Schwergewitter
auf der Alpennordseite der Schweiz
Fabienne Muriset, Brunnhofweg 41, 3007 Bern
Maturaarbeit an der Berner Maturitätsschule für Erwachsene
BME, Bern
Promotion 9B, 6. Semester, Herbst 2003
Betreuende
Lehrkraft: Urs Kaufmann, Geografielehrer
In der
vorliegenden Arbeit beschäftigt sich die Autorin mit der Problematik, die sich
bei der Prognose von Gewittern stellt: Welche Gewittertypen sind für welche
Schäden verantwortlich? Wie entstehen sie, welches sind ihre typischen
Merkmale? Wie häufig und wo treten schwere Gewitter auf, und bei welchen
Grosswetterlagen ist die Unwettergefahr am grössten? Welche Zugbahnen werden
bei welchen Wetterlagen begangen?
Ein
ausführlicher Einstieg in die Gewitterforschung stellt die wichtigsten Mittel
zur Prognose und Beobachtung von Gewittern vor. Der Schwerpunkt liegt dabei in
der Interpretation von Niederschlagsradardaten und Satellitenbildern. Weiter
wird erklärt, welche Voraussetzungen zur Bildung von Gewittern gegeben sein
müssen, es wird der Frage nachgegangen, welche Gewittertypen in der Schweiz
auftreten können, woran sie zu erkennen sind und welche Gefahren von ihnen
ausgehen. Jeder Gewittertyp ist genau beschrieben und seine Auswirkungen werden
anhand konkreter Beispiele anschaulich dargestellt. Ein weiteres Kapitel ist
den Wetterlagen gewidmet, bei denen bevorzugt Gewitter auftreten.
Der
Hauptteil geht der Frage nach, wie häufig in welcher Region der Alpennordseite
schwere Gewitter mit Hagelschlag auftreten. Auswertungen über die saisonale
Häufigkeit, regionale Besonderheiten und der Vergleich der Jahre 1985 bis 2002
sollen helfen, die statistischen Risiken richtig einzuschätzen. Dazu wurden in
einer aufwändigen Arbeit Daten der Hagelversicherung aus 18 Jahren zusammengetragen
und ausgewertet. Die Frage, inwiefern Grosswetterlagen einen Einfluss auf die Gewitterzugbahnen
haben, konnte nur ansatzweise beantwortet werden. Die gewitterträchtigsten
Wetterlagen und häufigsten Zugbahnen werden anhand von Beispielen aus den
letzten Jahren illustriert und erklärt.
Noch detailliertere Untersuchungen waren im gegebenen Rahmen
nicht möglich. Doch wurde mit dieser Arbeit die Möglichkeit geschaffen, anhand
der gesammelten Daten und Erfahrungen den komplexeren Fragen, welche sich bei
der Vorhersage von Schwergewittern stellen, weiter auf den Grund zu gehen.
Fabienne Muriset, Brunnhofweg 41, 3007 Bern
Maturaarbeit an der
Berner Maturitätsschule für Erwachsene BME, Bern
Promotion 9B, 6.
Semester, Herbst 2003
Betreuende
Lehrkraft: Urs Kaufmann, Geografielehrer
Schwergewitter
auf der Alpennordseite der Schweiz
1.1 Persönliche Motivation
zur Wahl des Themas
2 Einführung in die Welt der Gewitter
2.1 Hilfsmittel zur
Beobachtung und Prognose
2.1.1.1 Horizontalschnitt
PPI (plan-position-indicator)
2.1.1.2 Vertikalschnitt
RHI (range-height-indicator)
2.1.6 Meldungen
der Bodenstationen
2.2 Atmosphärische
Bedingungen zur Entstehung von Gewittern
2.3 Der Lebenszyklus eines Gewitters
2.4 Gefahren bei
Schwergewittern
2.5.3 Multizellen-Cluster
(MCS, MCC)
2.5.4 Multizellen-Linie
(Squall-Line)
3 Gewitterträchtige Wetterlagen
3.1.1 Hitze-
oder Wärmegewitter
4 Schwergewitter in der Schweiz (Alpennordseite)
4.1 Nationales
Forschungsprogramm 31 (1992 – 1997)
4.2 Beziehung zwischen
Grosswetterlage und Bildung von Schwergewittern
4.4.1 Abweichung
aufgrund unterschiedlicher Versicherungsdichte
4.4.2 Abweichung
aufgrund orografischer Gegebenheiten
4.4.2.1 Bielersee-Nordufer (reines Weinbaugebiet)
4.4.2.3 Luzerner
Hinterland (Region Willisau-Menznau)
4.5 Vergleich der Hageljahre
1985 - 2002
4.6 Regelmässig auftretende
Zugbahnen:
4.6.1 Die
„Voralpenschiene“ (WSW --> ENE)
4.6.2 Die
„Juraschiene“ (SW --> NE)
4.6.3 Die
„Voralpen-Mittelland-Ausläufer“ (SSW --> NNE, Föhnlagen)
4.6.4 Die
„Jura-Mittelland-Ausläufer“ (W --> E bis NW --> SE)
4.6.5 Die
Ausbrecher: „Right-Movers“ und „Left-Movers“
4.7 Aussergewöhnliche
Zugbahnen bei speziellen Wetterlagen:
4.7.2 Zyklonale
Rotation über der Schweiz
7.1 Literatur- und
Quellenverzeichnis
7.1.3.1 Allgemeine
Wetterinformationen
7.3 Daten der Hagelversicherung
7.4 Verzeichnis der
Grosswetterlagen nach Hess-Brezowsky
7.4.4 Hochdrucklagen
über Mitteleuropa
7.5 Verzeichnis der
untersuchten Gewitterlagen
Titelfotos
(von links oben nach rechts unten):
1.
Blick von aussen auf ein nächtliches Gewitter südöstlich von Biel am 23. Juni
1991
2. Gewitterzelle über dem Solothurner Jura, die mit für die Katastrophe im
Emmental am 1. Juli 1987 verantwortlich war
3. Sich entwickelnde Gewitterzelle über dem oberen Emmental am 10. Mai 2002
4. Nächtliches Gewitter über Biel am 9. Juni 1993
Alle Fotos:
Fabienne Muriset
Schwergewitter auf der Alpennordseite der Schweiz
1
Einleitung
1.1
Persönliche Motivation zur Wahl des Themas
Wie komme ich dazu, mich mit dem Thema Schwergewitter
auseinanderzusetzen?
Die Leidenschaft für Naturphänomene reicht bis in meine
Kindheit zurück. Meine Eltern waren einfache Arbeiter, die mit wenigen Mitteln
versuchten, die Natur in der nächsten Umgebung zu entdecken. So wurde ich
bereits als Kleinkind bestens mit der Umgebung von Biel, wo ich aufgewachsen
bin, vertraut. Die Sommerferien verbrachten wir meist im nahen Jura, besonders
auf dem Weissenstein und dem Chasseral. Dass ich mich als Kind vor den
gewaltigen Donnerschlägen fürchtete, die bisweilen in der Nacht in unseren
Quartieren auf den Jurahöhen zu hören waren, ist nicht weiter verwunderlich.
Doch schon bald lernte ich durch den natürlichen Umgang meiner Eltern mit
diesen Naturgewalten, dass diese durchaus faszinierend sein konnten. Warum sollte
ich es ihnen nicht gleichtun, und mitten in der Nacht aufstehen und auf dem
Balkon dem Spektakel zusehen?
Doch schon bald wollte ich mehr, als einfach nur zugucken:
Ich wollte wissen, was hinter diesen Phänomenen steckt. Als Teenager begann
ich, mich intensiv mit der Meteorologie auseinanderzusetzen. Ab 1985 führte ich
ein Wettertagebuch, erstellte Statistiken, verschlang alles an Fachliteratur,
was zu dieser Zeit in den Bibliotheken erhältlich war und schrieb sie in tagelanger
Arbeit ab: Beste Voraussetzungen, um auch die Theorie der Wetterkunde schnell
zu begreifen. Am meisten faszinierten mich die Gewitter. Ich konnte Sommer für
Sommer von Biel aus beobachten, wo genau über dem Jura und den Voralpen die
Quellwolken entstanden und wie sie im Normalfall zogen. Ferien und Landdienst
auf Bauernhöfen im Emmental und in der Region Thun und die Gespräche mit
ortsansässigen Landwirten erweiterten diesen Horizont. Bald einmal war eine
Theorie geboren, dass Gewitter bevorzugte Bahnen einschlagen und immer wieder
in den gleichen Gebieten schwere Schäden anrichten. Nach den zahlreichen
verheerenden Unwettern in den Jahren 1986 bis 1988 versuchte ich, diese
Gewitterzugbahnen zu katalogisieren und zeichnete sie für den Kanton Bern auf
einer Karte ein. Eine Kopie davon ist als Abb. 1.1.1 auf der folgenden Seite zu
sehen. Zur einfachen Beobachtung kam mit der Zeit auch die Fotografie hinzu: In
den 90er Jahren fing ich an, Gewitter auch in der Nacht zu fotografieren.
Allmählich wurde so das Hobby zur Leidenschaft. Dass ich die schönsten Fotos
eines etwa 10 km entfernten Gewitters ausgerechnet an meinem zwanzigsten
Geburtstag schiessen konnte, deutete ich als besonderes Geschenk des Himmels.
Mit den damals einem Laien verfügbaren Mitteln steht fest,
dass eine solche Theorie nur alleine auf Beobachtungen beruhen konnte. Erst mit
der Anschaffung eines PC mit Internetanschluss war es mir ab 1998 möglich, mich
intensiver mit dem Thema zu beschäftigen. Aktuelle Niederschlagsradars
ermöglichen nun die Beobachtung rund um die Uhr. Und um eine eigene Prognose
erstellen zu können, kann ich jederzeit Wetterdaten, Prognosekarten und
Satellitenbilder abrufen. Die Maturaarbeit ist nun eine gute Gelegenheit, die
in meiner Jugend aufgestellten Theorien wissenschaftlich zu überprüfen, zu verfeinern,
sie vielleicht gar zu beweisen oder zu widerlegen. Gleichzeitig soll diese
Arbeit auch interessierten Laien einen Einblick in die Gewitterforschung geben.
Mit einigen meteorologischen Vorkenntnissen sollte es zudem möglich sein, nach
der Lektüre dieser Arbeit bestimmte Situationen richtig einschätzen zu können.
Die Vorhersage in räumlicher und zeitlicher Genauigkeit hingegen ist nach wie
vor auch für erfahrene Gewitterforscher eine sehr schwierige Aufgabe. Auch dieser
Aspekt soll durch diese Arbeit aufgezeigt werden. Ich wünsche allen Leserinnen
und Lesern viel Vergnügen und lehrreiche Einblicke in die spannende Welt der
Blitze, des Hagels und der Sturmwinde.
Abb. 1.1.1: Skizze über die 1985 bis 1989 beobachteten Gewitterzugbahnen,
erstellt im Herbst 1989
·
Welche
Gewittertypen sind für welche Schäden verantwortlich? Wie entstehen sie, woran
sind sie zu erkennen?
·
Wie
häufig treten schwere Gewitter mit Hagelschlag, Überflutungen und Sturmschäden
auf (saisonale Häufigkeit, regionale Schwerpunkte, schwache und starke
Hageljahre)?
·
Bei
welchen Grosswetterlagen ist die Unwettergefahr am grössten?
·
Besteht
ein Zusammenhang zwischen Grosswetterlage und Hagelzugbahnen?
·
Kann
daraus abgeleitet werden, wann bei welcher Wetterlage in welcher Region heftige
Gewitter (mit Hagel und Überschwemmungen) auftreten?
·
Kann
durch die gewonnenen Erkenntnisse für bestimmte Regionen eine Gesetzmässigkeit
festgestellt werden? Ermöglichen diese eine Prognose oder gar eine gezielte Vorwarnung
im Kurzfristbereich (ca. einen halben Tag bis wenige Stunden im Voraus)?
Durch meine Beobachtungen in den 80er und 90er Jahren kam
ich zum Schluss, dass die kräftigsten Wärmegewitter in der Region Freiburger
Voralpen / Schwarzenburg / Gantrisch entstehen, von dort nach NE ziehen, das
Aaretal zwischen Thun und Bern überqueren und das Napfgebiet erreichen. Die
Regionen westlich des Napfs sind besonders von Starkniederschlägen betroffen,
weil dort die untersten Schichten der Gewitterzelle durch die topografischen
Verhältnisse (Luv des Napfgebietes) zum Aufstieg gezwungen werden und eine erneute
Intensivierung einsetzt. In den engen Seitentälern des Emmentals ist deshalb
die Gefahr von Überflutungen besonders gross, was zahlreiche Unwetter in den
Jahren 1986 und 1987 eindrücklich zeigten. Speziell erwähnt sei das Dorf Boll
bei Worb, wo innert 14 Monaten dreimal der Stämpbach
über die Ufer trat und grosse Zerstörung brachte, oder die Region Hasle/Oberburg, wo am 1. Juli 1987 der Biembach
und der Luterbach nicht nur ganze Dorfteile mit
Schlamm und Geröll eindeckten und Strassen wegrissen, sondern auch zwei
Todesopfer forderten.
Ziehen die Gewitter nur langsam oder bleiben gar an Ort und
Stelle stehen, so sind die Auswirkungen teilweise katastrophal. Dann sind
besonders jene Gebiete betroffen, in denen die Gewitter regelmässig entstehen: Das
Gewitter von Schwarzenburg am 4. Juli 1985 war das wohl schadenreichste, lokal
begrenzte Unwetter der letzten 20 Jahre im Kanton Bern. Ebenfalls häufig
betroffen von solchen stationären Unwettern sind das obere Emmental und das
Entlebuch, die regelmässig aus dem Quellgebiet rund um den Hohgant eingedeckt
werden.
Ebenfalls im Napfgebiet - diesmal auf der Ostseite - ist das
Luzerner Hinterland nicht selten von Unwettern betroffen. Auslöser können
stationäre Gewitter über dem Napf sein. Von den Gewittern, die aus Südwesten
heranziehen, ist die Region rund um Willisau hingegen etwas geschützt. Eher
selten, aber beim Eintreffen recht heftig sind Gewitter, die von Nordosten in
dieses Gebiet ziehen. Auch Luzern, das Entlebuch und Obwalden/Nidwalden sind
dann besonders gefährdet, weil diese Gebiete im Nordoststau liegen.
Juragewitter betreffen selten dicht bewohntes oder
kultiviertes Gebiet, weil auch diese am häufigsten von SW nach NE ziehen und so
die stärksten Niederschläge entlang der Kreten
fallen. In den selteneren Fällen, wo West- oder Nordwestwinde die Gewitter ins
Mittelland hinaus treiben, können hingegen in kürzester Zeit grosse Mengen an
Niederschlag fallen. Da der Jurasüdfuss aber in solchen Fällen auf der Leeseite
etwas geschützt liegt, sind heftige Ereignisse eher selten. Berüchtigt ist das
„Chasseral-Gewitter“, wenn es süd- oder südostwärts zum Bielersee zieht. In diesem Fall sind die
Reben am Bielersee nicht mehr sicher vor bisweilen sehr dichtem Hagelschlag,
der innert weniger Minuten die gesamte Ernte vernichten kann.
Weniger problematisch bezüglich Extremniederschläge sind
Kaltfrontgewitter, da diese meist sehr schnell mit dem Wind ziehen und nicht
lange über einem bestimmten Gebiet stehen bleiben. Doch gibt es auch hier
Ausnahmen: Setzt bereits vor dem Eintreffen der Kaltfront im Warmsektor starke
Konvektion ein, die zu nordostwärts ziehenden Gewittern im Voralpenraum führt,
dann kann es passieren, dass die aus West oder Nordwest heranziehende Front mit
diesen präfrontalen Gewittern zusammenstösst und sich dadurch die Systeme
verstärken. Am Ort der Kollision sind dann heftigste Niederschläge zu erwarten.
Beobachtet habe ich dieses Phänomen am bereits oben erwähnten 1. Juli 1987
über dem unteren Emmental.
Zusammenfassend kann aufgrund dieser
Beobachtungen behauptet werden, dass die Unwetterhäufigkeit im
Schwarzenburgerland, im oberen und mittleren Emmental und im Entlebuch bei fast
allen Wetterlagen am grössten ist. Bei West- und Nordwestlagen ist auch das
Seeland betroffen. Bei Südlagen mit Föhn entstehen die Gewitter an den
bekannten Stellen in den westlichen Voralpen, ziehen dann aber nord- bis
nordwestwärts und bescheren so dem Mittelland die dort eher seltenen, starken
Hagelgewitter. In der Folge soll versucht werden, diese Thesen anhand von
Hagelschadenmeldungen und Radardaten zu überprüfen.
Um die Häufigkeit von Unwettern in einzelnen Regionen
statistisch nachzuweisen, sind besonders Ereignisse mit Hagel geeignet. Da die
heftigsten Gewitter mit Überschwemmungen und Sturmböen fast in jedem Fall auch Hagelschlag
mit sich bringen, kann dieses Kriterium (Hagelschäden oder nicht) gut zur
Trennung von eher harmlosen Gewittern gegenüber Starkgewittern herangezogen
werden. Also bestand der erste Schritt darin, die bei der Hagelversicherung
gemeldeten Hagelschäden genauer zu untersuchen. Um eine aussagekräftige Zahl zu
erhalten, musste eine möglichst lange Zeitreihe herangezogen werden. Da ich im
Jahre 1985 mit meinen persönlichen Beobachtungen und Aufzeichnungen begonnen
hatte, entschied ich mich, Hagelschäden ab diesem Zeitpunkt zu berücksichtigen.
Bis ins Jahr 2002 ergeben sich somit 18 untersuchte Jahre, was meines Erachtens
für eine ausgewogene Bilanz reichen sollte (starke und schwache Hageljahre,
heisse und kühle, feuchte und trockene Sommer etc. sind allesamt vertreten).
Der Schwerpunkt meiner Untersuchung bildet der Kanton Bern
und die angrenzenden Gebiete. Doch um auch regional übergreifende Ereignisse,
z.B. Hagelzüge quer durch die gesamte Alpennordseite, erfassen zu können,
musste ich die Daten aller Regionen nördlich der Alpen berücksichtigen. So
unterteilte ich die Alpennordseite zunächst in drei klimatische Regionen: Jura,
Mittelland und Voralpen. Die inneralpinen Gebiete sind von der Untersuchung
ausgenommen, weil dort weniger Kulturland versichert ist. Auf Alpweiden und in
unbewohnten Gebieten kann auch der stärkste Hagelschlag keinen grossen Schaden
anrichten, daher sind aus diesen Gebieten keine Daten erhältlich. Ereignisse
auf der Alpensüdseite wiederum spielen für die Gewittertätigkeit auf der
Nordseite nur eine geringfügige Rolle, so dass ich auch dieses Gebiet ausser
Acht lassen konnte.
Um ein möglichst dichtes und gleichmässiges Netz von Zahlen
zu erhalten, teilte ich die Alpennordseite in sieben Grossregionen auf:
Abb. 1.4.1 (eigene Darstellung): Die sieben Grossregionen des
Untersuchungsgebietes:
1)
Jura West: Jurabogen
inkl. Jurasüdfuss bis zur Sprachgrenze bei Delémont und Laufen
2)
Jura Ost: Jurabogen und
Jurasüdfuss östlich der Sprachgrenze; Nordwestschweiz und Schaffhausen
3)
Mittelland West:
Mittelland westlich der Aare
4)
Mittelland Zentral:
Mittelland zwischen Aare und Limmat
5)
Mittelland Ost:
Mittelland östlich der Limmat
6)
Voralpen West: Voralpengebiete
vom Genfersee/Chablais bis zur Wasserscheide
Emme/Reuss
7)
Voralpen Ost:
Voralpengebiete östlich der Wasserscheide Emme/Reuss bis zum Rheintal
In jeder dieser Grossregionen suchte ich möglichst
gleichmässig verteilt zehn grössere Orte aus, meist Bezirkshauptorte. Da diese
allein noch zu wenig Aussagekraft hatten (Hagelereignisse können sehr lokal und
auf wenige Quadratkilometer begrenzt sein), suchte ich je nach Fläche noch zwei
bis sechs angrenzende Gemeinden aus. Nun standen also 70 Untersuchungsgebiete,
von denen ich jedes gemeldete Hagelereignis in eine speziell dafür vorbereitete
Excel-Mappe eintrug. Ein Ausschnitt aus einer dieser sehr umfangreichen
Tabellen (pro Jahr existiert eine Tabelle, diese wiederum sind zu einem Total
verknüpft) ist im Anhang zu finden, ebenso eine Seite als Beispiel der verwendeten
Daten der Hagelversicherung (im Schnitt 50 Seiten pro Jahr).
Nachdem ich nun eine grobe Übersicht über die regionale und
saisonale Häufigkeit von Hagelgewittern hatte, suchte ich die grössten und
schadenreichsten Ereignisse aus, sowie solche, welche durch ihr frühes oder
spätes Auftreten auffielen. Den Schwerpunkt legte ich diesmal auf den Kanton
Bern und die angrenzenden Gebiete. Diese Auswahl war nun Grundlage für die
Untersuchung eines Zusammenhangs zwischen Grosswetterlage und betroffenen
Gebieten. Aus dem Archiv des Internetportals www.wetterzentrale.de druckte ich je
eine Karte mit Kombination 500 hpa-Geopotenzial/Bodendruck
sowie eine 850 hpa-Temperaturkarte auf einer A4-Seite
aus. Diese Sammlung ist dem Anhang beigefügt.
Der nächste Schritt bestand darin, für jeden ausgewählten
Tag die Grosswetterlage zu bestimmen und die Bodenwinde und Fronten in die
Karten einzuzeichnen. So konnten die Ereignisse nach ihren Grosswetterlagen
sortiert werden. Eine grobe Übersicht, welche Wetterlagen am häufigsten für Unwetter
verantwortlich sind, war somit auch gegeben.
Nun kam der schwierigste Teil: Von den
einzelnen Tagen musste noch die genaue Zugbahn der Gewitterzellen eruiert
werden. Zu diesem Zweck durfte ich auf das Archiv von Niederschlagsradar-Daten
des Instituts für Atmosphäre und Klima der ETH Zürich (IACETH) zurückgreifen.
An dieser Stelle sei ausdrücklich für die grosszügige Hilfe von Dr. Willi
Schmid gedankt. Leider sind nur die Radarbilder ab 1991 digital verfügbar. Eine
Auswertung von früheren Aufnahmen ab Film wäre für eine Arbeit in diesem Rahmen
ein allzu grosser Aufwand gewesen. Eine grosse Hilfe waren hingegen die Monitorings von starken Hagelstürmen in der Schweiz, welche
im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms 31 (NFP 31) am IACETH in den
Jahren 1992 bis 1996 durchgeführt wurden. Dies ermöglichte interessante
Vergleiche zwischen meinem Ansatz zur Gewitterforschung und jenem der ETH.
Um der Leserschaft, welche sich bisher nicht oder nur wenig
mit Gewittern auseinandergesetzt hat, das Verständnis für die eigentliche
Arbeit - nämlich die Untersuchung über Zusammenhänge zwischen Grosswetterlagen
und Auswirkungen von Schwergewittern in der Schweiz - zu erleichtern, ist das
Kapitel 2 der Einführung in die Welt der Gewitter gewidmet. Hier wird der Frage
nachgegangen, mit welchen Mitteln heute Gewitter beobachtet und erforscht
werden. Eine breite Palette von Hilfsmitteln wie Niederschlagsradars,
Blitzortungssysteme, Satellitenbilder und Modellkarten stehen zur Verfügung.
Die gebräuchlichsten sollen dem Leser / der Leserin kurz vorgestellt und deren
Interpretation erklärt werden. Sie werden später in der Arbeit immer wieder zur
Veranschaulichung der besprochenen Lagen herangezogen.
Eine kurze Einführung über die Entstehung und die Gefahren
von Gewittern sowie je ein Beispiel der verschiedenen Gewittersysteme sollen
die notwendigen meteorologischen Grundkenntnisse liefern.
Kapitel 3 gibt eine Übersicht über gewitterträchtige
Wetterlagen. Insbesondere werden hier die Unterschiede der verschiedenen
Gewittertypen (Luftmassen- und Frontgewitter) näher betrachtet.
Im Kapitel 4 wird dann auf das Hauptthema eingegangen: Die
saisonale und regionale Häufigkeit von Hagelgewittern und die verschiedenen
Zugbahnen werden hier ausführlich diskutiert.
Im Kapitel 5 soll dann versucht werden, aus den
Erkenntnissen in Kapitel 4 auf die Hauptfrage dieser Arbeit eine Antwort zu
finden: Können aufgrund der herrschenden Grosswetterlage für bestimmte Gebiete
Prognosen über die zu erwartende Gewittertätigkeit erstellt werden?
Abgerundet wird die Arbeit durch eine umfangreiche
Linksammlung im Quellenverzeichnis, welche es der Leserschaft erlaubt, sich
selber im Internet mit den in hier vorgestellten Hilfsmitteln zur
Gewitterbeobachtung und -prognose vertraut zu machen.
2
Einführung
in die Welt der Gewitter
2.1
Hilfsmittel zur Beobachtung und Prognose
Die wohl hilfreichste Erfindung für die Beobachtung und
Analyse von Gewitterzellen ist das Niederschlagsradar. Es ermöglicht, über die
Niederschlagsverteilung und die Zugrichtung eines Gewitters immer auf dem
neusten Stand zu sein. Verschiedene Internetseiten bieten das aktuellste
Radarbild über ein bestimmtes Gebiet oder gar einen Film der vergangenen Stunde
an (siehe Quellenverzeichnis im Anhang).
Auf die Funktion des Radars soll hier nur kurz eingegangen
werden, detaillierte technische Informationen bietet unter anderem das IACETH
auf seiner Website an.
Von einem erhöhten Standort aus werden Radarwellen in alle
Himmelsrichtungen gesendet. Treffen diese Wellen im Umkreis von maximal 200 km
auf ein Hindernis - in unserem Falle Niederschlag in der Luft - wird ein Teil
dieser Wellen zurückgeworfen und vom Empfangsgerät als Echo registriert. Je
nach Grösse der Niederschlagsteilchen (Regentropfen, Graupel, Hagel oder
Schnee) und je nach Niederschlagsdichte ist das Echo stärker oder schwächer und
wird in dBZ (Reflektivität = Z in Dezibel = dB) angegeben (Abb. 2.1.1).
Durch empirische Erfahrung und Vergleiche mit Niederschlagsmessungen am Boden
kann diese in eine Niederschlagsrate (mm/h) uminterpretiert werden.
Für die Erfassung von
Niederschlagsgebieten muss berücksichtigt werden, dass z.B. Berge ein unüberwindbares
Hindernis für Radarwellen darstellen, bzw. für Fehlechos verantwortlich sein
können. Diese Fehlechos (auch Clutters genannt),
müssen mittels eines Filters eliminiert werden. Diese Tatsache hat aber auch
zur Folge, dass Niederschläge im inneralpinen Bereich nur sehr schlecht oder
gar nicht vom Radar registriert werden können. Auch Niederschläge, die ihren
Ursprung in tiefen Wolkenschichten haben (z.B. Nieselregen aus Stratus), werden
so kaum erfasst. Glücklicherweise spielt dieser Umstand für die
Gewitterbeobachtung kaum eine Rolle, da in diesem Fall der Niederschlag in sehr
grossen Höhen entsteht. Dafür müssen wir uns mit dem Problem befassen, dass Radarwellen
auch von Eiskristallen im Amboss eines Cumulonimbus reflektiert werden. Dies
wird dann häufig fälschlicherweise als schwacher bis mässiger Niederschlag
interpretiert. Doch hat auch dieser Umstand etwas Positives: Mit ein wenig
Erfahrung lassen sich Eisschirm-Echos gut von echten Niederschlägen
unterscheiden. In diesem Fall kann sogar vom Umstand profitiert werden, dass
die Zugrichtung des Ambosses in grosser Höhe mit derjenigen des Niederschlags
verglichen werden kann: eine gute Methode, Windscherungen und somit die
Möglichkeit zur Bildung von Superzellen zu erkennen.
2.1.1.1
Horizontalschnitt
PPI (plan-position-indicator)
„Wenn die sich
die Antenne um die eigene vertikale Achse dreht entsteht ein polares Bild der
Umgebung. Die Messungen sind allerdings entsprechend der dabei eingestellten
Elevation auf einer Kegeloberfläche zu interpretieren. Das bedeutet, dass
weiter von der Antenne entfernte Beobachtungen von grösserer Höhe stammen.
Diese Darstellung wird PPI (plan-position-indicator)
genannt. Die CAPPI (constant-altitude-PPI)
Darstellung ist die Transformation von mehreren PPI Bildern auf eine konstante
Höhe.“ http://www.iac.ethz.ch/en/groups/richner/cd/doc/radar/ppi.html, Marc Wüest, IACETH,
Juni 2002.
Abb. 2.1.1: Niederschlagsradar (PPI) der ETH Zürich Hönggerberg vom 05.06.2003,
20.05 Uhr. Dieses „Rohbild“ zeigt die Reflektivität (dBZ). Ab 44 dBZ kann Hagel
am Boden erwartet werden, ab 52 dBZ sogar mit grosser Sicherheit. Besonderes Augenmerk
gilt der eingekreisten Gewitterzelle im nördlichen Napfgebiet. Sie sorgte für
heftige Niederschläge im Enziwiggertal, was
Überschwemmungen in Hergiswil LU verursachte. Auf dieses Gewitter wird in
Kapitel 4.7.3 noch ausführlich eingegangen.
Abb. 2.1.2: Gleiches Radarbild wie 2.1.1, aber diesmal mit einer topografischen
Karte unterlegt, was die Orientierung erleichtert. Anstelle der Reflektivität
ist hier eine einfache Unterteilung in Niederschlagsraten gegeben. Die gelbe
Niederschlagsintensität (extrem) wird fast ausschliesslich durch Hagel
verursacht, es ist jedoch möglich, dass dieser vor dem Eintreffen am Boden abschmilzt.
Meist wird dieser Kartentyp für die öffentliche Nutzung freigegeben, da er am
einfachsten zu interpretieren ist. Die Pfeile verdeutlichen die
unterschiedliche Fortbewegung von Amboss (blaues Feld) und Niederschlagskern
(rot-gelb), die mit Hilfe des Stundenloops
festgestellt wurde. Die Länge der Pfeile gibt ungefähr das Verhältnis der
Verlagerungsgeschwindigkeit wieder.
2.1.1.2
Vertikalschnitt RHI
(range-height-indicator)
Bei der Gewitterbeobachtung interessiert uns nicht nur die horizontale
Niederschlagsverteilung wie oben illustriert, sondern auch die Verteilung der
Niederschlagsintensität innerhalb der Gewitterzelle. Für diesen Zweck wird ein
Vertikalschnitt durch die Gewitterwolke aufgenommen. Dies geschieht dadurch,
dass der Radarstrahl bei konstantem Azimut (Himmelsrichtung) mit variierendem
Elevationswinkel (Winkel zum Boden) gesendet wird. Daraus resultiert das
Vertikalbild (range-height-indicator), abgekürzt RHI:
Abb. 2.1.3: RHI des ETH-Radars Zürich Hönggerberg am selben Tag wie bei den
oberen Bildern, jedoch 4 Std. früher. Die x‑Achse steht für die Distanz
in km zum Radarstandort (range), die y‑Achse
für die Höhe in km über dem Radarstandort (height). Az steht für Azimut, also die Himmelsrichtung in Grad,
218.7 steht ungefähr für Südwest. Anhand dieser Informationen kann auf der
Karte das Gewitter lokalisiert werden: Es befindet sich über dem oberen
Emmental. Das dazu gehörende PPI in Abb. 2.1.4 soll dies verdeutlichen.
Abb. 2.1.4: PPI, 3 Minuten vor dem RHI in Abbildung 2.1.3. Schwarz eingezeichnet
ist die Achse des Vertikalschnitts.
2.1.1.3
Composits
Meist ist die Reichweite eines einzelnen Radargerätes für die
grossräumige Einschätzung der Entwicklung zu kurz. Daher werden von
verschiedenen Wetterdiensten so genannte Composit-Radarbilder
erstellt. Diese bestehen aus mehreren zusammengefügten Bildern verschiedener Radarstandorte.
MeteoSchweiz betreibt drei Niederschlagsradars auf dem Albis bei Zürich, auf
La Dôle nördlich von Genf und auf dem Monte Lema im Südtessin. Diese Kombination erlaubt einen Überblick
über die ganze Schweiz und weit über die Landesgrenzen hinaus. Dies ist
besonders wichtig, um von Westen heranziehende Niederschlagssysteme frühzeitig
zu erkennen.
Abb. 2.1.5:
Composit-Radarbild des Radarverbunds der MeteoSchweiz vom 30.07.2003, 22.10 Uhr
Mitteleuropäischer Sommerzeit MESZ. Die Reichweite des Radars La Dôle erlaubt die Erkennung der Kaltfrontgewitter
südwestlich von Genf, welche in den nächsten Stunden die Alpennordseite
überqueren werden.
Auf dem Niederschlagsradar sind
streng genommen keine Gewitter, sondern nur Schauer zu erkennen. Ein Gewitter
definiert sich nicht durch die Heftigkeit seines Niederschlags, sondern durch
seine Blitzentladungen. Allerdings kann man in den meisten Fällen davon
ausgehen, dass Zellen mit extremen Niederschlägen auch Blitze mit sich bringen.
Doch um es genauer herauszufinden, können Blitzortungssysteme herangezogen
werden. Diese messen Blitzeinschläge am Boden. Reine Wolkenblitze werden also
nicht aufgezeichnet. Manche Blitzortungssysteme unterscheiden noch zwischen
positiven und negativen Entladungen, doch ist dies für unsere Zwecke weniger
von Bedeutung. Hier die zwei von mir am häufigsten konsultieren Systeme. Das
eine ist für die Verfolgung der aktuellen Gewittersituation in der Schweiz
geeignet (Abb. 2.1.6), das andere, um die grossräumige Entwicklung im
Nachhinein nachvollziehen zu können (Abb. 2.1.7).
Abb. 2.1.6: Blitzortungsbild von BLIDS.de der Firma
Siemens. Diese Aufnahme zeigt die Situation eine Stunde nach der Radaraufnahme
in Abb. 2.1.5. Jeder blaue Punkt steht für einen Blitzeinschlag am Boden, die
Pfeile zeigen die Verlagerungsrichtung der einzelnen Gewitterzellen an sowie
den Trend der Intensität. Rot steht für eine zunehmende Blitzrate, gelb für
eine gleich bleibende, grün für eine abnehmende. Das Bild wird alle 10 Minuten
aktualisiert und erlaubt eine recht genaue Einschätzung der kurzfristigen
Entwicklung.
Abb. 2.1.7: Blitzkarte Europa vom 30.07.2003. Hier ist die Entwicklung der
Blitzentladungen in Europa während des ganzen Tages dargestellt. Die Farbskala
zeigt die zeitliche Verteilung, die Grösse der Markierungen die Intensität
(Anzahl Blitze pro 30 Minuten über einem bestimmten Gebiet). Deutlich ist die
Aktivität an der Kaltfront zu erkennen, welche kurz vor Mitternacht die
Westschweiz erreicht hat.
Eine gute Unterstützung
bei der optischen Darstellung von grossräumigen Wetterlagen bieten diverse
Satellitenbilder. Die Auswahl ist schier unermesslich, so dass ich hier nur auf
zwei spezielle Formen eingehen kann, die ich selber für die Analyse bevorzuge.
Zunächst muss zwischen zwei Typen von
Satellitenbilder unterschieden werden: Die Vis-Satellitenbilder
werden im spektralen Bereich aufgenommen. Das bedeutet, dass nur der sichtbare (visible) Bereich dargestellt wird. Solche Bilder sind bei
guten Lichtverhältnissen sehr detailreich, haben aber den Nachteil, dass sie
bei Dunkelheit nicht zur Verfügung stehen. Im Sommer sind aber VIS-Bilder am
Nachmittag und Abend, also zur Zeit der Entwicklung der meisten Gewitter, von sehr
guter Qualität.
Abb. 2.1.8: Vis-Satellitenbild des Alpenraumes des
Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR vom 05.06.2003, 17.03 MESZ. Die
im Kapitel über das Niederschlagsradar dargestellte Zelle (Abb. 2.1.3 und 2.1.4)
ist hier über der nördlichen Zentralschweiz wieder zu erkennen. Ihr Amboss ist
an den Rändern schon ziemlich ausgefranst, was auf den Zerfall der Zelle
hindeutet. Junge, noch im Wachstum befindliche Zellen haben scharf abgegrenzte
Ränder, wie dies an einigen noch kleinen Zellen in Süddeutschland und über dem
Alpstein/Bodensee zu sehen ist.
Um sich auch während der Nacht ein
Bild der vorhandenen Gewitterzellen machen zu können, werden
IR-Satellitenbilder zu Rate gezogen. Diese werden im Infrarotbereich
aufgenommen, bilden also nur Temperaturunterschiede ab. Da eine Wolke in
zunehmender Höhe auch eine tiefere Oberflächentemperatur aufweist, kann dies in
IR-Satellitenbildern dargestellt werden:
Abb. 2.1.9: IR-Satellitenbild des Mittelmeerraums und der angrenzenden Gebiete
des Naval European Metoc
Center, Rota, Spain. Es zeigt u.a.
zwei grosse Gewittersysteme, welche in der Nacht vom 28.08.2003 die Schweiz
überquert haben (siehe auch Kapitel 2.5.4, Multizellen-Linie). Die Temperatur-Farbskala
rechts unten im Bild zeigt uns, dass die Oberfläche dieser Gewittersysteme eine
Temperatur von ca. minus 75 °C aufweist. Dies beweist, dass die Aufwinde dieser
Zellen in riesige Höhen aufgestiegen sind und wir es mit extrem energiereichen
Systemen zu tun haben. Gewitterzellen mit solch tiefen Oberflächentemperaturen
bringen immer auch beste Voraussetzungen für die Bildung grosser Hagelkörner
mit sich.
Zur Erstellung von Prognosen, aber
auch für die Analyse der Wetterlage nach einem Gewitter sind Modellkarten eine
unerlässliche Hilfe. Auch hier ist die Auswahl sehr gross, da es mehrere
Modelle verschiedener Wetterdienste gibt. Ich beschränke mich hier auf
diejenigen Modelle, die ich regelmässig für meine Analysen benütze:
- Bodenanalyse des Britischen Wetterdienstes
(Bracknell) mit Bodendruck, Fronten und Konvergenz-zonen (Abb. 2.1.10). Besonders geeignet für die
Bestimmung der Grosswetterlage und die Kurzfristprognose.
- 500 hPa Geopotenzial und Bodendruck
(Abb. 2.1.11). Erlaubt nebst der Bestimmung der Grosswetterlage den „Blick in
die Höhe“. Die Temperaturverteilung in ungefähr 5500 m Höhe sagt viel aus über
die Schichtung und somit die Stabilität oder Labilität der Atmosphäre. Höhentiefs
und Kaltlufttropfen, welche in der Bodenanalyse nicht zu erkennen sind, werden
auf dieser Karte sichtbar.
- 850 hPa Temperatur (Abb. 2.1.12).
Wichtig für die Prognose der Maximaltemperatur am Boden, besonders im Sommer.
Abb. 2.1.10: Bodenanalyse des Britischen Wetterdienstes (Bracknell)
vom 31.07.2003, 00.00 UTC.
Quelle: wetterzentrale.de/topkarten
Diese
Karte erlaubt einen raschen Überblick über die Grosswetterlage in Europa.
Eingezeichnet sind Bodendruck (Isobaren), Fronten und Konvergenzzonen. Die
bereits weiter oben mehrmals erwähnte Kaltfront ist über Ostfrankreich und der
Westschweiz zu erkennen, ebenso die kurz davor durchgezogene präfrontale
Konvergenzzone.
Abb. 2.1.11: Reanalysis-Karte des NCEP
(Amerikanischer Wetterdienst) für den gleichen Zeitpunkt wie unter Abb. 2.1.10.
Hier ist zusätzlich zu den Isobaren des Bodendrucks das Geopotential im 500-hPa-Niveau
als farbige Flächen eingezeichnet. Sie stellt somit eine Kombination von
Bodendruck- und Höhenkarte dar. Die Skala am rechten Rand gibt die jeweilige
Höhe des 500-hPa-Niveaus an. Die Zahl mit 10 multipliziert ergibt die Höhe in
Meter über Meer. Ein tiefes Geopotential markiert ein Höhentief, welches in der
Höhe kältere Luft mit sich führt. Im Kapitel 2.2.2 wird noch näher darauf
eingegangen, was dies für die Entstehung von Gewittern bedeutet.
Abb. 2.1.12: Reanalysis-Karte des NCEP, gleicher
Zeitpunkt wie oben. Die Farbskala gibt Auskunft über die Temperatur in Grad
Celsius im 850-hPa-Niveau. Dieses befindet sich im Schnitt auf 1500 Meter über
Meer. Die Temperatur auf dieser Höhe ist nicht mehr von bodennahen Einflüssen
geprägt und sagt daher mehr über die Luftmasse über einem bestimmten Gebiet aus
als die Bodentemperatur. Sehr gut sind auf dieser Karte die Grenzen zwischen
warmen und kalten Luftmassen zu erkennen, so auch die Kaltfront über der
Schweiz und Frankreich.
Detailliertere Karten dieses Typs werden auch für die Prognose von Höchsttemperaturen
herangezogen. Besonders im Sommer bei trockenem Wetter ist diese auch für Laien
einfach zu erstellen: Die Temperatur auf 1500 Meter beträgt in diesem Beispiel
über der Schweiz 13 °C. Mit dem trockenadiabatischen
Gradient von 1° pro 100 Meter gerechnet ergibt dies für eine Höhe von 500 Meter
23 °C. Bei voller Sonneneinstrahlung im Hochsommer kann noch eine
zusätzliche Erhitzung der bodennahen Schicht von ungefähr 2-3° dazugerechnet
werden, was eine Maximaltemperatur von 25-26 °C ergibt. Das folgende Kapitel
über Radiosondenaufstiege zeigt auf, wie wichtig eine genaue Temperaturprognose
im Zusammenhang mit der Auslösetemperatur für Gewitter sein kann.
Wichtig für die Prognose von
Gewittern sind Radiosondenaufstiege, welche die Verhältnisse der Atmosphäre in
verschiedenen Höhen detailliert darstellen. Mit viel Übung und Erfahrung kann aus
solchen Darstellungen (Abb. 2.1.13) nicht nur herausgelesen werden, ob in den
folgenden Stunden Gewitter entstehen werden, sondern sogar welche Gewittertypen
bevorzugt auftreten und in welche Richtung sie voraussichtlich ziehen werden.
Die ausführliche Behandlung der Vorgehensweise bei einer solchen Prognose und
die Erklärung der verschiedenen Werte, welche aus den Radiosonden herangezogen
werden, würde jedoch den Rahmen dieser Arbeit bei weitem sprengen, so dass hier
nur grob auf die allerwichtigsten Punkte eingegangen werden kann.
Abb. 2.1.13: Emagramm des Radiosondenaufstiegs von
Payerne am 07.09.2003 12.00 UTC.
Legende:
Skala am linken Rand:
Luftdruck in hPa.
Skala am rechten Rand:
Höhe in km über Meer.
Die waagrechten
Verbindungen durch das Emagramm zeigen auf, auf
welcher Höhe sich ein bestimmter Luftdruck befindet (z.B. 850 hPa in 1510 m.ü.M.,
500 hPa in 5720 m.ü.M.).
Diagonal von links unten
nach rechts oben ausgezogene, schwarze Linien: Temperatur in °C. Am
unteren Rand sowie links und oben sind die Hilfslinien in Zehnerschritten beschriftet.
Etwas dicker ausgezogen ist
die 0°-Linie.
Diagonal von links unten
nach rechts oben gestrichelte, schwarze Linien: Linien gleichen Sättigungsmischungs-verhältnisses. Entlang
dieser Sättigungsmischungslinien kann ein Luftquantum die gleiche Menge
Wasserdampf aufnehmen.
Grüne Linien: Trockenadiabatischer
Gradient.
Blaue Linien: Feuchtadiabatischer
Gradient.
Rote, fette Linien in der Mitte der Skala: rechts die
gemessene Temperatur in °C, links die Taupunkttemperatur. Dort, wo sich die
beiden Linien berühren, ist die Luft gesättigt, d.h. die relative Luftfeuchtigkeit
beträgt 100 % (hier in etwa 3000 m Höhe, wo sich zufälligerweise auch gerade
die Nullgradgrenze befindet).
Senkrechte schwarze Linien
im rechten Teil: Windgeschwindigkeit in Knoten (kt)
in Zwanzigerschritten.
Rote Linie am
rechten Rand: gemessene
Windgeschwindigkeit.
Rote Pfeile à : gemessene Windrichtung (in der
Höhe, wo der Pfeil beginnt, also NE in 797 m.ü.M.,
WSW in 1000 m.ü.M.)
Interpretation
(rudimentär):
Sehr feuchte Grundschicht
bis in 3500 m, darüber eine sehr trockene Schicht bis 6500 m. Dazu Windscherung
mit schwachem NE-Wind in Bodennähe, darüber SSW.
Bestimmung des
Kondensationsniveaus (blaue Waagrechte): Man
gehe vom Bodentaupunkt aus und folge der Sättigungsmischungslinie, bis man die
Temperaturlinie kreuzt = Kondensationsniveau auf 1200 m.
Bestimmung der
Auslösetemperatur: Vom Kondensationsniveau aus folgt man parallel zu den Trockenadiabaten bis zum Boden. In unserem Beispiel
entspricht dies dem gemessenen Temperaturverlauf in der untersten Schicht. Die
nötige Auslösetemperatur von 19 °C zur Bildung von Quellwolken war somit zum
Zeitpunkt der Messung bereits erreicht.
Bestimmung der möglichen
Mächtigkeit der Quellwolken: Man zeichne exakt vom Punkt des Konensationsniveaus aus eine Hilfsline
(violett)
entlang der Feuchtadiabate. So lange die
Temperaturkurve sich links dieser
Hilfslinie befindet, ist die Schichtung der Atmosphäre labil, d.h. die Quellwolke kann sich in diesem Bereich entwickeln.
Dort, wo die Temperaturkurve die Hilfslinie kreuzt, befindet sich das Cumulus-Gipfelniveau (in unserem Fall befindet es sich
oberhalb des Messbereichs). Tatsächlich entwickelten sich an diesem Tag
einzelne kräftige Zellen mit Hagel und Sturmböen.
2.1.6
Meldungen der
Bodenstationen
Um bei einem aufziehenden Gewitter
die zu erwartenden Ereignisse abschätzen zu können, sind Meldungen anderer
Bodenstationen, welche sich bereits im Gewitter befinden, von grosser
Bedeutung. Ist zum Beispiel eine Front aus Westen im Anzug, können die Werte
von Genf, Pully-Lausanne, Payerne oder der Jurastationen La Dôle
und Chasseral konsultiert werden. Insbesondere Temperaturänderung,
Niederschlagsmenge und Windböen geben interessante Auskünfte über das, was
demnächst in Bern zu erwarten ist. Viele Wetterdienste bieten aktuelle
Wetterdaten ihrer Stationen im 10-Minuten-Takt. Speziell empfehlenswert für die
Schweiz ist die Seite von www.meteonews.ch,
auf der die aktuellen Messwerte verschiedener Wetterelemente auf einer
Schweizerkarte übersichtlich dargestellt sind.
2.1.7
Webcams
Um die Verhältnisse vor Ort z.B.
während oder nach einem Gewitter überprüfen zu können (z.B. ob Hagel liegen
geblieben ist oder ob Sturmschäden zu verzeichnen sind), sind Webcams eine Hilfe. Je nach Ausrichtung der Kamera kann
auch der Aufzug eines Gewitters und die Wolkenformationen live beobachtet
werden. Die Dichte von Webcams in der Schweiz hat in
den letzten Jahren stark zugenommen, so dass beinahe jede Region abgedeckt ist.
Eine Übersichtskarte mit Links zu Webcams in der
Schweiz und Europa gibt es unter http://www.westwind.ch/w_0liv.php.
Das weltweite Netz bietet
Hobbymeteorologen eine ausgezeichnete Plattform, um Beobachtungen und
Erfahrungen auszutauschen, Prognosen zu diskutieren, Wetterlagen zu analysieren
und die neusten Forschungsergebnisse kritisch zu hinterfragen. Zudem werden
Pressemeldungen gepostet und auf ihre Richtigkeit
überprüft, Links ausgetauscht und auf interessante Fernsehsendungen
hingewiesen. Besonders wertvoll für Laien sind Foren, in denen eine breite
Mischung von Profis, Hobbymeteorologen, Studenten und verschiedenen
Berufsleuten, welche sich vertieft mit dem Wetter befassen müssen - z.B.
Piloten, Förster, Bergführer, Versicherungsexperten, Wetterfotografen usw. -
vertreten sind. Hier findet man auf jede Frage eine Antwort, und auch für diese
Arbeit habe ich viele Informationen über dieses Medium sammeln können.
2.2
Atmosphärische
Bedingungen zur Entstehung von Gewittern
Für
die Entstehung von Gewittern sind in jedem Fall folgende Bedingungen notwendig:
Steigt eine feuchte Luftmasse auf,
kondensiert der Wasserdampf und bildet feine Wassertröpfchen, was zur
Wolkenbildung führt. Während des Kondensationsvorgangs wird Energie in Form von
Wärme freigesetzt, die so genannte „latente Wärme“. Dies führt dazu, dass das
Luftpaket, welches angehoben wird, noch wärmer wird als seine Umgebung, was
wiederum zu einem weiteren Aufstieg desselben führt.
Von Labilität spricht man, wenn die
Temperatur der Luftschichten mit zunehmender Höhe stärker als feuchtadiabatisch sinkt. Konkreter: Wenn bodennahe feuchte
Luftschichten stark erwärmt sind, gleichzeitig aber in grösseren Höhen kalte
und trockene Luft vorhanden ist (siehe Radiosonde Abb. 2.1.13), ist die
Luftmasse instabil oder eben labil. Unter solchen Voraussetzungen weist ein
auskondensiertes Luftpaket immer noch eine höhere Temperatur auf als die
umgebende, trockene Luft und kann somit besser aufsteigen als in einer stabil
geschichteten Luftmasse. Es kann so lange aufsteigen, bis es wieder kälter und
somit schwerer wird als die Luft in seiner Umgebung.
Um ein Luftpaket überhaupt zum
Aufsteigen zu bringen, ist irgendein Auslösemechanismus nötig. Häufig geschieht
dies durch unterschiedliche Erwärmung der Erdoberfläche und der direkt darüber
liegenden Luftschicht. So wird zum Beispiel die Luft bei starker
Sonneneinstrahlung über einem Acker, über nacktem Fels oder über einer Stadt
stärker erwärmt als über Gewässern und Wäldern. Ein anderer, auf der
Alpennordseite der Schweiz sehr wichtiger Prozess ist der Aufwind an
Berghängen. Südhänge werden von der Sonne in einem günstigeren Winkel bestrahlt
als andere, was dort zu stärkerer Erwärmung führt. Ebenso wichtig ist der
Hebungsprozess, der beim Aufgleiten von warmer Luft an einem sich der
Windströmung in die Quere stellenden Bergzug stattfindet. Und zu guter Letzt
wird Hebung durch Luftmassenwechsel ausgelöst, also an Fronten, wo sich eine
kalte Luftmasse unter eine warme schiebt, oder wo eine warme Luftmasse auf
einer kälteren aufgleitet.
2.3
Der
Lebenszyklus eines Gewitters
Jedes
Gewitter lässt sich durch seinen typischen Ablauf in drei Phasen unterteilen:
Entwicklung, Reifestadium und Auflösestadium.
Zu Beginn die Bezeichnungen und
Bedeutung der Wolkengattungen und -arten in der Reihenfolge des
Entwicklungsverlaufs im Überblick:
· Cumulus humilis à kleine, flache Haufenwolke (vertikale Ausdehnung ist
kleiner als horizontale)
· Cumulus mediocris à mittlere Haufenwolke (vertikale / horizontale Ausdehnung
ca. 1:1)
· Cumulus congestus à mächtig aufgetürmte, blumenkohlartige Haufenwolke
(vertikale Ausdehnung ist grösser als horizontale)
· Cumulonimbus calvus à Gewitterwolke mit kahler, glatter Obergrenze (beginnende
Vereisung)
· Cumulonimbus capillatus à Gewitterwolke mit ausgefranster, haariger Obergrenze
· Cumulonimbus capillatus incus à Gewitterwolke mit Amboss
· Cirrostratus cumulonimbogenitus à Hohe Schichtwolke, entstanden aus dem Amboss einer
Gewitterwolke
Durch Hebung ausgelöst, dominiert am
Anfang eines Gewitterlebens der Aufwind das Geschehen in der Zelle. Sie
befindet sich im Wachstum, was sehr gut an der scharf abgegrenzten Oberseite
der Wolke zu erkennen ist, bisweilen auch als „Blumenkohlstruktur“ bezeichnet.
Der Cumulus durchläuft sämtliche Stadien von humilis
über mediocris zu congestus,
bis er an der Oberseite zu vereisen beginnt. Damit erhält die Wolke eine neue
Klassifizierung, man spricht nun von einer Gewitterwolke oder Cumulonimbus calvus. Durch den Prozess der Kondensation wird im oberen
Teil der Wolke Niederschlag produziert, der aus Schneekristallen, unterkühlten
Regentropfen und Graupel besteht. Sobald der Niederschlag nach unten fällt,
entwickelt sich ein Abwind und das Gewitter erreicht das Reifestadium.
Abb. 2.3.1: Gewitterzelle im Entwicklungsstadium (Cumulus congestus,
in der Mitte ein Cumulonimbus calvus) über dem
Hohgant und dem Sigriswilergrat, aufgenommen am
10.05.2002, 14.30 Uhr MESZ vom Ulmizberg südlich von
Bern.
Foto:
Fabienne Muriset
Das spezielle äussere Kennzeichen dieser Phase ist der
Amboss an der Oberseite der Gewitterwolke, der sich immer weiter ausbreitet
(Cumulonimbus capillatus incus).
Dieser Amboss ist im Reifestadium noch scharf abgegrenzt und beginnt sich nur
langsam am Rand zu zerfasern. Diese scharfe Abgrenzung hängt mit dem immer noch
im Innern der Wolke bestehenden Aufwind zusammen, der an der Tropopause anstösst
und dadurch zur horizontalen Ausbreitung gezwungen wird.
Jetzt besteht das Gewitter also aus
Aufwind und Abwind, in dessen Zirkulationsstrom sich die Niederschlagsteilchen
bewegen. Ist der Aufwind stark genug, reisst er den Niederschlag wieder mit
nach oben. In sehr hohen Luftschichten gefriert bei jedem Durchlauf eine neue
Schicht an das Graupelkorn und es entsteht nach und nach ein grösseres
Hagelkorn. Erst wenn der Aufwind das Korn nicht mehr in der Schwebe zu halten
vermag - entweder weil der Aufwind schwächer wird oder weil das Hagelkorn zu
schwer geworden ist - fällt der Niederschlag zu Boden. Damit kann auch der
kalte Abwindstrom am Boden ausfliessen und bildet eine Böenfront. Schneidet
dieser Abwindstrom den Aufwind ab, so dass die Zelle nicht mehr mit Warmluft
versorgt werden kann, ist das nahe Ende der Zelle besiegelt.
Abb. 2.3.2: Dieselbe Gewitterzelle wie im Bild 2.3.1, jetzt im Reifestadium mit
Amboss (Cumulonimbus capillatus incus).
Zeitpunkt der Aufnahme: 15.10 Uhr MESZ.
Einmal von der Warmluftzufuhr
abgeschnitten, entleert sich die Gewitterwolke und es bleiben nur noch ein
konturloser Wolkenhaufen und ein zerfaserter Amboss übrig. Der Niederschlag
lässt nach und die Gewitterwolke löst sich auf. Oft bleiben noch über Stunden
hinweg die Eisreste des Ambosses in grosser Höhe bestehen (Cirrostratus
cumulonimbogenitus).
2.4
Gefahren bei
Schwergewittern
Bevor wir uns mit den verschiedenen
Gewittersystemen und ihren spezifischen Erscheinungsbildern und Naturgefahren befassen
können, sollen hier zunächst die möglichen Gefahren aufgelistet und näher
beschrieben werden:
Wie schon weiter oben erwähnt, entsteht
Hagel in starken Aufwindströmen innerhalb einer Gewitterzelle. Je stärker und
länger der Aufwind andauert, umso länger kann das Hagelkorn in der Zelle
zirkulieren und immer neue Eisschichten ansetzen. Oft kommt es vor, dass
angetaute Hagelkörner vom Aufwind wieder in kältere Höhen mitgerissen werden
und dort zusammenfrieren. Solche Teile fallen dann
nicht als runde, sondern als unförmige, mit bisweilen spitzigen Ausbuchtungen
versehene Konglomerate zu Boden.
Abb. 2.4.1: Hagelkörner aus dem Superzellen-Gewitter vom 08.05.2003,
aufgenommen von Hans Oetterli, Kriens.
Auf
dem linken Bild hat auch eine Stunde nach dem Hagelschlag das angetaute
Hagelkorn noch einen Durchmesser von 4 cm. Die Unförmigkeit lässt auf ein
Konglomerat aus mehreren Körnern schliessen. Rechts ein aufgeschnittenes Hagelkorn;
sehr schön ist die Ringstruktur zu erkennen, welche von der mehrfachen
Zirkulation innerhalb der Gewitterzelle herrührt.
Grosse Hagelkörner müssen nicht
unbedingt auch den grösseren Schaden anrichten als kleine, wenn auch die
Verletzungsgefahr bei riesigen Brocken erheblich ist. In der Regel fallen
grosse Hagelsteine in kleineren Mengen auf der Vorderseite einer Gewitterzelle,
bevor Regen einsetzt. Sie können Dachziegel spalten, Autos zerbeulen und gar
Windschutzscheiben sprengen. Dafür halten sich die Schäden bei grossen
Hagelkörnern in geringer Zahl an landwirtschaftlichen Kulturen eher in Grenzen.
Besonders verheerend für Getreide und Reben sind kleinere Hagelkörner von 1-2
cm, die sehr dicht und vermischt mit Regen fallen können. Sie zerhacken
Blätter, Früchte und Getreide, so dass oft nur noch die Stängel und entlaubte
Bäume zurückbleiben. Im Extremfall bleibt eine dicke Hagelschicht am Boden
liegen, die nur langsam über eine Zeitspanne von mehreren Stunden wegschmilzt.
Abb. 2.4.2: Hagelreste 15 Stunden nach einem Gewitter am Abend des 06.06.2002
im Gebiet Holderchäppeli westlich von Kriens. Foto: Michael Hollinger, Obernau/Kriens. Die Gewitterlage
dieses Tages wird in Kapitel 4.7.1 noch näher vorgestellt.
Extreme Regenfälle in Verbindung mit Gewittern führen häufig
zu Überflutungen, die schwere Schäden verursachen und Menschenleben fordern
können. Die meisten Fälle gehen auf stationäre oder langsam ziehende Gewitter
zurück. Diese entstehen bei besonderen atmosphärischen Bedingungen, zum
Beispiel wenn die Luft extrem feucht ist, gleichzeitig aber nur schwache
Höhenwinde vorherrschen. Aber auch die topografischen Verhältnisse können schon
bei normalem Gewitterregen die Überflutungsgefahr unterstützen. Enge Täler und
Schluchten werden besonders schnell mit Wasser gefüllt, das einen Bach rasch
ansteigen lassen kann. Das Canyoning-Unglück im Saxetbach im Berner Oberland im Sommer 1999 hat dies auf
tragische Weise verdeutlicht. Mit genauen Kenntnissen über die Reaktion eines
Gewässers bei Gewitterregen kombiniert mit möglichst genauen Kurzfristprognosen
könnten für gefährdete Gebiete Warnungen herausgegeben werden, die schlimmere
Schäden - besonders an Leib und Leben - verhindern könnten. Dies ist der
Hauptantrieb für die Forschung über die Entwicklung und Fortbewegung von
Gewittern mit Starkniederschlägen. Immer mehr Wetterdienste führen einen
Unwetterwarndienst ein, führend in der Entwicklung von Überwachungs- und Warnsystemen
ist die junge Spinoff-Firma der ETH Zürich, Meteoradar Schmid (Link: www.meteoradar.ch).
Eine weitere Gefahr, die oft noch
unterschätzt wird, ist die Überflutung als Folge der Bodenversiegelung. In
dicht überbauten Gebieten können Kanalisationen rasch überfordert sein, wenn in
kurzer Zeit grosse Mengen an Regen fallen. Tiefer gelegene Strassen,
Unterführungen und Tunnels können rasch geflutet werden. Eine regelmässige
Aufgabe für die Feuerwehren ist bei Gewitterregen auch das Auspumpen von
gefluteten Kellern und Tiefgaragen.
Weiter oben wurden bereits die Abwinde beschrieben, welche
der Niederschlag innerhalb einer Gewitterzelle verursacht. Fällt dieser
Niederschlag im mittleren Stockwerk der Wolke (ungefähr um 4000 m) durch sehr
trockene Luft, verdunstet ein Teil oder sogar der ganze Niederschlag, was
Energie benötigt. Diese wird der Umgebung in Form von Wärme entzogen, die Luft
kühlt stark aus, wird somit schwerer und fällt nach unten. Dasselbe kann auch
im untersten Stockwerk der Wolke passieren, wenn die unterste Luftschicht sehr
trocken ist. In diesem Fall ist die Wolkenbasis eher hoch, und die Fallwinde
kann man gut an Fallstreifen erkennen. Fallstreifen (auch „virga“
genannt), bestehen aus Niederschlag, der aus einer Wolke fällt, aber den Boden
nicht erreicht.
Wird ein solcher Abwindstrom sehr intensiv, kann er beim
Auftreffen am Boden enorme Schäden verursachen. Dabei können
Windgeschwindigkeiten von bis zu 200 km/h entstehen. Das Auftreffen auf den
Boden und die seitliche Ausbreitung führt zu Verwirbelungen, die wiederum die
Schaden bringende Wirkung verstärken können. Aufgrund ihrer Schäden werden Downbursts von Laien irrtümlicherweise oft als
„Minitornados“ bezeichnet. Diese Bezeichnung entbehrt jeder Richtigkeit, da die
divergenten Fallböen in keinem Zusammenhang mit dem konvergenten Sog in
Aufwindströmen von Tornados stehen. Der Ausdruck „Minitornado“ sollte also
nicht verwendet werden, auch wenn dieser durch die Medien immer wieder
verbreitet wird.
Je nach ihrer räumlichen Ausdehnung
werden Downbursts in zwei Kategorien unterteilt: Microbursts sind auf kleine Räume bis 4 km begrenzt, Macrobursts hingegen können auf einer Linie von mehreren
Dutzend, bisweilen sogar hunderte Kilometer Länge auftreten (siehe Kapitel
2.5.4, Squall-Lines).
Da sich diese Arbeit vor allem mit den Hagelschäden als
Folge von Schwergewittern befasst, gehe ich hier nicht vertieft auf die
komplexe Thematik der Tornadobildung ein. Um die Aufzählung der wichtigsten
Schäden von Schwergewittern zu vervollständigen, sei hier aber kurz dieses
Phänomen erwähnt. Da sich die Gewitterforschung in Mitteleuropa aktuell stark
auf dieses Thema konzentriert, verweise ich auf die zahlreichen Websites zum
Thema im Internet (siehe Quellenverzeichnis) oder auf die unten erwähnten
Beiträge in der Wetterzentrale.
Tornados, oft auch als Tromben oder
weniger glücklich, da verharmlosend, als „Windhosen“ bezeichnet, sind entgegen
weitläufiger Meinung auch in Mitteleuropa eine ernst zu nehmende Gefahr. Der
Glaube, Tornados treten nur in den USA auf, was durch entsprechende
Medienberichte oft noch unterstrichen wird, ist ein fataler Trugschluss. Als am
10.06.2003 ein Tornado im Dorf Acht in der Eifel schwere Zerstörungen
anrichtete, überboten sich die Medien gegenseitig mit Falschmeldungen,
Spekulationen und Begriffen, die einem seriösen Gewitter- und Tornadoforscher
die Haare zu Berge stehen liessen. Die Diskussion von Medienberichten sowie
Recherchen und Beiträge von zahlreichen Forenteilnehmern zum Tornado in Acht
sind unter folgenden Links nachzulesen:
http://www.wetter-zentrale.com/cgi-bin/webbbs/wzarchive.pl?read=356120
(Bericht von Matthias Habel, Bonn)
http://www.wetter-zentrale.com/cgi-bin/webbbs/wzarchive.pl?read=356670
(Zeitungsbericht mit Bildern)
http://www.wetter-zentrale.com/cgi-bin/webbbs/wzarchive.pl?read=361958
(Wetterlagen-Analyse von M. Jaeneke)
http://www.wetter-zentrale.com/cgi-bin/webbbs/wzarchive.pl?read=356567
(„Die Furcht vor dem T-Wort“)
http://www.wetter-zentrale.com/cgi-bin/webbbs/wzarchive.pl?read=358954
(Kritik an Medienberichten)
Einzelzellen bilden sich lokal bei labiler Schichtung der
Atmosphäre, feuchten Luftmassen in den unteren Schichten und geringer
vertikaler Windscherung (vertikale Änderung von Windrichtung und
-geschwindigkeit). Sie werden bevorzugt an Berghängen (z.B. Jura und Voralpen)
gebildet, weil es dort aufgrund von Hangwindzirkulationen und verstärkter
Einstrahlung zu einer stärkeren Vertikalbewegung kommt, die für die Bildung
solcher Zellen günstig ist. Ausserdem bilden sich Einzelzellen häufig in den
labil geschichteten Luftmassen auf der Rückseite einer Kaltfront (Rückseitengewitter,
siehe auch Kapitel 3.1.2).
Die Lebensdauer von Einzelzellen ist stark beschränkt (Grössenordnung
eine Stunde) und ihre maximale Intensität ist im Vergleich zu anderen Zellsystemen
normalerweise gering.
Im Radarbild zeigen sich Einzelzellen durch isolierte,
kleine, aber vertikal hoch reichende Gebilde mit hohen Reflektivitäten. An
Sommertagen mit einer labilen Schichtung der Atmosphäre kann häufig eine
Vielzahl von Einzelzellen beobachtet werden (Wärmegewitter, siehe Kapitel 3.1.1).
Beispiel: 10.05.2002
Während in der Osthälfte der Schweiz
trockene Luft das Wetter bestimmt, setzt von Westen her eine leichte
Labilisierung ein. Die Luftmasse wird angefeuchtet, in der Höhe sinken die
Temperaturen aufgrund eines Höhentiefs über Frankreich. Entlang des Juras und
den westlichen Voralpen bis zum Hohgant entstehen kurz nach Mittag erste
Quellwolken, wovon sich eine über dem Schwarzsee-Gebiet und eine über dem
Hohgant gegen 14.00 Uhr zu ausgewachsenen Gewittertürmen entwickeln (siehe auch
Abb. 2.3.1 und 2.3.2). Aufgrund der flachen Druckverteilung über Mitteleuropa
und fehlenden Höhenwinden verlagern sich die Einzelzellen nur sehr langsam in
Richtung Norden. Die Hauptniederschläge entladen sich über einem eng begrenzten
Gebiet in der Nähe des Quellgebiets, während die Gebiete nördlich davon nur
noch die Reste der sich abschwächenden Gewitter abkriegen. Hagelschäden werden
aus den Regionen Eggiwil-Schangnau-Escholzmatt, dem
Greyerzerland und dem Val de Travers (NE) gemeldet.
Abb.
2.5.1:
Total Niederschlagssumme
vom 10.05.2002. Daten: IACETH, Aufbereitung: Bernhard Oker,
Oetwil an der Limmat.
Zu erkennen ist das Nieder-schlagsgebiet der Zelle auf den Fotos von Abb. 2.3.1
und 2.3.2. über dem Emmental.
Dieser Gewittertyp ist in Mitteleuropa am häufigsten
anzutreffen. Dabei handelt es sich im Normalfall um einen kleineren Komplex,
der aus mehreren einzelnen Zellen besteht. An den Flanken dieses Komplexes
bilden sich immer wieder neue Zellen, während andere nach und nach zerfallen.
So entsteht aus der Ferne betrachtet eine Linie, in der sich die einzelnen
Zellen wie im Gänsemarsch mit der Windrichtung vorwärts bewegen. Zuvorderst
befindet sich die älteste, meist wieder im Zerfall befindende Zelle, zuhinterst
die jüngste, sich gerade neu entwickelnde. Der Grund für diese Anordnung ist
der kühle Ausbreitungsstrom einer Zelle im Reifestadium, der durch das Anheben
der umgebenden Warmluft die Ausbildung neuer Zellen hervorruft.
Die Lebensdauer einer solchen Multizelle kann wegen der
dauernden Neubildung mehrere Stunden betragen und im betroffenen Gebiet für grosse
Niederschlagsmengen sorgen. Bekannte Entstehungsgebiete im Kanton Bern sind die
Gantrisch-Kette und die Region um den Hohgant.
Beispiel: 07.06.2003
Seit mehreren Tagen schleift eine
Kaltfront knapp nördlich der Schweiz, das Mittelland und die Alpen verbleiben
dabei in der feuchten Warmluft. Jeden Tag entstehen über den Voralpen gegen
Abend Wärmegewitter, die langsam in Richtung Nordost ziehen. Auch an diesem
Abend wird - wie schon an den beiden Vortagen - besonders die Region Bern, das
Napfgebiet und das Luzerner Hinterland betroffen. Auf dem folgenden Radarbild
ist gut zu erkennen, wie ein Gewitter nach dem anderen über dem
Schwarzenburgerland und dem Hohgant entsteht und wie diese dann in zwei Reihen nordostwärts
wandern. Hagelschäden und Überschwemmungen werden aus dem Luzerner Hinterland
über die Region Sempach bis ins Seetal
gemeldet. Auch südlich und östlich von Bern sind lokale Überflutungen zu
beobachten.
Abb. 2.5.2 : Radarbild der ETH vom 07.06.2003, 19.40 Uhr.
Ortsnamen und Berge: Fabienne Muriset
2.5.3
Multizellen-Cluster (MCS, MCC)
Bei Multizellen-Clustern handelt es sich um ausgedehnte
Gewittersysteme, die einen Verbund von mehrzelligen Gewittern und manchmal
Superzellen umfasst. Die Ausbildung beginnt, sobald sich ein Komplex aus
einzelnen Gewittern zusammenschliesst und zu einem Verbund von weiträumigen Zellen
mit einer Niederschlagszone von mehreren hundert Kilometern Ausdehnung
zusammenwächst. Man spricht dann von einem Mesoscale Convective System (MCS), also einem konvektiven System im mesoskaligen Bereich. Dabei befinden sich Zellen
verschiedener Altersstufen im Cluster, welche abwechslungsweise die
Hauptaktivität innerhalb der Familie übernehmen. Auch wenn jede Zelle nur etwa
eine halbe Stunde lang stark aktiv ist, kann doch der ganze Cluster mehrere
Stunden lang bestehen und dabei auch weite Strecken zurücklegen.
Runde oder ovale Systeme entstehen meist im Zusammenhang mit
grossräumigen Konvergenzzonen in kleinen, flachen Tiefdruckgebieten bei heissen
Temperaturen und der Annäherung von Kaltluft in der Höhe. Im Hochsommer
entstehen MCS häufig über Spanien oder Südfrankreich und ziehen dann unter
Abschwächung nordostwärts in die Schweiz und nach Deutschland. Oft finden sie
ihr Ende erst über Osteuropa oder werden dort am folgenden Tag durch die
Aufheizung erneut aktiviert.
Als Mesoscale Convective
Complex (MCC) wird ein Cluster dann eingestuft, wenn
folgende Bedingungen gegeben sind (Kriterien nach MADDOX R.A., 1980):
·
Die Wolkenoberfläche weist eine
Temperatur von weniger als -52 °C auf, wobei diese Fläche des aktivsten Teils
des Gewitters mindestens 50'000 km2 erreicht,
·
die Gipfel der sich ausdehnenden
Cumulonimben weisen Temperaturen unter -32 °C auf, diese Fläche muss mindestens
100'000 km2 umfassen, das Verhältnis Länge zu Breite dieser Fläche
darf 0.7 nicht unterschreiten,
·
die oben erwähnten Kriterien müssen für
mindestens sechs Stunden erfüllt sein.
MCC treten in unseren Breiten eher
selten in Erscheinung, in Europa kommen sie in Ausnahmefällen in Mittelmeerländern
vor.
Beispiel: 17.08.2003
Am frühen Morgen des 17. August 2003 sind an der Südostküste
Spaniens zwischen Almeria und Cartagena erste
Entladungen aufgezeichnet worden, die - wie sich im Verlaufe des Tages herausstellen
sollte - den Beginn eines langlebigen und äusserst umfangreichen
Gewitterkomplexes ankündigten. Die Abbildung 2.5.3 zeigt die Entwicklung der
Blitzentladungen an diesem Tag. Dabei ist sehr gut zu sehen, wie das System am
Morgen an der spanischen Mittelmeerküste entlang nach Norden zog und dabei
rasch an Intensität zunahm. Um Mittag war das System bereits zu einem riesigen
Cluster angewachsen und hatte die östlichen Pyrenäen erreicht. Unter weiterer
Verstärkung und Ausdehnung - es bedeckte unterdessen ganz Südfrankreich - zog
es dann der Rhone entlang nach Norden und erreichte um 18.00 Uhr Genf. In
diesem Moment teilte sich der Cluster in zwei Teile: der Westteil zog nach
Norden über das Pariser Becken nach Belgien, der andere über die Schweiz hinweg
nach Süddeutschland. Sein Ende fand er am Morgen des 18. August über Ostdeutschland,
wo nur noch etwas Regen registriert wurde. Das System hatte damit eine Lebensdauer
von über 24 Stunden.
Abb. 2.5.3: Blitzkarte Europa vom 17.08.03. Das besprochene
Gewittersystem dominiert den Südwesten Europas.
Abb. 2.5.4: Infrarot-Satellitenaufnahme vom 17.08.03, 12
UTC. Quelle: Naval European Metoc
Center, Rota, Spain.
Der
aktivste Teil des Gewitters (rot-gelb) mit einer Oberflächentemperatur von -65
°C hat einen Durchmesser von 300 km und eine Fläche von ca. 70'000 km2.
Die Dimensionen für eine MCC-Klassierung sind somit gegeben, doch wurden sie
nicht über eine Dauer von 6 Stunden aufrechterhalten.
Es darf angenommen werden, dass die
aussergewöhnlich hohe Temperatur des Mittelmeeres in dieser Region, die bis 30
°C betrug, die Gewitterbildung mitten in der Nacht stark begünstigt hat.
Tropische Luft aus der Sahara, welche über dem Mittelmeer angefeuchtet wurde,
sowie die Annäherung eines Höhentroges vom Atlantik her waren der Auslöser
dieser riesigen Konvergenzzone. Durch die tageszeitliche Erwärmung der
Erdoberfläche wurde weitere Energie zugeführt. Um 12.00 UTC erreichte der Wolkenschirm
eine Fläche von knapp 300'000 km2, die West-Ost-Ausdehnung betrug
640 km, die Nord-Süd-Ausdehnung 480 km.
Der MCS brachte weiten Teilen Süd- und Ostfrankreichs Starkniederschläge
mit Überschwemmungen, Hagelschlag und Orkanböen. Auch die Feuerwehr im Kanton Genf
musste nach eigenen Angaben zwischen 120 und 130 Mal ausrücken. Bäume wurden umgerissen,
Dächer beschädigt und Keller liefen voll, wie ein Sprecher des «Service d' incendie et de secours de Genève»
gegenüber der Nachrichtenagentur SDA erklärte.
Die Windgeschwindigkeit betrug im Flachland der Westschweiz wie auch in Bern
100 km/h und mehr (Bière VD meldete 120 km/h). Die
Spitzengeschwindigkeit wurde mit 139 km/h auf dem Üetliberg
bei Zürich gemessen. Allerdings waren die Starkniederschläge nur noch lokal,
die meisten Gebiete der Alpennordseite registrierten eine Niederschlagssumme
von ungefähr 10 l/m2. Ein deutliches Zeichen, dass der MCS die
Schweiz bereits in abgeschwächtem Zustand erreichte. Zum Schluss dieses
Kapitels noch eine Vis-Satellitenaufnahme des beschriebenen Clusters (Abb.
2.5.5):
Abb. 2.5.5: Satellitenbild im sichtbaren Bereich vom
17.08.03 19.30 Uhr MESZ. Quelle: meteolive.de, Thomas
Scheelen, D‑Sinsheim
Zum
Zeitpunkt dieser Aufnahme fand bereits eine Teilung statt, die beiden
Kerngebiete sind gut voneinander zu unterscheiden. Gleichzeitig ist eine starke
Neuentwicklung über dem Piemont zu erkennen. Sehr deutlich zeichnen sich dank
der tief stehenden Sonne die Knubbel der so genannten Overshooting-Tops ab. Das
sind Zonen, in denen der starke Aufwind die Tropopause kurzzeitig zu
durchstossen vermag.
2.5.4
Multizellen-Linie (Squall-Line)
Dieses Gewittersystem, auch als „Schauerlinie“ bezeichnet,
ist aus zahlreichen sehr nahe aneinander liegenden Gewitterzellen
zusammengesetzt, die im Unterschied zu den MCS/MCC entlang einer Linie
organisiert sind. Sie sind von geringer Breite, aber deshalb nicht weniger
gewaltig. Die Verlagerungsgeschwindigkeit ist unterschiedlich, kann aber zum
Teil beachtlich sein. 40-50 km/h sind möglich, in Ausnahmefällen auch noch
mehr. Bei der Verlagerung der Böenfront zwingt der kühle Abwind die vor der
Linie liegende feuchte, warme Luft zum Aufsteigen, was zur Neubildung von
Quellwolken vor dem System führt. Auf diese Weise kann es vorkommen, dass die
Fortbewegung des Gewitters schneller ist als die Hauptströmung.
Squall-Lines können heftige Regenfälle und schweren Hagel
verursachen. Die grösste Gefahr dieser Schauerlinien besteht allerdings in
einem anderem Phänomen: dem Wind. Der Abwind direkt an der Vorderseite kann bisweilen
Orkanstärke erreichen.
Beispiel: 28./29.08.2003
Ein Tiefdruckgebiet über Nordfrankreich schaufelt warme und
zunehmend feuchte Mittelmeerluft gegen Mitteleuropa und erzeugt eine
Föhnströmung über den Alpen. Im Vorfeld der Kaltfront über Frankreich bildet
sich im Warmsektor eine Konvergenzzone mit riesigen Gewittersystemen. Eines
davon zieht am späten Abend vom 28. August über die Alpennordseite nach Nordosten,
drei Stunden später folgt die Kaltfront, auf die hier das besondere Augenmerk gerichtet
werden soll (Abb. 2.5.6).
Abb. 2.5.6: Fernbild (bis 180 km) des
ETH-Niederschlagsradars vom 29.08.03, 00.30 Uhr MESZ. Über dem Schwarzwald und
dem Bodensee sind die Reste des ersten Gewitterkomplexes (präfrontale
Konvergenzzone) zu erkennen, welcher besonders in der Region Basel für heftige
Sturmböen sorgte. Aus Südwesten nähert sich ein zweiter Komplex (Kaltfront),
der kurz vor Mitternacht am Genfersee starken Hagelschlag brachte. Man beachte,
dass zu dieser Zeit die Hauptaktivität in den Voralpen lag. Der nördlichere der
beiden gelben Punkte befindet sich über dem Gebiet Plaffeien-Schwarzenburg.
Abb. 2.5.7: Niederschlagsverlauf in Plaffeien, Freiburger Voralpenrand. Grafik:
meteonews.ch, Markus Pfister.
Die
schnell ziehende Gewitterzelle brachte zwischen 00.30 Uhr und 00.50 Uhr MESZ
16.8 mm Niederschlag. Danach war es wieder trocken.
Abb. 2.5.8: Windkurve von Plaffeien. Grafik: meteonews.ch, Markus Pfister.
Die
untere Kurve zeigt den Mittelwind, die obere die Böenspitzen in m/s an. Mit dem
Eintreffen des heftigsten Niederschlags wurden auch die stärksten Böen von 113
km/h gemessen.
In den Kantonen Freiburg und Bern war der Niederschlag
weniger heftig als noch im Genferseebecken, besonders was die Hagelintensität
betrifft. Dafür wurde der Wind hier umso stärker: Zahlreiche Bäume wurden
gefällt, die Feuerwehren beider Kantone hatten die ganze Nacht über
Hochbetrieb.
Je weiter die Zelle nach Osten
vorankam, umso mehr stiess sie in die trockene Föhnluft vor, die in der
Zentral- und Ostschweiz vorhanden war. Dies entzog ihr an ihrem Süd-Ende in
Alpennähe den Feuchtenachschub, was dort zu einer Verringerung der
Niederschlagsintensität sorgte. Dafür verstärkte sich die Zelle nun im
Mittelland und speziell am Jurasüdfuss. Mehr und mehr bildete sich eine
ausgeprägte Squall-Line aus, die in der Mitte schneller voran kam als an deren
Enden im Norden und Süden. Es bildete sich ein bogenförmiges Echo, ein so
genanntes „bow echo“, wie diese spezielle
Radarsignatur auch genannt wird (Abb. 2.5.9).
Abb. 2.5.9: Fernbild des ETH-Niederschlagsradars eine halbe Stunde nach Abb.
2.5.6. Sehr deutlich hat sich nun eine Squall-Line (rot/gelb) gebildet, die
sich am Jurasüdfuss seit der letzten Aufnahme um 50 km nach Osten verlagert
hat. Dies entspricht einer aussergewöhnlich schnellen Fortbewegung von 100 km/h
und passt gut zu den gemessenen Böenspitzen.
Obwohl Superzellen in Mitteleuropa eher selten auftreten,
ist die Erwähnung hier aus folgenden Gründen besonders wichtig: Die überaus
heftigen Tornados und Hagelgewitter im Mittleren Westen der USA sind auf diesen
Gewittertyp zurückzuführen. Das hatte zur Folge, dass dieser Typ die am besten
erforschte Gewitterform ist. Die in den USA gewonnenen Erkenntnisse haben denn
auch in Europa grossen Einfluss auf die Gewitterforschung. Zudem bergen
Superzellen das grösste Unwetterpotential, was ein besonderes Augenmerk auf die
Gefahren dieser Systeme rechtfertigt.
Superzellen sind im Grunde genommen Einzelzellen in viel
grösseren Dimensionen, die zu ihrer Entstehung grosse potenzielle Instabilität
und vertikale Windscherung benötigen (z.B. SSW-Wind in Bodennähe, W-Wind in
3000 m, NW-Wind in Höhen über 5000 m). Diese ist in der Schweiz häufig durch
die Kanalisierung des Windes in den unteren Luftschichten zwischen Alpen und
Jura gegeben.
Im Gegensatz zu den USA, wo Superzellen
meist in trockenen Umgebungen auftreten, finden sie in Mitteleuropa ein
grösseres Feuchteangebot vor. Das hat zur Folge, dass Superzellen nicht als einzelne,
gut sichtbare Zellen auftreten, sondern in der Regel in einem Verbund von
Gewittern. So sind hier die auffälligen und pittoresken Strukturen, die eine
Superzelle aufweisen kann, meist von anderen, tiefen Wolken verdeckt. Um der
Leserschaft trotzdem eine Ahnung vom Aussehen dieser Strukturen geben zu
können, greife ich hier auf eine Aufnahme aus den USA zurück (Abb 2.5.10): Besonders auffällig ist die meist kreisrunde Bänderung in der unteren Hälfte der Wolke. „Das Herumwinden
der Warmluft, die vehement versucht, sich über die Kaltluft zu schieben, führt
zu einer Rotation der Zelle, die sich auf das gesamte System des Cumulonimbus
übertragen kann. Der Hauptaufwärtsstrom erreicht dabei manchmal
Vertikalgeschwindigkeiten von 140 km/h, sogar 180 km/h im Inneren einiger Mesozyklonen“
(HERMANT 2002, S. 143).
Abb. 2.5.10: Typische Struktur einer Superzelle,
hervorgerufen durch die Rotation des Aufwindes. Aufgenommen am 08.05.2001 im
Norden von Kansas, USA
Weitere sichtbare, häufig auftretende Merkmale sind:
·
eine niederschlagsfreie Basis
·
eine Wolkenmauer (wall-cloud)
·
eine Versorgungslinie in Form einer
Reihe von jungen Quellwolken, die von der Hauptwolke „aufgesogen“ werden
·
ein rückwärts zur Verlagerungsrichtung
des Systems fortschreitender Amboss mit nach unten hängenden Beuteln, so
genannte „Mammatus-Wolken“
·
ein durch den Amboss hindurch in die
Stratosphäre vorstossender Wolkengipfel (Overshooting
Top)
Wegen der in Mitteleuropa häufig verdeckten sichtbaren
Kennzeichen ist ein Gewitter aber meist nur anhand der folgenden
charakteristischen Kennzeichen der Radarechos eindeutig als Superzelle zu
identifizieren:
·
Haken oder herunterhängendes Echo (hook), auch als „Überhang“ bezeichnet
·
begrenztes Gebiet mit schwachem Signal
(weak echo region)
·
Mesozyklon
Diese
Radarkennzeichen sollen in den folgenden Abbildungen anschaulich dargestellt
werden:
Abb. 2.5.11: RHI (Vertikalschnitt) einer Superzelle in der
Region Willisau am 08.05.03. Blaue Kommentare: Willi Schmid, ETH Zürich;
schwarze Kommentare: Fabienne Muriset.
Der
starke Aufwind hält den Niederschlag in der Schwebe. Die Hagelkörner
zirkulieren und werden immer grösser, bis sie zu schwer sind, um vom Aufwind
weiter getragen zu werden, oder bis der Aufwind nachlässt.
Unter einem Mesozyklon versteht man den rotierenden Bereich
eines Gewitters. Er ist nicht als beobachtbares Phänomen zu verstehen, sondern
die Bezeichnung bezieht sich auf das Radarsignal einer Rotation, das besondere
Kriterien hinsichtlich Stärke, Mächtigkeit und Andauer erfüllt. Das
Vorhandensein eines Mesozyklons ist somit nur anhand
von Radarbildern eindeutig nachweisbar, auch wenn die oben erwähnten sichtbaren
Zeichen an einem Gewitter einen vorhanden Mesozyklon vermuten lässt.
Abb. 2.5.12: CAPPI der Dopplergeschwindigkeit[1]
derselben Superzelle wie in Abb. 2.5.11, gleiche Uhrzeit. Die Rotation wurde
von Willi Schmid erkannt, dokumentiert und ins Schweizer Sturmforum gestellt.
Superzellen bringen meist schweren Hagelschlag, starke
Regengüsse und manchmal - wenn sich die Rotation nach unten bis zum Boden
fortpflanzt - Tornados mit sich.
Die Bewegung von Superzellen erfolgt um bis zu 30°
abweichend von der Richtung des mittleren Windes (links- und rechtsziehende Zellen, siehe Kapitel 4.6.5).
3
Gewitterträchtige
Wetterlagen
In diesem Kapitel wird auf die
unterschiedliche Entwicklung von Gewittern in einer einheitlichen Luftmasse und
an Luftmassengrenzen (Fronten) eingegangen.
Luftmassengewitter können vereinfacht
in zwei Kategorien unterteilt werden: Hitze- oder Wärmegewitter im Warmsektor
und Rückseiten- oder Troggewitter in kälteren Luftmassen.
3.1.1
Hitze- oder Wärmegewitter
Im Sommer sind Wärme- oder Hitzegewitter (die Bezeichnungen
sind eigentlich ungenau und sind oft vom subjektiven Empfinden des Beobachters
abhängig) in der Schweiz die häufigste Gewitterart, besonders in heissen
Sommern. Sie gehören in die Kategorie der Luftmassengewitter, was bedeutet,
dass diese Gewitter in einer einheitlichen Luftmasse entstehen, also nicht mit
Luftmassenwechseln in Zusammenhang stehen.
Meist sind die Bedingungen in der Grosswetterlage recht
einfach zu erkennen: Über Mitteleuropa herrscht eine flache Druckverteilung mit
Tagesgang, d.h. der Luftdruck sinkt mit der tageszeitlichen Erwärmung leicht
(im Schnitt etwa 3 bis 5 hpa) und steigt mit der
nächtlichen Abkühlung in der Regel um den gleichen Betrag wieder an. Es
herrschen nur schwache Höhenwinde, am Boden bestimmen Tagesgang-Windsysteme
(Tal-Bergwind und See-Landwind) das lokale Geschehen. Im Sommer sind solche
Wetterlagen in der Regel mit hohen Temperaturen verbunden, Tagesmaxima von gegen
30 °C oder auch darüber prägen dann den Begriff „Hitzegewitter“. Ist die
Feuchtigkeit der Luftmasse gross genug, wie dies z.B. bei leichten
südwestlichen Winden der Fall ist, wenn Mittelmeerluft von Spanien und
Südfrankreich zur Alpennordseite strömt, sind sämtliche Voraussetzungen zur
Gewitterbildung gegeben. Bei dieser Wetterlage entstehen bevorzugt einzellige
und mehrzellige Gewitter über dem Jura und den Voralpen, im Hochsommer nach der
Schneeschmelze auch in den Hochalpen.
Eine besondere Situation war im Sommer
2003 gegeben, als die oben erwähnte Wetterlage mit nur wenigen Unterbrüchen von
Anfang Juni bis Ende August vorherrschte. Dabei wurde häufig auch kontinentale,
also recht trockene Warmluft auf die Alpennordseite verfrachtet, was zur
geringen Gewitterneigung und zusätzlich durch fehlende Fronten-Niederschläge zu
einer massiven Trockenheit führte. In dieser trockenen Luftmasse war die
Gewitterbildung trotz Temperaturen von über 30 °C gehemmt. Da auch die Böden in
der gesamten Schweiz durch die anhaltende Trockenheit keine Feuchtigkeit mehr
abgeben konnten, blieb der Himmel meist wolkenlos oder es bildeten sich über
den Bergen nur kleine Cumuli, die weit davon entfernt
waren, ein Gewitter auslösen zu können. Als im August durch die lang anhaltende
Hitze in den Alpen der Schnee bis in sehr hohe Lagen geschmolzen war, war diese
Region die einzige weit und breit, die Feuchtigkeit (vom Schmelzwasser) zur
Wolkenbildung liefern konnte. So entstand die seltene Situation, dass Gewitter
gerade dort entstanden, wo sonst die Thermik über schneebedeckten Bergen
verhindert ist. Auf den nunmehr ausgeaperten, von
Schmelzwasser angefeuchteten Felsen konnte die Sonne mit ihrem günstigen
Einfallswinkel die Thermik in Gang bringen, das Schmelzwasser verdunstete und
lieferte so die nötige Feuchte für Gewitter, die sich entlang des
Alpenhauptkammes bilden konnten und aufgrund der fehlenden Höhenwinde auf diese
Gebiete beschränkt blieben.
Abb.
3.1.1:
Composit-Radarbild
der MeteoSchweiz vom 05.08.2003, 16.40 MESZ. Zahlreiche einzellige Gewitter
sind über dem Berner Oberland, dem Wallis, dem Engadin und im
französisch-italienischen Grenzgebiet, also genau über den Hochalpen entstanden.
Diese Gewitter waren zum Teil recht heftig und brachten Hagelschlag und schwere
lokale Überschwemmungen, so zum Beispiel in der Lenk und in Sitten.
Ebenfalls in die Kategorie der
Luftmassengewitter gehören Trog- oder Rückseitengewitter. Sie bilden sich in
der kalten Luftmasse rückseitig einer Kaltfront und sind meist von harmloserem
Charakter, doch gibt es auch Ausnahmen. Dieser Gewittertyp tritt in allen
Jahreszeiten auf und kann im Winter für die seltenen, aber spektakulären
Schneegewitter sorgen. In der wärmeren Jahreszeit sind sie manchmal von
Graupeln oder kleinem Hagel begleitet. Sie ziehen meist rasch mit dem starken
Höhenwind und verbleiben so nicht lange an Ort und Stelle. Grössere Schäden bei
diesem Gewittertyp sind daher äusserst selten, so dass wir uns hier nicht näher
mit ihnen beschäftigen müssen.
Frontgewitter bilden sich dort, wo Luftmassenwechsel
stattfinden. Nach gängiger Lehrmeinung wird zwischen Warmfronten, Kaltfronten
und Okklusionen unterschieden. Die Grundkenntnisse über die Eigenarten und
Entstehung dieser Fronttypen sind hier vorausgesetzt, so dass nicht näher
darauf eingegangen wird.
Grundsätzlich ist jeder Fronttyp in der Lage, Gewitter
auszulösen. So können auch in einer Warmfront Gewitter eingelagert sein, wenn
sich das System sehr schnell vorwärts bewegt und der Aufgleitprozess der Warmluft
auf die Kaltluft sehr rasch und steil erfolgt. Da im Sommer Warmfronten meist
nur schwach ausgeprägt sind, ist dieser Gewittertyp jedoch selten. Er fällt
auch nicht durch heftige Tätigkeit auf, Niederschläge können kurzzeitig
schauerartig fallen und gehen dann in stratiformen
Regen über. Hagel- oder Sturmschäden an Warmfronten habe ich persönlich noch
keine beobachtet, auch ist mir in letzter Zeit kein solcher Fall bekannt
geworden.
Der Fronttyp, welcher am häufigsten Gewitter auslöst, ist
die Kaltfront. Je extremer die Temperaturgegensätze der beiden Luftmassen sind,
umso grösser ist in der Regel auch die Chance für Gewitter - vorausgesetzt, die
nötige Feuchte ist vorhanden. Dasselbe gilt natürlich auch für Okklusionen.
Kaltfrontgewitter sind meist heftig, aber sehr schmal und ziehen rasch, so dass
sie nie lange über einem bestimmten Gebiet verbleiben und grosse Schäden
anrichten können. Meist treten sie in Form von Squall-Lines auf (siehe Kapitel
2.5.4).
Viel gefährlicher sind präfrontale Gewitter, die wegen ihrer
Ähnlichkeit zu Kaltfrontgewittern unter den Frontgewittern aufgeführt werden.
Häufig bildet sich vor einer Kaltfront im Warmsektor eine Konvergenzzone, an
welcher sich heftige Gewitter bilden können. Da sie meist langsam ziehen, ist
ihre Wirkung an einem bestimmten Ort oft verheerend. Multizellen wie MCS oder
auch Superzellen sind meist präfrontal zu beobachten. Manchmal organisieren
sich entlang einer präfrontalen Konvergenzzone die Gewitter in einer Linie, so
dass einen frontähnlichen Charakter aufweisen. Da man sie häufig mit der
eigentlichen Kaltfront verwechselt, werden sie auch „Pseudokaltfronten“
genannt. Doch im Gegensatz zu ausgeprägten Kaltfronten findet kein deutlicher
Luftmassenwechsel statt. Hinter einer Konvergenzlinie sinkt die Temperatur
nicht deutlich ab, der Taupunkt verändert sich nur wenig, der Luftdruck steigt
nur unwesentlich und es ist auch kein ausgeprägter Windsprung wie an einer
Kaltfront festzustellen. Trotzdem kommt unter Gewitterbeobachtern, seien es
Hobbymeteorologen oder Profis, immer häufiger die Diskussion auf, ob
präfrontale Gewitterlinien und die eigentliche Kaltfront überhaupt voneinander
unterschieden werden können. Denn der Charakter der Kaltfront ist selten so
eindeutig, wie dies in den Lehrbüchern dargestellt wird. Häufig wird die
präfrontale Gewitterlinie als erste Kaltfront bezeichnet, weil sie durch ihre
Niederschläge und heftigen Winde die Luft durchmischt und abkühlt, so dass der
„zweiten“ Kaltfront, die danach folgt, die „Nahrung“ entzogen wird. So sind
denn meist die eigentlichen Kaltfrontgewitter viel harmloser als die
präfrontalen Gewitter. Zudem kann es geschehen, dass der ursprünglichen
Kaltfront von der präfrontalen Konvergenzzone so viel Energie entzogen wird,
dass sich die Kaltfront fast vollständig auflöst und die Konvergenzzone zur
eigentlichen Kaltfront wird. In den nächsten Kapiteln werden solche Grenzfälle
mit Definitionsproblemen immer wieder auftauchen.
Geht man der Ursache dieser Diskussion
auf den Grund, so stellt man fest, dass nur wenige Luftmassenwechsel nach
Lehrbuchmuster ablaufen. Die Unterteilung in Warm- und Kaltfronten sowie
präfrontale Konvergenzlinien entsprechen einem Modell, an das sich das Wetter
nur selten hält. Sämtliche Misch- und Übergangsformen sind möglich, was eine deutliche
Klassifizierung im Alltag mitunter sehr erschweren kann. Wenn also in dieser
Arbeit ein bestimmter Fall klassifiziert wird, ist damit kein
Absolutheitsanspruch verbunden, sondern es dient einer besseren Orientierung im
grossräumigen Wettergeschehen.
4
Schwergewitter
in der Schweiz (Alpennordseite)
4.1
Nationales
Forschungsprogramm 31 (1992 – 1997)
Im Rahmen des Nationalen Forschungsprogramms 31 (NFP31)
„Klimaänderungen und Naturkatastrophen“ wurden am Institut für Atmosphäre und
Klima der ETH Zürich intensive Studien auf dem Gebiet der
Hagelsturmklimatologie durchgeführt. Von 1992 bis 1996 wurden alle
Gewitterzellen, die folgende Kriterien erfüllten, genauestens aufgezeichnet und
ausgewertet:
„Eine Zelle wird […] als eine Radarechokontur definiert,
welche eine Reflektivität von mindestens 45 dBZ erreicht. Da wir die
Zellendefinitionen mit dem SMA Radarbild durchführen, verwenden wir die 30 mm/h
Radarkontur (entspricht 47 dBZ) als Kriterium für eine Zelle. Da wir aber im
NFP31 an starken Hagelzellen interessiert sind, d.h. an solchen die zu
stärkeren Hagelschäden führen, wurde das Kriterium verschärft und die Bedingung
eingeführt, dass zusätzlich während dreier Bildsequenzen (entspricht 30
Minuten) in dieser Zelle die höchste Intensität von 100 mm/h (entspricht 55
dBZ) erreicht werden muss. Dies ist in etwa die Intensität, bei der man Hagel
am Boden erwarten kann. Wird eine Dauer von 30 Minuten für die höchste
Intensität gewählt, so können wir damit die kurzlebigeren, meist lokalen
konvektiven Zellen, die durchaus für kurze Zeit Hagel erzeugen und auch zu
leichteren Schäden führen können, eliminiert werden. Es zeigt sich, dass so das
Inventar auch nicht zu umfangreich wird und die Anzahl Zellen überblickbar
bleiben.“ (WILLEMSE & SCHIESSER in: Monitoring von starken
Hagelstürmen in der Schweiz 1992. GRM Zürich, April 1993, S. 77)
Diese Arbeit erwähne ich hier, weil sie
mit anderen Kriterien die gleichen Fragen zu beantworten versucht wie ich es
mit meiner Arbeit tue. Die systematische Erfassung erlaubte es, die Hauptzugrichtungen
der Gewitterzellen grafisch darzustellen und die Jahre, aber auch die einzelnen
Monate miteinander zu vergleichen. Ohne detaillierter auf die Ergebnisse des
NFP31 eingehen zu wollen, sei hier erwähnt, dass sich die Resultate im Grossen und
Ganzen mit denjenigen meiner Arbeit decken. Als Beispiel sei hier nachfolgend
eine Karte abgebildet, welche die Verteilung der Häufigkeit von starken
Hagelereignissen auf der Alpennordseite darstellt:
Abb. 4.1.1: Zugbahnen aller von 1983 bis 1995 in den Monaten
Mai bis September vom Radar erfassten Zellen, welche die Bedingungen erfüllten.
Quelle: Gruppe für Radarmeteorologie des Instituts für Atmosphärenphysik an der
ETH Zürich: Monitoring von starken Hagelstürmen in der Schweiz 1995 und 1996, S.
198. Farbliche Hervorhebung der Landesgrenzen, Seen und Städte: Fabienne
Muriset.
Eine Erklärung für die Diskrepanz
zwischen den von mir ermittelten Hageltagen auf der Datenbasis der
Hagelversicherung und den vom Radar erfassten Zellen im Jura zwischen La Chaux-de-Fonds
und Delémont könnte darin liegen, dass auf dieser Höhe (zwischen 600 und 1000 m.ü.M.) auch viele schwächere Hagelzellen für Schäden
verantwortlich sind, weil kleinere Hagelkörner bis zum Boden nicht vollständig
abschmelzen können, wie dies beispielsweise in den tieferen Lagen des
Mittelandes der Fall ist (vergleiche Abb. 4.4.1 auf Seite 52). Dasselbe
Phänomen taucht auch beispielhaft im Einzelfall vom 10.08.1994 auf, wie die
folgenden Darstellungen in Abb. 4.1.2 zeigen:
Abb. 4.1.2: Beispiel aus dem „Monitoring von starken Hagelstürmen in der
Schweiz 1994“ der Gruppe für Radarmeteorologie des Instituts für
Atmosphärenphysik an der ETH Zürich, S. 140. Die obere Karte stellt Radarechos
dar, welche die am oberen Rand beschriebenen Kriterien erfüllten, die untere
Karte die Hagelschadenmeldungen der Hagelversicherung. Jedes Dreieck steht für
eine betroffene Gemeinde.
Legende
für die Zahlenreihen oben an der Seite: 1)
Datum des Ereignisses (Tag, Monat, Jahr); 2)
Zeitpunkt (UTC) des ersten Radarechos von 30 mm/h; 3) Zeitpunkt des letzten Radarechos von 30 mm/h; 4) Lebensdauer in Min. der Zelle mit 30
mm/h Niederschlagsintensität; 5)
Zellencode, Nummerierung in der Reihenfolge während eines Tages; 6) Länge in km der Zugbahn von
Radarechos 30 mm/h; 7) Länge der
Zugbahn von Radarechos 100 mm/h; 8)
Gesamtfläche 30 mm/h; 9) Gesamtfläche
100 mm/h; 10) Zeitintegrierte Fläche
30 mm/h; 11) Zeitintegrierte Fläche
100 mm/h; 12) x-Koordinate des
ersten Echos mit 30 mm/h einer Zelle; 13) y‑Koordinate
des ersten Echos mit 30 mm/h einer Zelle; 14)
x-Koordinate des letzten Echos mit 30 mm/h einer Zelle; 15) y-Koordinate des letzten Echos mit 30 mm/h einer Zelle; 16) Zugrichtung in Grad der Zelle,
errechnet aus der ersten und letzten Koordinate; 17) Zuggeschwindigkeit der Zelle in m/s
4.2
Beziehung
zwischen Grosswetterlage und Bildung von Schwergewittern
|
GWL |
Anz. |
% |
|
10 BM |
26 |
31.3% |
|
29 TRW |
19 |
22.9% |
|
28 TB |
6 |
7.2% |
|
16 HB |
5 |
6.0% |
|
01 WA |
3 |
3.6% |
|
26 SA |
3 |
3.6% |
|
05 SWA |
2 |
2.4% |
|
11 TM |
2 |
2.4% |
|
13 NZ |
2 |
2.4% |
|
14 HNA |
2 |
2.4% |
|
17 TRM |
2 |
2.4% |
|
22 HNFA |
2 |
2.4% |
|
23 HNFZ |
2 |
2.4% |
|
27 SZ |
2 |
2.4% |
|
02 WZ |
1 |
1.2% |
|
09 HM |
1 |
1.2% |
|
15 HNZ |
1 |
1.2% |
|
19 NEZ |
1 |
1.2% |
|
20 HFA |
1 |
1.2% |
|
Total |
83 |
100% |
Die Aufteilung der ausgesuchten
Schwergewitterlagen der letzten 19 Jahre auf Grosswetterlagen nach Hess-Brezowsky (siehe Anhang, Kap. 7.4) ergab ein Muster,
das man als Laie nicht unbedingt erwarten würde. Hier die Ergebnisse:
Diagramm 4.2.1 (eigene Darstellung):
Verteilung der Schwergewittertage auf die Grosswetterlagen nach Hess-Brezowsky.
Mehr als die Hälfte aller Schwergewittertage verteilt sich
auf zwei Grosswetterlagen (GWL): An der Spitze steht GWL 10, „Hochdruckbrücke
Mitteleuropa“ mit einem Anteil von 31 %, gefolgt von der GWL 29, „Trog
Westeuropa“ mit 23 %.
Überraschend dabei ist nicht nur die Konzentration auf zwei
Grosswetterlagen, sondern auch, dass gerade eine von Hochdruck dominierte
Wetterlage derart gewitterträchtig ist. Doch befasst man sich näher mit dieser
Grosswetterlage, so wird klar, dass eine Hochdruckbrücke noch lange nicht für
stabile bzw. blockierende Verhältnisse sorgt. Das Charakteristische an dieser
Lage ist, dass je ein Hochdruckgebiet über den Azoren und über Osteuropa liegt,
und Mitteleuropa unter der Brücke liegt, welche bei Schwächeanfällen den
atlantischen Störungen Tür und Tor öffnet. Betrachtet man Mitteleuropa isoliert,
so beschreiben wir hier die Wetterlage meist als Flachdrucklage. Der Luftdruck
liegt in der Regel zwischen 1015 und 1020 hpa und ist
dem Tagesgang unterworfen. Genau dieser Druck ist aber optimal für die
Gewitterbildung. Da die Druckgradienten über Mitteleuropa schwach sind,
herrscht meist auch keine stärkere Strömung vor. In vielen Fällen, wenn der
Druck im Norden tiefer ist als im Süden, transportiert eine leichte
Südwestströmung warme und feuchte Luft aus dem westlichen Mittelmeer zu uns.
Dies alles sind optimale Bedingungen für die Entwicklung von Wärmegewittern.
Streift zusätzlich noch eine Kaltfront mit ihren südlichen Ausläufern den
Alpenraum, so wird die Lage noch instabiler (Abb. 4.2.2).
Abb. 4.2.2:
Beispiel für eine Grosswetter-lage 10, Hochdruckbrücke Mitteleuropa, vom
05.06.2003. Bei dieser, den Sommer 2003 beherrschenden Wetterlage sorgte leicht
erhöhter Druck für heisses Tagesgangwetter mit einzelnen Gewittern in den
Abendstunden. Diese traten verstärkt auf, wenn vom Atlantik her abgeschwächte
Kaltfronten nach Mitteleuropa drifteten. Auf
die Auswirk-ungen der Wetterlage an diesem Tag wird
im Kapitel 4.7.3 näher eingegangen.
Die zweite, nicht selten auch für sehr heftige Ereignisse verantwortliche
Wetterlage „Trog Westeuropa“ zeichnet sich dadurch aus, dass maritime Polarluft
vom Nordatlantik weit nach Süden ausgreift. Einmal über der Biskaya angekommen,
bewegt sie sich meist ostwärts und führt einen abrupten Luftmassenwechsel
herbei. Meist liegt das für die Schweiz wetterbestimmende Tief ein bis zwei
Tage über der Biskaya oder Frankreich und steuert heisse und feuchte Luft aus
Süden in den Alpenraum. Dabei können auch kürzere Föhnphasen entstehen. Beim
Eintreffen der Kaltfront sind dann die Temperaturgegensätze mitunter
beträchtlich. Diese Lage ist für Temperaturstürze von 10 bis 15° verantwortlich
und beendet in der Regel eine vorangehende Hitzeperiode.
Abb. 4.2.3:
Beispiel
für eine Gross-wetterlage 29, Trog West-europa vom 05.07.1999. Das steuernde Tief über dem
nahen Atlantik greift auf Mitteleuropa über und erzeugt eine kurze Föhnphase
mit heissen Temperaturen. Die Kaltfront über Frankreich löst am Abend eine
schwere Gewitterwelle mit verheeren-den Hagelschlägen
in der Westschweiz aus (siehe Kap. 4.6.2 und 4.6.3).
Die erste Untersuchung mittels Daten
der Hagelversicherung gilt der saisonalen Verteilung von Hagelgewittern.
Berücksichtigt wurden Meldungen vom 1. April bis 31. Oktober. Ereignisse
ausserhalb dieses Zeitrahmens bilden äusserst seltene Ausnahmen und können für
diese Arbeit ausser Acht gelassen werden.
Diagramm 4.3.1 (eigene Darstellung): Diese Darstellung zeigt auf, wie hoch die
Wahrscheinlichkeit eines Hagelgewitters irgendwo auf der Alpennordseite an
einem bestimmten Kalendertag ist: z.B. in 12 von 18 Jahren am 27. Mai und 7.
Juli, was einer Wahrscheinlichkeit von 67 % entspricht.
Die Erhebung der Hageltage aus den Jahren 1985 bis 2002
lässt erkennen, dass Hagelereignisse im April noch selten sind. Im Verlaufe des
Mai steigt die Wahrscheinlichkeit kontinuierlich an, um bereits in der letzten
Maidekade einen ersten Höhepunkt zu erreichen. Dieses Niveau wird bis Mitte
Juli mit wenigen Schwankungen beibehalten, um dann allmählich wieder
abzufallen. Im August ist die Hagelhäufigkeit nur noch halb so hoch wie in den
Monaten Juni und Juli, im September fällt sie auf unter ein Drittel mit grossen
Unterbrechungen, im Oktober sind wieder nur noch Einzelereignisse zu
verzeichnen.
Was besonders auffällt, sind einzelne Kalendertage oder
kürzere Perioden inmitten der Hagelsaison, welche eine tiefe Rate aufweisen. So
wurden z.B. an einem 22. Mai in den letzten 18 Jahren nur gerade zwei
Hagelereignisse registriert, obwohl die Tage davor und danach eine Rate von 6
bis 12 Ereignissen aufweisen. Man sollte davon ausgehen können, dass eine
18-jährige Datenreihe solche extreme Abweichungen glätten müsste, doch
scheinbar ist dies nicht der Fall. Ob der 22. Mai wirklich statistisch ein
hagelarmer Tag ist, liesse sich nur anhand einer verlängerten Datenreihe
überprüfen.
Mit dem ersten Diagramm wurde nur aufgezeigt,
wie häufig Hagel an einem bestimmten Tag irgendwo auf der Alpennordseite
auftritt. Damit ist jedoch noch keine Erkenntnis darüber gewonnen, wie gross
und wie heftig diese Ereignisse sind. Dies soll anhand eines zweiten Diagramms
gezeigt werden:
Diagramm 4.3.2 (eigene Darstellung): Diese Darstellung
zeigt, wie gross die Ereignisse im Durchschnitt an einem bestimmten Kalendertag
sind. Der Wert eines Tages umfasst alle Ereignisse, welche in der untersuchten
Periode aufgetreten sind und gibt an, wie viele der 70 untersuchten Gebiete im
Schnitt betroffen waren.
Im Unterschied zum oberen Diagramm ist
hier eine andere Verteilung zu erkennen: Am Rande der Saison treten einzelne Ausreisser
nach oben auf. Diese sind auf einzelne grössere Ereignisse zurückzuführen, so
stammt z.B. der Wert 8 am 30. April von einem Gewitter im Jahre 1993. Sonst ist
an diesem Kalendertag im Untersuchungszeitraum kein Hagelgewitter aufgetreten.
Die Aussagekraft dieses Diagramms ist also auf den Zeitraum beschränkt, wo auch
statistisch viele Ereignisse zu verzeichnen sind, also in den Monaten Mai bis
August. So ist etwa der Spitzenwert von 9.7 am 2. Juni das Mittel von 7
Ereignissen, derjenige von 7.6 vom 27. Juni stützt sich sogar auf 10
Ereignisse. Der Mittelwert ist also immer im Bezug mit der Ereigniszahl zu
betrachten. Ist diese hoch, ist der Mittelwert signifikant, ist er tief, so
kann man ihn als Zufallsprodukt bezeichnen und hat somit wenig Aussagekraft. Es
muss also ein Diagramm erstellt werden, in dem nur signifikante Kalendertage angezeigt
werden:
Diagramm 4.3.3 (eigene Darstellung): In dieser Darstellung wurden alle
Mittelwerte, die aus weniger als 5 Ereignissen stammen, herausgefiltert. Somit
erscheinen nur Mittelwerte, für welche genügend Ereignisse zur Verfügung
stehen. Je mehr Ereignisse zugrunde liegen, umso höher die Signifikanz, und
umso wertvoller der Aussagewert über die durchschnittliche Grösse der
Ereignisse.
Nun, da die Zufallsergebnisse weggefallen sind, tritt der
durchschnittliche Saisonverlauf schwerer Hagelgewitter deutlicher zutage. Interessanterweise
beginnt die Reihe der signifikanten Tage am 1. Mai und endet am 14.
September. Die Grösse der Hagelereignisse ist zwar im Durchschnitt sehr klein
(die meisten Ereignisse betreffen zwischen 2 und 4 Gebiete von insgesamt 70),
was auf die bereits erwähnte Kleinräumigkeit von Hagelschlag zurückzuführen
ist. Doch lässt der Verlauf erkennen, dass die schwersten Hagelereignisse etwas
häufiger von Ende Juni bis Mitte August auftreten.
Das grösste Ereignis des untersuchten
Zeitraums war jenes vom 21.07.1992 mit 41 betroffenen Gebieten der untersuchten
70. Wenn man bedenkt, dass normalerweise ein Hagelstreifen wenige 100 Meter
breit ist und meist nur wenige Kilometer zurücklegt, muss ein Ereignis, welches
auf knapp 60 % der Fläche unseres Untersuchungsgebietes Hagelschäden
verursacht, als aussergewöhnlich und extrem bezeichnet werden.
Bevor wir uns tiefer mit den Zugbahnen und den regionalen
Gegebenheiten befassen, hier ein kurzer Überblick über die gesamte
Alpennordseite.
Die Auswertung der Daten der Schweizer
Hagelversicherung aus den Jahren 1985 bis 2002 zeigt verschiedene interessante
Aspekte. Die zu erwartende Häufung von Hagelgewittern entlang der Voralpen und
des zentralen Mittellandes tritt deutlich hervor, ebenso die tiefere
durchschnittliche Hagelhäufigkeit im westlichen Mittelland. Doch die Zahlen einiger
Regionen weichen von denen ihrer benachbarten Gebiete stark ab, wie die
Übersichtskarte zeigt:
Abb. 4.4.1: Übersichtskarte durchschnittliche Hageltage pro Jahr. Grafik
Schweizerkarte: westwind.ch, Markus Pfister; Daten verarbeitet und eingefügt
von Fabienne Muriset.
Wie lassen sich die Abweichungen auf
sehr kleinem Raum erklären? Es gibt verschiedene Möglichkeiten:
4.4.1
Abweichung aufgrund unterschiedlicher
Versicherungsdichte
Nicht in allen Gemeinden ist die versicherte Fläche gleich
gross. Die Hagelversicherung deckt Schäden an landwirtschaftlichen Kulturen,
Wald, Obstbäumen, Reben, Baumschulen und Gärten, nicht aber an Gebäuden (Ausnahme:
Treibhäuser von Gärtnereien). Verfügt eine Region über wenige empfindliche
Kulturen, so ist dort die Versicherungsdeckung in der Regel niedrig. Speziell zu
erwähnen sei hier reines Grasland im Jura und in den Voralpen. Damit lassen
sich die zum Teil tiefen Zahlen (blau) entlang des Kettenjura, im Greyerzerland
und im Pays d’Enhaut (Wert
1.1 bzw. 1.6), und in den östlichen Voralpen (Appenzell 1.1, Obertoggenburg
1.7) erklären.
Hiermit ist bereits die Hauptschwäche
dieser statistischen Erfassung zu Tage getreten. Um diese Unterschiede erklären
zu können, müssten die örtlichen Gegebenheiten, die Versicherungsdichte und die
verschiedenen Kulturen berücksichtigt werden, welche zu verschiedenen Jahreszeiten
auf Hagelschlag empfindlich reagieren. Ein Beispiel: Mässiger Hagelschlag im
Frühsommer richtet an Weinreben noch kaum Schaden an, während an
Getreidekulturen zu diesem Zeitpunkt grössere Ertragsausfälle zu befürchten
sind. Im Spätsommer ist es umgekehrt: Das Getreide ist abgeerntet, dafür stehen
die Trauben kurz vor der Ernte in Vollreife und platzen bereits bei kleineren
Hagelkörnern. Solche Finessen gibt es viele, doch diese im Rahmen dieser Arbeit
näher untersuchen zu wollen, stünde in keinem Verhältnis zu den zu erwartenden
Ergebnissen. Denn trotz grösserer Abweichungen in einzelnen Regionen darf davon
ausgegangen werden, dass in den meisten Regionen die Mischung der Kulturen
ausreichend gross ist, um ein aussagekräftiges Bild über die gesamte
Gewittersaison zu erhalten. Einzig die oben aufgezählten Ausnahmen müssen
kritisch betrachtet werden.
4.4.2
Abweichung aufgrund orografischer Gegebenheiten
4.4.2.1 Bielersee-Nordufer (reines
Weinbaugebiet)
Der tiefe Wert von 1.4 direkt am
Jurasüdfuss mag angesichts der Gewitterhäufigkeit im Jura und der
Empfindlichkeit der dortigen Rebkulturen auf den ersten Blick erstaunen. Doch
deute ich dies als Beweis für die These, dass der Jurasüdfuss östlich von
Neuenburg selten von extremen Niederschlägen getroffen wird. Die meisten
Gewitter, welche über der Jurakette entstehen, ziehen von SW nach NE und können
daher den Jurasüdfuss höchstens streifen. Da über den kühlen Seen keine
Gewitterzellen entstehen (fehlender Aufwind) oder sie sich dort abschwächen,
haben auch Gewitter, welche aus der Westschweiz heranziehen, kaum schlimme
Auswirkungen auf die Bielersee-Region. Die in der Einleitung erwähnten „Chasseral-Gewitter“ treffen das Weinbaugebiet zwischen La Neuveville und Biel nur bei den seltenen Nordwestlagen.
Zwischen den sehr hohen Werten im
Simmental (5.1) und dem oberen Emmental (7.0) nehmen sich die Werte von Thun
West und dem unteren Kandertal mit 3.7 und 2.7 relativ bescheiden aus. Diese
Regionen liegen mitten in einer häufig eingeschlagenen Zugbahn von Gewittern,
welche sich von den westlichen Voralpen nach Nordosten ins Napfgebiet erstreckt,
was eigentlich hohe Werte erwarten lässt. Doch muss hier beachtet werden, dass
die beiden erwähnten Gebiete im Schatten grösserer Bergzüge liegen: Thun-West
ist im Süden von der Stockhornkette geschützt, das untere Kandertal im Westen durch
die Niesenkette. Trotzdem erhalten diese Gebiete
immer noch mässige Werte, welche auf langsam ziehende Gewitter, welche genau
über diesen Bergzügen entstanden sind, zurückzuführen sein dürften.
4.4.2.3
Luzerner
Hinterland (Region Willisau-Menznau)
Im Luzerner Hinterland treffen wir
eine ähnliche Situation an wie in Thun-West. Diese Region liegt in der
Verlängerung der gleichen Zugbahn, wird aber durch den Napf etwas abgeschirmt.
Schnell ziehende Gewitter verlieren im Lee des Napfs etwas an Intensität,
insbesondere bei Föhnlagen. Dieser Umstand wird jedoch durch langsam ziehende
oder über dem Napf stationäre Gewitter wieder ausgeglichen, mit 3.9 liegt das
Luzerner Hinterland immer noch über dem Durchschnitt der gesamten
Alpennordseite.
Eine deutliche Abweichung nach unten
im Vergleich zu den benachbarten Regionen ist in Schwyz auszumachen. Hier
wirken besondere klimatische Bedingungen durch Föhneinfluss aus dem Urner
Reusstal. Bei Föhnlagen werden aus West bis Südwest heranziehende Gewitter
nicht nur abgeschwächt, sondern auch häufig nach Norden abgedrängt. Auch ohne
Föhnlage ist die Region Schwyz gut geschützt: Im Westen schirmen die Rigi, im
Südwesten das Urirotstock-Massiv ab.
In der Gegend rund um Werdenberg im St. Galler Rheintal herrschen ähnliche
Verhältnisse wie für die Region Schwyz oben beschrieben: Es handelt sich um ein
typisches Föhngebiet, zudem ist die Gegend im Westen durch das Alpsteinmassiv und
im Südwesten durch die Churfirsten abgeschirmt. Die über dem Alpstein
entstehenden Gewitter ziehen in den meisten Fällen nördlich dieses Untersuchungsgebietes
durch.
4.5
Vergleich der
Hageljahre 1985 - 2002
In den vorangegangenen
Kapiteln wurde die durchschnittliche Hagelhäufigkeit über den gesamten
Untersuchungszeitraum und die gesamte Alpennordseite besprochen, sowie die
Hagelhäufigkeit in den 70 Untersuchungsgebieten. Hier soll noch eine andere
Sicht betrachtet werden: Die einzelnen Jahre untereinander können verglichen
werden, gleichzeitig sind die Untersuchungsgebiete der 7 Grossregionen
zusammengefasst, was einen einheitlicheren Überblick erlaubt.
Tabelle 4.5.1 (eigene Darstellung): Vergleich der Hagelhäufigkeit in den 7
Grossregionen und der Jahre. Eingerahmt sind die beiden Extremwerte.
Zunächst fällt auf, dass
die Hagelhäufigkeit über die Jahre beträchtlich schwanken kann. Das stärkste
Hageljahr 1994 weist fast dreimal so viele Hageltage auf wie das schwächste
2002. Weiter ist zu beachten, dass innerhalb eines Jahres nicht alle Regionen
die gleiche Abweichung vom Mittel aufweisen. Besonders interessant ist die häufig
gegensätzliche Bewegung im Jura und in den Voralpen. Im Jahre 1986 weist zum
Beispiel die Zentral- und Ostschweiz ein deutlich starkes Hagelaufkommen auf,
während der östliche Jura eine unterdurchschnittliche Hagelrate zu verzeichnen
hat. Im darauf folgenden Jahr war es gerade umgekehrt: Die Voralpen und das
Mittelland waren unterdurchschnittlich, der Jura leicht überdurchschnittlich
von Hagel betroffen. Die katastrophalen Überschwemmungen im gesamten
Alpengebiet im Spätsommer 1987 treten in dieser Statistik nicht in Erscheinung,
da sie in den meisten Fällen nicht mit Hagel verbunden waren und ihren Ursprung
ausserhalb des Untersuchungsgebietes hatten.
Die Ursache schwacher und
starker Hageljahre kann grob folgendermassen beschrieben werden: Die extremsten
Hageljahre weisen einen heissen Hochsommer auf (1993, 1994, 2000), jene mit
schwachem Hagelaufkommen hatten eher kühle und verregnete Hochsommer (1987,
2002). Offensichtlich ist die Hitze in den Monaten Juli und August das
eindeutigste Kriterium dafür, ob ein Sommer viele Hageltage aufweist oder
nicht. Zwar fällt in kühlen Hochsommern auch viel Niederschlag, welcher durch
Gewitter verursacht wird, doch fallen diese wegen der fehlenden Energie weniger
heftig aus.
Die gegensätzliche Hagelhäufigkeit
innerhalb eines Jahres zwischen den einzelnen Regionen hat wahrscheinlich seine
Ursache in den vorherrschenden Grosswetterlagen und ist noch Gegenstand
weiterer, sehr zeitaufwändiger Untersuchungen. Um darüber genauere Aussagen treffen
zu können, reicht die Untersuchung einzelner ausgewählter Ereignisse nicht aus,
es müssen sämtliche Hagelereignisse ausgewertet werden.
4.6
Regelmässig
auftretende Zugbahnen:
4.6.1
Die „Voralpenschiene“ (WSW --> ENE)
In Abb. 4.4.1 wurde gezeigt, dass sich
ein Streifen erhöhten Hagelrisikos von den westlichen Berner Voralpen über das
Napfgebiet und Luzern bis in die Gegend von Zug erstreckt. Die Erklärung dafür
finden wir in der klassischen Gewitterzugbahn entlang der Voralpen, auch
„Voralpenschiene“ genannt. Meist ziehen diese häufig auftretenden Gewitter
ziemlich genau der Grenze zwischen Mittelland und Voralpen entlang, wie das
nachfolgende Beispiel vom 16.07.2003 deutlich macht. Ein leicht südlicherer
Höhenwind bewirkt aber oft, dass die Gewitter etwas nördlicher und statt direkt
über Luzern und Zug dann über Zürich ziehen.
Eines haben diese Gewitter aber
gemeinsam, nämlich den Ursprungsort: die westlichen
Berner Voralpen und die Freiburger Alpen. Das Gebiet rund um Gantrisch, Kaiseregg und Schwarzsee ist bekannt als Gewitterküche. Im
Sommer kann man fast täglich über diesem Gebiet Quellwolken in die Höhe wachsen
sehen. Ursache dafür dürfte die nach Westen hin exponierte Lage sein, die
regelmässige Stauniederschläge verursacht. Dieses Gebiet ist dadurch sehr feucht
und reich an Grasland, Hochmooren und Wald. Ein idealer Feuchtespeicher
also, der bei kräftiger Sonneneinstrahlung Nahrung für Quellwolken liefert.
Zudem wird durch die exponierte Lage der Wind aus westlichen Richtungen genau
an dieser Voralpenkette zum Aufsteigen gezwungen, was die Hebung zusätzlich begünstigt.
Beispiel: 16.07.2003 (GWL 23, Hoch Nordmeer-Fennoskandien, zyklonal):
Ein blockierendes Hochdruckgebiet über
Skandinavien und dem Nordmeer zwingt die atlantischen Tiefausläufer, nach Süden
über das nördliche Mitteleuropa auszuweichen. Dadurch entsteht über Westeuropa
ein Trog, also eine ähnliche Konstellation wie bei der für kräftige Unwetter
verantwortlichen GWL 29. Eine Kaltfront kommt über Frankreich nur langsam
ostwärts voran, im Vorfeld entsteht am Mittag über der Westschweiz eine
kräftige präfrontale Konvergenzzone, die im weiteren Tagesverlauf das
Mittelland und die Voralpen durchquert.
Kurz vor Mittag bilden sich in der
Westschweiz die ersten Quellwolken. Um 12.30 Uhr steht über dem Gantrischgebiet eine erste ausgewachsene Gewitterzelle, die
sich nun langsam den Voralpen entlang nach Osten zu bewegen beginnt. Kurz vor
Thun werden erste Hagelschläge registriert. Das Gewitter zieht unter weiterer
Verstärkung nördlich von Thun ins obere Emmental und ins Entlebuch, wo der
Hagelstreifen die breiteste Ausdehnung aufweist (Abb. 4.6.1). Zwischen 14.30 und
15.00 Uhr überquert die Zelle Luzern mit Starkregen und einigen Böen, doch nur
noch mit sehr wenig Hagel. Hier scheint eine typische Erscheinung aufzutreten,
wenn Föhn mit im Spiel ist: In der Zentralschweiz schwächt sich die Zelle etwas
ab. Bei einer stärkeren Föhnlage wäre dies das Ende des Gewitters, doch diesmal
setzt sich die Zelle durch und wandert weiter in Richtung Zug. Um 15.30 Uhr
erreicht das Gewitter den Zürichsee, jetzt wieder in einer Heftigkeit, die
viele Rätsel aufgibt. Man vermutet aufgrund der Beobachtungen eine Superzelle,
doch kann sie wegen der ungünstigen Position zum Radar nicht mit Sicherheit als
solche identifiziert werden. Entlang des Zürichsees knapp südöstlich von Zürich
bis ans obere Ende des Sees tobt nun das Unwetter, bevor es sich über das
Zürcher Oberland hinweg nach St. Gallen verlagert. Am Bodensee findet das
Gewitter nach einer zurückgelegten Distanz von rund 200 km nach 17.00 Uhr sein
Ende.
Wie schon erwähnt, erstaunte die
plötzliche Heftigkeit des Gewitters in der Zürichsee-Region. Es wird vermutet,
dass der starke Druckgradient aufgrund grosser Temperaturunterschiede zwischen
dem Mittelland (20 °C hinter dem Gewitter) und dem Sarganserland
(Vaduz meldete zu dieser Zeit 35.4 °C mit Föhn) eine Verstärkung des Gewitters
bewirkte und durch kanalisierende Effekte am Obersee zu heftigen Sturmböen
führte. Hier einige Daten:
·
Schmerikon am Obersee
meldete um 15.40 Uhr eine Böe von 146.5 km/h.
·
Auf dem Schloss
Rapperswil wurden von einem Hobbywetterfrosch 176 km/h registriert.
·
Auf dem Campingplatz
von Rapperswil wurde eine Frau von einem umstürzenden Wohnwagen erdrückt. Sie
erlag noch an der Unfallstelle ihren schweren Verletzungen.
·
In Schönenberg im
Bereich Sihlmättli ist ein Baum umgestürzt, drei
Kinder wurden verletzt.
·
Rund um den Obersee
wurden zahlreiche Strassen, unter anderem auch Autobahnabschnitte durch
umgestürzte Bäume unterbrochen, ebenso viele Bahnverbindungen und Strom-leitungen. In Tuggen fiel
eine grosse Scheune komplett in sich zusammen.
·
Eine private
Wetterstation in Jona SG registrierte 35 mm Niederschlag innert 7 Minuten.
Abb. 4.6.1: Zeitlicher Verlauf der Extremniederschläge am 16.07.2003. Daten:
Radar ETH Zürich, Aufbereitung: Bernhard Oker,
Zugbahnen und Ortsnamen: Fabienne Muriset.
Der
200 km lange Hagelzug (mit einigen Unterbrechungen) folgte genau der
klassischen „Voralpenschiene“. Zur selben Zeit zog eine zweite Hagelzelle eine
ebenfalls typische Bahn von Aigle durch die
Waadtländer Alpen und das Saaneland ins Berner
Oberland. Es wurden schwere Hagelschäden im Weinbaugebiet des Chablais und aus Adelboden gemeldet, wo Pingpongball-grosse
Hagelkörner Autoscheiben zu durchschlagen vermochten.
4.6.2
Die „Juraschiene“ (SW --> NE)
Parallel zur „Voralpenschiene“
existiert weiter nördlich über dem Jura eine weitere klassische
Gewitterzugbahn: die „Juraschiene“. Häufig treten Gewitter auf beiden Zugbahnen
gleichzeitig auf. Es gibt aber Wetterlagen, wo nur die „Juraschiene“ aktiv
wird, oder wo die Gewitter in den Voralpen erst einige Stunden später aktiv
werden.
Auch bei der Juraschiene gibt es eine
nördlichere und eine südlichere Bahn, wobei beide etwa gleich häufig, oft sogar
gleichzeitg von zwei verschiedenen Zellen parallel eingeschlagen
werden. Bei der ersten liegt das Quellgebiet im Neuenburger Jura oder noch
etwas weiter westlich im Waadländer Jura. Ein dort
entstandenes Gewitter zieht über das Val de Travers und die Vue
des Alpes in die Freiberge, dann im weiteren Verlauf über Delémont ins Laufental und ins Baselbiet bis in die Gegend von
Rheinfelden. Diese Zugbahn ist für die erhöhten Werte im Jura auf der Karte in
Abb. 4.4.1 verantwortlich und entspricht ungefähr der Linie 6 in Abb. 4.6.2.
Die zweite, nördlichere Zugbahn hat
ihren Ursprung im französichen Jura nördlich von Pontarlier, manchmal auch erst weiter nordöstlich bei La
Chaux-de-Fonds. Sie zieht über den Pruntruter Zipfel
und im weiteren Verlauf nördlich der Schweizer Grenze auf Basel zu, wobei Basel
meist nur gestreift wird. Gewitterfans aus Basel berichten sehr häufig
frustriert von starken Gewitterzellen, die knapp nördlich der Stadt weiter in
den Schwarzwald ziehen. Diese Zugbahn entspricht einem Mittel der Linien 1 und
4 in Abb. 4.6.2.
Da das Radar der ETH Zürich nur die
östlichen Teile des Juras abdeckt, standen für diese Arbeit keine aufbereiteten
Daten einer klassischen Juraschienen-Lage zur Verfügung, welche den ganzen Weg
dieser Zugbahn optisch darzustellen vermag. So musste ich auf eine Wetterlage
zurückgreifen, die mittels der Composit-Radardaten
der MeteoSchweiz dokumentiert wurde. Sie ist im folgenden Kapitel beschrieben;
die Zugbahnen 1, 4 und 6 in Abb. 4.6.2 entsprechen den typischen Routen der
„Juraschiene“.
4.6.3
Die „Voralpen-Mittelland-Ausläufer“ (SSW
--> NNE, Föhnlagen)
Entstehen bei Föhnlagen in den
westlichen Voralpen Gewitterzellen, so ziehen sie nicht wie im Kapitel 4.6.1
beschrieben der Voralpenschiene entlang, sondern nehmen eine nördlichere
Zugbahn ein. Oft ist die östlichste Zelle, die sich bei Föhn bilden kann, jene
über dem Hohgant. Sie zieht dann über den Napf und „verdurstet“, sobald sie in
den Einflussbereich der trockenen Föhnluft im östlichen Mittelland kommt.
Weiter westlich sind die Zellen jedoch meist langlebiger und bleiben bis weit
ins Mittelland hinaus sehr aktiv, in der Regel verstärkt durch eine Konvergenz
von westlichen Winden von Frankreich her und der südlichen Strömung in der
Zentralschweiz. Da Föhnlagen meist auch mit einem abrupten Luftmassenwechsel
enden, wird diese Wirkung oft noch verstärkt, wie das extremste Muster dieser
Sorte der vergangenen Jahre zeigt:
Beispiel: 05.07.1999 (GWL 29,
Trog Westeuropa):
Ein flaches Tiefdruckgebiet über Westeuropa steuert eine
Zunge heisser Luft über die Alpen nach Mitteleuropa; über den Alpen stellt sich
eine Föhnlage ein (Wetterkarte siehe Abb. 4.2.3 auf Seite 48). Mit der
Ostverlagerung des Tiefs nähert sich eine Kaltfront langsam dem Jura. Durch die
scharfe Luftmassengrenze und die Konvergenz über dem Jura entsteht eine äusserst
explosive Lage.
Am Nachmittag entsteht eine erste, sehr kräftige Zelle über
dem westlichen Jura und nimmt den klassischen Weg der Juraschiene in Richtung
Basel. Sie steht kurz nach 16.00 Uhr über der Ajoie
und verlässt die Schweiz unter nördlicher Umgehung von Basel um 17.15 Uhr (Nr.
1, siehe Abb. 4.6.2).
Zu dieser Zeit taucht in der Westschweiz ein Doppelgespann (Nr.
2 und 3) auf, das seinen Ursprung über den Freiburger Voralpen und im
Schwarzenburgerland hatte. Es zieht um 18.15 Uhr über Laupen und Bern ins
Seeland und knapp östlich von Biel zum Jurasüdfuss, den es um 19.00 Uhr
erreicht und sich allmählich abschwächt. Parallel dazu zieht auch auf der
Juraschiene wieder ein Hagelgewitter (Nr. 4), nur wenig nördlich der Zugbahn
des ersten Gewitters vom Nachmittag.
Erstaunlicherweise ist dies noch nicht alles. Um 18.00 Uhr
schiesst oberhalb von Montreux eine weitere Zelle in die Höhe (Nr. 5), die sich
beim Überqueren des westlichen Mittellandes verstärkt und noch grössere
Dimensionen annimmt als die vorhergehenden. Sie passiert Bern um 19.45 Uhr,
wiederum begleitet von einer Zelle über dem Jura (Nr. 6). Diese beiden vereinigen
sich um 21.00 Uhr in der Region Basel, ziehen über den Schwarzwald hinweg nach
Reutlingen, wo sie sich gegen Mitternacht zur Ruhe legen.
Genug, sollte man meinen - doch weit gefehlt: im Südwesten
kochte die Suppe unterdessen weiter. Um 18.30 entstand nämlich südlich des
Genfersees eine weitere Zelle (Nr. 7). Sie schlug die gleiche Bahn ein wie ihre
Vorgängerinnen, dicht gefolgt von Nr. 8. Diese beiden ziehen um 20.40 Uhr und
21.30 Uhr über Bern nach Nordosten und schaffen es ebenfalls bis in den
Schwarzwald.
All diese Gewitter entstanden
präfrontal im Warmsektor, denn das Niederschlagsband der Kaltfront erreichte
das westliche Mittelland erst um Mitternacht, die Niederschläge hier waren im
Vergleich zu den vorangehenden allerdings harmlos. Die Bilanz des Tages: Kaum
eine Region im Jura und im westlichen Mittelland blieb von Hagelschlag
verschont. Die „berühmtesten“ Schäden entstanden im historischen Kern des
Städtchens Laupen 20 km westlich von Bern, wo Dachziegel regelrecht zermalmt
wurden. Alleine die Gebäudeschäden in den Kantonen Freiburg und Bern beliefen
sich auf 70 Mio. Schweizer Franken (Geschäftsbericht des Interkantonalen
Rückversicherungsverbands IRV Bern 2001, Seite 6).
Abb. 4.6.2: Hagelzugbahnen vom 05.07.1999, erstellt aus den Radarverbund der
MeteoSchweiz. Aufbereitung: IACETH Zürich. Es werden nur die Echos der
Extremniederschläge (Hagel) gelb dargestellt. Auffällig sind die
aussergewöhnliche Breite und die Langlebigkeit der Hagelzüge. Wie bei Föhnlagen
üblich, bleibt die Ostschweiz nahezu gänzlich verschont, während auch auf der
Alpensüdseite heftige Gewitter auftreten.
4.6.4
Die „Jura-Mittelland-Ausläufer“ (W
--> E bis NW --> SE)
Weiter oben wurde bereits mehrmals auf
die berüchtigten, aber eher seltenen Gewitter hingewiesen, welche vom Chasseral
südostwärts ins Weinbaugebiet des nördlichen
Bielerseeufers und manchmal noch weiter ins Mittelland ziehen. Natürlich
entstehen solche Gewitter nicht nur über dem Chasseral, sondern entlang des
gesamten Jurahauptkamms. Im Sommer 2003 hatte ich das Glück, eine solche Lage
direkt mitverfolgen und dokumentieren zu können.
Beispiel: 14.06.2003 (GWL 10,
Hochdruckbrücke Mitteleuropa):
Die bereits
häufiger in dieser Arbeit angeschnittene Lage Anfang Juni 2003, bei der über
mehrere Tage eine wellende Kaltfront knapp nordwestlich der Schweiz verblieb,
gipfelte mit einer Annäherung derselben an den Jura, was dort zu heftigen
Entwicklungen führte. Die heisse und feuchte Luftmasse, welche zu diesem
Zeitpunkt auf der Alpennordseite lag, lieferte zusätzliche Energie. So wurden
bereits um 13.40 Uhr an fast allen Stationen im Mittelland 30 °C überschritten.
Genf meldete 33 °C, Basel 32 °C, und selbst das auf 1000 m.ü.M.
gelegene La Chaux-de-Fonds hatte 27 °C zu verzeichnen. Um 14.00 Uhr begannen
sich die ersten, noch isolierten Zellen über dem Jura und dem Schwarzwald zu
bilden. Die Kaltfront lag zu diesem Zeitpunkt auf einer Linie von Lothringen
bis ins Burgund und sorgte auch dort bereits für heftige Gewitter.
Abb.
4.6.3:
Radar-Composit der
MeteoSchweiz vom 14.06.2003, 14.10 MESZ.
Deutlich
zu erkennen ist die Kaltfront über Frankreich. Präfrontal beginnt die Bildung
von Gewitterzellen über dem Waadtländer und Berner Jura sowie im Schwarzwald,
in den Vogesen und in den Alpen.
Die Lage entwickelte sich mit der
Bildung der ersten Gewitter über dem Jura rasant. Innert einer halben Stunde
war eine zusammenhängende Linie vom Waadtländer Jura bis in den Aargau
entstanden. Die im Nordwesten lauernde Kaltfront verstärkte mit ihrem Outflow
die Entwicklung über dem Jura und gab der Linie einen leichten Schub nach
Südosten. Die Gewitterlinie verliess den Jurakamm und zog langsam zum
Jurasüdfuss, wo sie sich mit Hagel und Sturmböen heftig entlud.
Abb. 4.6.4:
Radar-Composits der MeteoSchweiz von 15.40 und 17.00 MESZ. Betrachtet man die
Entwicklung über die gesamte Zeitspanne der dokumentierten 3 Stunden, so fällt
auf, dass die Juragewitter sich nur sehr langsam ins Mittelland hinaus
verlagerten. Über den kühlen Jurarandseen verloren sie dann an Heftigkeit. Im
Nordwesten ist über Frankreich das inzwischen abgeschwächte Niederschlagsgebiet
der Kaltfront zu erkennen. Die grünen Flächen im Mittelland sind nicht Signaturen
von Niederschlag bis zum Boden, sondern stammen von den mächtigen Eisschirmen,
die von den nordwestlichen Höhenwinden ausgeweht wurden. In Bern zum Beispiel
wurde an diesem Nachmittag kein messbarer Niederschlag registriert.
Nach den heftigsten Niederschlägen am
Jurasüdfuss (Biel: 21.3 mm in 2 Std.) verloren die Zellen an Energie, je weiter
sie ins Mittelland hinaus wanderten. Das Seeland wurde bis in die Gegend von Lyss betroffen, weiter südlich waren die
Niederschlagsmengen gering und in Bern blieb es bis auf ein paar wenige Tropfen
sogar trocken. Der Outflow sorgte aber für kräftige Böen aus Nordwest, daher
ist es nicht weiter verwunderlich, dass in der Folge die warme Luft im
Mittelland an die Voralpen gedrückt und dort angehoben wurde. Die Gewittertätigkeit
verlagerte nun ihren Schwerpunkt in die Voralpen. Auf der Rückseite des ganzen
Geschehens - über Frankreich - zerfiel die Aktivität infolge der heftigen
Entwicklungen in der Schweiz. Die präfrontalen Gewitter hatten der Kaltfront
sozusagen die Show gestohlen, so dass nun die präfrontale Konvergenzlinie neu
die Funktion der Kaltfront übernahm.
Die Auswirkungen dieses Gewitters am
Jurasüdfuss schildert folgender Zeitungsbericht:
„Die
Rebbauern in der Region zwischen Kleintwann und
Neuenstadt sind sich einig: Ein solches Hagelgewitter hat es hier seit rund
dreissig Jahren nicht mehr gegeben. So sicher fühlten sich einige unter ihnen
gar, dass sie die Hagelversicherung auflösten. ‘Die Schäden in der Region Ligerz, Schafis und Neuenstadt
haben zwischen fünfzig und hundert Prozent der diesjährigen Ernte zerstört’,
bestätigt Martin Hubacher, Präsident der
Rebgesellschaft Bielersee, gestern gegenüber dem BT Berichte von weiteren
Weinbauern. Zwischen Twann und Biel sei die Situation
weniger schlimm.
Besonders traurig stimmt Hubacher die Tatsache, dass
dieses Jahr besonders gut begonnen hat: ‘Die Reben waren in ihrer Entwicklung
gegenüber anderen Jahren zwei Wochen voraus’, so Hubacher.
Wäre jetzt der Hagel nicht gekommen, hätte es für die Bielersee-Winzer ‘ein
Super-Super-Jahr’ gegeben. Was er dieses Wochenende nach dem Unwetter aber habe
ansehen müssen, ‘drückt einem fast das Herz ab’. Auch Rebbauer Johannes Louis
aus Schafis ist ob der Schäden entsetzt. ‘Besonders
schlimm ist, dass nicht nur die Trauben, sondern auch das Fruchtholz teilweise
beschädigt ist’, erklärte er gestern dem BT. Während gut zehn Minuten habe es
gehagelt, hat Helena Martin aus Ligerz beobachtet.
Auch die Reben von ihr und ihrem Mann seien ‘zum grössten Teil’ zerstört. Noch
ist der ganze Schaden nicht völlig absehbar. ‘In zwei Wochen können wir mehr
sagen’, so Hubacher. Dann sehe man, wie sich die
Reben entwickeln und die Experten der Hagelversicherung hätten erste
Untersuchungen beendet. In Biel und dem übrigen Seeland hat das Unwetter vor
allem Keller und Strassen überschwemmt. Körperlich zu Schaden kam aber niemand.“
(Bieler Tagblatt, Ausgabe vom Montag, 16. Juni 2003)
4.6.5
Die Ausbrecher: „Right-Movers“ und
„Left-Movers“
Nicht
immer halten sich Gewitter an die von der Hauptströmung vorgegebene Zugrichtung.
Es kommt immer wieder vor, dass sie aus ihrer ursprünglichen Bahn ausscheren.
Dieses Phänomen tritt bei Superzellen auf, deren Eigendynamik durch starke
Windscherung verursacht wird. Die physikalischen Abläufe sind noch nicht bis
ins letzte Detail erforscht und deren Komplexität sprengt ganz klar den Rahmen
dieser Arbeit. Es soll hier aber erwähnt werden, dass das Ausscheren von 30°
aus der Hauptwindrichtung bewirkt, dass sich das Gewitter mit seinem
Niederschlag, bzw. seinem Outflow nicht seine eigene Warmluftzufuhr abschneidet
und so länger lebt und grössere Energien freisetzen kann, als dies bei
gewöhnlichen Einzelzellen der Fall ist. Wie schon im Kapitel 2.5.5 über
Superzellen erwähnt, sind diese Gewitter für die verheerendsten
Unwetter in Mitteleuropa verantwortlich, wie das nachfolgende Beispiel zeigt.
Beispiel: 21.07.1998 (GWL 28, Tief
Britische Inseln, Hagelkatastrophe Luzern):
Ein Tiefdruckgebiet zieht über die Britischen Inseln hinweg nach
Osten und steuert eine Kaltfront vom nahen Atlantik nach Mitteleuropa. Dadurch
wird eine mehrtägige Hitzeperiode beendet.
Das erste Echo des Gewitters ist um 14.40 Uhr westlich von Thun
erkennbar. Danach verstärkt sich die Zelle rasch, ändert über dem Napfgebiet
seine Richtung nach Osten und hinterlässt in Luzern um 16.00 Uhr eine Spur der
Verwüstung. Über dem Zugersee nimmt es wieder die der Hauptströmung
entsprechende Zugrichtung (SSW à NNE)
ein. Um 17.00 Uhr erreicht das Gewitter den Zürichsee und zerfällt danach rasch.
Über die Ausmasse der Schäden berichtet folgender Artikel:
„Ein
Hagelunwetter von kaum je erlebter Heftigkeit ging am 21. Juli 1998 über die
Stadt Luzern und Teilen der Agglomeration nieder. Innerhalb weniger Minuten
richteten zwetschgengrosse Hagelkörner, der böenartige Sturmwind und
Überschwemmungen an Gebäuden, Autos und Gärten riesige Schäden an. Der
Hagelzug, der sich von Schwarzenberg und Malters über Kriens,
Horw und Luzern bis nach Meggen und Adligenswil erstreckte, führte zum grössten
Elementarschadenereignis, welches die Gebäudeversicherung des Kantons Luzern je
zu bewältigen hatte. Hagelkörner in der Grösse vergleichbar mit Baumnüssen und
Zwetschgen, liessen auf Aufprallgeschwindigkeiten von über 100 km/h schliessen.
Windböen sorgten dafür, dass auch vertikale Gebäudeflächen nicht verschont
blieben. Der Schaden für die Gebäudeversicherung des Kantons Luzern belief sich
auf über CHF 70 Millionen. Beinahe 10'000 Gebäude wurden beschädigt.
Vom
Hagel am stärksten betroffen waren die Stadt Luzern, Kriens
und Schwarzenberg. In diesen Kernzonen wiesen 49% aller Gebäude Beschädigungen
auf. In der Randzone - den Gemeinden Malters, Horw, Meggen
und Adligenswil - zog das Unwetter 27% der Gebäude in
Mitleidenschaft. Das übrige Kantonsgebiet wurde vom Ereignis nur noch leicht
gestreift.
Die Schadenbilder zeugten von der ausserordentlichen Heftigkeit
der Naturgewalt: zerstörte Sonnenstoren und Dachflächenfenster oder
Glas-Vordächer, zerfetzte Flachdächer, zerschlagene Ziegel, zerbeulte
Blecheinfassungen. Aber auch an Fassadenflächen tobte sich die zerstörerische
Gewalt aus. Folgeschäden entstanden durch entwurzelte oder geknickte Bäume und
verstopfte Abläufe.“ (Geschäftsbericht Gebäudeversicherung Luzern 1998)
Abb. 4.6.5: Extremniederschlag (Hagel) vom 21.07.1998. Daten: Radar ETH Zürich,
Aufbereitung: Bernhard Oker, Oetwil,
Zugbahnen und Ortsnamen: Fabienne Muriset.
Auffallend ist die
Zugrichtung des Gewitters. Die generelle Höhenströmung war aus SSW. Das sieht
man an der Bewegung der schwächeren Radarechos im Mittelland, wovon eines ebenfalls
Hagel zwischen dem Hallwilersee und dem Rhein
nördlich von Zürich erzeugte. Das beschriebene Gewitter zog aber in der stärksten
Phase in Richtung ENE, scherte also um ungefähr 30° nach rechts aus.
4.7
Aussergewöhnliche
Zugbahnen bei speziellen Wetterlagen:
Beispiel: 06.06.2002 (GWL 29,
Trog Westeuropa):
An diesem Tag wandert ein Trog mit
eingelagertem schwachem Tief direkt über die Alpennordseite nach Osten. Die
Luft ist sehr feucht und labil geschichtet, so dass ab dem frühen Nachmittag
immer wieder kräftige Gewitter entstehen. Zu Beginn herrscht auf der
Vorderseite des Tiefs in der Zentral- und Ostschweiz noch eine leichte
Südströmung, welche am Abend über Ost auf Nord dreht. Dieses Verhalten hat
fatale Folgen für die Zentralschweiz: Die am Nachmittag entstandenen Gewitter
über den zentralen und östlichen Voralpen ziehen langsam ins Mittelland,
vereinigen sich dort, drehen mit dem Abzug des Tiefkerns gegen Westen und
Südwesten ein und werden erneut gegen die Voralpen gedrückt. Im Nordstau von Pilatus,
Rigi und Alpstein kommen so enorme Niederschlagsmengen, teilweise auch als Hagel,
zusammen. Der Bahnhof von Luzern steht unter Wasser und muss seinen Betrieb bis
zum nächsten Morgen einstellen. Die 12-stündige Regensumme in Luzern beträgt
von 20.00 Uhr bis 08.00 Uhr des Folgetages 112 mm!
Abb. 4.7.1: Radarbilder der ETH Zürich vom 06.06.2002 um 18.00 und 20.00 Uhr
MESZ. Die Pfeile und Kommentare (eigene Darstellung) deuten die Tendenz der
Entwicklung in der folgenden Stunde an. Um Mitternacht zieht sich ein
intensives Regengebiet vom Entlebuch über die Zentralschweiz bis zum Alpstein
und regnet sich bis in den nächsten Tag hinein im Nordstau der Voralpen aus.
4.7.2
Zyklonale Rotation über der Schweiz
Ziemlich chaotisch sieht es mit den
Zugbahnen aus, wenn sich das Zentrum eines Bodentiefs oder eines Höhentiefs
gerade über der Schweiz befindet. Da sich das Tief meist noch verlagert, ist
eine Kurzfristprognose nicht einfach, denn es stellen sich folgende Fragen: In
welche Richtung verlagert sich der Kern des Tiefs, wie rasch verlagert er sich
und wie ausgeprägt ist die ruhige Zone in seinem Zentrum? Solche Wetterlagen
bergen also jede Menge Überraschungen.
Beispiel: 29.05.2003, (GWL 16,
Hoch Britische Inseln):
Am Südrand eines Hochdruckgebiets über
der Nordsee wandert ein schwaches Höhentief über Frankreich und die Schweiz
nach Südosten. Es liegt am Nachmittag und Abend mit seinem Kern genau über der
Westschweiz. Durch das Hoch nördlich der Schweiz erzeugt die Bodenströmung eine
schwache Bisenlage, doch ist die Luftmasse angefeuchtet und mässig warm. Durch
die Annäherung des Kaltlufttropfens in der Höhe wird die Schichtung
labilisiert.
Abb. 4.7.2: Höhenkarte vom 29.05.2003, 20.00 Uhr MESZ, erstellt von Jochaim Schug, METEOTEST Bern.
Die farbigen Linien sind Isohypsen, sie zeigen das 500-hpa-Geopotential in
Höhenmetern an. Die schwarz gestrichelten Isothermen markieren die Temperatur
in dieser Höhe. Deutlich ist der Kaltlufttropfen über der Schweiz zu erkennen,
am Boden hingegen setzte sich die Höhenkaltluft nicht durch, dort war eine
warm-feuchte Luftmasse vorherrschend.
Mit der tageszeitlichen Erwärmung durch starke
Sonneneinstrahlung ist der Startschuss zur Bildung von Gewitterzellen gegeben.
Es entstehen verstreut einzelne Zellen, welche gemäss
der zyklonalen Höhenströmung im Gegenuhrzeigersinn um das Höhentief herumwandern.
Im Kern des Höhentiefs herrscht eine ruhige Zone, wo sich keine Gewitter bilden
können. Dies ist mit der dort herrschenden Divergenz am Boden zu erklären,
denn die rund um das Höhentief aufgestiegene Luft muss irgendwo wieder
absinken können.
Abb.
4.7.3: Radar-Composit der MeteoSchweiz vom 29.05.2003, 19.10 MESZ. Das Bild
wurde aus einem Stundenloop entnommen, in dem die
nachträglich von mir durch Pfeile verdeutlichte Bewegung der Gewitterzellen zu
sehen war. So wird die zyklonale Rotation deutlich,
auffällig ist auch das grosse gewitterfreie Gebiet über der Westschweiz und dem
Wallis. In der Linthebene verursachte das Gewitter Überschwemmungen
und Hagelschlag. Auch nördlich von Bern sorgte eine kurzlebige Einzelzelle für
Hagel bis 2 cm Durchmesser.
Wie schon erwähnt, sind ortsfeste
Gewitter diejenigen, welche das grösste Überschwemmungs-potenzial mit sich
bringen. Bleibt die Zelle zudem noch in einem engen Tal über Stunden hängen,
sind grössere Schäden fast sicher.
Beispiel: 05.06.2003 (GWL 10,
Hochdruckbrücke Mitteleuropa):
Ein flaches Hoch über den Alpen blockiert für mehrere Tage
eine Kaltfront knapp nordwestlich der Schweiz. In der heissen und feuchten
Luftmasse bilden sich täglich in den Abendstunden lokale, zum Teil kräftige
Gewitter. Die Hauptaktivität liegt dabei in einer Achse vom Schwarzenburgerland
über das Napfgebiet bis zur Zentralschweiz.
Um 19.00 Uhr bildet sich über dem
Oberaargau sehr rasch eine Zelle, welche sich ganz langsam nach Südosten
bewegt. Doch statt diese Bahn beizubehalten und über Willisau hinweg ins
Flachland zu ziehen, bleibt sie am Ausgang des Enziwiggertals
stehen und baut nach Süden, also zum Napf hin, an. Das gesamte Niederschlagspotential
dieser kleinen, aber heftigen Zelle entlädt sich bis 23.00 Uhr über diesem
engen Tal mit einem einzigen Abfluss: der Enziwigger,
welche mitten durch das Dorf Hergiswil und das Städtchen Willisau fliesst.
Abb. 4.7.4: Zeitlicher Verlauf der Extremniederschläge am 05.06.2003. Daten:
Radar ETH Zürich, Aufbereitung: Bernhard Oker,
Ortsnamen: Fabienne Muriset.
Man
erkennt, dass die Gebiete mit Extremniederschlag (Hagel) nur sehr klein sind,
sich aber über eine Dauer von zwei Stunden erstrecken. Dies ist ein sicheres
Indiz dafür, dass die Zellen sehr langsam zogen, also beinahe stationär waren.
Abb. 4.7.5: Niederschlagssumme von 18.00 bis 24.00 MESZ. Quelle wie Abb. 4.7.4.
Der
Vergleich mit Messungen von Bodenstationen in der betroffenen Region zeigt, dass
Niederschlagssummen-Ermittlung mittels Radar meist ganz gute Resultate bringt: Ufhusen 23 mm; Hergiswil 40 mm; Menzberg 26 mm. Stellt man
sich die gefallenen 40-50 mm Niederschlag innert weniger Stunden in einem engen
Tal wie oberhalb von Hergiswil vor, kann man sich gut ausrechnen, welche
Wirkung diese Mengen dort haben können.
Nach der Sichtung dieser Radarbilder
wurde rasch klar, dass es in der Region Willisau-Hergiswil-Menznau
nicht ohne Schäden abgegangen sein konnte. Die Agenturenmeldungen bereits im
Laufe der Nacht bestätigten dies leider:
„Und wieder hat es gewittert, aber
diesmal in der Region Willisau und weniger heftig als am Montagmorgen im
Entlebuch, wo es zu mehreren Erdrutschen kam. Um 19.30 Uhr wurden durch die
heftigen Niederschläge ein Dutzend Keller in Hergiswil und einige wenige in
Willisau überflutet. Auch Strassen waren wegen überschwappender Bäche zeitweise
nicht passierbar, wie der kantonale Feuerwehrinspektor Hans-Peter Spring auf
Anfrage mitteilte. Vereinzelt hagelte es auch in der Napfregion.“
Zentralschweiz Online: News Regionews 05.06.2003,
22:23 (www.zisch.ch).
5
Fazit
/ Zusammenfassung
Zum Schluss soll
versucht werden, die zu Beginn gestellten Fragen zusammenfassend zu
beantworten, bzw. darauf hinzuweisen, ob und in welchem Teil der Arbeit eine
Antwort darauf zu finden ist.
Welche Gewittertypen sind für welche Schäden verantwortlich?
Wie entstehen sie, woran sind sie zu erkennen?
Die im Kapitel 2 vorgestellten
Beispiele sind typische Vertreter der verschiedenen Gewittersysteme, welche in
Mitteleuropa auftreten können. Hier sind stichwortartig noch mal die Systeme
und ihre Gefahren sowie typische Merkmale aufgelistet. Die Durchmesserangabe
bezieht sich auf den aktiven Teil des Gewitters:
·
Einzelzellen:
treten vorwiegend als Luftmassengewitter oder präfrontal auf, sind kurzlebig
(bis 1 Stunde), ziehen meist langsam (Ausnahme: Rückseitengewitter).
Durchmesser: wenige Kilometer. Gefahren: Blitzschlag, gelegentlich Überflutung
und Hagel. In der Regel mässige Intensität.
·
Mehrzellige
Gewitter: sind meist Luftmassengewitter und häufig präfrontal, seltener
Frontgewitter, mittlere Lebensdauer (1 bis 2 Stunden). Typisches Merkmal:
älteste Zelle im Auflösestadium zuvorderst in der Zugbahn, jüngste im
Entwicklungsstadium am Schluss. Durchmesser: wenige bis 10 km. Gefahren:
Blitzschlag, Überflutung wegen anhaltender Niederschläge im selben Gebiet,
Hagel, Sturmböen.
·
Multizellen-Cluster:
am häufigsten an präfrontalen Konvergenzzonen, seltener als Luftmassengewitter.
Sehr langlebig (3 bis 6 Stunden, in extremen Fällen auch länger als 12 Stunden)
und meist rasche Fortbewegung (50 km/h und mehr), gelegentlich auch ortsfest.
Durchmesser: MCS 50 bis mehrere hundert Kilometer, MCC mindestens 250 km.
Gefahren: Blitzschlag, Überflutung, Hagel, Downbursts.
·
Multizellen-Linie:
an Kaltfronten und präfrontalen Konvergenzzonen. Mittlere Lebensdauer, wobei
sich die Linie immer wieder an der Vorderseite erneuert. Meist sehr rasche
Fortbewegung (50 bis 100 km/h). Können sich über mehrere hundert Kilometer
Länge erstrecken, sind aber nur wenige Kilometer breit. Gefahren: Blitzschlag,
Hagel, Orkanböen, selten Tornados. Überflutungsgefahr ist dank der raschen
Fortbewegung gering.
·
Superzellen:
meist an präfrontalen Konvergenzzonen, gelegentlich an Kaltfronten. Können kleinere
Zellen in ihrer Nähe „aufsaugen“ und so als grosse Einzelzelle auftreten. Lange
Lebensdauer (2 bis 6 Stunden). Typisches Merkmal: Rotation, gelegentlich an der
Wolkenstruktur zu erkennen. Ziehen rasch und scheren häufig aus der
Hauptzugrichtung aus. Durchmesser: 10 bis 30 km. Gefahren: Blitzschlag,
Überflutung und grosser Hagel, Downbursts, Tornados.
Wie häufig treten schwere Gewitter mit Hagelschlag,
Überflutungen und Sturmschäden auf (saisonale Häufigkeit, regionale
Schwerpunkte, schwache und starke Hageljahre)?
Aufgrund von Daten der
Hagelversicherung aus den Jahren 1985 - 2002 konnten folgende Werte ermittelt
werden: In den meisten Gebieten der Alpennordseite beträgt die
durchschnittliche Anzahl Hageltage pro Jahr etwa 3 bis 4. Strömungsgeschützte
oder vom Föhn beeinflusste Gebiete liegen bei 2 Tagen oder darunter, die
neuralgischen Punkte im östlichen Jura, in den westlichen Voralpen und im
zentralen Mittelland erreichen um die 5 Tage. Das Hagel-Schwerpunktgebiet liegt
südlich des Napfgebiets und erreicht im Schnitt 7 Hageltage pro Jahr.
Die Saison für
Hagelgewitter beginnt im April und endet im Oktober, wobei die stärksten von
Mai bis Anfang September auftreten. Die Häufigkeit ist von Mitte Mai bis Ende
Juni am grössten, die Heftigkeit hingegen im Juli und in der ersten
Augusthälfte.
1994 war das schlimmste Hageljahr in
der Untersuchungsperiode, gefolgt von 1993, 2000 und 1986. Erste Schätzungen
ergeben, dass sich 2003 in diese Liste einreihen wird. Die schwächsten
Hageljahre waren 2002, 1998, 1985 und 1987. Es besteht offenbar ein
Zusammenhang zwischen heissen Hochsommern und grosser Hagelgefahr; in kühleren
Sommern ist die Hagelgefahr geringer.
Bei welchen Grosswetterlagen ist die Unwettergefahr am
grössten?
Mehr als die Hälfte aller Hageltage fallen
auf zwei Grosswetterlagen: GWL 10 Hochdruckbrücke Mitteleuropa und GWL 29 Trog
Westeuropa. Erstere löst vor allem Wärmegewitter aus, die zweite ist für
abrupte Luftmassenwechsel und somit Frontgewitter verantwortlich.
Besteht ein Zusammenhang zwischen Grosswetterlage und
Hagelzugbahnen?
Kann daraus abgeleitet
werden, wann bei welcher Wetterlage in welcher Region heftige Gewitter (mit
Hagel und Überschwemmungen) auftreten?
Kann durch die
gewonnenen Erkenntnisse für bestimmte Regionen eine Gesetzmässigkeit
festgestellt werden? Ermöglichen diese eine Prognose oder gar eine gezielte
Vorwarnung im Kurzfristbereich (ca. einen halben Tag bis wenige Stunden im
Voraus)?
Auf diese Fragen konnte
ich im Rahmen dieser Arbeit nicht mehr eingehen. Eine seriöse Auseinandersetzung
damit erfordert eine vollzeitliche Forschung über einen längeren Zeitraum und
würde wahrscheinlich in einer Arbeit enden, die den Umfang dieser vorliegenden
übertreffen würde. Der Grund liegt darin, dass jede Hagelschäden erzeugende
Zelle erfasst und einer Grosswetterlage zugeordnet werden müsste. Mit den mir
zur Verfügung stehenden Mitteln konnte ich dies nur Ansatzweise für einzelne
ausgewählte Ereignisse, die in dieser Arbeit dokumentiert sind, tun. Diese sind
jedoch nicht immer repräsentativ für das Verhalten aller Zellen bei gleicher
Grosswetterlage, so dass obige Fragen hiermit weitgehend unbeantwortet bleiben
müssen.
Die Frage nach der Tendenz, welche
Gebiete bei bestimmten Wetterlagen häufig mit starken Gewittern rechnen müssen,
kann ich dank meiner regelmässigen Beobachtungen trotzdem beantworten. Die
Antworten sind aber keineswegs als Regel zu verstehen, sondern eben als
Tendenz:
Föhnlagen (GWL 28 und
29): Diese
Wetterlage erlaubt mir die sicherste Prognose, wenn klar ist, ob der Föhn noch
hält oder ob er am fraglichen Tag zusammenbricht. Bei anhaltender Föhnlage
entstehen Gewitterzellen über dem Jura und in den westlichen Voralpen, um dann
nach Norden bis Nordosten zu ziehen. Mit dem Erreichen von Gebieten, in welchen
sich die trockene Föhnluft bis zum Boden durchgesetzt hat, zerfallen die Zellen
sehr rasch. Meist ist dies beim Erreichen der Ostflanke des Napfgebiets der
Fall. Die grösste Unwettergefahr herrscht entlang des Juras, in der Nordschweiz
und im westlichen Mittelland.
Bei zusammenbrechendem Föhn
durchquert meist eine aktive Kaltfront die gesamte Alpennordseite. Die
Hauptzugrichtung dabei ist WSW-ENE. Die grösste Gefahr besteht in diesem Fall
durch Sturmböen sowie kurzem, aber heftigem Hagelschlag beim Durchzug einer
Squall-Line oder von Superzellen im Mittelland.
Feuchte Bisenlagen (GWL 16 und 23): Wird von einem Mittelmeertief
feuchte und mässig warme Luft um die Alpen herum von Osten zur Alpennordseite
geführt, sind alle Gebiete im Nordoststau der Voralpen besonders gefährdet. Es
sind dies Appenzell und St. Gallen, die Innerschweiz und dort in besonderem
Masse Ob- und Nidwalden, Luzern, das Entlebuch und das Luzerner Hinterland. Der
Napf wirkt dabei meist als Wetterscheide, die Niederschläge westlich davon sind
von geringerer Intensität.
Kaltfronten aus West bis Nordwest
(GWL 1, 2, und 10,):
Diese Lage ist verantwortlich für die in Kapitel 4.6.4 geschilderten
Jura-Mittelland-Ausläufer. Bei starken Höhenwinden können diese Gewitter sehr
schnell ins Mittelland ziehen und dort für Sturmschäden und Hagel sorgen. Ist
die Kaltfront durch eine Hochdruckbrücke gebremst, können sich die Zellen nur
schwer vom Jura lösen und sorgen am Jurasüdfuss für die dort seltenen, aber
äusserst heftigen Hagelgewitter und Überschwemmungen.
Flachdrucklagen ohne
Luftmassenwechsel (GWL 10): Wie im Kapitel 4.2 erwähnt, ist diese Lage für die meisten Unwetter auf
der Alpennordseite verantwortlich. Unter diese Grosswetterlage fallen sehr
viele verschiedene Muster, so dass alleine aufgrund der GWL keine Prognose
erstellt werden kann. Je nachdem, ob die Hochdruckbrücke etwas nördlicher oder
südlicher der Alpen liegt, ändern sich auch die schwachen, aber dennoch
vorhandenen Strömungen. Bei dieser GWL ist somit keine Region der Schweiz
sicher. Hier sind für eine Prognose die genauste Konsultierung von Höhenkarten
und Radiosondenaufstiege nicht nur von Payerne, sondern auch von Stationen in
den benachbarten Ländern nötig. Und selbst dann kann oft nur sehr kurzfristig
erkannt werden, wie sich eine Lage entwickelt. Da aber die meisten Lagen eine
SW-NE bis W-E-Zugbahn verursachen, muss generell mit Unwettern auf der Achse
Simmental, Schwarzenburgerland, Emmental, Entlebuch, Luzern, Zug gerechnet
werden. Denn diese Zugbahn ist die am häufigsten begangene, was die statistische
Häufigkeit von Hageltagen in diesen Gebieten eindrücklich beweist.
6
Persönliche
Bilanz
Über ein halbes Jahr intensivster
Auseinandersetzung mit meinem Hobby liegt nun hinter mir. Eine intensive Zeit war
es vor allem deshalb, weil ich das Glück hatte, eine sehr interessante,
abwechslungsreiche Gewittersaison in einem aussergewöhnlich heissen Sommer mit
in die Arbeit einbeziehen zu können. Der zeitliche Ablauf war optimal: Vor
Beginn der Saison im Frühling konnte ich mich mit der Grundlagenvertiefung befassen,
mein Konzept erarbeiten und die statistischen Auswertungen der Hageldaten in
Angriff nehmen. Im Mai begann ich mit der Sammlung von Material, das in erster
Linie aus Beispielen von typischen Gewitterlagen in unserem Land bestehen sollte
- und wurde gleich verwöhnt: Bereits im Mai und Juni herrschten hochsommerliche
Temperaturen, was für eine aussergewöhnlich rege Gewittertätigkeit sorgte. So
war ich denn hauptsächlich damit beschäftigt, die aktuelle Lage zu verfolgen
und wenn es zur Sache ging, mir die Radarbilder, Satellitenaufnahmen und
weitere auf dem Internet verfügbare Grafiken zu sichern. Dabei lernte ich
täglich dazu. Die Hintergründe und Zusammenhänge bei der Entstehung von
Gewittern erschlossen sich mir immer besser. So schien alles wie am Schnürchen
zu laufen.
Als ich im Juli während der Schulferien die Schreibarbeit in
Angriff nehmen wollte, geschah die Panne: Mein alter PC gab den Geist auf und
ich musste zwei Wochen auf Ersatz warten. Solche Dinge müssten eigentlich immer
in die Zeitplanung als Reserve vorgesehen werden, aber eben… Ich war froh,
keine Daten verloren zu haben und die Arbeit auf einem leistungsfähigeren PC
mit den neusten Programmen in Angriff nehmen zu können. So wurde die Panne doch
noch zum Glücksfall: Die Bearbeitung der verwendeten Grafiken wäre mit der
alten Ausrüstung nicht möglich gewesen, genauso wenig wie das Herunterladen
riesiger Datenmengen vom Internet ohne ADSL. Die neu gewonnen Möglichkeiten
sorgten dann auch dafür, dass die Arbeit noch umfangreicher wurde als ursprünglich
geplant.
Die aktuellen Gewitterlagen und die dazugehörenden Grafiken
brachten mich auf immer neue Ideen. Noch während der gestalterischen Phase im
August und September bezog ich immer wieder aktuelle Ereignisse in meine Arbeit
mit ein. Als Aufhänger für ein neues Kapitel zog ich eine oder mehrere Grafiken
heran, um die herum ich die Dokumentation gestaltete. Ich war froh, nicht den
umgekehrten, üblicheren Weg gehen zu müssen: nämlich zuerst einen Text zu
schreiben und dann mühsam nach den Illustrationen zu suchen. Diesbezüglich
hatte ich ein dankbares Thema gewählt. Natürlich hatte diese Vorgehensweise zur
Folge, dass es gegen den Abgabetermin hin zeitlich eng wurde. Ich musste mich
mit den Tücken der Informatik auseinandersetzen, neue Programme kennen lernen
und herausfinden, wie ein Dokument dieser Grösse gegliedert und optisch
angenehm gestaltet werden kann. Perfektionismus muss manchmal hart bezahlt
werden. Aber so lange die Freude an der Arbeit nicht verloren geht, warum
nicht?
Nicht vergessen gehen sollen an dieser Stelle all die
Kollegen aus dem Schweizer Sturmforum und der Wetterzentrale, welche grosszügig
ihre Hilfe in Form von Grafiken, Fotos und fachlichen Informationen zur
Verfügung stellten und dann und wann auch bei Computerproblemen mit nützlichen
Ratschlägen aufwarten konnten. Ohne dieses Medium wäre diese Arbeit auch ganz
anders - möglicherweise gar nicht - zustande gekommen. Daher an dieser Stelle
ein herzliches Dankeschön, es war eine sehr angenehme Erfahrung, auf diese
Weise etwas auf die Beine stellen zu können.
Ein Wermutstropfen ist aber auch dabei: Die Fragen, die mich
so brennend interessieren, nämlich jene, ob mit genügend Kenntnis über das
Verhalten der Gewitter bei bestimmten Wetterlagen eine Prognose oder gar
Vorwarnung für gefährdete Gebiete erstellt werden kann, bleiben vorerst
unbeantwortet. Ich musste im Verlauf meiner Arbeit erkennen, dass die
Auswertung jeder Zugbahn und die Zuordnung zu einer Wetterlage eine viel zu
zeitraubende Aufgabe war, um sie im Rahmen der Zeitvorgabe seriös angehen zu
können. Da ich aber nun mal im Besitz dieser Daten bin und schon eine grosse
Vorarbeit geleistet habe, bietet sich die Fortsetzung der Forschung auf diesem
Gebiet förmlich an. Ob ich dies im Rahmen meines angestrebten Geografiestudiums
oder weiterhin als Hobby in Angriff nehmen werde, ist zum jetzigen Zeitpunkt
noch völlig offen. Die damit verbundenen Fragen sind mir persönlich jedenfalls
zu wichtig, um nicht erforscht zu werden. Fortsetzung folgt…
7
Anhang
7.1
Literatur- und
Quellenverzeichnis
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Das Unwetter am 4. Juli 1985 in Schwarzenburg. Schwarzenburg: GBS Verlag
FRANK F., 1995: Das Unwetter von 1987. In:
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AG
GRM, Gruppe für Radarmeteorologie des Instituts für
Atmosphärenphysik ETH Zürich, 1993: Monitoring von Starken Hagelstürmen in der
Schweiz 1992. Zürich, LAPETH-30
GRM, Gruppe für Radarmeteorologie des Instituts für
Atmosphärenphysik ETH Zürich, 1994: Monitoring von Starken Hagelstürmen in der
Schweiz 1993. Zürich, LAPETH-31
GRM, Gruppe für Radarmeteorologie des Instituts für
Atmosphärenphysik ETH Zürich, 1995: Monitoring von Starken Hagelstürmen in der
Schweiz 1994. Zürich, LAPETH-33
GRM, Gruppe für Radarmeteorologie des Instituts für
Atmosphärenphysik ETH Zürich, 1997: Monitoring von Starken Hagelstürmen in der
Schweiz 1995 und 1996. Zürich, LAPETH-34
HERMANT A., 2002: Gewitter – Faszination eines
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Geschäftsbericht 2001
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Mesoscale convective complexes. Bull.
Amer. Meteor. Soc., 61, 1374-1387
SCHIESSER H.-H., HOHL R., SCHMID W., 1999: Über die
Beziehung Hagelfall - Gebäudeschäden: Fallstudie „Luzern-Hagelsturm“ vom 21.
Juli 1998. Zürich, Institut für Atmosphärenphysik an der ETH Zürich in
Zusammenarbeit mit der Gebäudeversicherung des Kantons Luzern
SCHIESSER H.-H.,
HOUZE R.A. Jr., HUNTRIESER H., 1995: The Mesoscale Structure of Severe
Precipitation Systems in Switzerland. In: American Meteorological
Society: Monthly Weather Reviev, Vol. 123, 7/1995: S. 2070-2097
SCHIESSER H.-H.
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Nationales Forschungsprogramm 31: „Klimaveränderungen
und Naturkatastrophen“, Nr. 3. Bern: Programmleitung NFP 31
SCHIESSER H.-H. et al., 1997: Klimatologie der Stürme
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Zürich: vdf Hochschulverlag an der ETH Zürich
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Internationales Symposion INTERPRAEVENT 1992 – Bern. Tagespublikation, Band 1,
S. 71 – 82
SCHMID W.,
SCHIESSER H.-H., HOUZE R.A. Jr. and FOVELL R.G., 1990: Severe left-moving
hailstorms in Central Switzerland. 16th Conf. on Severe Local Storms
& the Conf. on Atmospheric Electricity, Kananaskis Park, Canada, Oct.
22-26, 1990 (Preprints Volume)
7.1.3.1
Allgemeine
Wetterinformationen
Seite
für allgemeine Wetterinfos (Diplom-Meteorologe Günter Rampe):
http://www.wetterklima.de/
Wetterlexikon (allgemein gebräuchliche Begriffe in
der Meteorologie):
http://www.top-wetter.de/lexikon/lexikon.htm
http://www.austrocontrol.at/weather/lexfull.html
Jede Menge Wetterkarten (Analyse, Beobachtung,
Prognosekarten, Archiv etc.):
http://www.wetterzentrale.de/topkarten/
Katalog
der Grosswetterlagen Europas nach Paul Hess und Helmuth Brezowsky
5., verbesserte und ergänzte Auflage
F.-W. Gerstengarbe und P.C. Werner unter Mitarbeit von U. Rüge, Potsdam,
Offenbach a. M., 1999
http://www.pik-potsdam.de/~uwerner/gwl/welcome.htm
Leitfaden
zur Gewitterbeobachtung in Mitteleuropa (Lars Lowinski):
http://www.bavariastormteam.com/Gewitterleitfaden.html
GermanSevereWeather (Johannes
Dahl, Berlin):
http://www.germansevereweather.de
TorDACH, Kompetenzzentrum für lokale Unwetter in
Deutschland, Österreich und der Schweiz:
http://www.op.dlr.de/~pa4p/TorDACH/
Chronik über Tornados, Wasserhosen, Downbursts, Superzellen und Winterstürme in der Schweiz:
http://www.meteoradar.ch/tornado/chronik.html
Bernhard Okers Home Page (u.a. Auswertungen des
ETH-Doppler-Radars)
http://62.202.7.134/hpbo/
Ein
kleines ABC der Radar-Meteorologie und technische Details
http://radar-info.fzk.de/abc.html
Einführung in die Wetterradar-Forschung der ETH
Zürich
http://www.iac.ethz.ch/en/groups/richner/cd/doc/radar/
Radarbilder ETH Zürich (für zentrale und östliche
Landesteile):
http://www.radar.ethz.ch/
Landi Online (Schweiz und benachbarte Gebiete, Orig.daten MeteoSwiss):
http://www.landi.ch/meteo/radarbild/radar.gif
MeteoFrance (Niederschlagsradar und Satellitenbilder beliebig
kombinierbar):
http://www.meteo.fr/test/gratuit/sat_france_swap.htm
BLIDS
on Web (Siemens), für die Schweiz mit Zugrichtung und Intensitätstrend
https://www.blids.de/leistung/trend/index_trend_CH.php
BLIDS on Web (Siemens), für Mitteleuropa:
http://onweb.blids.de/blids/gpg/lex1/login.jsp
Météorage für Frankreich und die Schweiz:
http://www.meteorage.fr/meteorage.fr/index.html
Blitzarchiv Wetterzentrale für ganz Europa ab 1998:
http://www.wetterzentrale.de/topkarten/fsbeobl.html
Geographisches
Institut der Universität Bern, Gruppe für Fernerkundung (aktuelle Bilder und
7-Tage-Archiv):
http://saturn.unibe.ch/rsbern/noaa/dw/realtime/
Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum DFD (hohe
Auflösung, 2 x täglich aktualisiert):
http://www.dfd.dlr.de/products/latest.html
Eumetsat (Bilder im Halbstundentakt, beliebig wähl- und
einstellbar, auch als Film):
http://www.eumetsat.de/en/
7.1.3.6
Radiosonden (Temps)
Einführung in die Interpretation von Radiosonden (Temp-Seminar von Diplom-Meteorologe Günter Rampe):
http://www.wetterklima.de/flug/temp/overview.htm
Radiosondenaufstiege
von Payerne und Stationen im benachbarten Ausland (MeteoSchweiz):
http://www.meteoschweiz.ch/de/Daten/Messwerte/IndexMesswerte.shtml
Das
Schweizer Sturmforum:
http://www.meteoradar.ch/forum/
Wetterzentrale (deutschsprachiger Raum und
angrenzende Gebiete):
http://www.wetter-zentrale.com/cgi-bin/webbbs/wzconfig.pl
Willi Schmid
Institut für
Atmosphäre und Klima IACETH
Hönggerberg HPP
8093 Zürich
Tel. direkt +41 (1) 633 68 05
E-Mail: schmid@meteoradar.ch
Hansueli Lusti
Schweizer Hagel
Seilergraben 61
Postfach 7090
CH-8023 Zürich
Tel. direkt +41 (1) 257 22 24
E-Mail: hansueli.lusti@hagel.ch
Bernhard
Oker
Informatiker und
Hobby-Gewitterforscher
CH-8955 Oetwil an der Limmat
E-Mail: b.oker@insite.ch
7.3
Daten der
Hagelversicherung
Tabelle 7.3.1: Auszug aus der Hageldatenliste der Schweizer Hagelversicherung
aus dem Jahr 1994. Die Daten sind nach Kanton, Bezirk, Gemeinde gegliedert und
führen sämtliche Tage auf, an denen in den betroffenen Gemeinden Hagelschäden
gemeldet wurden. Die rot markierten Gemeinden wurden für meine Untersuchungen
ausgewählt.
Tabelle 7.3.2: Ausschnitt aus der Excel-Tabelle zur Erfassung der gemeldeten
Hageltage aus dem Jahr 1994. Farbig markierte Tage sind unter den ausgewählten
Ereignissen zu finden. Pink steht für überregionale Ereignisse, grün für
Ereignisse mit grossräumig katastrophalen Schäden.
Tabelle 7.3.3: Ausschnitt aus der Tabelle mit dem Total über die 18 erfassten
Jahre 1985-2002. Die Zeilen 87 bis 90 sowie die Spalte C enthalten die
Schlüsselzahlen für die vorliegende Arbeit.
Tabelle 7.3.4: Die 7 Grossregionen, unterteilt in 10 Untersuchungsgebiete mit
den ausgewerteten Gemeinden. Die Pfeile stellen die Wanderung von
Gewitterzellen von einer Grossregion in die nächste bei den häufigsten Zugrichtungen
(W à
E und SW à
NE) dar. In der ersten Spalte die Abkürzung (Autokennzeichen) des Kantons; in
Klammer gesetzte Gemeinden fliessen nicht mit in die Wertung ein, sondern
helfen zur Orientierung (Name des Amtsbezirks). In der dritten Spalte die
durchschnittliche Anzahl Hageltage der Jahre 1985 bis 2002, welche in die Karte
auf Seite 52 eingeflossen ist.
7.4
Verzeichnis
der Grosswetterlagen nach Hess-Brezowsky
1) WA Westlage über Mitteleuropa überwiegend antizyklonal
In der nordwärts bis etwa 60 ° N vorgeschobenen
atlantischen Frontalzone wandern Einzelstörungen vom Seegebiet westlich
Schottlands über den Norden der britischen Inseln und Südskandinavien hinweg in
Richtung Baltikum. Ihre Frontausläufer greifen nur zeitweise und oft
abgeschwächt auf Mitteleuropa über. Das zentrale Boden- und Höhentief liegt
meist nördlich von 65 ° N, die mit ihrem Kern nördlich der
Inselgruppe liegende Azorenhochzelle reicht mit einem Keil bis weit nach Süddeutschland
hinein.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung WZ, in antizyklonaler Richtung BM
Häufigkeiten: Max. - August,
Min. - Mai
2) WZ
Westlage über Mitteleuropa überwiegend zyklonal
Einzelstörungen wandern mit eingelagerten Zwischenhochdruckgebieten oder
-keilen in einer in normaler Lage befindlichen Frontalzone zwischen 50 °
und 60 ° N vom Seegebiet westlich Irland über die Britischen
Inseln, Nord- und Ostsee hinweg nach Osteuropa und biegen dann, besonders im
Winter, nach Nordosten um. Das steuernde Zentraltief liegt meist nördlich von
60 ° N, so dass über dem Nordatlantik und dem europäischen
Nordmeer tiefer Luftdruck herrscht. Das in normaler Lage befindliche Azorenhoch
reicht meist mit einem Ausläufer bis nach Südfrankreich oder sogar bis in den
Alpenraum. Oberitalien bleibt meistens antizyklonal beeinflusst.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung WS, in antizyklonaler Richtung WA
Häufigkeiten: Max. - August,
Min. - April
3) WS
Südliche Westlage
Einzelstörungen
wandern in einer weit nach Süden verschobenen Frontalzone vom Seegebiet südwestlich
Irland über die Biskaya, Frankreich, mittleres Deutschland, teils südlich des
50. Breitenkreises, nach Osteuropa und biegen dort nordwärts um. Der zyklonale Einfluss erstreckt sich dabei häufig bis zum
nordöstlichen Teil des Mittelmeeres. Der Kern des zentralen Bodentiefs liegt
meist südlich von 60 ° N, so dass der nördliche Nordatlantik
und Teile des Nordmeeres vielfach unter dem Einfluss eines kalten Polarhochs
mit östlicher Strömung stehen. Ein Ausläufer des südlich der Inselgruppe
liegenden Azorenhochs reicht meist nur bis Nordwest- und Nordafrika, die
Isobare 1015 hPa verläuft dabei südlich der Pyrenäen und des Ligurischen
Meeres.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung HFZ, HNFZ, in antizyklonaler Richtung WZ
Häufigkeiten: Max. - Dezember,
Min. - September
4) WW
Winkelförmige Westlage
Ausgeprägte,
meist zwischen 50 ° und 60° N verlaufende atlantische
Frontalzone, die über Mitteleuropa an der Westflanke eines blockierenden
russischen Hochs scharf nach Norden umbiegt. Die atlantischen Störungen
überqueren das westliche Europa und werden zwischen Elbe und Weichsel
stationär. Das östliche Mitteleuropa liegt dabei im Einflussbereich des
kontinentalen Hochs.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung SEZ, in antizyklonaler Richtung HFA, SEA
Häufigkeiten: Max. - November,
Min. - Mai
Quelle : Potsdam Institute for Climate Impact Research
http://www.pik-potsdam.de/~uwerner/gwl/welcome.a.htm
Stand 27.08.03
5) SWA
Südwestlage über Mitteleuropa überwiegend antizyklonal
Zwischen einer Hochdruckzone über Südeuropa und Westrußland sowie einem Tiefdrucksystem über dem mittleren Nordatlantik und dem
westlichen Nordmeer erstreckt sich eine von SW nach NE gerichtete Frontalzone,
die vom Seegebiet südwestlich Irland bis ins Baltikum reicht. Die nordostwärts
ziehenden Einzelstörungen streifen nur das westeuropäische Küstengebiet,
während der größte Teil Mitteleuropas unter antizyklonalem Einfluss steht.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung SWZ, in antizyklonaler Richtung HM
Häufigkeiten: Max. - Oktober,
Min. - Juni
6) SWZ Südwestlage über Mitteleuropa
überwiegend zyklonal
Zwischen hohem Luftdruck über der Ukraine mit einem Ausläufer zum
Mittelmeer und nach Nordafrika sowie tiefem Druck über dem mittleren
Nordatlantik bis Irland verläuft eine nordostwärts gerichtete Frontalzone vom
Seegebiet nördlich der Azoren über den Kanal und das südliche Nordmeer bis in
das Baltikum. Einzelstörungen wandern über die Biskaya, die Britischen Inseln
und Skandinavien zum Eismeer. Ihre Fronten beeinflussen Mitteleuropa
nachhaltig. An der Südostflanke eines Grönlandhochs beherrscht eine kalte Nordostströmung
den größten Teil des Nordmeeres und den Nordatlantik.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung WZ, TRW, in antizyklonaler Richtung SWA
Häufigkeiten: Max. - Januar,
Min. - Juli
7) NWA
Nordwestlage über Mitteleuropa überwiegend antizyklonal
Zwischen einem nach Nordosten verschobenen, aber nicht blockierenden
Subtropenhoch mit Kern am Westrand Europas und tiefem Luftdruck über dem
Nordmeer und Fennoskandien verläuft eine Frontalzone
mit leicht antizyklonaler Krümmung vom nördlichen Nordatlantik nördlich der
Britischen Inseln und der Nordsee in südöstlicher Richtung nach Westrußland. In ihr wandern Einzelstörungen vom
Nordatlantik südlich Island vorbei, über Skandinavien
hinweg nach Westrußland und die Ukraine. Ihre Fronten
streifen nur zeitweilig das östliche Mitteleuropa.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung NWZ, in antizyklonaler Richtung HB
Häufigkeiten: Max. - Juli, Min.
- Oktober
8) NWZ
Nordwestlage über Mitteleuropa überwiegend zyklonal
Zwischen einem nordostwärts bis zur westlichen Biskaya vorgeschobenen aber
nicht blockierenden Subtropenhoch und einem ausgedehnten Tiefdrucksystem über
Schottland, dem Nordmeer und Skandinavien verläuft eine kräftige Frontalzone
über die Britischen Inseln, die Nordsee und das östliche Mitteleuropa nach
Südosteuropa in einen osteuropäischen Trog. In ihr wandern Einzelstörungen vom
mittleren Nordatlantik über die Britischen Inseln, das östliche Mitteleuropa
und das nördliche Südosteuropa nach Osten, die später nach Nordosten abbiegen.
Über Oberitalien kommt es dabei oft zur Ausbildung von ostwärts ziehenden
Teilstörungen.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung WZ, TRM, in antizyklonaler Richtung NWA
Häufigkeiten: Max. - Juli, Min.
- Mai
Quelle : Potsdam Institute for Climate Impact Research
http://www.pik-potsdam.de/~uwerner/gwl/welcome.a.htm
Stand 27.08.03
7.4.4
Hochdrucklagen
über Mitteleuropa
9) HM Hoch
Mitteleuropa
Über
ganz Mitteleuropa liegt ein ausgedehntes Hochdruckgebiet, das in der Höhe mindestens
einen stabilen Hochkeil, in manchen Fällen auch einen abgeschlossenen Kern
aufweist. Die atlantische Frontalzone verläuft in einem antizyklonal gekrümmten
Bogen meist nördlich von 60 ° N. An der West- und Ostflanke
des mitteleuropäischen Hochs befinden sich Tröge über dem Ostatlantik und über Russland.
Die Luftdruckgradienten sind oft schwach. Manchmal erstreckt sich eine
meridional verlaufende Hochdruckzone über Mitteleuropa.
Verwandte GWL: SWA, SA, SEA, BM
Häufigkeiten: Max. - September,
Min. - April
10) BM
Hochdruckbrücke Mitteleuropa
Zwischen
einem nördlich bis nordöstlich der Azoren liegenden Subtropenhoch und einem
osteuropäischen Hoch besteht über Mitteleuropa hinweg eine brückenförmige
Verbindung. In manchen Fällen erstreckt sich eine lange west-ost
ausgerichtete Hochdruckzone im selben Raum. Nordwärts der Hochdruckbrücke
verläuft eine von West nach Ost gerichtete Frontalzone, in der Einzelstörungen
ostwärts wandern und mit ihren Kaltfronten zeitweise die Brücke durchbrechen.
Über dem Mittelmeer herrscht bis in die Höhe tiefer Luftdruck. In selteneren
Fällen liegt die Achse der Brücke nördlich von 50 ° N, so dass
über ganz Mitteleuropa eine nordöstliche bis östliche Strömung zu beobachten
ist.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung WA, in antizyklonaler Richtung HM
Häufigkeiten: Max. - Dezember,
Min. - März, Mai
11) TM Tief
Mitteleuropa
Am
Boden und vor allem in der Höhe liegt ein abgeschlossener Tiefdruckkern über
Mitteleuropa, der mindestens im Westen, Norden und Osten von hohem Luftdruck
umschlossen ist. Diese Lage kommt häufig durch einen Abschnürungsvorgang eines
weit nach Süden reichenden kräftigen Trogs zustande. Die atlantische
Frontalzone spaltet sich daher häufig bereits über dem Westatlantik in einen
über Grönland nach Nordosten und einen schwächeren, über dem Mittelatlantik und
die Iberische Halbinsel zum Mittelmeer gerichteten Zweig auf. Über Mitteleuropa
selbst herrscht eine zyklonale Steuerung, mit der Druckänderungsgebiete an der Nordseite des steuernden Tiefs
nach Westen ziehen.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung HFZ, HNFZ, in antizyklonaler Richtung -
Häufigkeiten: Max. - April,
Min. - August
12) NA
Nordlage über Mitteleuropa überwiegend antizyklonal
Am Boden liegt in nord-südlicher Erstreckung ein oft abgeschlossenes Hoch
über den Britischen Inseln, der Nordsee und dem Nordmeer, in manchen Fällen
auch eine meridional verlaufende Brücke zwischen einem Hoch westlich der
Iberischen Halbinsel und einem Polarhoch. Ein umfangreiches Tiefdrucksystem
(auch Trog) schließt sich über dem östlichen Europa an. In der Höhe befindet
sich ein ausgeprägter Hochkeil über den Britischen Inseln. Einzelstörungen
wandern an der Ostflanke des Hochs süd- bis südostwärts
und streifen das östliche Mitteleuropa, während der westliche Teil Europas
unter Hochdruckeinfluss steht.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung NZ, TRM, in antizyklonaler Richtung HB, NWA
Häufigkeiten: Max. - Mai, Min.
- Oktober
Quelle : Potsdam Institute for Climate Impact Research
http://www.pik-potsdam.de/~uwerner/gwl/welcome.a.htm
Stand 27.08.03
13) NZ
Nordlage über Mitteleuropa überwiegend zyklonal
Über dem östlichen Nordatlantik liegt ein blockierendes Hoch oder auch eine
meridional ausgerichtete Hochdruckbrücke vom Seegebiet westlich der Iberischen
Halbinsel zu einem Polarhoch. Über Skandinavien und dem Baltikum befindet sich
ein ausgedehntes Tiefdrucksystem. Die atlantische Frontalzone ist nordostwärts
nach Island und Ostgrönland gerichtet. In der vom Nordmeer zum Mittelmeer
verlaufenden Frontalzone wandern Einzelstörungen über Mitteleuropa hinweg. Die
in das Mittelmeer eindringende Kaltluft löst dort häufig die Bildung von
Teilstörungen aus, die dann nordostwärts weiterziehen.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung TRM, NWZ, in antizyklonaler Richtung NA, HB
Häufigkeiten: Max. - Juni, Min.
- Dezember
14) HNA Hoch
Nordmeer-Island über Mitteleuropa überwiegend antizyklonal
Ein abgeschlossenes, blockierendes Hochdruckgebiet liegt über dem Nordmeer
und dem Seegebiet zwischen Island und Schottland. Ein Keil erstreckt sich südostwärts nach Mitteleuropa, ohne dass eine Verbindung
zum Subtropenhoch besteht. Die westatlantische Frontalzone ist in einen nördlichen,
über Grönland hinweg verlaufenden, und einen südlichen, nach Südwesteuropa und
dem Mittelmeer gerichteten Zweig aufgespalten. An beiden
Flanken des Hochs befinden sich häufig meridionale Höhentröge. Die über Westrußland südwärts wandernden Einzelstörungen streifen
höchstens Mitteleuropa. Über dem östlichen und mittleren Mittelmeergebiet
herrscht meist tiefer Luftdruck.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung HNZ, NZ, in antizyklonaler Richtung NA, HB
Häufigkeiten: Max. - Juni, Min.
- Januar
15) HNZ Hoch
Nordmeer-Island über Mitteleuropa überwiegend zyklonal
Die Luftdruck- und Strömungsanordnung ist der antizyklonalen Form ähnlich,
es fehlt aber der von Nordwesten nach Mitteleuropa gerichtete Hochdruckkeil.
Dabei wird Mitteleuropa entweder von Störungen des südlichen Zweiges der
atlantischen Frontalzone erfasst, die über die Biskaya hinweg zum südlichen
Mitteleuropa und zum Westmittelmeer ziehen, oder es gelangt in den Einflussbereich
von Kaltlufttropfen, die sich über Westeuropa oder dem westlichen Mitteleuropa
befinden. Diese entstehen durch Kaltluftzufuhr aus einem von Skandinavien nach
Südwesten gerichteten Trog.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung NZ, WS, TM, in antizyklonaler Richtung HNA
Häufigkeiten: Max. - Mai, Min.
- September
16) HB Hoch
Britische Inseln
Ein
abgeschlossenes, blockierendes Hoch liegt mit seinem Kern über den Britischen
Inseln oder dem unmittelbar angrenzenden Seegebiet. Häufig ist es mit einem bei
Grönland - Island gelegenen kalten Polarhoch verbunden. Über Osteuropa ist ein
oft weit nach Süden reichender Trog zu erkennen. Die an der Westflanke des
Troges südostwärts ziehenden Störungen streifen
höchstens das östliche Mitteleuropa. Im Mittelmeerraum und im Seegebiet
westlich der Iberischen Halbinsel herrscht vielfach tiefer Luftdruck.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung HNZ, NWZ, in antizyklonaler Richtung HNA, NWA
Häufigkeiten: Max. - Juni, Min.
- Dezember
17) TRM Trog
Mitteleuropa
Ein
Trog über Nord- und Mitteleuropa wird flankiert von höherem Luftdruck über dem
östlichen Nordatlantik und Westrußland. In einer von
Nordwest über Nordfrankreich und das südliche Mitteleuropa verlaufenden und von
dort nach Nordosten umbiegenden Frontalzone ziehen Einzelstörungen (Vb-Lage). Diese gewinnen nach vorübergehender Abschwächung
über dem Mittelmeer wieder an Intensität und wirken sich dadurch stärker über
dem östlichen Mitteleuropa aus.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung NWZ, NZ, in antizyklonaler Richtung -
Häufigkeiten: Max. - November,
Min. - August
Quelle : Potsdam Institute for Climate Impact Research
http://www.pik-potsdam.de/~uwerner/gwl/welcome.a.htm
Stand 27.08.03
18) NEA
Nordostlage über Mitteleuropa überwiegend antizyklonal
Von den Azoren erstreckt sich eine Hochdruckbrücke über die Britischen
Inseln nach Nordeuropa mit antizyklonaler Ausweitung bis Mitteleuropa. An der
Nordwestflanke des Hochdrucksystems ziehen atlantische Störungen zum Eismeer.
An der Südostflanke strömt Festlandsluft nach Mitteleuropa. Über dem westlichen
Russland befindet sich häufig ein ausgedehntes Tiefdrucksystem.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung NEZ, TM, HFZ, in antizyklonaler Richtung HFA
Häufigkeiten: Max. - Juni, Min.
- Dezember
19) NEZ
Nordostlage über Mitteleuropa überwiegend zyklonal
Wie bei der antizyklonalen Form erstreckt sich ein Hochdrucksystem von den
Azoren nach Skandinavien. Über Mitteleuropa läßt aber
eine zyklonale Einbuchtung das Vorhandensein von
Kaltluft in der Höhe (Kaltlufttropfen oder Trog mit Achsenrichtung
Nordost-Südwest) erkennen. Dabei gleitet häufig Warmluft von Russland her
westwärts auf die mitteleuropäische Kaltluft. Auch der mittlere und östliche
Teil des Mittelmeeres steht unter zyklonalem Einfluss.
Verwandte GWL: in zyklonaler Richtung
TM, HNZ, in antizyklonaler Richtung NEA
Häufigkeiten: Max. - April,
Min. - November
20) HFA Hoch
Fennoskandien über Mitteleuropa überwiegend antizyklonal
Am Boden liegt ein umfangreiches in den Wintermonaten kräftiges
Hochdruckgebiet über ganz Fennoskandien und oft auch
über Nordrußland. In der Höhe befindet sich etwas
weiter im Westen ein blockierender Hochkeil, manchmal auch ein abgeschlossenes
Hoch über Norwegen. Mitteleuropa wird am Südrand des hohen Drucks antizyklonal beeinflusst.
Der Atlantik wird meist gleichzeitig von einem umfangreichen Tiefdrucksystem
beherrscht. Eine kräftige Frontalzone erstreckt sich vom Mittelatlantik zu den
Britischen Inseln und biegt dann scharf nach Norden bis Nordosten ab (Blockierung).
Im Mittelmeerraum befinden sich nur schwächere Störungen.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung HFZ, HNFZ, SEZ, NEZ, in antizyklonaler Richtung HNFA, SEA, NEA
Häufigkeiten: Max. - März, Min.
- Juni
21) HFZ Hoch
Fennoskandien über Mitteleuropa überwiegend zyklonal
Über dem mittleren und nördlichen Fennoskandien
liegt ein blockierendes Hoch. Zwischen diesem und einem ausgedehnten
Höhentiefsystem über dem südlichen Mitteleuropa und dem Mittelmeer herrscht
eine östliche Luftströmung von Mittelrußland über
Mitteleuropa bis zu den Britischen Inseln, von wo ab sie dann nordwärts
verläuft. Auf diesem Weg wandern im Winter zeitweise Kaltlufttropfen westwärts.
Die atlantische Frontalzone wird über dem Ostatlantik aufgespalten
in einen nach Ostgrönland - Eismeer weisenden Zweig und einen südlichen Zweig,
der über die Biskaya und das Mittelmeer hinweg bis in die Ukraine reicht.
Störungen dieser Zugbahn greifen zeitweise auf das südliche Mitteleuropa
(Alpenvorland) über.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung HNFZ, TM, in antizyklonaler Richtung HFA, HNFA
Häufigkeiten: Max. - Februar,
Min. - Juni
22) HNFA
Hoch Nordmeer-Fennoskandien über Mitteleuropa
überwiegend antizyklonal
Eine langgestreckte, manchmal brückenartige
Hochdruckzone reicht vom Raum Island bis nach Nordrußland
und in ihrem südlichen Teil bis in das nördliche Mitteleuropa. Da gleichzeitig
über dem Mittelmeer tieferer Luftdruck vorherrscht, entsteht eine durchgehende,
meist aber nur schwache Ostströmung von Westrußland
über Mitteleuropa bis zu den Britischen Inseln oder darüber hinaus. Nördlich
des Hochdrucksystems herrscht vielfach eine intensive Westströmung von
Nordgrönland zum Eismeer.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung HNFZ, SEZ, HNZ, in antizyklonaler Richtung SEA, HNA
Häufigkeiten: Max. - Mai, Min.
- Oktober
Quelle : Potsdam Institute for Climate Impact Research
http://www.pik-potsdam.de/~uwerner/gwl/welcome.a.htm
Stand 27.08.03
23) HNFZ
Hoch Nordmeer-Fennoskandien über Mitteleuropa
überwiegend zyklonal
Wie bei der antizyklonalen Form liegt eine langgestreckte,
blockierende Hochdruckzone zwischen Island und Nordrußland.
Über Mitteleuropa, oft auch über Frankreich, befindet sich ein Höhentief, das
manchmal auch als Kaltlufttropfen abgeschlossen ist, so dass bei einer
östlichen Bodenströmung Aufgleitvorgänge auftreten.
Eine atlantische Frontalzone befindet sich nördlich des Hochdrucksystems, von
der aus sich manchmal ein Ast bis zum westlichen Mittelmeer ausdehnt.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung HFZ, TM, WS, in antizyklonaler Richtung HNFA, SEA
Häufigkeiten: Max. - März, Min.
- September
24) SEA
Südostlage über Mitteleuropa überwiegend antizyklonal
Von Südosteuropa erstreckt sich ein Hochdruckrücken über die Ostsee und
Südskandinavien zum Nordmeer, manchmal auch bis nach Island. Über dem südlichen
Ostatlantik liegt ein kräftiges Zentraltief. Randstörungen dieses Tiefs
erfassen im Wesentlichen nur Westeuropa und streifen zeitweise das westliche
Mitteleuropa.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung SEZ, in antizyklonaler Richtung SA, HFA
Häufigkeiten: Max. - März, Min.
- Juli
25) SEZ
Südostlage über Mitteleuropa überwiegend zyklonal
Über Südrussland und der Ukraine liegt ein blockierendes Hoch, das sich mit
einem Ausläufer bis zum Nordmeer erstreckt. An seiner Westflanke liegt ein
ausgeprägter Tiefausläufer, der vom Ostatlantik südostwärts
über Westeuropa hinweg bis zum westlichen Mittelmeer reicht, wo sich oft ein eigenes
Höhentief befindet. Die atlantische Frontalzone ist vom mittleren Nordatlantik
über Südwesteuropa zum Mittelmeer gerichtet. Von dort verläuft sie über
Mitteleuropa hinweg zum Nordmeer.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung TRW, SZ, in antizyklonaler Richtung SEA
Häufigkeiten: Max. - Februar,
Min. - Juli, August
26) SA
Südlage über Mitteleuropa überwiegend antizyklonal
Über Osteuropa liegt ein ausgedehntes, blockierendes Hochdruckgebiet, in
der Höhe manchmal auch nur ein Keil in meridionaler Erstreckung. Im Gegensatz
zur SEA existiert kein Ausläufer zum Nordmeer. Tiefer Luftdruck ist über dem
östlichen Atlantik und Teilen Westeuropas vorherrschend. Die atlantische
Frontalzone verläuft vom Seegebiet nördlich der Azoren nach Südwesteuropa und
biegt dort nach Norden um. Einzelstörungen beeinflussen nur Südwest- und
Westeuropa.
Verwandte GWL : in zyklonaler
Richtung SZ, SEZ, in antizyklonaler Richtung SEA, HM
Häufigkeiten: Max. - November,
Min. - Juli
27) SZ Südlage über Mitteleuropa
überwiegend zyklonal
Über Russland befindet sich ein stabiles Hoch, in der Höhe allerdings oft
nur ein ausgeprägter Hochkeil mit meridionaler Erstreckung. Das Zentraltief
über dem Ostatlantik ist häufig südlich von Island anzutreffen. Die atlantische
Frontalzone reicht bis nach Frankreich und biegt von dort nach Norden um. In
dieser Strömung wandern Einzelstörungen über Südwesteuropa und das westliche
Mitteleuropa hinweg nach Norden.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung TB, in antizyklonaler Richtung SA
Häufigkeiten: Max. - Dezember,
Min. - Mai, Juli, August
28) TB
Tief Britische Inseln
Ein
umfangreiches Zentraltief liegt mit seinem Kern im Gebiet der Britischen Inseln
und steuert Einzelstörungen kreisförmig vom mittleren Atlantik über die
Biskaya, Frankreich und das westliche Mitteleuropa nach Norden. Bisweilen
wandern Druckänderungsgebiete an der Nordflanke des
Tiefs nach Westen.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung SZ, in antizyklonaler Richtung SA
Häufigkeiten: Max. - Mai, Min.
- Januar
29) TRW Trog
Westeuropa
In
Trogform erstreckt sich tiefer Luftdruck sowohl am Boden als auch in der Höhe
vom Nordmeer über den westeuropäischen Küstenbereich bis zur Iberischen
Halbinsel. Flankiert wird dieser Trog von hohem Luftdruck über dem mittleren
Atlantik und Westrußland. Eine Frontalzone verläuft
vom mittleren Atlantik nach Spanien und von dort in Richtung Nordost über das
westliche Mitteleuropa nach Skandinavien. In ihr wandern Einzelstörungen, meist
westlich der Alpen entlang, über Mitteleuropa hinweg.
Verwandte GWL: in zyklonaler
Richtung SWZ, in antizyklonaler Richtung SWA
Häufigkeiten: Max. - Mai, Min.
- Januar
Quelle : Potsdam Institute for Climate Impact Research
http://www.pik-potsdam.de/~uwerner/gwl/welcome.a.htm
Stand 27.08.03
7.5
Verzeichnis
der untersuchten Gewitterlagen
