Zeigt der neue Albis-Radar zu wenig Niederschlag an?

Tagessummenwerte Niederschlag für 8 Stationen im Bereich des Albis-Radars und die Periode 20.6.-3.7.2012

Seit der Aufschaltung des neuen Albis-Radars am 19.6.2012 durch die MeteoSchweiz wurde mehrfach gerügt, dass die Radaranzeige den gefallenen Niederschlag unterschätzt. Nach zwei Wochen Radarbetrieb bei häufigen, zum Teil auch gewittrigen Niederschlägen mit Hagel sind wir in der Lage, eine erste Bilanz zu ziehen. Wir haben hierzu einen Vergleich der Radarwerte mit den Werten an Bodenstationen der MeteoSchweiz durchgeführt. Die Resultate bestätigen den Trend zur Unterschätzung des Niederschlages durch die Anzeige des Albis-Radars, und zwar im Mittel um etwa 50 Prozent. Um diese Aussage zu untermauern, fällt dieser Blogartikel etwas länger aus als sonst üblich. Wir möchten zusätzlich zu den Resultaten unserer Analyse auch einige Probleme aufzeigen, mit welchen wir uns als Kunde eines Monopol-Anbieters von Radarprodukten herumschlagen müssen.

Die MeteoSchweiz liefert uns Radarbilder im sog. gif-Format. Das heisst, dass die Radar-Intensitäten als Binärwerte auf einer Skala von 0-255 verfügbar sind, dies mit einer Pixelauflösung 1×1 km. Zusätzlich hat uns die MeteoSchweiz eine Tabelle geliefert, mit welcher jeder Binärwert in einen Wert der Niederschlagsintensität (mm/Stunde) konvertiert werden kann.

Bei der Auswahl der Bodenstationen für unsere Vergleiche haben wir uns mit Absicht eingeschränkt. Wir haben nur Bodenstationen in der Nähe eines Radarstandortes ausgewählt, welche vom Radar gut sichtbar sind (ohne Berge dazwischen), und welche in grosser Distanz zu den anderen beiden Radars liegen. So können wir sicher sein, dass jeweils nur ein Radar den Niederschlag über einer Bodenstation erfasst. Auf diese Weise können wir auch für jede der drei Radarstationen (Albis, La Dôle und Monte Lema) eine getrennte Analyse durchführen. Dadurch fallen alle Stationen im Bereich um Bern (Mitte zwischen Albis und La Dôle) und im Hochgebirge weg. Für den Radar Albis bleiben 8 Regenstationen übrig, bei La Dole sind es 5 und beim Monte Lema 4 Bodenstationen.

Wir haben für die Periode 20.6. – 3.7.2012 die Tagessummen des Niederschlages (Boden und Radar) berechnet, für alle Tage zusammengezählt und am Schluss durch einfache Division berechnet, wieviel Prozent des Bodenniederschlages durch die 3 Radars angezeigt wurde. Genau ein extremer Tagessummenwert einer Station wurde eliminiert, da der Wert durch Hagel massiv verfälscht wurde. Anbei die Resultate:

– Der Albis-Radar sieht 51% des Bodenniederschlages
– Der Radar La Dôle sieht 85% des Bodenniederschlages
– Der Radar Monte Lema sieht 134% des Bodenniederschlages

Zusätzlich haben wir die Korrelationen der Tagessummenwerte zwischen Boden und Radar für die drei Radarstationen getrennt berechnet. Diese liegen zwischen 0.8 und 0.94. Das sind für Radar-Boden Vergleiche des Niederschlages sehr gute Werte. Die hohen Korrelationen weisen darauf hin, dass die Faktor-Unterschiede zwischen den 3 Radars systematisch sind und nicht mehr nur durch Zufallseffekte erklärt werden können. Zur wissenschaftlich korrekten Untermauerung dieser Aussage wäre allerdings ein „harter“ statistischer Test nötig.

Die beigefügte Grafik zeigt die Tagessummenwerte des Niederschlages im Bereich des Albis-Radars. Perfekte Vergleichswerte wären im Bereich der roten 1:1 Linie zu erwarten. Die meisten Messpunkte liegen unterhalb der roten Linie. Das belegt zusätzlich, dass die gefundene Unterschätzung des Niederschlages durch den Albis-Radar nicht einfach durch 1 oder 2 Ausreisserwerte erklärt werden kann.

Zum Schluss ein Kommentar zu den von der der MeteoSchweiz gelieferten Radarbildern. Diese Bilder sind das Resultat einer hochkomplexen Verarbeitung der Radarmessdaten, welche für den Anwender als riesengrosse „Black Box“ daherkommt. Die MeteoSchweiz hütet diese Black Box wie einen Goldschatz. Kein Mensch ausser den Spezialisten der MeteoSchweiz hat eine Chance, die vielen Schrauben nachzudrehen, die an der Herstellung des Produktes beteiligt sind. Der Kunde ist dem Anspruch der MeteoSchweiz ausgeliefert, den Niederschlag in der Schweiz mit Radar bestmöglich zu erfassen, Sommer und Winter, im Flachland und im Gebirge, bei Regen, Schneefall und Hagel. Dieser Anspruch in Ehren, aber was macht der Kunde, wenn er einen Faktorfehler von 100% feststellt, oder wenn die Hagelschläge vom 1. Juli frühmorgens einfach nicht zur mickrigen Radarfarbe passen, die ein mässig bis starkes Gewitterregeli vorgauckelt?

Als Kunde hätte ich einen kitzekleinen Wunsch, wenn (vielleicht) in 1-2 Jahren die MeteoSchweiz-Daten gratis bezogen werden können: die Rohdaten der Radarreflektivität, Dopplergeschwindigkeit und Polarisation (nicht die modifizierte Regenintensität), Volumendaten, 1 km Auflösung gratis zu beziehen. Dann kann ich nämlich die Korrekturen selbst machen und zwar so, dass sie für meine Kunden passen. Jetzt sind die Rohaten für Privatkunden unbezahlbar. Wieweit sind eigentlich Schweizer Universitäten an der Radarforschung beteiligt? Im Ernst: mehr Offenheit und Konkurrenz im Bereich der Radarforschung und der „Black Box“ würde auch der MeteoSchweiz guttun.

Wochenvorschau Gewitter 14. – 21.06.2012

Vorhergesagte Felder des Bodenwindes und Niederschlags in der Schweiz am Samstagabend, Quelle: wrf-model.ch

Die vergangene Woche möchte man wohl schnell wieder vergessen, was das Wetter angeht. Wir verblieben am Rand eines ausgedehnten flachen Tiefdrucktroges, welcher weite Teile von Westeuropa überdeckte. Mit schwachen Höhenwinden, vorwiegend aus SW bis West, wurden immer wieder Feuchtepakete über unser Land geführt. Die  Niederschläge waren teils länger anhaltend, teils schauerartig und von Aufhellungen  unterbrochen. Die Kraft der hochstehenden Sonne sorgte im Tagesverlauf immer wieder für vertikale Umlagerungen und kurze Gewitter, welche aber kaum grössere Intensität erreichten. Eine markante Umstellung bahnte sich dann um die Wochenmitte an. Auf der Vorderseite eines über Spanien nach Süden ausgreifenden Troges setzte zunehmend Warmluftzufuhr aus Südwesten ein und bewirkte rasch wieder freundliche und wärmere Witterung. Die vielen, bei Warmluftadvektion typischen hohen Wolkenfelder (Cirren) führten am gestrigen Donnerstag zu schönen Halo-Erscheinungen, über welche u.a. auch im Schweizer Sturmforum (www.sturmforum.ch) berichtet wurde.

Die SW-Lage scheint sich nun mindestens bis gegen Ende der kommenden Woche zu halten. Der Witterungscharackter ist mehrheitlich freundlich und hochsommerlich warm. Damit sind die Voraussetzungen für z.T. starke Gewitter mit Unwetterpotenzial gegeben: starke Sonneneinstrahlung, mässige Höhenströmung, zeitweilige Zufuhr von feuchter Mittelmeerluft und gutes Feuchteangebot aus den zur Zeit noch mit Regenwasser durchtränkten Böden. Der Teufel steckt wie üblich bei dieser Wetterlage im Detail. Letzten Endes entscheidet das Zusammenspiel von vielen Faktoren darüber, ob, wann und wo es zu Gewittern kommt, zusätzlich zu den genannten auch die lokale Orographie, Föhn, synoptisch getriggerte Vertikalbewegungen, sowie bodennahe Konvergenzen/Divergenzen und andere.

Eine erste schwach ausgeprägte Randstörung scheint am Samstag und Sonntag das Gewitterrisiko zu erhöhen. Dabei könnte am Samstagabend vor allem die klassische Gewitterschiene entlang der zentralen und östlichen Voralpen betroffen sein, zumindest wenn man dem WRF Modell für die Schweiz Glauben schenkt. Wir zeigen zwei Karten dieses Modells, welches seit einiger Zeit auf den Webseiten www.wrf-model.ch und www.wetterinfo.ch eingesehen werden kann. Die erste Karte, am Anfang dieses Blogs, zeigt für Samstagabend eine ausgeprägte bodennahe Konvergenz entlang der Voralpen, zwischen einer eher schwach ausgeprägten Föhnströmung in den Ostalpen, und aus Westen vordringender feuchter Bodenluft. Die zweite Karte am Schluss des Blogs zeigt die Höhenströmung auf 850 hPa, also ca. 1’500 müM. Über dem Jura und dem Mittelland ist die Strömung mit bis zu 50 Knoten (25 m/s) kräftig, wohl zu stark für hochreichende Konvektion. Nur die Voralpenregion ist abgeschirmt, so dass sich dort hochreichende Gewittertürme eher ungestört entwickeln können. Da aber in grösserer Höhe auch dort starke SW-Winde vorherrschen, ist das Potenzial für rasch ziehende Superzellen mit Hagel/Sturmböen im Gepäck durchaus gegeben.

Eine zweite eingelagerte Störung dürfte dann ab Montagabend eher stärkere Auswirkungen haben. Die südwestliche Höhenströmung nimmt an Stärke eher ab, bei verstärkter Feuchtezufuhr in niederen Luftschichten. Die Details lassen sich zur Zeit nur mit viel Spekulation vorhersagen. Bereits am Montagabend könnte es vor allem in den Bergen zu kräftigen Entladungen kommen. Dienstag und Mittwoch sind dann im Tagesverlauf jeweils verschiedenerorts Gewitter möglich, zum Teil dürfte stärkere Bewölkung die Gewitterentwicklung wieder hemmen. Ab Donnerstag scheint dann ein neues Hoch die Gewittertendenz wieder zu unterbinden.

Höhenwind auf ca. 1'500m Höhe, Quelle: wrf-model.ch

Wochenvorschau Gewitter 08.-14.06.2012

Gewitter über dem Längenberg bei Bern, 07.06.2012

Gewitter über dem Längenberg bei Bern, 07.06.2012

Das Wetter scheint sich in der kommenden Woche recht genau an den Singularitätenkalender halten zu wollen. Jedenfalls steht uns mit einem steuernden Zentraltief über dem Nordmeer eine (un)beständige Westlage bevor, die den Höhepunkt der diesjährigen Schafskälte bringt. Oder anders gesagt: Aprilwetter auf Juni-Niveau – für Abwechslung ist gesorgt, jedoch kaum für Sommergefühle.

Doch zunächst einen kurzen Rückblick auf die Gewitter vom Donnerstag, 7. Juni: Ein Tief mit Zentrum über Wales steuerte bereits am Mittwoch eine Warmfront über die Schweiz hinweg. Den weit offenen Warmsektor schloss die Kaltfront am Donnerstagmittag erst über Westfrankreich ab. Über den Alpen stellte sich allmählich eine Föhnströmung ein, diese sorgte allerdings auch erst um die Mittagszeit für entsprechende Aufhellungen auf der Alpennordseite. Mit einer vorlaufenden Konvergenzzone entstand eine erste Gewitterlinie über dem Burgund, die sich am frühen Nachmittag allmählich dem Jura näherte. Ihre am Boden vorauseilende Böenfront sorgte um 16:30 Uhr für die extrem rasche Entwicklung einer ersten isolierten Gewitterzelle über dem Sundgau, welche in der Folge knapp nördlich von Basel in Richtung Schwarzwald zog. Zwischen 17:00 und 17:30 Uhr erreichte der bereits erwähnte Outflow den Jurabogen, worauf sich dort auf einen Schlag eine Gewitterlinie ausbildete. Diese wiederum produzierte einen Outflow nach Südosten, der sich mit 60 bis 90 km/h (Cressier) den Jurasüdfuss hinunter stürzte und sich ins Mittelland ergoss. Die Folge war zunächst, dass die Gewitterline über dem Raum Solothurn/Aargau nach Süden anbaute und in der Folge auf dem Weg nach Osten die gesamte Nordschweiz erfasste. Um 19:00 Uhr erreichte der Outflow die Voralpen und verstärkte das dort bisher harmlose Gebrodel schlagartig. In kurzer Zeit entstand eine zweite Gewitterline von den Waadländer bis zu den Luzerner Voralpen. Dass es sich hierbei nicht um die klassische Bildung von Einzelzellen handelte, welche auf der Voralpenschiene nach Nordosten zogen, sondern um eine vom Outflow getriggerte Linie, kann im nachfolgenden Film gut nachvollzogen werden. Sehr schön ist auch zu erkennen, dass jede neu entstandene Linie mit ihrem Outflow im weiteren Verlauf des Abends neue Zellen und Linien auslöste – eine ständig fortlaufende Kettenreaktion im nach wie vor warm-feuchten Sektor des Tiefs. Die eigentliche Kaltfront ist zum Schluss des Films um Mitternacht über Frankreich zu erkennen. Diese wird uns in den nächsten Tagen noch längere Zeit beschäftigen.

Radarfilm 07.06.2012 16:00-24:00 Uhr

Radarfilm 07.06.2012 16:00-24:00 Uhr

Wie geht es nun weiter? Besagte Kaltfront überquert am Freitagmittag das Mittelland und stösst am Nachmittag zu den Alpen vor, wo sie die schauerartigen Niederschläge noch einmal verstärkt, während es von Nordwesten her rasch trocken wird und aufklart. Die Front bleibt in der Folge in den Ostalpen hängen und sorgt dort bis Sonntag für anhaltenden und teils ergiebigen Niederschlag. Nur noch vereinzelt können Gewitter eingebunden sein, auf der Alpensüdseite bleiben sie allerdings die ganze Zeit über ein Thema.

Ein neues Randtief nähert sich in der Nacht auf Sonntag von Westen her der Schweiz und steuert in rascher Folge Warm- und Kaltfront über die Alpennordseite hinweg. Dabei kommt es vor allem in der zweiten Tageshälfte wieder zu gewittrigen Schauern. Die beteiligten Luftmassen sind aber bereits deutlich kühler als bei der Kaltfront vom Donnerstag/Freitag, sodass nicht mehr mit heftigen Entwicklungen zu rechnen ist. Die sich aufkumulierenden Niederschläge können allerdings regional problematisch werden.

In der sich dahinter einstellenden Westlage vom Montag bis Donnerstag sind kaum noch markante Tiefs und Fronten auszumachen. Kleine Wellen und Tröge ziehen in rascher Abfolge durch und sorgen für einen sehr unbeständigen Wettercharakter. Es ist mit ausgeprägtem Tagesgangwetter zu rechnen: Sonnige Abschnitte sind jeweils von eher kurzer Dauer und in der zweiten Tageshälfte häufen sich Schauer und Gewitter. Dabei handelt es sich jedoch um den Typ unorganisierte Kaltluftschauer, welche allerdings durch die kräftige Junisonne durchaus energiegeladen sein können.

Wochenvorschau Gewitter 25.5. – 1.6.2012

Vorhersagekarte des GFS Modells für Sonntag. Quelle: wetter3.de

Die letzten Tage waren geprägt von einer erhöhten Tendenz zu lokalen Schauern oder Gewittern. Diese entstanden in einer flachen Druckverteilung am Nordrand einer langgezogenen Tiefdruckrinne im Mittelmeer. Dementsprechend zogen die Gewitter eher unüblicherweise aus Osten auf, waren aber in ihrer Intensität eher moderat und verkrümelten sich rasch, so dass grössere Hochwasserschäden ausblieben.

Die grossräumige Lage der nächsten Tage wird durch ein stabiles Hoch über der Nordsee bestimmt, dessen Kern sich über die Pfingsttage langsam nach Westen verlagert. Mit einer auflebenden Bisenströmung auf der SE-Flanke des Atlantikhochs wird in den nächsten Tagen recht trockene Luft gegen unser Land geführt. Die Gewitterneigung ist so erstmal im Mittelland unterdrückt. Höchstens in den Bergen, im Süden oder ganz im Westen sind einzelne Entladungen im Tagesgang nicht ganz ausgeschlossen. Im übrigen können wir uns auf schöne und meist störungsfreie Pfingsttage freuen. Eine Überraschung ist allenfalls von Samstag auf Sonntag möglich, wenn nämlich ein schwaches zyklonal geprägtes Hebungsgebiet von Nordosten her über unser Land hinwegzieht.

Am Pfingstsonntag stellt die Bise langsam ab, so dass die Gewitterneigung langsam zunimmt. Diese ist durch den Tagesgang bestimmt und dürfte sich weiterhin eher auf die Berge (Alpen und Jura) beschränken. Erst auf die Wochenmitte hin ist im Vorfeld eines neuen Kaltluftausbruches über der Nordsee und Skandinavien (d.h. auf der Ostflanke des sich nach Westen schiebenden Atlantikhochs) mit einem Zustrom von feuchteren Luftmassen aus Westen zu rechnen, so dass auch die Gewitter- und Niederschlagsneigung langsam weiter zunehmen dürfte. Auf Donnerstag könnte uns dann aus Norden die mit dem erwähnten Kaltluftausbruch verbundene Kaltfront erreichen und, mindestens vorübergehend, eine kühlere Witterungsperiode einleiten. Diese Entwicklung ist selbstredend im jetzigen Zeitpunkt spekulativ und deshalb mit der nötigen Vorsicht aufzunehmen. Allerdings stützen sowohl das GFS- wie auch das EZ-Modell die beschriebene Entwicklung, wenn auch mit Unterschieden im Ausmass und der Langzeitwirkung des Kaltluftvorstosses.

Die Vorhersagekarte für Sonntag des GFS-Modells zeigt exemplarisch die Westverlagerung des Atlantikhochs und die Kopplung dieser Verlagerung mit dem Ausbruch polarer Kaltluft in Richtung Skandinavien und Nordsee. Weiter südlich schwappen diverse Kaltlufttropfen über dem Atlantik und dem europäischen Kontinent umher. Die Zugbahn dieser „Fettaugen“ ist immer für eine Überraschung gut. Je nachdem, kann die Gewitterneigung bei uns markant zunehmen oder eher gering bleiben. Dies ist für die kommende Woche ein Unsicherheitsfaktor, welcher im Auge zu behalten ist.

 

 

Wochenvorschau Gewitter 18.5. – 25.5.2012

Vorhersagekarte CAPE für Sonntag, 12 UTC, GFS-Modell. Quelle: wetter3.de

Viele Freizeitveranstaltungen und -aktivitäten finden jeweils am Wochenende statt. Aus diesem Grund schieben wir die Wochenvorschau eher in die Wochenmitte oder die 2. Wochenhälfte, damit für das Wochenende weniger in der Langfrist spekuliert werden muss.

Das Wetter hat sich recht gut an die Vorhersage der letzten Wochenvorschau gehalten. Eine Warmfront aus Südwesten bringt heute Freitag viele Wolken und auch immer wieder etwas Niederschlag. Übers Wochenende liegt unser Land in einer südwestlichen, später südlichen Höhenströmung, mit welcher kontinuierlich warme und auch feuchte Mittelmeerluft herangeführt wird. So wird auch der Südföhn aufleben und sich bis Sonntag verstärken. Der Trog schwenkt nicht sofort aus Westen herein, sondern spaltet sich zunächst im westlichen Mittelmeer zu einem abgeschlossenen Kaltlufttropfen ab. Dieser setzt sich dann zu Wochenbeginn in Richtung NE in Bewegung und wird über die Alpen auf der berüchtigten Zugbahn Vb hinwegziehen. Die Höhenströmung wird über Süd, SE, Ost auf Nord drehen, und durch Aufgleiten der Warmluft und Staueinwirkung an den Alpen sind in den klassischen Südstaugebieten (Tessin, Simplongebiet) starke, auch unwetterartige Niederschläge zu erwarten. Diese greifen erst auf Montag allmählich auch auf die Alpennordseite über und werden bis zur Wochenmitte trübe, kühle und nasse Witterung einleiten.

Die Schauer heute Freitag können vereinzelt gewittrig werden, für mehr ist die Luftschichtung zu stabil. Morgen Samstag können vor allem im Jura und den westlichen Voralpen thermisch ausgelöste Gewitter entstehen, welche vereinzelt auch ins Flachland hinauswandern. Im Osten wird der auflebende Föhn die Gewitterbildung vermutlich meist unterdrücken.

Ähnlich ist die Lage am Sonntag. Der Föhn verstärkt sich, während im Westen weiterhin im Tagesgang Gewitter möglich sind. Auf Montag wird der Föhn nachlassen, und auf der Vorderseite des Höhentiefs werden aus Osten mehrere Feuchtestaffeln mit z.T. gewittrigen Niederschlägen die Alpennordseite überqueren. Eine Detailprognose ist zur Zeit nicht möglich, der Fahrplan dieser Staffeln kann nur in der Kurzfrist verfolgt und prognostiziert werden. Nach Durchzug des Höhentiefs wird sich die Luftschichtung durch Einfliessen von bodennaher Kaltluft stabilisieren, so ist Dienstag/Mittwoch trübe, kühle und regnerische Witterung ohne Gewitter zu erwarten.

Nach der Wochenmitte lässt der Einfluss des Höhentiefs vermutlich langsam nach. Die Druckverteilung verflacht sich, es setzt Tagesgangwetter mit Erwärmung und erneut zunehmender Gewittertendenz ein.

Die beigefügte Vorhersagekarte des GFS Modells zeigt die CAPE am Sonntag 12 UTC, mit dem typischen Föhnloch über den östlichen Landesteilen.

 

Wochenvorschau Gewitter 14.-20.5.2012

Die Wetterlage für den Freitagabend, 18.5.2012, 20 Uhr (18 UTC). Quelle: wetter3.de

Mit diesem Blog eröffnen wir eine Serie von Beiträgen über das Gewitterrisiko in der jeweils kommenden Woche. Die Reihe wird den Sommer über in loser Folge fortgesetzt. Zusammenfassend lässt sich jetzt schon sagen, dass das Risiko für Gewitter erst am kommenden Wochenende wieder markant ansteigt. Hingegen ist weiterhin wechselhaftes Wetter zu erwarten. Verschiedene Störungen dürften, im Wechsel mit Zwischenhocheinfluss, für Wolken, Regen und auch Wind besorgt sein.

Am Montag wird ein erstes Zwischenhoch für freundliches und auch wieder etwas wärmeres Wetter sorgen. Am Dienstag folgt ein neuer Kaltluftvorstoss aus Nordwesten, dessen Zentrum knapp nördlich unseres Landes vorbeiziehen dürfte. Wir erwarten ab der 2. Tageshälfte am Dienstag Niederschlag, auch Westwind und erneut einen markanten Temperaturrückgang. Vereinzelt können Blitz und Donner dabei sein, insgesamt aber reicht die präfrontale Labilisierung nicht aus für hochreichende Gewittertürme.

Am Mittwoch dürfte frisches Rückseitenwetter vorherrschen, Es ist mit Schauern, vereinzelt auch wiederum mit Blitz und Donner zu rechnen, deren Häufigkeit und Intensität im Tagesverlauf nachlassen dürfte, da sich erneut zunehmend Zwischenhocheinfluss bemerkbar macht. Über die vertikale Mächtigkeit der Rückseitenkaltluft besteht zur Zeit noch einige Unsicherheit. Je nachdem sind verbreiteter und kräftige, oder dann nur vereinzelte Schauer zu erwarten.

Nach erneutem Zwischenhocheinfluss am Donnerstag folgt eine Umstellung der Wetterlage auf südwestliche Höhenströmung. Mit einer Warmfront gelangt feuchtlabile Warmluft aus dem westlichen Mittelmeer in unser Land und lässt das Gewitterrisiko aufs Wochenende markant ansteigen. Der Fahrplan und die Stärke der erwarteten Gewitter lassen sich zur Zeit nicht abschätzen. Die folgenden Aussagen sind deshalb spekulativ. Die Trogachse scheint sich nur langsam ostwärts zu verschieben. Bereits am Freitagabend sind erste Entladungen möglich, verbreiteter dann wohl am Samstag, bevor auf Sonntag eher wieder kühlere Meeresluft das Regime übernehmen könnte.

Die beigefügte Grafik des Vorhersagemodells GFS zeigt die potentiell gewitterträchtige Wetterlage für Freitagabend 20 Uhr (18 UTC).

Hagelerkennung in Webcambildern

Gewitterwolke mit grün eingefärbten Hagelzonen. Quelle: meteoradar

Über grünlich verfärbte Hagelwolken wurde schon oft berichtet. Es gibt jedoch bisher kaum wissenschaftliche Untersuchungen, welche das Phänomen erklären können. Dabei wäre der Nutzen durchaus gegeben. Sollte eine physikalisch klare und reproduzierbare Ursache für das Phänomen vorliegen, dann sollte es auch möglich sein, aus Fotoaufnehmen mit entsprechender Verstärkung der Grünverfärbung die Hagelzonen zu identifizieren und zu lokalisieren. Genau diese Technik könnte dann auf die immer zahlreicheren Wetter-Webcambilder angewendet werden, um Hagelzonen, vielleicht sogar die Hagelstärke, besser zu erfassen und so auch die kurzfristige Hagelvorhersage zu verbessen.

Aus dieser Motivation heraus kooperiert meteoradar mit namhaften Forschungsinstituten, welche sich der Frage angenommen haben. Die ersten Resultate dieser Untersuchungen waren allerdings enttäuschend. Nach vielen Fehlschlägen hat sich gezeigt, dass eine zweite wichtige Komponente hinzugezogen werden muss, um zu brauchbaren Resultaten zu gelangen: die Fallbewegung der Hagelkörner im Vergleich zu den übrigen Wolkenpartikeln (Tröpfchen, Eiskristalle). Es scheint genau diese Fallbewegung zu sein, welche Reibungseffekte generiert, die nicht nur Blitz und Donner erzeugen, sondern eben auch die erwähnte Grünverfärbung. Für die Praxis hat sich gezeigt, dass ein Bild nicht genügt. Es braucht eine Bildsequenz mit einem Bildabstand von weniger als 30 Sekunden. Nur so kann auch die Fallbewegung analysiert werden, und dann in Kombination mit der Grünverfärbung zur präzisen Lokalisierung der Hagelzonen verwendet werden. Mehr können wir an dieser Stelle nicht verraten, wir sind gegenüber unseren Forschungspartnern vorderhand zu Stillschweigen verpflichtet. Im Doppelbild ist ein Beispiel angefügt, in welchem die Hagelzonen durch grüne Farbtupfer markiert sind. Interessant, dass der zufällig erwischte Blitz genau in einer eher hagelarmen Zone zu Boden rasselt.

Für den kommenden Sommer sind Tests mit maximal zehn operationellen Webcams in besonders hagelreichen Regionen (Jura, Voralpen, Südtessin) geplant. Wer qualitativ gute Wetter-Webcams in diesen Regionen kennt, kann uns dies per Email an support@meteoradar.ch oder im Schweizerischen Sturmforum melden (Link siehe unten). Das ideale Webcambild wird kontinuierlich oder in einem Abstand von weniger als 30 Sekunden erneuert, hat eine gute Pixel-Auflösung (typischerweise 1280×960 Pixel, 640×480 ginge zur Not) und zeigt zu mind. 50% den Himmel. Wir werden dann mit den Webcam-Haltern Kontakt aufnehmen.

Weiterführender Link im Sturmforum:

http://www.meteoradar.ch/forum/viewtopic.php?f=2&t=8136

Ausführliche Diskussion zur Grünverfärbung von Hagelwolken im Wetterzentrale-Forum:

http://www.wzforum.de/forum2/read.php?7,1609833

 

Wenn ein Nordstau das Gegenteil bewirkt

Satellitenbild vom 24.02.2012, 12:15 MEZ (Quelle: Eumetsat/UBIMET)

Satellitenbild vom 24.02.2012, 12:15 MEZ (Quelle: Eumetsat/UBIMET)

Der 24. Februar 2012 überraschte nach dem bisher kalten Monat entgegen vieler Prognosen mit frühlingshaften Temperaturen und ab Mittag mit einem völlig wolkenlosen Himmel über der gesamten Schweiz, dem Westen Österreichs und Teilen Süddeutschlands. Eine kurze Analyse, wie es dazu kam:

Eigentlich sollte es in der Nordschweiz an diesem Tag länger dicht hochnebelartig bewölkt bleiben. Dafür sprach die Anströmung aus Nordwest und der Eintrag von Grundfeuchte mit der Warmfront vom Vortag. Im Winterhalbjahr entsteht im Warmsektor zudem durch nächtliche Ausstrahlung und bodennahe Abkühlung eine Inversion. Stabile Schichtung (unten kalt, oben warm) kaum Wind und Grundfeuchte sind der optimale Mix für einen Hochnebeltag. Doch es kam anders…

Die Inversion war zwar am Freitagmorgen vorhanden, allerdings von geringer Mächtigkeit. Bereits in Lagen ab 700 Meter wurde in der vorangegangenen Nacht der Gefrierpunkt nicht unterschritten. Doch was war mit der Hochnebeldecke los, welche knapp nördlich der Schweiz und Frankreich weite Gebiete bedeckte? Mit der Nordwestströmung sollte diese eigentlich an die Alpen gedrückt werden und einen dicken Stau verursachen. An der folgenden Analyse-Karte kann man die Strömungsverhältnisse in ca. 1500 m erkennen: Strammer West- bis Nordwestwind von England direkt auf die Alpen gerichtet. Im Westen eine deutliche antizyklonale Krümmung (im Uhrzeigersinn) um das Hoch, im Nordosten die zyklonale Krümmung (im Gegenuhrzeigersinn) um das Tief:

Windströmung in 850 hPa am 24.02.2012 13:00 MEZ, Analyse nach GFS (Quelle: wetter3.de)

Windströmung in 850 hPa am 24.02.2012 13:00 MEZ, Analyse nach GFS (Quelle: wetter3.de)

Genau mittendrin befindet sich die Schweiz – und dies ist kein Zufall. Das Hoch könnte auch noch ein wenig weiter westlich und das Tief näher bei uns liegen, wenn die Anströmungsrichtung WNW stimmt, muss ein Teil der Luft aufgrund der Barrierewirkung östlich um die Alpen strömen, ein anderer Teil westlich davon. Die genaue Position des Hochs und des Tiefs entscheidet dann lediglich darübe, welche Seite wie viel des Anteils erhält und wo somit die Teilung stattfindet. Diese Teilung, das Auseinanderströmen der Luft, nennt man Divergenz. Wo am Boden Luft auseinanderströmt, entsteht ein Sog, der nur von oben aufgefüllt werden kann. Und diese Luft war an diesem Tag in der Höhe sehr trocken. Zudem wissen wir: Wenn Luft absinkt, erwärmt sie sich und wird dadurch relativ noch trockener. Eine Dunst- und Nebelschicht in den tiefsten Lagen hat damit keine Überlebenschance.

Man erkennt zudem auf dem Satellitenbild sehr gut die Stauwirkung am Nordwestrand des Juras, sowie auf der anderen Seite am Alpennordrand in Österreich. Im Westen handelt es sich unter dem Hoch um eine tiefe Nebelschicht, im Osten unter mehr Tiefdruckeinfluss sind die Wolken hochreichender und produzieren auch etwas Niederschlag. Ein weiter Unterschied zwischen dem hochdruckbeeinflussten Westen und dem tiefdruckbeeinflussten Osten: Trotz ähnlicher Düseneffekte am Alpenrand erreichten die Maximalböen in Genf gerade mal 25 km/h, in Wien waren es 75 km/h.

Diese Anströmungsrichtung bleibt auch in den kommenden Tagen mehr oder weniger bestehen. Was sich ändert, ist der Feuchtegehalt der Luft in der Höhe. So bringen am Samstag eine Kaltfront und am Montag und Dienstag Warmfronten mehr Wolken, am Alpennordrand in Österreich sogar ordentlich Regen und Schnee. Doch die Divergenz über der Schweiz bleibt und so darf es nicht verwundern, wenn es hier nicht nur alleine wegen des nahen Hochs weitgehend trocken bleibt. Ebenfalls sollte man nicht erstaunt sein, wenn die Wolken weiterhin grosszügiger auflockern als die Wettermodelle es gerne hätten. Hier ist die unverzichbare Erfahrung der Meteorologen gefragt.

Mildwinter = kalter Spätwinter – ein Widerspruch?

Grosswetterlage über Europa am 4. Februar 2012

Grosswetterlage über Europa am 4. Februar 2012

In der Nacht auf den 4. Februar sind im Schweizer Mittelland vielerorts die tiefsten Temperaturen seit 1987 gemessen worden. Manche Stationen tauchten unter -20 Grad, selbst in den grösseren Städten wurden zwischen -15 und -19 Grad gemessen. Das mag nach dem bisherigen Mildwinter erstaunen, jedoch nur auf den ersten Blick.

Was genau ist geschehen? Bis Mitte Januar hatte das Westwindregime mit milden atlantischen Luftmassen ganz Europa fest im Griff und nichts deutete darauf hin, dass dies in diesem Winter noch ändern könnte. Denn sämtliche Parameter für eine Fortsetzung des Mildwinters waren gegeben, und eigentlich sind sie auch heute noch vorhanden. Einerseits ist dies die positive Temperaturanomalie über weiten Teilen des Nordatlantiks, wie sie die aktuelle Karte zeigt:

Abweichung der Wassertemperatur gegenüber dem Klimamittel (Quelle: NOAA)

Abweichung der Wassertemperatur gegenüber dem Klimamittel (Quelle: NOAA)

Weiter fällt der extreme Temperaturgegensatz der Wasseroberfläche vor der Ostküste Nordamerikas auf. Diese ist sozusagen der Antrieb für die Produktion immer neuer Tiefdruckgebiete über dem Atlantik, was wiederum ein Garant für milde Westwinde bis nach Europa sein sollte. So zeigt denn auch der Index der Nordatlantischen Oszillation (NAO) weiterhin positive Werte an (Erklärungen dazu siehe Blogbeitrag vom 10. Dezember 2011):

NOA-Index, Messwerte und Prognose für Februar (Quelle: NOAA)

NOA-Index, Messwerte und Prognose für Februar (Quelle: NOAA)

Bei solchen Grosswetterlagen könnte man mit grosser Wahrscheinlichkeit auf die Fortsetzung des Mildwinters wetten, doch gibt es einen unberechenbaren Spielverderber: den sibirischen Kaltluftkörper. Dieser bildet sich in jedem Winter über der Nordhälfte der Eurasischen Kontinentalmasse aus, bedingt durch die langen Nächte und den geringen maritimen Einfluss. Er wächst im Lauf des Winters immer mehr an, bis im März die tägliche Sonneneinstrahlung die nächtliche Auskühlung wieder übersteigt und die Luftmasse über dem Kontinent allmählich durch die Sonne erwärmt wird. Die grösste Mächtigkeit erreicht dieser Kaltluftkörper somit erst in der zweiten Winterhälfte.

Da kalte Luft schwerer ist und eine grössere Dichte aufweist als Warmluft, kann man sich diesen Kaltluftkörper in etwa vorstellen wie zähflüssigen Honig: Von oben tropft immer mehr nach und am Boden breitet sich die klebrige Masse langsam in alle Richtungen aus. Dies erklärt die Bildung eines kräftigen Hochdruckgebietes am Boden, während in der Höhe eigentlich tiefer Luftdruck herrscht (gut zu sehen auf der Titelbildkarte). Das Höhentief saugt laufend neue Luft an, die sich über dem Kontinent in der Polarnacht extrem abkühlt, zu Boden sinkt und so den immerwährenden Nachschub an neuer Kaltluft gewährleistet. Erleidet nun die nach Europa gerichtete Westwinddrift über dem Atlantik einen Schwächeanfall wie dies Ende Januar (siehe NAO-Verlauf) der Fall war, hat der kalte „Honig“ leichtes Spiel und überflutet Europa von Nordosten her. Die leichtere Warmluft aus Westen prallt auf dieser zähen Masse auf und kann nur nach Norden oder nach Süden ausweichen. Derzeit tut sie dies eher Richtung Norden, so weisen z.B. Island und Spitzbergen aktuell für die Jahreszeit deutlich zu milde Werte auf.

Ein Kälteeinbruch nach einem milden Winterbeginn ist somit nie auszuschliessen, die Voraussetzungen dafür liefern ganz einfach die klimatischen Voraussetzungen Europas zwischen einem sehr milden Ozean (Golfstrom) und einem extrem kalten Kontinent. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Mildwinter in einen kalten Spätwinter kippt, liegt bei etwa 50 %. Die Auswertung der Winterverläufe der letzten 30 Jahre zeigt, dass im Schnitt jeder 4. Winter ein ähnliches Muster aufweist:
– 2004/05: mild bis Mitte Januar, extrem kalt Ende Februar bis Anfang März
– 2002/03: extrem mild bis Anfang Januar, zwei Kälteperioden Mitte Januar und Mitte Februar
– 1992/93: der erste Schnee des Winters fällt erst Ende Februar mit einem Kaltlufteinbruch aus Osten
– 1990/91: mild bis Mitte Januar, extrem kalt Ende Januar bis Mitte Februar
– 1987/88: extrem mild bis Mitte Februar, Kälte Ende Februar bis Anfang März
– 1985/86: mild bis Ende Januar, extrem kalt im ganzen Februar bis Anfang März
– 1982/83: eigentliche Winterkälte trat fast ausschliesslich im Februar auf

Wie geht es nun weiter? So wie man auch den Honig nur schwer vom Brot blasen kann, genau so wird die durchaus vorhandene Westwinddrift Mühe haben, die bodennahe Kaltluft auszuräumen. Zumal aus Osten der Kältenachschub noch mindestens eine Woche anhält. Wahrscheinlich ist danach eine rasche Erwärmung in der Höhe, während es in den Niederungen nur zaghaft in Richtung durchschnittliche Wintertemperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt geht.

Es schneit, aber das Radarbild ist leer. Warum?

Aktuelles Radar-Zoombild mit lokalen Schneefall-Echos. Quelle: meteoradar/MeteoSchweiz

Bei tiefen Temperaturen zeigt das Wetterradarbild bei Schneefall oft zu wenig oder gar nichts an. Dies hat verschiedene Gründe. Ich möchte in diesem Blog die möglichen Gründe zusammenfassen. Im Einzelfall dürfte es schwierig sein, herauszufinden, welcher Grund oder welche Gründe nun genau zutreffen.

1. Aus physikalischen Gründen erkennt der Radar „nasse“ Partikel (Regentropfen, angefeuchtete Schneeflocken oder Graupel) besser als „trockene“ Partikel (z.B. Schneeflocken bei Minustemperaturen.

2. Schneeflocken bei mehreren Minusgraden sind klein und werden aus diesem Grund ebenfalls schlecht erfasst. Erst nahe Null Grad oder knapp darüber werden die Schneeflocken in der Regel grösser (durch Kollision und Zusammenhaften von mehreren kleinen Schneeflocken) und geben dann ein stärkeres Radarsignal.

3. Schneewolken bei tiefen Temperaturen sind oft sehr niedrig über dem Boden (Hochnebel). Der Radar kann in der Regel erst einige 100 m über Boden oder auch erst 1-2 km über Boden den Niederschlag von den Bodenechos trennen.

4. Der Albis-Radar ist ein altes Gerät und wird erst im Frühjahr erneuert. Es wird sich weisen, ob das neue Gerät dann im nächsten Winter den Schneefall bei tiefen Temperaturen besser erfassen kann.