Aktuelles zum Wettergeschehen

Am Nordrand eines umfangreichen Mittelmeertiefs entstanden auf der Alpennordseite am 20. und 21. April 2009 die ersten, fast schon sommerlich anmutenden Gewitter. Dieser für die Jahreszeit verhältnismässig früh auftretende Wettercharakter ist umso bemerkenswerter, weil die gleichzeitig wehende Bise sonst eher ein Garant für freundliches und trockenes Wetter ist. Im folgenden Beitrag werden einige Details zu dieser speziellen Wetterlage analysiert und interpretiert.

Die Wetterkarten vom 20. und 21. April 2009 sind in den Abbildungen 1 und 2 dargestellt. Zwischen einem Hoch mit Zentrum über dem Ostseeraum und einem Tief über Süditalien lag der Alpenraum in einer grossräumigen Ostströmung. Für das Flachland der Alpennordseite bedeutete dies eine schwache Bisenlage. Das Quellgebiet der Luft in den tieferen Schichten war allerdings nicht, wie dies bei Bisenlagen sonst häufig der Fall ist, der trocken-kühle Nordosten des Kontinents, sondern die Region Adria, zentrales Mittelmeer und die angrenzenden Teile Südosteuropas. Am Montag, 20. April, lag in diesen Gebieten feuchte und labil geschichtete Luft im Vorfeld einer Okklusion über dem zentralen Mittelmeer. Diese Luft floss in der Folge über die Alpen nach Norden in die Schweiz (siehe Abb. 3, 850hPa blau). Die bodennahe Luft (Abb. 3, 100m rot) stammte aus dem Bayrischen, Österreichischen und Ungarischen Donauraum, wo schwache Niederschläge und mässig hohe Taupunkte zwischen 8 und 12°C auf ein hinreichendes Feuchteangebot hinwiesen. Erst am Dienstagabend, 21. April, schwenkten die Zugbahnen der Luftmassen langsam auf eine östliche bis nordöstliche Richtung, wie die Trajektorien-Rechnungen in Abbildungen 3 und 4 illustrieren.

Ein hinreichendes Feuchteangebot in den tiefen Luftschichten bei gleichzeitig vorhandener Labilität sind zwei wichtige Faktoren für die Gewitterbildung. Dass beide Zutaten schon auf kleiner Skala am Montag, 20. April vorhanden waren illustriert die folgende Bildsequenz von einer webcam auf dem Pilatus. Zwischen 1010 und 1030UTC zieht ein ausgedehnteres Wolkenfeld in grosser Höhe nordwestwärts (auf dem Bild nach links) ab. Mit nachfolgend einsetzender Sonnenstrahlung bilden sich in der nebligen bodennahen Luft rasch Quellwolken und sogar Ansätze zu „Castellanus-„ oder Türmchenwolken, die als guter Indikator für labil geschichtete Luft und als Gewittervorboten bekannt sind.

Auf einer grösseren Raumskala und in etwas technischerer Darstellung zeigen die Temperatur-, Feuchte- und Windprofile der Radiosonden in Payerne und München die hohe Labilität der Luftmasse (Abb. 6 und 7). Die rote Fläche im Diagramm illustriert die zur Verfügung stehende Energie und die vertikale Ausdehnung, welche aufsteigende Luftmassen in Form von Gewitterwolken umsetzen, bzw. annehmen können. So zeigt die Payerne-Sondierung vom Montag, 20. April, dass ein Gewitterturm in Höhenbereichen zwischen 700 und 270 Hectopascal (3000 bis 10’000m ü. M.) ungehindert wachsen und die vorhandene „Labilitätsenergie“ in Bewegungsenergie (Aufwinde) umsetzen konnte. Die labile thermische Schichtung der Atmosphäre, zusammen mit dem ausreichenden Feuchteangebot in den tieferen Luftschichten hatten zur Folge, dass sich in der Bisenströmung an beiden Tagen Gewitterzellen bilden konnten.

Als Resultat dieser Ausgangslage bildeten sich im Verlauf des späten Montagnachmittags über dem Schwarzwald die ersten Gewitterzellen und zogen in Richtung Juranordfuss, gefolgt von weiteren Zellbildungen am zentralen und östlichen Alpenrand und am späten Abend und in der Nacht dann auch im östlichen und zentralen Mittelland. In der Nacht beruhigte sich das Wetter wieder vorübergehend.
Am Dienstagnachmittag waren es wieder die Regionen Schwarzwald-Hochrhein-Juranordfuss, welche zuerst von den Gewitterzellen erfasst wurden. In einer zweiten Phase weitete sich die Gewitteraktivität auf das Zürcher Unterland und das gesamte zentrale Mittelland aus, während sich gleichzeitig ein zweiter Gewitterherd von Vorarlberg-Nordbünden entlang des ganzen Alpennordhanges ausbreitete.
Die Abbildungen 8 bis 12 zeigen die jeweils innert 24h vom Radar abgeschätzten Niederschlagssummen, die registrierten Blitze und (teils lückenhaft in den inneren Alpentälern) und Hagelzüge.

Die langgezogene Form der Niederschlagsfelder sowie der vermuteten Hagelzüge widerspiegelt die Fortbewegung der einzelnen Gewitterzellen mit der Höhenströmung. Hierbei zeigen sich einige interessante Unterschiede in der Entwicklung der Gewitter an beiden Tagen: am Montag zogen die Gewittertürme mehrheitlich von Ost nach West, was mit den Windrichtungen (qualitativ, über einen grösseren Höhenbereich gemittelt) von der Radiosonde Payerne (vgl. Abb. 6, schwarz) gut übereinstimmt. Am Dienstag zogen die Gewitter von Nordost nach Südwest, entsprechend der grösseren nordöstlichen Windkomponente, die in Payerne gemessen wurde.
Die Abbildungen 8 und 9 erlauben weitere Rückschlüsse über die Gewitterentwicklungen: die „Niederschlagsstreifen“ setzen meist über dem Relief an, im Falle der Region Basel sind es die Hanggebiete des Schwarzwaldes, im zentralen und östlichen Mittelland der nördliche Alpenrand. Die höheren Gebiete des Alpennordhangs sind noch schneebedeckt und dämpfen aktuell noch die Bildung thermischer Aufwinde und damit auch von Quellbewölkung und Gewittern. In ihrem weiteren Lebenszyklus zogen die Gewitter am Montag, von den Ostwinden gesteuert, über das angrenzende Flachland hinweg, wobei sie sich allmählich abschwächten. Am Tag darauf waren es erneut dieselben Gebiete, wo die ersten Gewitterzellen entstanden. Der nordöstliche Höhenwind verursachte dieses Mal aber eine Juraparallele Verlagerung, und am Alpenrand sogar eine Verlagerung der Schauer- und Gewitteraktivität zum Alpennordhang und sogar in die Alpentäler. So wurden am Montag von den Messstationen in den Alpen einzig in Tavanasa nennenswerte Niederschlagsmengen beobachtet, während am Dienstag an mehreren Stationen am Alpennordhang und sogar im Gotthardgebiet zwischen 3 und 7 mm Regen gemessen wurde.
Etwas aus der Reihe tanzten die Gewitter, die sich am Montag im Zürcher Unterland (Abb. 13) und im Limmattal, sowie am Dienstag über dem zentralen und östlichen Mittelland bildeten. Deren Entstehung lässt sich offensichtlich nicht direkt mit dem Relief begründen, und eine zufriedenstellende Erklärung ist in diesem Fall auch nur schwierig liefern. Einen wesentlichen Beitrag leisteten vermutlich die aus den Niederschlagsgebieten der zuerst entstandenen „Primär“-Gewitterzellen ausfliessenden, kühleren Bodenwinde. Diese verursachen in den angrenzenden Gebieten mit noch vorhandener warmer Luft ein regionales Zusammenfliessen der Luft. Diese wiederum weicht nach oben aus und es entstehen sekundäre Quellwolken, welche bei noch hinreichend vorhandener Labilität zu Schauern und Gewittern anwachsen können.

Obige Betrachtungen deuten an, wie komplex das Zusammenspiel von verschiedenen Einflussgrössen im Zusammenhang mit Gewitterentwicklungen ist. Entsprechend schwierig ist es, all die relevanten physikalischen Prozesse mit Computermodellen nachzubilden. Moderne Wettervorhersage-Modelle wie das COSMO-2, welches von MeteoSchweiz täglich gerechnet wird, leisten oft sehr gute Arbeit und bilden die tatsächlich ablaufenden Phänomene realitätsnah ab. Die feine räumliche Auflösung der Modelle ermöglicht in solchen Fällen sehr präzise Wetterprognosen und -warnungen. Gerade in Gewittersituationen kommt es aber auch immer wieder vor, dass der berühmte „Tropfen, der das Fass zum überlaufen bringt“ nicht richtig simuliert wird und kleinräumige Gewitterentwicklungen verpasst werden. In diesen Situationen müssen die Meteorologen meist eine Prognose mit grösserer Unschärfe bezüglich Zeit, Ort und Wahrscheinlichkeit von Gewitterentwicklungen kommunizieren. Die Modellprognosen des 24-stündigen Niederschlags für beiden betrachteten Tage (analoger Zeitraum wie in Abb. 8 und 9 oben) sind diesbezüglich beispielhaft in den Abbildungen 14 und 15 gezeigt. Sie demonstrieren einerseits ein Beispiel für eine im Modell verpasste Gewitterentwicklungen (Montag) und für eine insgesamt gute Gewitterprognose des Modells am Folgetag.