Die größte Freude für Meteorologen und Meteorologinnen ist natürlich eine korrekt eingetroffene Prognose. Aber man freut sich auch schonmal über Regen, der gegen die Büroscheiben platscht. Gerade wenn es tage- oder wochenlang trocken war. Auch der Aufzug von Gewitterzellen, die sich vom Büro im 6. Stock in Offenbach aus sehr gut beobachten lassen, bringt den ein oder anderen Freudejauchzer hervor. Da werden gestandene Männer zu kleinen Kindern, die sich die Nase am Fenster platt drücken, so wie früher am Schaufenster eines Spielzeugladens.
Freude bereiten auch die kleinen Gesten, die uns per Mail oder Nachricht in den sozialen Medien erreichen. Wenn Menschen uns von ihren Erlebnissen mit der Natur berichten, Bilder oder kurze Videos schicken. Von Zeit zu Zeit erreichen uns auch Karten oder Briefe, im Zuge der Digitalisierung hat das allerdings stark abgenommen. Manch einer hat sogar Freude daran, am Telefon der alten Dame zum zehnten Mal zu erklären, dass das Gewitter heute nicht bei ihr am Ort auftreten wird.
Ins Leben gerufen wurde der Tag der Freude wahrscheinlich in den 80er-Jahren. Von wem und aus welchem Anlass ist nicht überliefert. Im Jahre 2012 hat die UNO auch einen Weltglückstag beschlossen. Dieser wird jedes Jahr am 20 März begangen. Er steht quasi in Konkurrenz zum Tag der Freude, die wir uns aber nicht nehmen lassen wollen.
Grund zur Freude hat in dieser Woche jeder, der sich von Schauern und Gewittern begeistern lässt und dem Temperaturen über 25 Grad ein Gräuel sind. Tief UNAI über Skandinavien lenkt nämlich feuchte und kühle Luft zu uns.

Dabei ist es am heutigen Montag noch am wärmsten mit Höchstwerten bis 30 Grad in der Lausitz. Im weiteren Wochenverlauf gibt es tagsüber maximal 24 Grad, oft auch unter 20 Grad. Nachts kühlt es teils unter 10 Grad ab. Erst am Freitag dieser Woche sind wieder sommerliche Maxima der Temperatur zu erwarten. Dann werden im Süden und über der Mitte 25 bis 29 Grad erwartet. Im Norden ist es naturgemäß etwas kühler.
Schauer und Gewitter bringen bis zum Ende der Woche überall etwas Regen. Vor allem im Süden, aber auch im Norden regnet es mitunter längere Zeit. Das bereitet der Natur besondere Freude, denn das Niederschlagsdefizit, das vor allem im Osten und über Teilen der Mitte Deutschlands immer noch besteht, kann so etwas gemildert werden.

Die obige Grafik veranschaulicht das Niederschlagsdefizit. Sie vergleicht die bisher gefallene Regenmenge im Juli (links, ermittelt aus Radardaten) mit den normierten Niederschlagsmengen aus vergangenen Messungen der Jahre 1971 bis 2000. Zu erkennen ist, dass im Osten im Juli am wenigsten Niederschlag fällt. Das lässt sich auch aus den bisherigen Messungen lesen, allerdings fehlen zur Norm von 25 bis 50 Liter pro Quadratmeter im Monat noch gut 20 bis 30 Liter, und der Monat hat nur noch 7 Tage.

Dipl. Met. Jacqueline Kernn
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 24.07.2023
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Während sich über Nord- und Nordwest- sowie Mitteleuropa eine zyklonale Westlage eingestellt hat, sodass unter Tiefdruckeinfluss wiederholt atlantische Luft in die Nordhälfte Europas strömt, sorgt ein Tief westlich des Schwarzen Meeres dafür, dass heiße Luft von Ägypten nach Griechenland und in die Türkei weht. Zudem kann sich auch von Israel, Syrien und dem Libanon bis zum Iran und Irak weiter die heiße Luft einnisten. Nachdem die Iberische Halbinsel bei Höchstwerten unter 36 Grad vorübergehend etwas “durchschnaufen” konnte, soll sich zum Wochenende auch dort die Lage bei Hochdruckeinfluss und recht viel Sonnenschein wieder etwas verschärfen, indem die Werte wieder um 40 Grad liegen.

Am heutigen Mittwoch wird der Hitzehöhepunkt in Griechenland erwartet. Vor allem im Süden und Osten des Landes sollen die Temperaturen tagsüber auf Werte zwischen 39 und 46 Grad steigen. Aber auch im Nordwesten Griechenlands bleibt es bei Maxima von 34 bis 38 Grad heiß. Schwitzen ist am heutigen Mittwoch zudem in der Türkei angesagt. Auch dort simulieren die Modelle Höchsttemperaturen von 37 bis 44 Grad. Gleichermaßen steht die Hitze auch auf Zypern bei Werten um 40 Grad, in Syrien mit 37 bis 46 Grad, in Israel mit 32 bis 42 Grad, oder in Ägypten abseits der Küste mit 38 bis 50 Grad voll im Fokus. Aber die Hitze kommt nicht allein!

Neben der Hitze sorgen auch die starke Sonneneinstrahlung und die mit Feuchte angereicherte Luft für eine zusätzliche Belastung. Aufgrund der Sonne kann viel Mittelmeerwasser verdunsten und sich als Wasserdampf in der Luft aufhalten. Umso wärmer die Luft, desto mehr Wasserdampf kann diese aufnehmen. Je höher die Lufttemperatur ist, desto geringer wird die notwendige relative Feuchte um Schwüle zu erzeugen. Bei einer aktuellen Temperatur von ca. 17 Grad beträgt der Sättigungsdampfdruck gerade 18.8 hPa, d.h. es müssen etwa 100 % relative Feuchte herrschen, um Schwüle zu erreichen. Bei 20 Grad werden immerhin 80 %, bei 30 Grad noch 44 % und bei 40 Grad nur ca. 25 % relative Luftfeuchte benötigt, um das Milieu als schwül zu empfinden. Vor allem im Küstenumfeld der Mittelmeerstaaten beträgt die spezifische Feuchte derzeit aber 40 bis 80%, was auf eine extreme Schwüle schließen lässt. Der Körper leidet daher stark unter der Hitze und der Schwüle. Auch die Nächte können bei Tiefstwerten zwischen 27 und 20 Grad kaum für Entlastung sorgen.

Trotz der hohen Feuchte in der Luft sind Niederschläge rar. Allenfalls lokal begrenzt können einzelne heftige Gewitter ausgelöst werden und dort zu heftigem Starkregen, Hagel und Sturmböen führen. Diese örtlichen Schauer und Gewitter mindern daher kaum die anhaltende Trockenheit und sorgen auch nicht für eine natürliche Unterstützung beim Löschen der zahlreichen Wald- und Flächenbrände. Bis über das kommende Wochenende hinweg sind im Umfeld des Mittelmeeres kaum signifikante Regenfälle zur erwarten. Allenfalls im Norden Spaniens, in der Balkanregion oder rund ums Schwarze Meer sind in diesem Kontext nennenswerte Niederschlagsmengen möglich.

Statt den zahlreichen Feuerwehrleuten und freiwilligen Helfern eine Stütze zu sein, präsentiert sich das Wetter eher als launischer Partner, der die Brände anfacht. Verantwortlich dafür ist der stark böige, teils stürmische Wind, der vielerorts herrscht.

Dipl.-Met. Lars Kirchhübel
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 26.07.2023
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Bereits in den vergangenen Wochen waren die anormal hohen Meeresoberflächentemperaturen ein mediales Thema. Davon betroffen ist unter anderem der äquatoriale Pazifik, vor allem im zentralen und östlichen Bereich. Üblicherweise liegen die Wassertemperaturen in diesem Bereich relativ betrachtet im eher niedrigen Bereich. Von Zeit zu Zeit aber verändern sich die Temperaturverhältnisse im dortigen Ozean derart, dass sehr warmes Wasser an die Oberfläche transportiert wird; bis hin an die peruanische und ecuadorianische Küste.

Diese veränderten Temperaturverhältnisse wirken durch die Kopplung von Ozean und Atmosphäre in der Folge auch weitreichend auf Wetter und Klima. So ist durch den steigenden Wärmeeintrag mit einer noch stärkeren Zunahme des globalen Temperaturmittelwerts über die nächsten 1 bis 2 Jahre zu rechnen. Zu erwarten sind dabei zum Beispiel noch ausgeprägtere Hitzewellen in Regionen, die davon ohnehin bereits betroffen sind. Dies ist vor allem in den tropischen und subtropischen Breiten der Fall.

Diese Zunahme an Wärmeperioden und Hitzewellen geht Hand in Hand mit starken Veränderungen der Niederschlagsverteilung über Raum und Zeit. Einerseits führt El Niño in den Wintermonaten (Dezember bis Februar) zu ausgeprägten Dürreperioden (z.B. im westpazifischen Raum), andererseits aber auch zu extremen Starkregenereignissen, die weiterhin zu Überflutungen führen (z.B. in Teilen Nordamerikas).

Aber nicht überall sind diese Veränderungen zu erwarten. Zwar lassen sich auch für Europa mögliche Temperatur- und Niederschlagsanomalien nicht ausschließen, aber es gibt diesbezüglich keine statistisch robuste Systematik. Oder mit anderen Worten: Etwaige Wetter- und Klimaextreme lassen sich nicht einfach auf ein stattfindendes El Niño-Ereignis zurückführen. Hier bedarf es der Anstrengungen der Attributionsforschung, um einzelne Ereignisse einer konkreten Ursache – wie eben El Niño oder der anthropogen verursachten Erderwärmung im Allgemeinen – zuordnen zu können.

Mögliche Auswirkungen sind in den nächsten Jahren eher auf indirekte Art und Weise im sozioökonomischen Bereich zu erwarten. Ernte- und Fischereiausfälle machen sich auch hierzulande durch steigende Preise bemerkbar. Potenziell zunehmende Dürren und Hungersnöte lassen auch keine Erwartung hinsichtlich der Abnahme des bestehenden Migrationsdrucks zu.

Welche weiteren Auswirkungen das gegenwärtige El Niño-Ereignis haben wird, lässt sich insgesamt kaum beziffern. Mit einem schnellen Ende sollte man aber nicht rechnen – die Saisonalprognosen des DWD zeigen in den kommenden Monaten weiter zunehmende Meerestemperaturen im Zentral- und Ostpazifik.

Felix Dietzsch, M.Sc
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 18.07.2023
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

In diesem Sommer gab es in Deutschland schon einige Gewittertage, auch die eine oder andere Schwergewitterlage stand schon auf dem Programm. Vielleicht ist Ihnen beim Blick aufs Radarbild schon einmal aufgefallen, dass Gewitter ganz unterschiedliche Formen annehmen können. Mal “ploppen” Gewitter relativ wahllos auf, erzeugen ein typisches Streuselkuchenmuster auf dem Radarbild und sind jeweils nur über einem relativ kurzen Zeitraum zu sehen. Manchmal kommen aber auch Gewitter vor, die sich über Stunden halten und hunderte Kilometer zurücklegen können und bisweilen gibt es auch riesige Gewitterkomplexe, die großflächige Schäden anrichten können, wie vor gut zwei Wochen im Süden von Baden-Württemberg und Bayern.

Vor allem die atmosphärischen Verhältnisse entscheiden über den Gewittertyp. Während eine präzise Gewittervorhersage für einen bestimmten Ort nahezu unmöglich ist, werden die für Gewitter benötigten atmosphärischen “Zutaten” von den Wettermodellen heutzutage gut erfasst. Das ermöglicht es dem Meteorologen, vorab Areale einzugrenzen, in denen mit Gewittern zu rechnen ist und welche Wettererscheinungen damit verbunden sein können.

Grundvoraussetzung für Gewitter ist ein großer Temperaturunterschied zwischen der Luft in Bodennähe und der Luft in höheren Atmosphärenschichten. Man spricht dann von einer “labilen” Schichtung. Im Sommer wird dieser üblicherweise durch die starke Sonneneinstrahlung verursacht, die im Laufe eines Tages den Erdboden sowie die darüber liegende Luft erwärmt. Im Winter ist es genau umgekehrt. Nicht die starke Erwärmung am Boden, sondern einfließende Kaltluft in der Höhe ist der Grund für den starken vertikalen Temperaturunterschied. Zudem ist eine ausreichende Feuchtigkeit (insbesondere in unteren Atmosphärenschichten) eine essenzielle Zutat für die Bildung von Gewittern. Ganz egal, wodurch die vertikalen Temperaturgegensätze entstanden sind, ist die Atmosphäre danach bestrebt, diese auszugleichen. Zunächst beginnt die warme Luft, ausgehend von bodennahen Atmosphärenschichten, in große Höhen aufzusteigen. Ein sogenannter Aufwindbereich (engl. Updraft) als Ausgangspunkt einer jeden Gewitterzelle entsteht. Als Ausgleichsbewegung bildet sich im weiteren Verlauf ein Abwindbereich (engl. Downdraft), in dem die kühlere Luft aus der oberen Atmosphäre Richtung Boden strömt. Updraft und Downdraft haben alle Gewitter gemeinsam.

Die sogenannte “Einzelzelle” ist die einfachste Gewitterform. Sie besteht nur aus einem einzigen Auf- und Abwindbereich und hat eine horizontale Ausdehnung von etwa zehn Kilometern. Einzelzellen entstehen meist am Rande eines Hochdruckgebiets in einem Bereich mit geringen horizontalen Luftdruck- und Temperaturunterschieden, also fernab von Fronten innerhalb einer homogenen, warmen Luftmasse. Daher bezeichnet man sie in der Fachsprache auch als “Luftmassengewitter”. Der Wind ist in allen Höhen relativ schwach, sodass sich Einzelzellen nur sehr langsam bewegen oder sogar nahezu an Ort und Stelle verweilen.

Zunächst erwärmt die Sonne den Erdboden, der in der Folge auch die bodennahe Luft aufheizt. Er fungiert ähnlich einer Herdplatte, die von unten das Wasser in einem Kochtopf erwärmt. Angenommen, wir befinden uns über flachem Terrain, dann steigen ab einer gewissen Temperatur, der sogenannten Auslösetemperatur, Warmluftblasen auf, vergleichbar mit den Luftbläschen des zu kochen beginnenden Wassers. Wie im Kochtopf ist es quasi unmöglich vorherzusagen, wo die ersten Luftblasen aufsteigen. Solange die Atmosphäre labil geschichtet ist, erfährt die aufsteigende Luft immer weiteren Auftrieb und durch deren Sogwirkung kann immer weiter Warmluft von unten nachströmen. Beim Aufstieg kühlt sich die Luft ab. Da kalte Luft weniger Wasser speichern kann als warme Luft, kondensiert der unsichtbare Wasserdampf zu Wassertropfen, wodurch anfangs eine noch harmlose Blumenkohl-förmige Kumuluswolke entsteht. Innerhalb recht kurzer Zeit wächst diese weiter in die Höhe zu einer klassischen Gewitterwolke heran (Kumulonimbus). Im Aufbaustadium fällt noch kein Niederschlag und die Gewitterwolke besteht nur aus dem Updraft (Abbildung 1), in dem die Warmluft mit einer Geschwindigkeit von durchschnittlich 40 bis 80 km/h in die Höhe schießt. Im Reifestadium ist der Updraft voll entwickelt und die Wolke erreicht eine Höhe von mehr als acht Kilometern. Am Oberrand strömt die Luft horizontal aus, wodurch die Gewitterwolke ihre typische Ambossform (Abbildung 2) erhält. Nach einer gewissen Zeit kann der Updraft die Niederschlagsteilchen nicht mehr schwebend halten, sodass sie im Downdraft zu Boden fallen und dabei die Luft mit nach unten reißen. Erreicht die Kaltluft des Downdrafts den Boden, fließt sie horizontal und symmetrisch zu allen Seiten aus. Die Kaltluft schneidet den Aufwindbereich vom Zustrom weiterer Warmluft am Boden ab, wodurch der Updraft zum Erliegen kommt. Die Einzelzelle schaufelt sich quasi ihr eigenes Grab, weshalb sie nur eine Lebensdauer von weniger als einer Stunde besitzt. Im Auflösestadium existiert dann nur noch der Downdraft.

Nicht selten halten Gewitter die Warnmeteorologen des Deutschen Wetterdienstes auf Trab, da sie oft recht unvermittelt entstehen, plötzlich ihre Zugrichtung ändern oder sich wieder auflösen. Präzise Gemeinde-genaue Gewitterwarnungen können daher meist erst relativ kurz vor Eintreffen des Gewitters für Ihren Ort ausgegeben werden. Völlig unberechenbar sind sie dennoch nicht. Bereits vor Entstehung der Gewitter kann man eine Analyse der “Zutaten” wie Feuchtegehalt der Atmosphäre, Änderung von Wind und Temperatur mit der Höhe (Scherung) sowie der atmosphärischen Schichtung vornehmen. Damit kann der Meteorologe Gebiete eingrenzen, in denen mit Gewittern zu rechnen ist und welcher Gewittertyp dort am wahrscheinlichsten ist.

Im Thema des Tages vom vergangenen Donnerstag (20.07.2023), welches die Einzelzelle als einfachste Gewitterform vorgestellt hat, wurde bereits erklärt, dass Gewitter in erster Linie dazu dienen, große vertikale Temperaturunterschiede in der Atmosphäre abzubauen. Dazu steigt zunächst die warme bodennahe Luft im Aufwindbereich (engl. Updraft) in große Höhen auf. Als Ausgleichsbewegung bildet sich im weiteren Verlauf ein Abwindbereich (engl. Downdraft), in dem die kühlere Luft aus der oberen Troposphäre Richtung Boden strömt.

Eine Einzelzelle besteht lediglich aus einem einzigen Auf- und Abwindbereich. Bei der sogenannten “Multizelle” handelt es sich hingegen um einen Zusammenschluss mehrerer Gewitterzellen in verschiedenen Entwicklungsstadien mit mehreren Auf- und Abwindbereichen (siehe schematische Darstellung). Bildlich gesprochen ist eine Multizelle eine große Gewitterfamilie, die sich zu einem Mehrgenerationenhaushalt vereint hat.

Alles beginnt mit einer Gewitterzelle, bestehend aus Updraft und Downdraft. Diese Initialzelle wird – um beim Bild der Großfamilie zu bleiben – auch als “Mutterzelle” bezeichnet (Zelle 1). Sie bildet sich in einer Umgebung mit horizontalen Temperaturunterschieden. Entscheidend ist hierbei, dass dort der Wind mit der Höhe zunimmt und dabei auch seine Richtung ändert – beides zusammen bezeichnet man als vertikale Windscherung. (Auf die thermodynamischen Hintergründe dieses Zusammenhangs soll an dieser Stelle verzichtet werden und kann der interessierte Leser im DWD-Lexikon nachlesen, Stichwort Baroklinität.) Durch die unterschiedlich starken Winde kann der Downdraft am Boden nicht wie bei der Einzelzelle symmetrisch ausfließen. Auf der warmen Seite des Gewitters fließt der Downdraft besonders stark aus, wodurch sich eine sogenannte Böenfront formiert. Diese erkennen Sie als Beobachter daran, dass bereits vor dem aufziehenden Gewitter der Wind schlagartig und böig auffrischt und dabei die Temperatur abrupt sinkt. Die kalte und damit schwerere Luft (engl. Outflow) schiebt sich “mit Schmackes” unter die Warmluft, sodass letztere an der Vorderseite der Böenfront gehoben wird. Der Aufwindbereich der zweiten Gewitterzelle, der sogenannten “Tochterzelle”, ist hiermit geboren, während sich der Updraft der Mutterzelle wieder abschwächt. Durch den zusätzlichen Hebungsantrieb der ausfließenden Kaltluft fällt der Updraft der Tochterzelle oftmals stärker aus als der der Mutterzelle. Da bei moderater Windscherung der Outflow mächtiger als die nach oben nachströmende Warmluft (engl. Inflow) ist, läuft auch dieser Updraft in den Kaltluftbereich und schwächt sich ab. Unter günstigen Bedingungen können sich entlang der Böenfront mehrfach hintereinander neue Tochterzellen bilden (Zellen 3 bis 5). Die heftigsten Niederschläge treten dabei im Bereich des stärksten Updrafts und Downdrafts hinter der Böenfront auf (Zelle 3).

Große horizontale Temperaturänderungen findet man zum Beispiel entlang einer Kaltfront. Im Sommer entsteht allerdings häufig schon im Vorfeld der Kaltfront, also noch im Warmluftbereich, ein flaches rinnenförmiges Tief, in das am Boden von beiden Seiten entlang einer Konvergenzlinie die Luft zusammenströmt und zum Aufsteigen gezwungen wird. Durch diese zusätzliche Hebung entwickeln sich dort oft die ersten Gewitter. Da vor der Kaltfront weiterhin Warmluft einfließt, nimmt der Wind mit der Höhe nicht nur zu, sondern wird zusätzlich nach rechts abgelenkt (thermischer Wind). Dies führt dazu, dass die Tochterzellen meist an der rechten Flanke der alternden Zellen entstehen, sodass die Verlagerung des Gewitterkomplexes diskontinuierlich wirkt und bezüglich der mittleren großräumigen Strömung etwas nach rechts ausschert.

Multizellen sind in Mitteleuropa die am häufigsten vorkommende Gewitterform. Sie besitzen einen Durchmesser von ca. 15 bis 30 Kilometern und können im Extremfall mehrere Stunden existieren, wohingegen die einzelnen Zellen des Gewitterkonglomerats wie bei der Einzelzelle nur etwa 10 bis 60 Minuten bestehen. Ihre Dynamik ist wesentlich stärker, sodass die Wettererscheinungen heftiger als bei der Einzelzelle ausfallen. Dabei kommt es entlang der Böenfront zu Sturmböen sowie zu heftigem Starkregen mit Gefahr lokaler Überschwemmungen und mittelgroßem Hagel.

Im nächsten Teil dieser Serie geht es dann um die Superzelle…

Dr. rer. nat. Markus Übel (Meteorologe)
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 22.07.2023
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst