35 Grad. Eine Tiefdruckrinne im Westen steuerte aber zunehmend feuchte Luftmassen Richtung Zentraleuropa. Dadurch erhöhte sich die Gewitterneigung deutlich. Im Wetterblog von Fabienne Muriset wurde auf ein hohes Sturmpotenzial durch lokale Downbursts hingewiesen. Entscheidend für die Entwicklung von Downbursts sind Einschübe von trockenen Luftmassen in Gewitterwolken. Durch die Verdampfung des Niederschlages, resp. das Schmelzen von Hagelkörnern wird der Luft Wärme entzogen, die Luft wird schwerer und beginnt mit dem Niederschlag Richtung Boden zu fallen. Der Luftstrom kann senkrecht oder schräg gerichtet sein. Am Boden kommt es zu einer Umlenkung, und die Luft breitet sich fächerförmig aus. Je nach Stärke des Luftstromes können dann am Boden lokale, teils schwere Sturmböen auftreten.

Im Gegensatz zu den Tornados sind kurzlebige, «normale» Gewitterzellen häufige Auslöser von Downbursts. Erst in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts wurden die Downbursts von Fujita, einem Gewitterforscher an der Universität von Chicago, als eigenständige Wettererscheinung erkannt und beschrieben. Die treibende Motivation für diese Forschungsarbeit war eine Serie von Unfällen, bei welchen Flugzeuge durch die Abwinde von Downbursts auf dem Boden zerschellten. Die spannende Geschichte der Entdeckung der Downbursts kann in einem Artikel von Wilson und Wakimoto (2001) nachgelesen werden.

Vorgeschichte
Ab Mitte Nachmittag des 26.7.2019 bildeten sich, bei flacher Druckverteilung und schwachen Höhenwinden, erste Gewitter im Berner Oberland und ab ca. 18 Uhr im Jura. Diese Regionen wurden am stärksten von den Gewittern getroffen, lokal gab es bis 100 mm Niederschlag. In der Region Basel blieben die Regensummen unter 40 mm. In der Ost- und Nordschweiz östlich von Basel gewitterte es deutlich weniger, vielerorts blieb es auch komplett trocken, siehe die untenstehende Regensummenkarte des Tages. Die Region um Basel befand sich anscheinend im Grenzbereich zwischen feuchten Luftmassen im Südwesten und etwas trockeneren Luftmassen im Osten. Dieser Cocktail kann für die Entwicklung von Downbursts durchus günstige Voraussetzungen bereitstellen.

Tagessumme des Niederschlags am 26.7.2019. Quelle: www.meteoradar.ch/regenkarten

Ab 20 Uhr zog eine kompakte Gewitterzelle von Rheinfelden langsam westwärts Richtung Basel. Das um 20.20 Uhr aufgenommene Webcambild der Niederschlagskaskade (siehe rechts oben) zeigt Anzeichen einer Verwirbelung in Bodennähe an der Frontseite des Niederschlagsvorhanges. Bereits zu diesem Zeitpunkt könnte ein Vorläufer-Downburst den Boden erreicht haben. Zwanzig Minuten später wurde im Radarbild ein Neuanbau über Riehen, knapp nördlich der bestehenden Zelle sichtbar, welche sich zu diesem Zeitpunkt ziemlich exakt über Birsfelden befand. Dieses neue Zentrum blieb während der folgenden 10 Minuten über Riehen ortsfest und bewegte sich danach etwas nordwärts, bevor es sich auflöste und vom Radarbild verschwand. Das 3D-Radarbild um 20.45 Uhr (siehe nächste Abbildung) zeigt, nebst der Niederschlagskarte, zwei Seitenprojektionen, welche den Höhenbereich 0 – 18 km und damit Höhenrisse durch die projizierten Gewitterzellen wiedergeben. Nur die Seitenprojektion in W-E Richtung am rechten Bildrand ist auswertbar, da die Seitenprojektion der Basler Zelle in S-N Richtung durch eine starke Gewitterzelle über der Po-Ebene gestört wird. Im Seitenriss rechts ist die rot-rosa Starkregen- und Hagelsäule über Riehen bei y-Koordinate 270, markiert durch eine graue horizontale Linie, gut erkennbar.

Radarbild um 20.45 Uhr mit Seitenrissen rechts und oben. Für Details siehe Text. Quelle: meteoradar.ch, , Datenquelle: Meteoschweiz

Ausschnitte aus den Seitenrissen rechts der 3D-Radarbilder im Zeitbereich 20.45 –
21.00 Uhr. Die pink-rote Säule in der jeweiligen Bildmitte (bei y-Koordinate 270) zeigt die
Niederschlagskaskade der höchsten Intensitätsstufe des Gewitterzentrums über Riehen. Der
schwarze Strich markiert die maximale Höhe dieser Niederschlagssäule. Diese Höhe sinkt
innert 5 Minuten (von 20.50 bis 20.55 Uhr) von 9 auf 5 km, und nochmals 5 Minuten später
auf 3 km Höhe. Quelle: meteoradar gmbh, Datenquelle: Meteoschweiz

Bildung des Downbursts
In der Abb. oben wird ein Ausschnitt aus den West-Ost Projektionen der Riehener Zelle von 20.45 bis 21.00 Uhr wiedergegeben. Zur besseren Darstellung sind die Bildausschnitte um 90 Grad gedreht. Die maximale Höhe der pink-roten Säule (die Starkniederschlagsszone über 100 mm/h, evtl. auch begleitet von Hagel) ist mit einer schwarzen horizontalen Linie markiert. Diese Höhe sinkt ab 20.50 Uhr von zunächst 9 auf 5 km Höhe (5 Minuten später) und auf 3 km Höhe nochmals 5 Minuten später. Anscheinend kollabiert die Zelle um 20.50 Uhr, der Aufwind, welcher den Niederschlag in der Höhe hält, bricht zusammen und macht einem Abwind Platz, welcher als Quelle eines Downbursts angesehen werden kann. Die Verdampfung des Niederschlages in einem Einschub von trockener Luft gilt in der Regel als der entscheidende Prozess, welcher das betroffene Luftpaket in Bodenrichtung beschleunigt. Aus diesem Grund gehen wir davon aus, dass sich die Quelle des mutmasslichen Downbursts im Bereich oder in der Nähe des Niederschlagsmaximums befindet. Das wäre dann ebenfalls die Region über der Ortschaft Riehen.

Der Standort Riehen befindet sich im Norden der drei von den Sturmschäden betroffenen Gemeinden Muttenz, Birsfelden und Münchenstein. Damit kann das folgende Szenario formuliert werden, welches erklärt, wie es zu den Sturmschäden in den drei Gemeinden kam, vgl. hierzu untenstehende Abbildung.

Schematische Darstellung des mutmasslichen Downbursts. Quelle Kartenhintergrund: Swisstopo

Der Downburst bewegte sich auf einer schräg nach Süden gerichteten Achse in Richtung Boden und breitete sich danach in Richtung Süden aus. Das Schadengebiet umfasst etwa eine Fläche von 6×3 km. Es gibt mehrere Faktoren, welche dieses Szenario unterstützen. Der wichtigste Faktor stammt von der Windmessung des Kraftwerks Birsfelden, welche in der folgenden Abbildung wiedergegeben ist. Diese Grafik zeigt eine kurzlebige Windspitze von 85 km/h um ca. 20.50 Uhr. Die Windrichtung zu diesem Zeitpunkt ist aus Nordosten. Sowohl der Zeitpunkt der Windspitze wie auch die Windrichtung passen perfekt zum beschriebenen Szenario, siehe obenstehende Abbildung. In dieser Abbildung sind drei weitere Windmessungen eingetragen. Die stärkste Windböe (113 km/h, Quelle: Sturmarchiv) stammt vom Standort Basel St. Jakob-Park. Allerdings sind weder der Zeitpunkt dieser Messung noch die gemessene Windrichtung bekannt. Von der Meteoschweiz sind weitere Windmessungen an den Standorten Basel-Binningen und St. Chrischona-Turm verfügbar. Die dort gemessenen Böenspitzen sind geringer, aber die Windrichtungen bestätigen ein Auseinanderfliessen («divergente» Strömung) der Luftmasse zwischen den beiden Stationen, vgl. die Windvektoren in der obenstehenden Abbildung, gültig für den Zeitpunkt 20.55 Uhr.

Registrierung von meteorologischen Messdaten beim Kraftwerk Birsfelden. Zur
Bestimmung der Winddaten zum Zeitpunkt des Downbursts wurden einige Hilfslinien
eingezeichnet. Um 20.50 Uhr wird eine kräftige, kurzzeitige Böenspitze von 85 km/h
registriert. Die Windrichtung (mit einem roten Kreis markiert) ist zu diesem Zeitpunkt aus
Nordosten. Die Verläufe der Temperatur, des Luftdruckes und des Niederschlages reagieren
ebenfalls mit heftigen Ausschlägen zum gleichen Zeitpunkt.
Quelle: sturmarchiv.ch, Datenquelle: meteo.srf.ch

Windspitzen im Bereich des Downbursts
Es stellt sich die Frage, in welchem Bereich die maximalen Sturmböen des Downbursts einzuordnen sind. Die beiden Windmessungen im Schadenbereich geben nur eine sehr unvollständige Antwort. Die Böenspitzen variieren bei solch lokalen Sturmereignissen bereits auf einer Skala von 10 – 100 m. Die Schäden selbst geben mehr Aufschluss über die Sturmstärke, allerdings nur mit Hilfe von Erfahrungswerten, welche zur Definition von Schadenskalen geführt haben. Die bekannteste Skala ist die Fujita-Skala, welche im Jahr 2007 zur sog. „EF-Skala“ („enhanced Fujita-Skala“) modifiziert wurde. Aufgrund der Schadenbilder im Sturmarchiv gehen wir davon aus, dass mittelgrosse Bäume entwurzelt oder gebrochen sind. Damit liesse sich das Ereignis als EF1, vielleicht sogar als EF2 klassieren. Allerdings fehlen, nebst den gefallenen Bäumen, weitere Hinweise, welche die Stärke EF2 unterstützen. Wir gehen deshalb davon aus, dass die Spitzenböen im Bereich des Downbursts Geschwindigkeiten von ca. 150 km/h erreicht haben. Diese Werte sind wohl da und dort, aber nicht überall im Bereich des Downbursts aufgetreten. Höhere Spitzenwerte als 150 km/h (bis Stufe EF2 oder 200 km/h) würden wir nicht ausschliessen, aber von einer geringen Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens ausgehen. Diese Aussage liesse sich mit einer gründlicheren Auswertung der zahlreichen Schadenmeldungen weiter präzisieren. Hingegen kann der Kranschaden aus unserer Sicht nicht dazu verwendet werden, die Sturmstärke abzuschätzen, da es sich um ein unübliches Bauwerk handelt, für welches kaum genügend zahlreiche Schadenbeobachtungen aufgrund von Sturmböen vorliegen.

Druckminimum vor Eintreffen der Sturmböen
Zum Schluss dieses Blogs wenden wir uns nochmals der obenstehenden Messgrafik beim Kraftwerk Birsfelden zu. Nebst den Windböen und der Windrichtung sind auch die weiteren Ausschläge der Messkurven zum Zeitpunkt des mutmasslichen Downbursts bemerkenswert. In kurzer Zeit fielen etwas über 20 mm Niederschlag, und die Temperatur sank um 10 Grad. Sehr spannend ist der Druckverlauf. Ein kurzzeitiger Abfall des Luftdrucks um 6 hPa führt, vor Eintreffen der Sturmböen, zu einem Druckminimum, einer Art „Luftloch“. Wodurch wurde dieses Luftloch generiert? Wir haben eine einzige Publikation gefunden, in welcher ein mindestens qualitativ vergleichbarer Druckverlauf bei der Passage eines Downbursts gezeigt wird (Mahale und Zhang, 2016, siehe Figur 3a). In jener Studie wurde ca. 15 min vor Eintreffen der Downburst-Böen ebenfalls ein Druckminimum beobachtet. Der Druckabfall war mit 2 hPa deutlich weniger ausgeprägt als in unserem Fall. Nichtsdestotrotz könnte die bei Mahale und Zhang gegebene Interpretation des Druckminimums auch in unserem Fall zutreffen: „It is speculated that the pressure decrease ahead of the gust front was dynamically induced by converging and rising air along the leading edge of the gust front.“ Dies würde bedeuten, dass eine Aufwindzone, eine Art „Staubsauger“ über dem Standort der Druckmessung, den Druckabfall am Boden ausgelöst hat. Diese Annahme lässt sich nicht weiter verifizieren. Wir sehen sie jedoch trotzdem als plausibel an, vor allem deshalb, weil uns eine alternative Erklärung fehlt.

Wie häufig sind Downbursts?
Downbursts in der Schweiz sind keine seltenen Ereignisse. Auf jeden Fall sind sie markant häufiger als Tornados. Im Sturmarchiv sind über die letzten Jahre ca. 5 – 10 Downbursts pro Jahr dokumentiert. Aus dieser Angabe lässt sich mit einer Überschlagsrechnung die Wiederkehrperiode von Downbursts an einem festen Standort abschätzen. Für diese Milchbüechlirechnung müssen weitere Annahmen getroffen werden:
– Pro Jahr wird mit 10 Ereignissen gerechnet, unter der Annahme, dass nicht alle Ereignisse im Sturmarchiv erfasst sind.
– die unbewohnten Bergregionen werden ausgeblendet, ohne diese rechnen wir mit einer „bevölkerten Flachlandfläche“ von ca. 20’000 Quadratkilometer.
– Alle Downbursts haben eine „einheitliche“ Schadenfläche von 20 Quadratkilometern.
Mit diesen Annahmen dauert es 100 Jahre, bis die aufsummierte Schadenfläche der definierten Flachlandfläche entspricht. Die 100 Jahre können also als mittlere Wiederkehrperiode angesehen werden. Selbstverständlich gibt es markante lokale statistische Abweichungen. Wenn man ein statistisches Verteilmodell der Downburstflächen zugrundelegt, dann muss man über viele Jahrhunderte aufsummieren, bis sich die statistischen Zufallsschwankungen der Wiederkehrperiode ausgleichen. Es kommt dazu, dass sich die Wiederkehrperiode regional ändert, je nachdem, ob Gewitter mit Downburst-Potenzial häufiger oder weniger häufig sind. Und die Schadenfläche der Downbursts variiert selbstverständlich ebenfalls, wir wissen nicht, ob die angenommene mittlere Schadenfläche von 20 Quadratkilometern zutrifft oder nicht.

Gemäss den Klimaszenarien für die Zukunft wäre mit einer Zunahme von Schadenereignissen durch Downbursts in der Schweiz zu rechnen. Da sich die Polregionen stärker erwärmen als die Tropen, dürfte sich in Zukunft der Jetstream in mittleren Breiten abschwächen. Der 26.7.2019 war ein typischer Gewittertag, wie er in Zukunft öfters auftreten kann: begleitet von schwachen Höhenwinden (schwacher oder nicht existierender Jetstream) in einer Umgebung, in welcher die Luftfeuchtigkeit vielerorts, aber nicht überall für die Gewitterbildung ausreicht. Demgegenüber scheinen Gewittertage mit starken Höhenwinden (starker Jetstream) – ideal für die Bildung von Superzellen mit langen Hagelzügen und gelegentlichen Tornados – seltener zu werden. Dies war jedenfalls auch mein persönlicher Eindruck der letzten Jahre. Somit dürfte es sich lohnen, dem Phänomen der Downbursts in der Schweiz mehr Beachtung zu schenken.

Dieser Blog entstand aus einem internen Bericht zu Handen eines Kunden von meteoradar. Wir danken den Betreibern des Sturmarchivs für ihre langjährige, hartnäckige und sorgfältige Erhebung der meteorologischen Schadenereignisse in der Schweiz.

Analyse Gewittersturm Zentralschweiz 06.07.2019

Böenfront über Bern am 06.07.2019 14:00 MESZ

Manche Ereignisse eignen sich geradezu exemplarisch, um als Lehrstück für zukünftige Gewitterprognosen herzuhalten. Ein solches Beispiel ist der Gewittersturm vom 06.07.2019, der in der Zentralschweiz grosse Schäden anrichtete und mehrere Verletzte durch entwurzelte Bäume forderte (Spitzenböe von 136 km/h an der SwissMetNet-Station auf der Luzerner Allmend). Bereits am Vorabend wurde vor den heftigen Gewittern mit zu erwartenden schweren Sturmböen gewarnt (siehe Gewittervorschau vom 05.07.2019). Allerdings hielten sich die Gewitter weder an die geographischen noch an die zeitlichen Vorgaben der Prognose, doch das ist ein anderes Thema… Wir wollen hier kurz und bündig die Ursache der Orkanböen erläutern und was auch der Laie aus diesem Beispiel für die Zukunft lernen kann.

Einleitend müssen wir kurz ein paar Grundbegriffe erklären. Sturmwinde als Begleiterscheinung von Gewittern haben drei wesentliche Ursachen:
Tornados (in der Schweiz ein seltenes Ereignis und für unseren Fall nicht von Belang, weshalb hier nicht weiter darauf eingegangen wird).
Druckwellen. Sie entstehen durch den Temperaturunterschied z.B. an Kaltfronten, aber auch in grösseren Gewitterclustern und sind ein grossskaliges Phänomen. Weil kalte Luft schwerer ist als warme, entsteht unter einer Gewitterzelle ein Überdruck, der sich von der Zelle oder dem Cluster in alle Richtungen weg ausgleichen möchte, wobei am effizientesten der Weg hin zum tiefen Luftdruck, also in die warme Vorderseite gesucht wird. Je älter eine Gewitterzelle wird, umso weiter voraus eilt eine Druckwelle dem eigentlichen Gewitter. Eine Druckwelle kann also gut eine halbe Stunde oder im Extremfall auch mehr vor einem Gewitter an einem bestimmten Ort eintreffen (Sturm aus heiterem Himmel) und daher recht zuverlässig und mit genügend Vorwarnzeit prognostiziert werden.
Downbursts oder zu Deutsch Gewitterfallböen. In dem Moment, wo innerhalb einer Gewitterzelle der Niederschlag in eine trockene Luftschicht fällt, verdunstet ein Teil des Niederschlags. Der Vorgang der Verdunstung entzieht der Umgebung Energie, wodurch sich die Luft abkühlt und schwerer wird, sie fällt wie ein Sack zusammen mit dem kalten Niederschlag (z.T. Hagel) zu Boden und breitet sich dort in alle Richtungen aus, wobei der stärkste Strom wiederum zum tiefen Luftdruck, also zur warmen Vorderseite gerichtet ist. Gewitterfallböen sind ein kleinskaliges Phänomen von oft nur ein bis zwei Kilometern Durchmesser und treten vor allem an noch relativ jungen Gewitterzellen auf. Die aufmerksame Leserschaft hat jetzt bestimmt schon gemerkt, dass mit der Alterung eines Gewitters sich die Downbursts zu grossräumigeren Druckwellen umwandeln können.

Widmen wir uns also unserem konkreten Fall. Bereits am Vormittag zog eine schwache Gewitterstörung durch das westliche Mittelland, um sich auf dem Weg nach Osten allmählich aufzulösen. Das hinterliess bis 13:00 MESZ folgendes Bild:

Das gesamte westliche Mittelland bis zum Napfgebiet wurde durch die Niederschläge angefeuchtet und abgekühlt (im Schnitt Mittagstemperaturen um 20 Grad), während in den Alpentälern und im östlichen Mittelland trockene 25-28 Grad vorherrschten. Im Waadtländer Jura sieht man zu diesem Zeitpunkt bereits das Übergreifen eines grösseren und bereits recht alten Gewitterclusters. Die Frage war nun, was passiert mit diesem Cluster, sobald er über den Jura ins Mittelland zieht? Die vorangegangene Gewitterlinie hatte der Atmosphäre bereits ein gutes Stück Energie entzogen, somit war zu erwarten, dass sich der Cluster aus Frankreich in diesem Gebiet abschwächen würde, weil ihm hier sowohl die Nahrung wie auch die orographische Unterstützung fehlt (wenngleich er noch genug Schwung in Form von Blitzaktivität, Starkregen und Wind mitbringen würde, bevor er endgültig stirbt). So waren auch die Böen in der Westschweiz von 70-80 km/h nicht weiter beunruhigend und im Rahmen der Erwartungen. Diese Windgeschwindigkeiten haben wir als Druckwelle durch das gesamte Mittelland erwartet und entsprechend in einem Update des Unwetterberichts von meteoradar veröffentlicht, was auch ganz gut gepasst hat, wenn man sich die Böenspitzen im Mittelland anschaut (Klick ins Bild öffnet die Originalgrösse):

Werte über 80 km/h im Mittelland stammen fast allesamt von exponierten und erhöhten Stationen, auch das wurde im Unwetterbericht erwähnt. Man sieht also an diesem Beispiel: Die Druckwelle eines alternden Clusters kann ganz gut prognostiziert werden, wenn nichts dazwischen kommt. Doch nun müssen wir uns (leider) auch dem „Dazwischengekommenen“ widmen. Es ist in der Karte durch orange bzw. rote Markierungen hervorgehoben. Was ist geschehen?

Wir haben einleitend erläutert, dass Downbursts dann auftreten, wenn der Niederschlag eines relativ jungen Gewitters in eine trockene Luftschicht fällt. Angesichts der durch die erste Gewitterline angefeuchteten Luftschicht im Mittelland bestand dort diesbezüglich nur eine geringe Gefahr. Auch entstand in diesem Gebiet kaum Hagel, aber durchaus sehr starker Regen, der aber dank der raschen Zuggeschwindigkeit kaum Probleme bereitete. So sehr „waagrecht schiffen“ bei Böen um 70 km/h beeindrucken mag: Es gehört zu jedem durchschnittlich kräftigen Gewitter, die dadurch entstehenden Gefahren sind aber überschaubar und daher nach unserem Verständnis kein schweres Unwetter.

Wenn wir aber die Niederschlagssummenkarte mit der Karte der Böenspitzen vergleichen, dann fällt auf, dass die stärksten Böen genau dort aufgetreten sind, wo zuvor noch kein Niederschlag gefallen war. Hier war also offensichtlich noch eine sehr trockene Luftschicht vorhanden. Am Genfersee waren die Böen noch vergleichsweise moderat (die 110 km/h wurden in Oron gemessen, diese Station steht abseits von Dörfern auf einem exponierten Hügel). Schauen wir genau hin, wie sich der alte Cluster abgeschwächt hat, und was an seiner Vorderseite geschehen ist:

Offensichtlich hat der Outflow (= Druckwelle) des Clusters auf der Vorderseite neue Entwicklungen getriggert. Im nördlichen Teil des Clusters, also im Mittelland, waren diese wie oben geschildert vergleichsweise harmlos (mit Ausnahme der Hagelzelle, die vom nördlichen Jura ins Baselbiet zog). Der südliche Teil des Clusters zog aber in die warme und trockene Grundschicht und wurde zusätzlich durch die Hebung an den Voralpen reaktiviert. Die 94 km/h aus Thun waren noch nicht weiter beunruhigend, da diese Station bei Westwind für ihre Anfälligkeit auf heftige Böen bekannt ist. Nordöstlich von Thun entstanden jedoch an der Front des Clusters neue Zellen in sehr kurzer Zeit. Als die Meldung von 120 km/h aus dem Entlebuch (Schüpfheim) eintraf, war es für eine Warnung bereits zu spät: Kurz darauf traf die volle Wucht der Böenfront auf den Pilatus (162 km/h) und der Downburst einer dieser jungen Vorläuferzellen die Stadt Luzern (135 km/h). Auf dem weiteren Weg nach Osten waren die Böen dann wieder gemässigter mit Werten zwischen 80 und 100 km/h, was wiederum auf die Alterung der Zellen schliessen lässt: Aus den Downbursts ist wieder eine „normale“ Druckwelle geworden.

Dieser Fall zeigt einerseits die Dynamik solcher Gewitterlagen auf (zwischen dem Eintreffen der Böenfront in Bern und Luzern lagen gerade mal 50 Minuten, sie war also im Schnitt mit 72 km/h unterwegs). Andererseits werden dadurch auch die Grenzen der Warnmöglichkeiten schonungslos aufgedeckt. Vor einer Druckwelle kann man wie gezeigt sehr gut eine Stunde (oder im Idealfall sogar länger) im Voraus warnen. Auf die Gefahr von Downbursts könnte man zwar sehr allgemein hinweisen, sie nützen aber dem Nutzer konkret nichts, weil der Zeitpunkt und der Ort des Auftretens immer nur sehr kurzfristig absehbar ist. Im Rahmen einer professionellen Intensivüberwachung z.B. eines Festes, von Freilichttheatern oder eines Sportanlasses beträgt die Vorwarnzeit in solchen Fällen oft nur etwa eine Viertelstunde. Umso wichtiger ist es, dass die Veranstalter für solche Fälle bereits im Voraus Notfallpläne bereit halten, die bei einer Warnung sofort umgesetzt werden können.

Und was kann der normale Bürger daraus lernen, wenn er einfach draussen unterwegs ist? Der wichtigste Tipp einer Meteorologin mit langjähriger Erfahrung im Warnmanagement: Verlassen Sie sich nicht einfach auf ihre Wetter-App, diese kann wie im jüngsten Fall alle drei Stunden etwas völlig anderes anzeigen, und das erst noch falsch! Wenn der meteoradar-Wetterbericht vor möglichen schweren Gewitter warnt, behalten Sie das Niederschlagsradar im Auge. Zieht ein grösseres Gewitter, auch wenn es noch weit entfernt ist, in Ihre Richtung, überlegen Sie rechtzeitig, wo Sie sich in Sicherheit bringen können. Zieht die Wolkenfront über dem Horizont auf, kann es bei solchen Lagen oft sehr rasch gehen: 10 Kilometer werden von der Böenfront in weniger als 10 Minuten zurückgelegt. Sieht der Himmel so aus wie im Titelbild, dann stehen die Sturmböen unmittelbar bevor (ca. 1 Minute!). Befinden Sie sich zudem in einer trockenen Luftmasse mit guter Fernsicht, ist die Gefahr sehr heftiger, lokal begrenzter Gewitterfallböen deutlich erhöht. Dies umso mehr, wenn diese durch Bergflanken oder in einem Tal zusätzlich kanalisiert und beschleunigt werden können.

Kommen Sie auch weiterhin gut und sicher durch den Sommer!

Unsere Dienstleistung am Beispiel 08.08.2015, Thunerseespiele

Unwetter-Prognose von fotometeo Muriset unter dem Radarbild von meteoradar.ch. Der Screenshot zeigt die Prognose vom Mittag und die Situation um 20:25 MESZ mit einem Gewitter genau über Thun

Unwetter-Prognose von fotometeo Muriset unter dem Radarbild von meteoradar.ch. Der Screenshot zeigt die Prognose vom Mittag und die Situation um 20:25 MESZ mit einem Gewitter genau über Thun

„Wetterprognose war Lotterie“ titelt heute die „Berner Zeitung“ in ihrer Online-Ausgabe zu den Ereignissen am Wochenende vom 8./9. August 2015. Ist dem wirklich so? Je nach Standpunkt kann man dem zustimmen, doch so plakativ darf diese Aussage nicht stehen gelassen werden. Wenig hilfreich ist aus unserer Sicht der Tipp eines Mitbewerbers in besagtem Artikel, bei Wetterlagen mit Gewitterrisiko mit einem Blick aus dem Fenster die Lage kurzfristig zu beurteilen: Für den Grillabend im eigenen Garten mag das durchaus sinnvoll sein. Für Veranstalter, welche für das Wohlergehen ihrer Gäste und Mitwirkenden die Verantwortung tragen und oft schon am Mittag entscheiden müssen, ob und allenfalls mit welchen Vorsichtsmassnahmen ihr Anlass am Abend durchgeführt werden kann, wäre dieser Blick aus dem Fenster wie am vergangenen Samstag trügerisch. In solchen Fällen helfen nur die langjährige Erfahrung und das Gespür von Meteorologen, die sich auf genau solche Fälle spezialisiert haben. Am Beispiel der von uns betreuten Thunerseespiele möchten wir aufzeigen, wie eine solche Beratung aussieht.

Freilichtveranstalter müssen oft aus logistischen Gründen und um die Gäste frühzeitig informieren zu können, bereits am Mittag darüber entscheiden ob ihr Programm am Abend durchgeführt werden kann oder nicht. In den meisten Fällen ist diese Prognose-Vorlaufzeit problemlos, sowohl bei stabilen Hochdrucklagen wie auch bei Tiefdruckeinfluss mit breiten Fronten und relativ gut vorauszuberechnenden Niederschlagsgebieten. Am heikelsten ist die Entscheidung jeweils bei Gewitterlagen, wo auch mit der heutigen Technik der genaue zeitliche und örtliche Verlauf erst sehr kurzfristig (bestenfalls zwei Stunden, in der Regel weniger) sicher prognostiziert werden kann. In solchen Fällen kann einzig eine Risikoabwägung abgegeben werden: Welche Intensitäten (Blitzaktivität, Sturmgefahr, Hagel, Überflutung) gibt die Luftmasse her? Über welchen Gebieten entstehen die Gewitter bevorzugt bei der vorherrschenden Grosswetterlage und welche Zugbahn nehmen sie? Wettermodelle geben Anhaltspunkte, sind aber je nach Lage wie bei unserem Beispiel vom 08.08.2015 sehr widersprüchlich, sodass oft nur die langjährige Erfahrung von Meteorologen weiterhilft, die sich auf die Gewitterklimatologie des Alpenraums spezialisiert haben.

Anhand dieser Erfahrung wurde von uns die Wahrscheinlichkeit, dass am Abend ein heftiges Gewitter die Region Thun treffen könnte, als hoch eingestuft. Die sehr warme und schwüle Luftmasse sowie die Verteilung der Windrichtung in der Höhe hielt zudem ein Potenzial für Sturmgefahr am exponierten Festgelände sowie von grösserem Hagel bereit. Der Entscheid der Verantwortlichen, die Vorstellung zu verschieben, war somit folgerichtig, wenn auch unpopulär. Denn auf den öffentlichen Kanälen wurde den ganzen Tag wie schon am Vorabend herausgestrichen, dass die Gewitter am Samstag schwächer bzw. weniger verbreitet auftreten würden als noch wenige Tage zuvor prognostiziert. Das war aus gesamtschweizerischer Sicht zwar richtig, unterschlägt jedoch das lokale Gefahrenpotenzial. Nicht wenige Besucher, die am Abend die Thunerseespiele besuchen wollten, wurden zudem beim nachmittäglichen „Blick aus dem Fenster“ eines nahezu wolkenlosen Himmels über weiten Teilen der Alpennordseite gewahr:

Satellitenbild vom 08.08.2015, 14:00 UTC = 16:00 MESZ  (Quelle: Eumetsat, chmi.cz)

Satellitenbild vom 08.08.2015, 14:00 UTC = 16:00 MESZ (Quelle: Eumetsat, chmi.cz)

Da gleichzeitig am Nachmittag Wettermodelle, welche weit verbreitete Wetter-Apps beliefern, die Gewittertätigkeit am Abend vom Berner Oberland bis in die Ostschweiz völlig aus dem Programm strichen, liessen sich einige Besucher des Anlasses auf der Facebook-Seite des Veranstalters zu empörten Kommentaren über die verschobene Vorstellung hinreissen. Wir befinden uns eben im Zeitalter der allumfassenden und allgegenwärtigen Information, deren Qualität der nicht geschulte Laie keineswegs zu beurteilen in der Lage ist. Da aufgrund der meist sehr billigen, wenn nicht gar kostenlosen Hilfsmittel jedermann/frau zum Wetterexperten aufgestiegen ist, kommt es nicht selten zu fatalen Fehleinschätzungen. Was bei privaten Anlässen und Unternehmungen meist glimpflich ausgeht oder nur wenige Personen betrifft, hat jedoch vor zwei Jahren an einem Grossanlass an einem anderen Schweizer See bei ähnlicher Wetterlage viele Verletzte und gar ein Todesopfer gefordert. Die Besucher der Thunerseespiele hatten Glück, dass der Veranstalter verantwortungsvoll mit der Sicherheit seiner Gäste und Mitwirkenden umgeht und sich eine professionelle Beratung leistet und sich im Zweifelsfall gegen das Risiko entscheidet.

Ein über den Savoyer Alpen entstandener Gewitterkomplex zog im Lauf des frühen Abends langsam nordostwärts über das Unterwallis und via Waadtländer Alpen ins westliche Berner Oberland. Exakt zum geplanten Spielbeginn traf das Gewitter in Thun ein. Der gewaltige Platzregen hätte jedenfalls einen Abbruch der Vorstellung bewirkt, bzw. die Gäste wären aufgrund der durch fotometeo Muriset und meteoradar überwachten Wetterlage noch vor Vorstellungsbeginn nach Hause geschickt worden. Die etwas westlich der Stadt gelegene Station von MeteoSchweiz meldete Windböen von 54 km/h, direkt am Seeufer werden in der Regel höhere Werte erreicht. Die Blitzortung ergab während der ersten Stunde der geplanten Spielzeit 11 Blitzeinschläge im Umkreis von 3 km um die Bühne, der naheste Einschlag war nur 900 m entfernt. Das Risiko eines Blitzschlages in das Festgelände kann somit auf etwa 1:50 geschätzt werden. Ein Blitzschlag in die mit annähernd 2000 Menschen voll besetzte Tribüne wäre verheerend, auch bei einer rechtzeitigen Evakuation wären immer noch viele Leute im Freien bzw. im Zelt unzureichend geschützt und die Folgen von Hektik bzw. Panikreaktionen wären nicht absehbar.

Die nachfolgende Regensummenkarte von Samstag 08:00 bis Sonntag 08:00 MESZ zeigt sehr schön die Zugbahn des Gewitters, das aus Südwesten kommend bei Thun nach Norden abbog und in der Folge über das Emmental und den Jura bis ins Baselbiet zog:

20150810-3Dem umsichtigen Handeln der Veranstalter sei Dank wurde niemand dem Risiko eines noch heftigeren Gewitters ausgesetzt, das bei dieser Wetterlage durchaus möglich gewesen wäre. Am gleichzeitig stattfindenden Stadtfest in Thun (bedauerlicherweise nicht unser Kunde) wurden die Gäste hingegen vom Gewitter überrascht, die laufenden Konzerte mussten abgebrochen werden.

Das Konzept mit der Zusammenarbeit von fotometeo Muriset und meteoradar GmbH hat sich in den letzten Jahren nicht nur bei den Thunerseespielen, sondern auch bei etlichen anderen Anlässen bewährt. Während meteoradar.ch die Niederschlags- und Blitzdaten übersichtlich aufbereitet zur Verfügung stellt und automatische kurzfristige Lokalprognosen anbietet, ergänzt fotometeo Muriset diesen Dienst durch die persönliche Beratung. Diese umfasst je nach Bedürfnis des Kunden eine mittelfristige Prognose über mehrere Tage, Beratungsgespräche über die Durchführbarkeit von Anlässen im Lauf des Tages sowie bei Bedarf die zeitnahe Überwachung und Einschätzung der Gefahrenlage mit aktiver Warnung im Akutfall, damit rechtzeitig sinnvolle Massnahmen vor Ort eingeleitet werden können. Diese Dienstleistung eignet sich besonders für kleinere bis mittelgrosse Anlässe wie Freilichttheater, Konzerte, Openair-Kinos, Sportveranstaltungen und Vereinsanlässe jeder Art, die den Risiken von Unwettern ausgesetzt sind. Egal ob nur für ein Wochenende oder für eine ganze Saison, die Betreuung erfolgt jeweils durch dieselbe Person mit langjähriger internationaler Erfahrung im Unwetterwarndienst und hervorragender Ortskenntnis. Dank der persönlichen und flexiblen Betreuung ohne Schichtwechsel und zu jeder Uhrzeit ist eine sehr hohe Konsistenz der Prognoseleistung gewährleistet, denn fixe Dienst- bzw. Bürozeiten sind bei uns ein Fremdwort. Die Leistungen (Abwägung zwischen automatischen und personalisierten Prognosen) werden individuell den Risiken der Veranstaltung, deren Grösse und der Umgebung (Rückzugsmöglichkeiten) angepasst und sind somit dank flexibler Preisgestaltung auch für kleine Anlässe mit schmalem Budget bezahlbar.

Wenn Sie also einen solchen Anlass planen oder für dessen Sicherheit verantwortlich sind, zögern Sie nicht mit uns Kontakt aufzunehmen. Wir werden gemeinsam die für Sie geeignetste Variante eruieren und sichern Ihnen eine unkomplizierte und zuverlässige Betreuung zu.

Radarloop vom 08.08.2015 09:00 bis 23:55 MESZ (Archiv Donnerradar von meteoradar.ch, kostenpflichtig)

Radarloop vom 08.08.2015 09:00 bis 23:55 MESZ (Archiv Donnerradar von meteoradar.ch, kostenpflichtig)

Eröffnung der potenziellen Gewittersaison

Die Schauerzelle zwischen Grenchen und Lyss um 18:23 Uhr, gesehen von der Mündung des Broyekanals in den Neuenburgersee

Noch überwiegt der Jööh-Faktor: Die Schauerzelle zwischen Grenchen und Lyss am 18.03.2015 um 18:23 Uhr, gesehen von der Mündung des Broyekanals in den Neuenburgersee

Am Freitag beginnt gerade mal der kalendarische Frühling, und wir wollen bereits die Gewittersaison eröffnen? So seltsam es klingen mag, aber mit dem Erreichen des Gleichstands zwischen Tag und Nacht nähern wir uns mit grossen Schritten den Voraussetzungen an, bei denen Gewitter nicht nur an Kaltfronten oder unter Höhenkaltluft entstehen. Bei optimalen Bedingungen können sich breits jetzt sogenannte Wärmegewitter, also kurzlebige Einzelzellen entwickeln. Am 18.03. hat jedenfalls nicht allzu viel gefehlt.

Wie das nachfolgende Radarbild von 18:20 Uhr MEZ zeigt, entstanden über den Vogesen, am Jurasüdfuss zwischen Grenchen und Lyss sowie an den Voralpen südlich von Thun kleine Schauerzellen mit Zugrichtung Süd-Südwest:

Die Aufnahme aus dem Donnerradar-Archiv (kostenpflichtig) zeigt um 18:20 Uhr mehrere kleine Schauerzellen

Die Aufnahme aus dem Donnerradar-Archiv (kostenpflichtig) zeigt um 18:20 Uhr mehrere kleine Schauerzellen

Diese kleinen, nur wenig mehr als eine halbe Stunde existierenden Zellen sind die Vorboten dessen, was uns bei noch höherem Sonnenstand schon bald wieder erwartet. Die Meteoradar-Prognose am Vorabend war vorsichtig formuliert und am Morgen bekräftigt worden, denn die Zutaten stimmten:

  • Allgemein flache Druckverteilung über Mitteleuropa mit einer fragilen Hochdruckbrücke im Norden und je einem Höhentief über Spanien und Osteuropa.
  • Knapp ausreichende Labilität mit einem Spread von 27 Grad zwischen 850 und 500 hPa
  • Feuchte Grundschicht mit tagsüber kräftiger Erwärmung (verbreitet 16 bis 19 Grad)
  • Gegen Abend auffrischender Nordwind setzt an orografischen Hindernissen (Vogesen, Jura, Voralpen) lokale Hebung in Gang

Die Voraussetzungen reichten für Schauerzellen mit einem Wolkentop von 5000 bis 6000 m aus. Ein tageszeitlich etwas günstigeres Timing am Nachmittag hätte vermutlich noch höhere Türme hervorgebracht, dank der untergehenden Sonne fielen die Schauer aber rasch in sich zusammen. Bereits bei der nächsten passenden Gelegenheit (ev. in ein bis zwei Wochen?) könnten Tageslänge und Bodenerwärmung ausreichen, damit solche Einzelzellen auch blitzaktiv werden. Im Frühling 2014 war dies erstmals am 11. April im Berner Oberland der Fall.

Eine  kleine Zugabe bescherte der aufkommende Nordwind nach Sonnenuntergang dem Jurasüdfuss mit einem schwachen Joran (Böen um 40 km/h). Während es an anderen Mittellandstationen bei nahezu Windstille rasch auf unter 10 Grad abkühlte, verzeichneten sämtliche Stationen direkt am Jurasüdfuss von Neuenburg bis in den Aargau um 20:20 Uhr noch 13 bis knapp 15 Grad. Nicht nur war die Luft nach dem Überströmen der Jurakette 3 bis 4 Grad wärmer als am Nordfuss, sie war auch trockener (Taupunkt in Grenchen 0.9 Grad gegenüber 4.2 Grad in Basel (Karte am Schluss des Beitrags). Ein schönes Beispiel dafür, wie auch kleine Gebirge föhnige Effekte hervorrufen können.

Allgemeine Lage Europa am Nachmittag des 18.03.2015

Allgemeine Lage Europa am Nachmittag des 18.03.2015

Die Windkarte in rund 1500 m Höhe zeigt den auffrischenden Nordwind in den Abendstunden

Die Windkarte in rund 1500 m Höhe zeigt den auffrischenden Nordwind in den Abendstunden

 

Temperatur und Taupunkt um 21:20 MEZ. Der Joran lässt am Jurasüdfuss die Temperatur nur zögerlich sinken

Temperatur und Taupunkt um 21:20 MEZ. Der Joran lässt am Jurasüdfuss die Temperatur nur zögerlich sinken

Analyse Sturmtief „Verena“ 13.08.2014

Analysekarte der Luftmassen mit eingezeichneten Fronten (rot = Warmfront, blau = Kaltfront, violett = Okklusion)

Analysekarte der Luftmassen mit eingezeichneten Fronten (rot = Warmfront, blau = Kaltfront, violett = Okklusion). In der Bodenkarte ist das Tief nur schwach angedeutet.

Es stellte so manchen Herbst- oder Wintersturm in den Schatten: Das auf den Wetterkarten auf den ersten Blick so unscheinbare Randtief „Verena“ wirbelte am Nachmittag des 13. August 2014 auf der Alpennordseite alles durcheinander, was nicht niet- und nagelfest war. Diese Analyse soll erklären, wie es einerseits zu einem solch starken Windereignis im Sommer ohne Einwirkung von Gewittern kommen konnte, und andererseits worin die Schwierigkeiten einer genauen Prognose lagen. Und er soll auch aufzeigen, dass der Kurzwetterbericht unter dem Radarloop von metradar wichtige Zusatzinformationen liefert, die nicht aus den Radarbildern heraus interpretiert werden können.

Die Möglichkeit eines kräftigen Randtiefs über dem südlichen Mitteleuropa zeigten die Wetterkarten bereits im Lauf des Sonntags, allerdings wurde hier das Hauptaugenmerk vorerst mal auf das zu erwartende Starkregen-Ereignis gelenkt. Am Montagmorgen wurde die Diskussion um einen möglichen Sturm erstmals im Sturmforum aufgegriffen. Zu diesem Zeitpunkt zeigte das amerikanische Modell GFS das Sturmfeld in rund 1500 m mit einem maximalen Mittelwind von etwa 105 km/h (= 11 Beaufort) knapp nördlich der Schweiz:

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Im Lauf des Dienstags kam die Diskussion auf, ob der Regen die Atmosphäre nicht zu sehr stabilisieren würde und der starke Wind aus höheren Lagen nicht bis in die Niederungen durchzudringen vermag. Die Karten zeigten aber auch ein regional begrenztes labiles Feld hinter der Kaltfront knapp nördlich der Schweiz, hervorgerufen durch die Höhenkaltluft im Kern des Höhentiefs. Am späten Dienstagabend wies daher metradar im Unwetterbericht nebst der Starkregengefahr in der Südosthälfte der Schweiz auch auf mögliche Sturmböen in der Nordschweiz für Mittwochnachmittag hin.

Am Mittwochmorgen zeigte die Windkarte von GFS für das Sturmfeld in 1500 m Höhe nur noch rund 80 km/h (= 9 Beaufort an), worauf entschieden wurde, die am Vorabend getroffene Unwetterwarnung mit einem mässigen und regional begrenzten Windereignis so zu belassen:

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Aller Augen waren immer noch auf den Starkregen im Süden und Südosten der Schweiz gerichtet, der Wind wurde – wenn überhaupt – in den meisten Wetterberichten nur am Rande erwähnt. Welche Faktoren waren für die unsichere Prognose ausschlaggebend?

– Kleinräumigkeit des Randtiefs
– Unsichere Zugbahn und -geschwindigkeit des Tiefs
– saisonale Aussergewöhnlichkeit des Ereignisses, daraus folgend mangelnde Erfahrung
– zu starke Gewichtung der Stabilisierung durch den Regen

Das Tief über Frankreich zeigte im Satellitenbild bereits im Lauf des Vormittags Strukturen, die erfahrene Meteorologen wachsam werden lassen. Auf der Rückseite der Kaltfront (im folgenden Bild an der Linie über der Westschweiz erkennbar) schob sich allmählich eine trockene Zunge von Süden her ins Zentrum des Tiefs. Diese so genannte „Dry Intrusion“ wird durch Absinken der Luft hinter der Front verursacht. Damit wird sehr trockene Stratosphärenluft in tiefere Schichten heruntergmischt und löst die Wolken auf. Das Absinken dieser trockenen und kalten Luftmassen löst einen starken Druckanstieg am Boden aus – mitunter stärker, als von den Modellen berechnet.

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Mit den 06z-Karten von GFS wurde die Labilität auf der Rückseite der Kaltfront nun stärker gerechnet, was ebenfalls für eine bessere Durchmischung des Höhenwindes bis zum Boden spricht:

Der KO-Index ist ein Indikator für Labilität (blaue Felder = stabile Schichtung, grüne Felder = labile Schichtung)

Der KO-Index ist ein Indikator für Labilität (blaue Felder = stabile Schichtung, grüne Felder = labile Schichtung)

fotometeo.ch setzte daher kurz vor Mittag auf seiner Facebook-Seite eine Warnung vor schweren Sturmböen (= min. 90 km/h) in exponierten Lagen ab. Die Sturmwarnung im Unwetterbericht von metradar wurde auf die gesamte Alpennordseite ausgedehnt und das Mittelland speziell erwähnt, als sich in der Westschweiz die ersten Böen von 60 bis 75 km/h bemerkbar machten. Im Lauf des Nachmittags zog die Böenfront, eng gekoppelt an die sonnige Phase, von West nach Ost durch das gesamte Mittelland. Die stärkste Böe im Flachland wurde in Grenchen mit 96 km/h gemessen, auf den Gipfeln der Voralpen und den höheren Lagen des Mittellands lagen die Spitzenböen zwischen 100 und 121 km/h. Eine Übersichtskarte der Böenspitzen findet man hier: klickmich

Welche Faktoren waren für ein stärkeres Ereignis als vorhergesehen verantwortlich?

– leicht südlichere Zugbahn des Tiefs und somit Verlagerung des Sturmfelds ins Mittelland
– Dry Intrusion, stärkerer Druckanstieg rückseitig der Kaltfront
– jahreszeitlich bedingt starke Sonneneinstrahlung hinter der Kaltfront und somit stärkere Labilisierung der Luftschichtung, dadurch volles Heruntermischen des Höhenwindes bis zum Boden
– Kanalisierung des Südwestwinds am Jurasüdfuss

Ebenfalls stellt sich die Frage, wieso sich die Böenfront in der Ostschweiz abschwächte und Sturmböen nur noch an stark exponierten Stationen registriert wurden:

– Verlagerung des Tiefzentrums nach Nordosten und somit mehr Abstand zu den Alpen
– wegfallender Kanalisierungseffekt, das Windfeld fächert in der Bodenseeregion auf
– tageszeitlicher Faktor: keine starke Sonneneinstrahlung mehr am Abend, Stabilisierung der Luftschichtung, schlechtere Durchmischung

Zum Schluss noch zwei Analysekarten zum Zeitpunkt Mittwoch 18z zum Vergleich mit den weiter oben gezeigten Prognosekarten:

Analyse des Windfelds in rund 1500 m Höhe: Das Feld mit 10 Beaufort (um 90 km/h) ragt bis in die Nordschweiz

Analyse des Windfelds in rund 1500 m Höhe: Das Feld mit 10 Beaufort (um 90 km/h) ragt bis in die Nordschweiz

Analyse des KO-Index am frühen Nachmittag: Stärkere Labilität und grössere Ausdehnung der labilen Fläche (grün) als prognostiziert

Analyse des KO-Index am frühen Nachmittag: Stärkere Labilität und grössere Ausdehnung der labilen Fläche (grün) als prognostiziert