Wer hat in diesem Sommer nicht schon das ein oder andere Gewitter entweder aus der Ferne oder in der Nähe erlebt und wurde vielleicht dabei Zeuge markanter Begleiterscheinungen wie Starkregen, Hagelschlag und Sturmböen? Vielleicht zog eine pechschwarze Wand auf, deren Wolken scheinbar bis zum Boden hingen und alleine schon von ihrem Aussehen einiges an Ungemach ankündigten. Oder aber es zuckten Blitze aus einer eher unscheinbar ausschauenden Wolke, deren Wolkenuntergrenze sehr hoch lag und die für einen meteorologisch unerfahrenen Beobachter absolut nicht bedrohlich aussah.
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— Alphadogs Nürnberg (@alphadogsnbg) 26. August 2015Die Zutaten, die für die Entstehung eines Gewitters sorgen und dieses formen, sind natürlich entsprechend der Atmosphärenphysik immer die gleichen. Feuchte und energiereiche Luft (für uns Menschen als schwül-heiße und schweißtreibende Luftmasse spürbar) wird gehoben, kondensiert zu Wolkentröpfchen und bildet ihres Energiegehalts entsprechend mehr oder weniger hochreichende Haufenwolken, die an den Obergrenzen nach einiger Zeit vereisen und somit die typische Ambossform eines Gewitters ausbilden. Kommt nun in solch eine Luftmasse noch die Zutat "Windscherung" hinzu, also die Zunahme der Windgeschwindigkeit und/oder Richtungsänderung des Windes mit der Höhe, dann können sich auch langlebige und besonders mächtige Gewitterzellen mit großem Schadenspotenzial bilden. Sie gehen dann meist mit großem Hagel, heftigem Starkregen und schweren Sturmböen einher.
Wir Meteorologen im Vorhersagedienst jedoch interessieren uns auch noch für eine andere Eigenschaft der Gewitter, die jedoch nur sehr schwer vorherzusagen ist: Aus welchem Höhenbereich der unteren Troposphäre bezieht das Gewitter seinen Luftzustrom oder anders ausgedrückt: "Ist das Gewitter "abgehoben" oder nicht"? Sie müssen sich das so vorstellen, dass eine Gewitterzelle einen beständigen Zustrom von energiereicher Luft benötigt, damit sein "Motor", die bei der Wolkenbildung aus der Kondensation freiwerdende Energie, fortwährend weiterlaufen kann. Hierbei gibt es Gewitter, die diese Luftmasse aus der planetaren Grenzschicht beziehen, wobei sich diese im Mittel bis etwa 1000 m über Grund erstreckt, und andere, die sich mit Luft aus deutlich höheren Niveaus versorgen. Doch wieso ist das von Interesse?
Wenn ein Gewitter die Luftmasse direkt aus der Grenzschicht aufnimmt, zeigt dieser Prozess uns Meteorologen, dass es bodennah keine stabile Luftschicht gibt, wie zum Beispiel nachts, wenn sich jahreszeiten- und wetterbedingt durch mehr oder weniger starke Abkühlung eine stabile (kühlere) Luftmasse bodennah ausbildet. Nähere Informationen zu "stabil/labil" finden Sie unter http://www.dwd.de/lexikon und dann "Stabilität". Die kühle und schwerere Luft mag ungern gehoben werden und somit ist dies ungünstig für ein Gewitter, das eher eine hebungsfreudige, aufsteigende warme und feuchte Luft braucht, um zu überleben. Ist nun eine solch stabile bodennahe Schicht nicht vorhanden, bedeutet dies, dass starke Fallwinde, die neben Aufwinden in der Gewitterwolke toben, teilweise wie ein Wasserfall vom höheren Bereich des Gewitters bis zum Boden stürzen und entsprechend für große Schäden sorgen können. Es gibt ja bodennah kein "schützendes", stabiles Kaltluftpolster.
Auch für die Tornadovorhersage ist dieses Thema von Interesse, denn der sehr komplexe Vorgang, der letztendlich zu einem Tornado führt, spielt sich teilweise in der planetaren Grenzschicht ab und wird besonders dann gefördert, wenn eben keine stabile Schicht vorhanden ist. Häufig ist das der Fall an einem sonnenscheinreichen Nachmittag im Sommer, wenn die intensive Sonneneinstrahlung die bodennahen Luftschichten stark aufheizt und durch einsetzende Thermik (aufsteigende warme Luftblasen) durchmischt wird. Daher ist es auch nicht verwunderlich, dass wir an sommerlichen Nachmittagen bei entsprechenden Zutaten häufig ein erhöhtes Potenzial für Gewitter mit (schweren) Sturmböen vorhersagen. Da solche Gewitter die feuchte Luft von bodennahen Schichten aufnehmen, können sich auch nicht selten bedrohlich ausschauende und tiefhängende Wolken bilden.
Anders sieht es hingegen zum Beispiel während der Nacht aus, wenn sich durch die beginnende nächtliche Ausstrahlung und Abkühlung in der Grenzschicht eine stabil geschichtete Luftmasse ausgebildet hat. Entwickelt sich nun ein Gewitter, dann bezieht dieses seine energiereiche Luft nicht selten oberhalb der grenzschichtnahen stabileren Luftmasse ein. Je nach Ausprägung der stabilen Schicht können nun zum Beispiel vom Gewitter erzeugte Fallwinde stark abgeschwächt oder überhaupt nicht bis zum Boden vordringen und auch das Tornadopotenzial wird stark verringert. Jedoch gibt es Begleiterscheinungen bei Gewittern, die ihr Auftreten nicht nach der Frage "abgehoben oder nicht" richten, wie zum Beispiel Hagel. Dieser wird in einem Höhen- und Temperaturbereich gebildet (vorzugsweise minus 10 bis minus 20 Grad Celsius), der so hoch in der Troposphäre zu finden ist, dass er nicht von der Fragestellung beeinflusst wird, wie die Luftmasse bodennah geschichtet ist. Daher können auch bis weit in die Nacht zum Beispiel Hagel und Starkregen auftreten, während die Böengefahr sukzessive nachlässt.
Anzeichen für abgehobene Konvektion sind häufig hochliegende Wolkenuntergrenzen, die auch einen eher verwaschenen / laminaren Eindruck aufweisen, da sie sich oberhalb einer stabileren Schicht entwickeln. Darüber hingegen sorgt die labile und energiereiche Luftmasse für die Bildung von Haufenwolken mit der typischen "Blumenkohlstruktur". Ein Anzeichen für abgehobene Konvektion ist manchmal die Wolkenform "Altocumulus castellanus, Ac cas", die zum Beispiel im Sommer in den Frühstunden am Himmel zu finden ist. Diese Wolke hat ein zinnenartiges Erscheinungsbild, was auf bereits vorhandene Labilität in höheren Luftschichten hinweist, auch wenn sich die Luftmasse bodennah noch sehr kühl anfühlt. Ein Beispiel von einem Ac cas können Sie nachfolgend sehen.
Leider reichen schon geringfügige zeitliche und räumliche Änderungen der Temperatur und Feuchte in der unteren und mittleren Troposphäre aus, damit eine bis dahin abgehobene Gewitterwolke auf einmal Kontakt zur Luftmasse aus der Grenzschicht aufnimmt und somit plötzlich ein erhöhtes Böenpotenzial aufweist. Ist es nicht faszinierend, wie unberechenbar ein solch dynamisches Wetterphänomen wie ein Gewitter sein kann?
