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21. Mai 2013
Orographisches Gewitter am Dreisessel im Bayerischen Wald
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seit dem 01.01.2010
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Gewitterkunde
Gewitter ist nicht gleich Gewitter, das haben Sie bestimmt schon bemerkt. Es gibt große und kleine, starke und schwache, lange und kurze Gewitter. In der Meteorologie werden Gewitter anhand ihrer typischen Merkmale klassifiziert.
Auf dieser Seite möchte ich Ihnen nun einen etwas erweiterten Einblick in die Theorie geben und dabei vor allem auf ihre Entstehungsursachen eingehen und Prozesse in diesen Wettersystemen veranschaulichen. Sollten im Artikel Ihnen unbekannte Fachbegriffe verwendet werden, empfehle ich Ihnen, parallel im Chaser-Lexikon zu blättern.
Einzelzellengewitter
Die Einzelzelle ist in ihrer Organisation die primitivste Form aller Gewittersysteme. Sie entsteht oft, wenn eine mit Energie geladene Luftmasse mit nur sehr wenig Verlagerung über einer Region festhängt.
Reine Einzelzellen entstehen bevorzugt bei windschwachen und scherungsarmen Wetterlagen, die zumeist gleichzeitig hohes CAPE-Potential besitzen. Dabei wird durch die fehlende Dynamik keine flächtige Auslöse von Gewittern stattfinden, sondern nur über sogenannten Hotspots, welche unter anderem oft durch Berge und Mittelgebirge gegeben sind. Die feucht-warme Luft steigt dabei am Berghang hinauf und tropft am Gipfel als eine Warmluftblase ab, die in den Himmel steigt. Dort kondensiert der Wasserdampf und es entsteht zunächst eine einzelne Wolke. Durch die frei werdende Kondensationswärme wird der Prozess weiter beschleunigt, so lange bis sich eine einzelne reife Gewitterzelle gebildet hat.
Eine Einzelzelle kann vereinfacht wie folgt beschrieben werden:
Durch die extravaganten Entstehungsbedingungen von Einzelzellen sind diese Kumpanen in ihrer Reinform eher selten anzutreffen. Ihre Begleiterscheinungen sind meistens Starkregen und Windböen, Unwetterpotential können stationäre Einzelzellen vor allem dann beinhalten, wenn sie längere Zeit über dem selben Ort verweilen und dort einen Wolkenbruch niedergehen lassen. Der Niederschlag ist jedoch oft das Todesurteil dieser Gewitterart: Bei scherungsarmen Lagen werden Auf- und Abwindbereich nicht voneinander getrennt und so fällt der Regen in den Aufwind hinein, worauf dieser abgeschwächt wird und das Gewitter nach kurzer Zeit zerfällt. Einzelzellen haben daher eine typische Lebensdauer von etwa einer halben Stunde bis Stunde.
Als Praxisbeispiel eine Einzelzelle vom 22. Mai 2011. Beim Klick auf das Foto können Sie den kompletten Jagdbericht nachlesen:
Das Radar, welches die Verteilung des Niederschlags in der Wolke visulalisiert, zeigt bei Lehrbuch-Einzelzellen ein charakteristisches, kleinräumiges Echo:
Denkt man einen organisatorischen Schritt weiter, so findet man sich beim sogenannten
einfachen Multizellengewitter
wieder. Das Lebensstadium einer Multizellen beginnt im wesentlichen auch immer als Einzelzelle, jedoch haben die abgeänderten Randbedingungen einen großen Einfluss auf die weitere Entwicklung. So entstehen Multizellen oft dann, wenn Luftmassentransport stattfindet. In der Dynamik an Fronten oder vorderseitig davon fällt es den Luftmassen leichter, sich flächendeckender ihren Weg nach oben zu suchen, sie sind nicht mehr auf orographische Auslöse oder andere Hilfsmittel angewiesen - es geht quasi an mehreren Stellen gleichzeitig hoch. So können oft mehrere Gewitter zu einem größeren System verschmelzen und es ergeben sich mehrere Gewitterherde. Die Entstehungsbedingungen für Multizellen sind dann günstig, wenn die Deckelung durch Inversionen in den unteren Schichten nahezu nicht vorhanden sind (wenig CIN). In diesem Fall findet eine rasche Verclusterung der anfänglichen Einzelzellen zu größeren Komplexen statt.
Im Modell lässt sich eine Multizelle als eine Gewittergruppe darstellen:
Niederschlags-Echos einer klassischen Multizelle:
Ein sehr schönes Beispiel für eine Multizelle finden Sie im Jagdarchiv:
Ein weiteres Modell der Multizelle besagt, dass auch eine stationäre Einzelzelle zur Multizelle werden kann, wenn die Hauptwindrichtung in der Höhe klar definiert ist. So werden die alternden Teile der Einzelzelle immer mit dem Höhenwind verfrachtet, ohne dass der Gewitterherd am Boden (in der Grafik links) mitzieht - mit der Zeit entstehen so mehrere eigenständige Gewitterzellen nebeneinander, die man jedoch vom Boden aus nicht mehr voneinander unterscheiden kann, sondern nur im Querschnitt. Dem Betrachter von unten ergibt sich lediglich ein flächenmäßig großes Niederschlagsgebiet im alternden Teil der Multizelle.
Das Radar zeigt die Aneinanderreihung, wobei der Niederschlag in den alternden Zellen großräumiger und gleichmäßiger wird (rechts). Der Gewitterherd befindet sich in der Draufsicht ganz links:
Mesoscale Convective Systems (MCS)
Mit Sicherheit wurden Sie schon einmal eine halbe Nacht lang von "einem" Gewitter wachgehalten, ohne dabei bemerkt zu haben, dass es eigentlich unzählige Zellen sind, die nacheinander durchrauschen. Die Warmluft, welche aufsteigt und im Gewitter verbraucht wird, muss natürlich auch irgendwo als eine Art Abfall landen. Dieser Deponierungs-Vorgang findet im Abwindbereich eines Gewitters statt. Nun kann der kalte Abwind (in den Grafiken als blaue Pfeile sichtbar) einer Gewitterzelle so ausgerichtet sein, dass er auf eine vor ihm liegende Warmluftmasse trifft. Er schiebt sich unter diese feucht-warme Masse und bildet eine Pseudo-Kaltfront, die das Luftpaket anhebt. Auf diese Weise entsteht zwangsweise eine weitere Gewitterzelle, die nach einer Weile ebenfalls Kaltluft zum Boden transportiert. Dieser Vorgang wiederholt sich oft mehrere Male, sodass nach einem langen Gewitternachmittag am Abend und in der Nacht schließlich ein regelrechter Gewitterbatzen unterwegs sein kann. Dieses komplexe System nennt man mesoskalig-konvektives System, in der Fachwelt auch gerne englisch als MCS abgekürzt.
Ein MCS ist in großem Stil dazu fähig, sich selbst zu reproduzieren, weshalb äußerst lange Lebenszeiten von über 24 Stunden keine Seltenheit sind. Nicht selten schaffen es solche Systeme von Südfrankreich über die Alpen hinweg bis nach Polen oder sogar zum Baltikum!
Ein klassisches MCS besitzt eine warme und eine kalte Seite, wobei auf der warmen Ostseite des Systems junge Gewitter entstehen, während der Gewitterkomplex im Westen mehr und mehr in skaligen Dauerregen mit nur mehr vereinzelten Blitzen übergeht.
Es werden durch die Vielzahl an Zellen oft hohe Blitzraten erreicht, die spekakuläre Nachtaufnahmen ermöglichen:
Superzellen
Die Göttin aller Gewitterzellen stellt jedoch alles in den Schatten: Wenn eine Superzelle über das Land hinweg rast, ist es für die Unwetter-Warndienste an der Zeit, die allerhöchste Warnstufe auszurufen! Superzellen sind in ihrer Grundstruktur Einzelzellen, die sich von diesen jedoch durch ein wesentliches Merkmal unterscheiden: Sie rotieren und verfügen über einen getrennten Bereich von Auf- und Abwind, was ihnen ein extrem langes Leben ermöglicht. Meist nämlich fällt bei der Einzelzelle die verbrauchte kalte Luft in den Aufwindbereich und kühlt so die warme Luft unter der Gewitterzelle ab, die ja als Energiequelle für diese dient. Superzellen jedoch werden durch starke Windscherung so geformt, dass dieses Hindernis übergangen wird:
Durch ihren Drehsinn sind Superzellen in der Lage, stärkste Tornados hervorzurufen, ihr gewaltiger Aufwindbereich lässt Hagelkörner so lange in der Schwebe, bis sie zu Tennisbällen anwachsen und ihr Abwindbereich kann schwere Downbursts verursachen. Hat man keine Erfahrung beim Stormchasing, sollte man diesen Gewittertyp unbedingt meiden!
Superzellen zeichnen sich auf dem Radar vor allem durch ihre unverwechselbare Niederschlags-Struktur aus. Wie oben schon erwähnt, wird der Niederschlagsbereich vom Aufwind getrennt, sodass dieser südlich des Regens bzw. Hagels zu finden ist. Da der Aufwind bei einer Superzelle aber stark rotiert, ist er in der Lage, den Niederschlag im Norden anzuzapfen und um sich herumzuwickeln. So entsteht um die Mesozyklone herum ein Kringel, den man aufgrund seiner Hakenform im Sturmjäger-Latein auch als "Hook Echo" bezeichnet. Am Ende des Hooks muss man jederzeit mit einem Tornado rechnen.
Eine tolle Superzelle (ohne Tornado) verfolgte ich übrigens am 26. Mai 2010 - eine Jagd, die mir dennoch lange in Erinnerung bleiben wird:
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