25 Jahre nach Orkan LOTHAR

Orkan LOTHAR nahm seinen Ursprung als kleine Störung, welche sich am 24.12.1999 vor der amerikanischen Ostküste formierte. Das Tief zog unter mäßiger Vertiefung über den Atlantik und lag am 26.12.1999 um 00 UTC mit einem Kerndruck von 984 hPa noch westlich des Ausgangs des Englischen Kanals. Die weitere Entwicklung des Tiefs war dann nahezu explosionsartig. Innerhalb von nur sechs Stunden lag der Kern des Orkantiefs mit einem Druck von 961 hPa nordwestlich von Paris. Über dem Nordwesten Frankreichs gab es Messstationen die einen Druckfall von über 25 hPa in nur drei Stunden registrierten. In unseren Breiten spricht man bereits von einer Bombogenese, also einer sehr schnellen und starken Tiefentwicklung, wenn der Kerndruck innerhalb von 24 Stunden um 24 hPa fällt. Hier wurden diese Werte also bereits innerhalb von drei Stunden beobachtet.

 

Auch in Deutschland kam es zu teils rasanten und starken Luftdruckabfällen. In Karlsruhe beispielsweise fiel der Druck von 1005 hPa am Abend des 25.12.1999 auf 975 hPa am 26.12.1999 um 13 Uhr MEZ(also etwa 30 hPa innerhalb von 12 Stunden). An der Station in Karlsruhe wurden auch die stärksten Böen im Flachland mit 151 Kilometern pro Stunde gemessen. Auf den Bergen Süddeutschlands lagen die Windgeschwindigkeiten noch deutlich darüber. Beispielsweise meldete die Station Weinbiet am 26.12.1999 Spitzenböen von 184 Kilometer pro Stunde, auf dem Feldberg im Schwarzwald wurden 242 Kilometer pro Stunde registriert. Die höchsten Windgeschwindigkeiten traten am bayerischen Wendelstein mit 259 Kilometern pro Stunde auf.

Durch die extrem hohen Windgeschwindigkeiten traten im Zusammenhang mit Orkan LOTHAR enorme Schäden an der Infrastruktur auf. In Süddeutschland waren viele Haushalte für mehrere Stunden ohne Strom. In Baden-Württemberg wurden große Waldschäden durch den Orkan verursacht. Insgesamt wurde das Dreifache des Jahreseinschlags (30 Millionen Festmeter) in Baden-Württemberg entwurzelt oder abgeknickt. Die Aufräumarbeiten hielten mehrere Jahre an. Der gravierende Einschnitt in den Waldbestand des Schwarzwaldes ist bis heute erkennbar. Nicht nur in Deutschland waren die Auswirkungen des Orkans verheerend, auch in Frankreich, Österreich und der Schweiz kam es neben Sturmschäden an Wald und Infrastruktur auch zu menschlichen Verlusten. Insgesamt mussten 140 Tode (davon 13 in Deutschland) verzeichnet werden. Schätzungen zu Folge beläuft sich der gesamtwirtschaftliche Schaden von Orkan Lothar in Europa auf 11,5 Milliarden Euro.

In den Tagen nach dem Orkan mussten die Wetterdienste viel Kritik einstecken. Es sei zu kurzfristig gewarnt und das Ausmaß des Sturms nicht richtig erkannt worden. Fakt ist, dass die Tiefentwicklung von allen Modellen, vor allem aber von der deutschen Modellkette erheblich unterschätzt wurde. Grund dafür war unter anderem, dass der Orkan zu kleinräumig war und sich zu schnell vertieft hatte. Diese Entwicklung konnten die numerischen Modelle nur schlecht erfassen und auch nicht richtig auflösen. Die Frage stellt sich also, ob sich in den letzten 25 Jahren etwas getan hat.

Veränderungen seit Ende der 90er Jahre gab es zum einen bei den numerischen Modellen an sich als auch bei der Datenerfassung (Was ist ein numerisches Modell?). Anfang Dezember 1999 wurde eine damals neue Modellkette im Deutschen Wetterdienst in den operationellen Dienst gestellt. Das numerische Global-Modell GME besaß damals eine Gitterauflösung von 60 Kilometern. Das deutsche Lokalmodell (LME) umfasste von seiner räumlichen Ausdehnung in etwa Europa und besaß eine Maschenweite von sieben Kilometern. Zum Vergleich besitzt das heutige, deutsche Globalmodell ICON eine Maschenweite von 13 Kilometern. Neben einem Lokalmodell gibt es nun mit ICON-D2 auch ein Regionalmodell mit einer Maschenweite von etwa 2,1 Kilometern. Zudem hat sich auch die vertikale Auflösung der Atmosphäre in den Modellen um ein Vielfaches verbessert.

Ende der 90er Jahre wurden im Europäischen Zentrum für Mittelfristvorhersage (EZMWF) die ersten Ensemble-Vorhersagen im operationellen Betrieb gerechnet. Eine Ensemble-Vorhersage dient zur Abschätzung der Unsicherheit von numerischen Simulationen. Dabei werden leicht unterschiedliche Anfangszustände der Atmosphäre herangezogen, und dessen Auswirkungen auf die Simulationen miteinander verglichen. Damals steckte diese Methode noch in den Kinderschuhen. Heutzutage werden am ECMWF 100 Simulationen im Ensemble berechnet. Auch die deutsche ICON-Kette berechnet mittlerweile mehrere eigene Ensemblevorhersagen.

Neben der Auflösung und Bereitstellung von numerischen Wettermodellen hat sich auch die Datenassimilation der Modelle deutlich verbessert. Es werden mittlerweile weit mehr Daten zur Erfassung des Anfangszustandes herangezogen. Auch die Auflösung und Verfügbarkeit von Daten hat sich weiterentwickelt. 1999 beobachtete noch ein EUMETSAT-Wettersatellit der ersten Generation unser Wetter vom All aus. Damals lieferten die Meteosat Satelliten jede halbe Stunde ein Bild mit einer Auflösung von fünf Kilometern direkt unterhalb des Satelliten. Anfang 2004 ging dann der erste Metesoat Satellit der zweiten Generation operationell in Betrieb. Mittlerweile ist der erste Satellit der dritten Generation aktiv. Er sendet alle 10 Minuten Bilder von 16 unterschiedlichen Kanälen auf die Erde mit einer räumlichen Auflösung von ein bis zwei Kilometern. In einem sogenannten „rapid-scan Modus“ sind sogar alle 2,5 Minuten aktuelle Satellitenbilder verfügbar.

All dies führte in den letzten Jahrzehnten zu einer signifikanten Verbesserung der numerischen Wettervorhersage. Die Qualität einer 2-Tages-Prognose Anfang der 80er entspricht in etwa einer 5-Tages-Prognose Anfang der 2000er und ist vergleichbar mit der Vorhersagegüte einer 7-Tages Prognose heute. Diese technische Weiterentwicklung wurde vor allem durch die größere Rechenleistung des Großrechners des Deutschen Wetterdienstes ermöglicht. In den 90ern wurde im Rechenzentrum des DWDs gerade der „Cray YMP“ mit einer Leistung von unter einem GigaFlop pro Sekunde durch eine „Cray T3E“ ersetzt. Aktuell verfügt der Deutsche Wetterdienst über einen leistungsstarken Supercomputer der Firma NEC. Das seit 2020 in Betrieb genommene System NEX SX-Aurora Tsubasa verzeichnet eine Spitzenleistung von bis zu 5,6 Petaflops, das entspricht 5,600‘000‘000‘000‘000 Rechenoperationen pro Sekunde.

Trotz der Verbesserungen in der numerischen Wettervorhersage und der Datenerfassung wird auch weiterhin nicht alles bis ins Detail vorhersagbar sein. Vor allem sehr kleinräumige Ereignisse wie einzelne Gewitterzellen und Tornados können im operationellen Betrieb nicht von Wettermodellen exakt prognostiziert werden.

M.Sc. (Meteorologin) Sonja Stöckle
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 25.12.2024
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