Juligewitter 2013

Es begann am Freitag, den 26. Juli 2013. Da erschien eine interessante Wolkenformation über Frankreich und bewegte sich in Richtung Nordost über die BeNeLux-Länder hinweg. Das Gebilde erinnerte im seinem Aussehen an einen Tropischen Wirbelsturm! Doch es gab keine Eigenrotation.
Wetterlage am Freitag, 26. Juli 2013, 06:00 Uhr UTC, Quelle: EUMETSAT
Es handelte sich um einen zusammenhängenden Komplex von Gewitterzellen, der sich als ein eigenständiges Gebilde bewegte.
Am Sonnabend wiederholte sich das Schauspiel. Wieder entstand über Frankreich ein Komplex von Gewitterzellen, der mit der Strömung an der Vorderseite des atlantischen Troges über die BeNeLux-Länder bis nach Deutschland zog.
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Wetterlage Sonnabend, 27. Juli 2013, 08:00 Uhr UTC Quelle: EUMETSAT
In beiden Fällen handelte es sich um ein sogenanntes Mesoskaliges Konvektives System (MKS). Es entstand auf der Vorderseite eines Jetstream-Höhentroges, der für längere Zeit über dem Atlantik verharrte.
Der Jetstream ist ein Starkwindband in der oberen Troposphäre, das durch den Temperaturkontrast in den mittleren Breiten angetrieben wird, da wo polare Kaltluft und (sub)tropische Warmluft aufeinandertreffen. Er bestimmt maßgeblich das Wettergeschehen in den mittleren Breiten, denn in seiner Strömung bilden sich aus Turbulenzen die dynamischen Hoch- und Tiefdruckwirbel und werden anschließend von ihr davongetragen. Die Zugbahnen der Hochs und Tiefs entscheiden darüber wie das Wetter wo wird.
Der Jetstream schwingt in verschiedenen sich überlagernden Frequenzen. Es formen sich Rossbywellen unterschiedlicher Wellenlängen, die sich der Strömungsrichtung des Jetstreams (bestimmt durch das aus dem Temperaturkontrast hervorgehende Druckgefälle und die Ablenkung durch die Erdrotation) folgend von West nach Ost fortpflanzen.  Mal schneller, mal langsamer und manchmal auch überhaupt nicht. Die mit polarer Kaltluft gefüllten Wellentäler nennt man Höhentröge, die mit (sub)tropischer Warmluft gefüllten Wellenberge Hochkeile. Unter den Rossby-Wellen gibt es einmal eine stehende Welle mit der Eigenfrequenz des Jetstreams, abhängig von der Oberflächengestalt des Planeten (überströmte Gebirge, Ozeane, Land, Eismassen) und dann verschiedene kürzere sich fortpflanzende Wellen, die vor allem von den aktuellen horizontalen Temperaturdifferenzen in den mittleren Breiten bestimmt werden. Die Rossby-Wellen und die Hoch- und Tiefdruckwirbel sorgen in den mittleren Breiten für eine Durchmischung von Kalt- und Warmluft und somit für einen gewissen Temperaturausgleich. Bei nur geringen Temperaturdifferenzen in den mittleren Breiten (verringerter Temperaturkontrast) kommen gehäuft niederfrequente Rossby-Wellen vor. Da diese sich langsamer fortpflanzen als die höherfrequenten Rossby-Wellen, bewegen sich auch die Wettersysteme (Hochs und Tiefs) langsamer fort. Die unterschiedlichen Wetterlagen halten dann jeweils länger an. Manchmal wird dabei sogar die niedrige Eigenfrequenz des Jetstreams erreicht. Dann kommt es zur Resonanz. Die wandernden Rossby-Wellen und die stehende Eigenfrequenz-Rossby-Welle entsprechen einander genau, ihre genau übereinander passenden Amplituden verstärken sich und es entsteht eine einzige stehende Welle mit hoher Amplitude.
So eine Situation gab es auch Ende Juli. Ein Höhentrog über dem Nordatlantik mit seiner Vorderseite über Westeuropa und ein Hochkeil über Mittel- und Osteuropa standen beinahe auf der Stelle. Im Einflussbereich des Hochkeils herrschte warmes Sommerwetter. Auf der Trogvorderseite, wo warme und kühlere Luftmassen einander begegneten – eine Zone hoher Labilität – entwickelten sich immer wieder Gewitter. Ausgelöst wurde die Bildung von Gewitterzellen durch kleine Wellenstörungen, schnelle Rossby-Wellen mit sehr kurzer Wellenlänge, welche sich entlang der Trogvorderseite fortpflanzten.
 
Regenradarbilder vom 27. Juli 2013, Quelle: Meteox
Doch wie behielten die Gewitterzellen so lange ihren Zusammenhalt? Die kalten Abwinde einmal entstandener Gewitterzellen hoben die vor ihnen liegenden warmen Luftmassen und durch die einsetzende Konvektion bildeten sich neue Gewitterzellen während die alten allmählich zerfielen. So ging es immer weiter. Der Gewitterzellen-Komplex erneuerte sich ständig und sorgte auf seiner Zugbahn für Starkregen, Gewitter und Hagel.
Unter günstigen Umständen, bei ausreichender Zufuhr latenter Wärme – durch Verdunstung über einer größeren Wasseroberfläche – kann sich das Mesoskalige Konvektive System (MKS) zu einem noch höher organisierten Mesoskaligen Konvektiven Vortex (MKV) weiterentwickeln, zu einem richtigen hurrikanähnlichem Wirbelsturm.
Dank an die Meteorologen Wolfgang Thüne und Klaus Puls für die Diskussion des beschriebenen Wettergeschehens und ebenso an den Klimaforscher Vladimir Petoukhov und seine Kollegen für eine neue, wirklich geniale Theorie zum Schwingungsverhalten des Jetstreams (Vladimir Petoukhov, Stefan Rahmstorf, Stefan Petri, Hans Joachim Schellhuber, “Quasiresonant amplification of planetary waves and recent Northern Hemisphere weather extremes”, PNAS, March 2013).
Jens Christian Heuer
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