Aktuelles zum Wettergeschehen

Anmerkung: der Beitrag wurde am 6. Juli 2009 nachträglich ergänzt, siehe letzter Absatz ganz unten.

Am Samstag 20. Juni 2009, kurz nach 08 Uhr, konnte Thomas Reich diese seltene Erscheinung über dem Zugersee beobachten und fotographisch dokumentieren. Er hat uns nachträglich die Bilder geschickt und zur Veröffentlichung zur Verfügung gestellt:

Die grossräumige wie auch die lokale Wettersituation wies einige typische Merkmale auf, welche die Bildung von Wasserhosen begünstigen. Die Boden- und Höhenwetterkarte vom Samstag 20. Juni sind in den Abbildungen 3 und 4 gezeigt. An der Ostflanke eines Hochs floss feuchte und kühle Polarluft zur Alpennordseite ein. Die Höhenströmung, repräsentiert durch das 500hPa-Niveau (etwa 5500 m ü. M.), ist durch einen Langwellentrog gekennzeichnet, dessen Achse sich von Skandinavien über die Alpen bis in den zentralen Mittelmeerraum erstreckt.

Abbildung 5 zeigt eine Wetterkarte mit Mittelwerten (weisse Linien) des Bodendrucks und der 500hPa-Strömung (schwarze Linien) von 5 Wasserhosen-Situationen über dem Bodensee – Auffallend sind die analogen Strömungmuster in allen untersuchten Fällen.

Wenn die bodennahen Luftmassen hinreichend angefeuchtet und gleichzeitig labil geschichtet sind, bildet sich im Bereich der Trogachse oft markante Quellbewölkung mit tiefer Wolkenbasis, so auch an diesem Tag. Die Radiosondierung von 02 Uhr Lokalzeit, zusammen mit einer skalierten Aufnahme der SwissMetNet Kamera in Goldau, ist in Abbildung 6 dargestellt. Der Temperaturverlauf in den untersten Luftschichten zeigt eine neutrale bis labile Schichtung der Luft bzgl. Vertikalbewegungen. Der Taupunkt deutet vor allem in unmittelbarer Bodennähe auf ein hinreichendes Feuchteangebot hin, was für die Entwicklung von Quellbewölkung wichtig ist. Auf rund 2800 Metern Höhe befindet sich eine markante Inversion, welche den Luftmassenaustausch zwischen der Grundschicht und den darüber befindenden höheren Schichten weitgehend verhindert.

Die am Boden um 0610 UTC gemessenen Winde sind in Abbildung 7 dargestellt. Die Windgeschwindigkeiten waren zu diesem Zeitpunkt sehr schwach, was sich auch in der spiegelglatten Seeoberfläche in den Bildern 1 und 2 widerspiegelt. Auf Grund der Windwerte in tiefen Lagen im weiteren Umfeld des Zugersees, lässt sich eine Windkonvergenz (zusammenfliessende Strömung) über der Region des Zugersees feststellen.

Dies mag, neben den im Vergleich zur Umgebung relativ hohen Wassertemperaturen, mit eine Ursache für die markante Quellwolkenentwicklung gewesen sein. Eine weiteres wichtiges Element für die Entstehung von Wasserhosen ist die Bildung von Luftwirbeln im Bereich von konvergenten Windströmungen. Diese sind in der Anfangsphase von blossem Auge nicht sichtbar. Aus theoretischen, physikalische Überlegungen kann man herleiten, dass sich ein solcher Wirbel in der Horizontalen zusammenzieht, wenn er vertikal durch kräftige Aufwinde in die Länge gezogen wird (engl. „vortex stretching“).

Genau das kann im Bereich der oben diskutierten Quellwolke, der Fall gewesen sein: der Aufwind der Wolke hat einen sich darunter befindenen Wirbel in die Länge (besser in die Höhe) gezogen und gleichzeitig kontrahiert, und die Rotationsgeschwindigkeit im Wirbel hat sich als Folge davon erhöht – das Pirouetten-Prinzip. Dies wiederum führt zu einem absinkenden Druck im Inneren des Wirbels, und wenn der Druck genügend tief fällt, setzt Kondensation des in der Luft vorhandenen Wasserdampfs ein. In dem Moment wird der „Wirbelschlauch“ in Form einer Wassersäule von Auge sichtbar. Der ganze Prozess ist schematisch in Abbildung 8 für den ausgeprägteren Fall eines Tornados gezeigt.

Trotz der erläuterten Konzepte welche in diesem Fall als Erklärung passen, bleiben zum Phänomen der Wasserhosen viele offene Fragen: Welche Rolle spielt der See? Welche die nahen Hügel- und Gebirgszüge? Gibt es einen Zusammenhang mit Niederschlag? Wie hängt das grossräumige Wettergeschehen mit dem sehr kleinräumigen Phänomen zusammen? Kann man Wasserhosen vorhersagen?

Im Gegensatz zu vielen anderen Wettererscheinungen gibt es in der Schweiz kaum systematische Untersuchungen über Wasserhosen. Trotzdem existieren Beobachtungen und sogar fotographische Dokumentationen und das nicht nur seit dem Zeitalter der Digitalfotographie. So stammt wohl eines der ältesten Bilddokumente, welches eine Wasserhose zeigt, vom Zugersee. Der Segelclub Cham hat dieses Ereignis auf seiner homepage mit einem spannenden Textbericht sehr gut dokumentiert: Bericht über die Wasserhose am 19. Juni 1905.

International gibt es seit längerem auch Bestrebungen, für wissenschaftliche Zwecke Beobachtungen von Tornados und Wasserhosen systematisch zu sammeln. Federführend ist dabei das European Severe Storms Laboratory, ESSL, welches in einer europäischen Datenbank, die Sichtung von Wetterereignisse im Zusammenhang mit heftigen Gewittern erfasst. Aber auch in der Schweiz gibt es seit einiger Zeit Bestrebungen Berichte über Wetterextreme wie sie Tornados und Wasserhosen darstellen,  in einer umfassenden Datenbank zu erfassen. Mehr Informationen dazu finden sie im Sturm Archiv Schweiz

Für ein tieferes Verständnis der Erscheinung braucht es sehr feinmaschige Messungen der dreidimensionalen Strömungsverhältnisse vor und während des Auftretens einer Wasserhose. Weder die derzeit verfügbaren Radar- oder Bodenwetterstationen, noch Satelliten oder Computermodell verfügen über die notwendige räumliche Auflösung, um eine Wasserhose nur annähernd zu erfassen oder zu modellieren.

Weitere Informationen der MeteoSchweiz zu Tornados und Wasserhosen:

Wetterlexikon "Tornados"

S. Bader, 2001: Tornados in der Schweiz

Publikation A. Piaget:  L'évolution orageuse au nord des Alpes et la tornade du Jura vaudois du 26 aout 1971