Gewitter sind beeindruckende Phänomene, doch um ihre Entstehung, vor allem um die der damit verknüpften Geräusche, also der Donner, gibt es viele Mythen. Bei den frühen Völkern gab es nur eine mögliche Erklärung für die Entstehung von Donner, Wind und Regen, und zwar die einer Himmelsgottheit. In vielen Kulturen gab es Donnergötter, die immer etwas unterschiedlich ausgelegt waren. In der griechischen Mythologie war es Zeus, bei den Römern Jupiter, beide erhielten Donner und Blitz als Waffe. Beim nordgermanischen Donnergott Thor, entstand Donner dagegen dadurch, dass er mit einem Wagen durch den Himmel rollte und dabei von Ziegenböcken gezogen wurde. Was aber alle Mythen gemeinsam haben ist, dass sie wissenschaftlich eindeutig nicht belegbar sind.

Wie entsteht Donner denn jetzt wirklich? Ohne Blitz, kein Donner. Donner sind das krachende oder grummelnde Geräusch, das von einem Blitz während eines Gewitters erzeugt wird. Sie entstehen durch sehr starkes Erhitzen des Blitzkanals in extrem kurzer Zeit (Bruchteil einer Sekunde). Sehr starkes Erhitzen bedeutet hier Temperaturen von über 30 000 Grad. Zum Vergleich: An der Oberfläche der Sonne werden knapp 6000 Grad erreicht. Durch die extrem kurze Zeitdauer hat die Luft eigentlich gar keine Zeit, um sich auszudehnen, was sie aber bei einem Temperaturanstieg anstrebt. Dadurch entsteht ruckartig ein sehr hoher Druck innerhalb des Blitzkanals verglichen mit der Umgebung. Das nun folgende schnelle Ausbreiten dieses hohen Drucks in alle Richtungen wird als „Schockwelle“ bezeichnet. Der Druck breitet sich zunächst mit Überschallgeschwindigkeit aus. Wenn die Schockwelle dann weit genug vom Blitzkanal entfernt ist, ist der Druckunterschied gering genug und die Welle breitet sich dann nur noch mit Schallgeschwindigkeit aus und der Donner wird hörbar.

Aber warum hört sich Donner unterschiedlich an? Der Unterschied liegt vor allem an der Ausrichtung des Blitzkanals. Ist dieser rechtwinklig zum Beobachter, erreichen alle Schallwellen des gesamten Blitzkanals den Beobachter ziemlich genau zur gleichen Zeit. So hört der Beobachter nur einen, dafür sehr lauten Donner, der einem Knall ähnelt. Ist der Blitzkanal dagegen zum Beobachter hin geneigt, wird an jedem Ort des Blitzkanals eine Druckwelle erzeugt, die dann jeweils zu unterschiedlichen Zeiten beim Beobachter eintreffen. Dadurch entsteht das bekannte „Rollen“ oder „Rumpeln“ des Donners. Klar ist auch, je weiter der Beobachter sich vom Gewitter weg befindet, desto leiser ist der Donner zu hören. Ab einer entsprechenden Entfernung ist der Donner nicht mehr zu hören, sondern nur noch der Blitz zu sehen. Dieses Phänomen wird dann als Wetterleuchten bezeichnet.

Wie weit ist das Gewitter entfernt? Um die Entfernung des Gewitters zum Beobachter zu bestimmen, gibt es eine Faustregel. Hierfür ist es gut zu wissen, dass sich Blitz und Donner unterschiedlich schnell ausbreiten. Die Schallgeschwindigkeit beträgt ungefähr 340 Meter pro Sekunde, das bedeutet, dass sich das Geräusch, das wir als Donner wahrnehmen, mit 340 Metern pro Sekunde ausbreitet. Die Lichtgeschwindigkeit ist dagegen mit fast 300 000 Kilometern pro Sekunde deutlich größer, sodass der Blitz für den Beobachter früher zu sehen ist als der dazugehörige Donner. Um die Faustregel jetzt auch wirklich anwenden zu können, muss ein Donnern eindeutig einem Blitz zugeordnet werden. Wenn dies der Fall ist können die vergangenen Sekunden zwischen dem Aufleuchten des Blitzes und dem Wahrnehmen des dazugehörigen Donners gezählt werden. Diese Zahl der gezählten Sekunden kann nun durch 3 geteilt werden und man erhält den ungefähren Abstand des Gewitters in Kilometern. Der tatsächliche Abstand ist aber minimal größer, da hier nur mit einer Näherung gerechnet wird. Wer es etwas genauer haben möchte, multipliziert die gezählten Sekunden zwischen Blitz und Donner mit 340 und erhält den Abstand des Gewitters in Metern.

Zum Schluss bleibt nur zu sagen „Donner ist gut und eindrucksvoll, aber die Arbeit leistet der Blitz.“ Denn wie jetzt bekannt sein sollte, entstehen Donner nur, weil es Blitze gibt und das hat nichts mit irgendwelchen Himmelsgöttern zu tun, die mit einem Wagen im Himmel herumfahren.

Praktikantin Jana Schitthof mit Dipl.-Met. Marcel Schmid.

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 26.08.2022

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Eine Auflistung von Zahlen ist normalerweise für die meisten ja alles andere als spannend. Wir wagen uns trotzdem heran (garniert mit leichter Kost, versprochen!), wobei sich alle Angaben auf das Jahr 2021 beziehen.

4,46: So viel zahlt jede Bürgerin und jeder Bürger in Euro pro Jahr an Steuern für den DWD. Dafür bekommt man kaum noch ein Spaghetti-Eis, selbst wenn man die einmalig 1,99 Euro für die Vollversion der WarnWetter-App einrechnet.

391: Ist nicht nur die Modellnummer einer Kettensäge, die laut bekanntem Hersteller ein „starker Allrounder ist“, sondern auch die Anzahl der Stationen auf Schiffen, an denen freiwillige Wetterbeobachtung auf See stattfindet.

1.300: So viele Starkregenereignisse wurden vergangenes Jahr in Deutschland erfasst. Genauso viel musste man für zwei VIP-Karten für das Helene-Fischer-Konzert in München hinblättern.

2.157: Juristen verbinden mit dieser Zahl vielleicht eher das Erbrechts-Gesetz über ein „Gemeinschaftliches Vermächtnis“, tatsächlich ist es aber auch die Anzahl der Beschäftigten, die beim Deutschen Wetterdienst arbeiten. Dabei sind übrigens die Männer mit 1339 an der Zahl den 818 Frauen (natürlich nur zahlenmäßig) überlegen.

168.000: So viel Tonnen Äpfel exportierte China im Jahr 2020 nicht nur auf die Philippinen, sondern wurde an Tonnen Sand auch im Februar 2021 aus der Sahara nach Deutschland transportiert – und das noch gratis.

220.000: Anzahl der Wetter- und Unwetterwarnung, die wir letztes Jahr herausgaben. Und, als letzter Punkt im Genre „Unnützes Wissen“: Anzahl der Heiratsanträge, die rund um den Globus am Valentinstag gemacht werden.

507,5 Terabyte: Diese unvorstellbare Menge an Wetter-, Klima- und Satellitendaten ist frei zugänglich archiviert . Und vergleichslos.

Wer nun Lust bekommen hat, mehr aus dem DWD-Alltag zu erfahren, sei es in Form von Zahlen, Abbildungen oder Texten, wird im Jahrbuch 2021 (Link siehe unten) fündig.

Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 24.08.2022

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Das gestrige Thema des Tages behandelt das Wetter für diese Woche. Die Vorhersage ist in dieser Woche deutlich einfacher als letzte Woche, denn die Variablen bei Hochdruckwetter sind limitiert und am Ende ist der Unterschied zwischen 32 und 34 Grad eher marginal. Wo am Hochdruckrand ein einzelner Schauer oder etwas Regen auf die Böden plätschert, spielt bei der Höhe der zu erwartenden Regenmenge auch eher eine untergeordnete Rolle. Zeit und Raum also, um sich die Aktionstage dieser Woche einmal anzusehen.

Zugegeben, heute ist der Tag der Fische, aber der gibt wenig her. Entstanden ist er offenbar eher aus einer Laune einer einzelnen Frau heraus, die sich an ihrem Geburtstag einen Aktionstag gewünscht hat und sodann 2007 bei Wikipedia einen Eintrag zum „Tag der Fische“ erstellte. Inzwischen ist der Tag einigermaßen bekannt und was wären wir ohne sie. Sei es beim Schnorcheln oder Tauchen im Meer, im örtlichen Aquarium oder auf dem eigenen Teller: Fische sind immer schön anzusehen und haben zumeist eine beruhigende Wirkung.

Am morgigen Dienstag gibt es den „Reite-den-Wind-Tag“. Er ist einer der älteren Aktionstage und stammt aus dem Jahr 1977. Er geht zurück auf die vom britischen Millionär Henry Kremer ausgerufenen und mit einem ordentlichen Preisgeld versehenen Herausforderungen zum Muskelkraftflug. Zwei der Herausforderungen sind nach wie vor offen: die internationale Marathon- und die Sportflugzeug-Herausforderung. Kermers Ziel war es, den Fortschritt des Muskelfluges zu fördern. In den Anfängen war es meist schwierig lange Strecken oder Kunststücke zu meistern, inzwischen sind die technischen Voraussetzungen allerdings besser, vor allem seit der Erfindung des Carbons. Das Wetter spielt beim Muskelkraftflug eine wichtige Rolle, denn bei gutem Auftrieb kann die Muskelkraft einen Flieger länger in der Luft halten.

Der Mittwoch ist der „über das Wetter schimpfen“-Tag in den USA. Aber man kann sich auch hierzulande über das Wetter beschweren. Nicht, dass es dazu einen besonderen Tag bräuchte. Uns erreichen täglich Beschwerden über das Wetter und die Wettervorhersage. Einige sind freundlich formuliert, andere sind voller Beleidigungen bis hin zu Verwünschungen. Aber wer sich einen Anlass wünscht, der kann auf den kommenden Mittwoch zurückgreifen.

Die zweite Wochenhälfte bietet kaum Aktionstage, die sich mit dem Wetter verbinden lassen.

Am Sonntag ist der Tag des Rotweins. Zwar ist die Hauptweinlese erst im späteren September, in einigen Regionen Deutschlands hat die Weinlese für den „Federweißer“ aber bereits begonnen. Die Trockenheit hat die Trauben eher klein gehalten und besonders junge Pflanzen leiden unter Trockenstress. Da muss der Winzer zusätzlich bewässern. Die älteren Reben können mit ihren langen Wurzeln meist ausreichend Wasser aus den tieferen Erdschichten ziehen. Obwohl die Lese dieses Jahr recht früh begonnen hat, ist es nicht der früheste Start. Den gab es im Jahr 2018, in dem bereits Anfang August die Lese anlief. Dieses Jahr war die Witterung im Frühling „normal“, sodass der Wein nur etwa eine Woche früher anfing zu blühen, als im langjährigen Mittel. 2018 war der Frühling sehr warm und die Blüte entsprechend sehr früh.

Dipl.-Met. Jacqueline Kernn

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 22.08.2022

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Nach der lang anhaltenden Hochdruckdominanz, die in weiten Teilen Mittel- und Südeuropas für Dürre sorgte, hat sich die Wetterlage vorübergehend umgestellt. Ein Tiefdruckgebiet zog über Mittel- und Südeuropa, woraus sich eine gefährliche Wetterlage entwickelte. Los ging es bereits am Donnerstagmorgen, als ein kräftiges Tief in höheren Luftschichten von Nordspanien ins westliche Mittelmeer zog. Auf der Vorderseite wurde in mittleren Luftschichten trockene nordafrikanische Luft herangeführt. Das Mittelmeer ist für die Jahreszeit zu warm und stellte somit sehr feuchte Luft in Bodennähe bereit. Sie bietet den Gewittern reichlich Energie für starke Entwicklungen. Hinzu kam noch, dass der Jet-Stream in der Höhe um das Tief herumgeholt wurde und somit für einen kräftigen Höhenwind sorgte. Solche Bedingungen nennt man auch „Loaded-Gun-Situationen“. Man kennt sie am ehesten von der Gewittersaison in den Great Plains. Somit hat sich über dem nordwestlichen Mittelmeer in dieser explosiven Mischung in der Nacht zum Donnerstag eine Gewitterlinie formiert, die sich zu einem sogenannten Bow-Echo, eine bogenförmige Gewitterlinie, entwickelt hat. Solche Bow-Echos bilden ihren eigenen Jet, wodurch in mittleren Luftschichten enorme Windgeschwindigkeiten erreicht werden, die dann bis zum Boden „heruntergezogen“ werden können. Die Struktur ähnelte dabei jener beim Pfingstunwetter in Nordrhein-Westfalen, das 2014 dort verehrende Schäden anrichtete. Dieses Bow-Echo traf in den Morgenstunden mit extremen Böen mit über 200 km/h auf Korsika. Zum Vergleich, beim Pfingstunwetter lagen die maximalen Böen um 150 km/h.

Das ganze System zog schnell weiter über Norditalien und traf am Nachmittag auf Slowenien und Südösterreich und richtete dabei erheblich Schäden an. Durch umgestürzte Bäume gab es dabei mehrere Tote. Am Abend bildeten sich über Norditalien noch einige Superzellen, die besonders in der Region um San Marino sehr großen Hagel mit Korngrößen bis zu 12 cm brachten.

Auch Deutschland wurde von Unwettern nicht verschont. Bei uns führte allerdings der Starkregen zu Problemen. In der Nacht zum Freitag bildete sich um ein Tief über Südostdeutschland ein größeres Gewittergebiet über dem Süden Baden-Württembergs und vom Vogtland bis nach Vorpommern mit teils kräftigen Starkregen.

Am Freitag setzten sich die teils gewittrigen Niederschläge fort. Besonders betroffen war die Region von Schwaben bis zum Bodensee, das Allgäu sowie Teile Oberbayerns. Dort fielen teilweise über 100 l/m², was mancherorts der sonst üblichen Monatssumme entspricht. Durch den Stau an den Alpen schüttete es im Vorarlberg bei Bregenz fast 200 l/m² in nur wenigen Stunden. Wodurch erheblich Überflutungen verursacht wurden. Die Wetterlage hatte durchaus Ähnlichkeit mit der Lage, die im Juli 2021 zur Hochwasserkatastrophe im Ahrtal führte. Dabei zapfte das Tief über Mitteleuropa feuchte Mittelmeerluft an. In einem sich um das Tief herumwickelnden Niederschlagsband kam es zu schauerartig verstärkten, gewittrigen Niederschlägen, die nur sehr langsam ziehen und durch das Eindrehen immer wieder dasselbe Gebiet trafen und dort teils extreme Mengen brachten. So eine Lage ist immer eine große Herausforderung für die Meteorologen, denn die Wettermodelle haben große Schwierigkeiten bei der genauen Prognose. In diesem Fall waren die Auswirkungen vergleichsweise gering. Denn durch das hohe Niederschlagsdefizit der vergangenen Monate führten die Flüsse und Bäche größtenteils Niedrigwasser, der Boden konnte noch viel Wasser aufnehmen und war im Süden noch nicht so ausgetrocknet, dass eine schnelle Wasseraufnahme verhindert wurde. Zudem ist die betroffene Region nicht so sehr anfällig für Starkregenereignisse.

In den nächsten Stunden lassen die Regenfälle weiter nach unwetterartigen Starkregen gibt es nur noch lokal. Vor allem in Teilen des Westens, der kaum Regen abbekommen hat, geht unterdessen die Dürre weiter. Flächendeckende Niederschläge sind bis nächste Woche Donnerstag dort nicht in Sicht. Denn ein neuer Azorenhochkeil weitet sich nach Deutschland aus und bring in der kommenden Woche sonniges und zunehmend wieder heißes Wetter.

Dipl.-Met. Christian Herold

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 20.08.2022

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In einer Hinsicht sind sich die Modelle einig: Es wird Regen geben. Wo und wieviel ist da schon etwas komplizierter. Am selben Ort wird von dem einen Modell Niederschlag vorhergesagt, einem anderen Modell nach zu urteilen fällt kein Tropfen vom Himmel.

Um zu verstehen, wie es zu solchen Unterschieden kommt, muss man sich damit vertraut machen, wie ein Wettermodell grob funktioniert. Neben einigen komplizierten physikalischen Gleichungen fließen noch Anfangs- und Randbedingungen in die Modelle ein. Zusätzlich werden diverse Prozesse vereinfacht (parametrisiert), um die Rechendauer der Modelle geringer zu halten. Je mehr Prozesse parametrisiert werden, desto kürzer wird die Rechendauer, aber desto ungenauer wird das Ergebnis. Verschiedene Modelle arbeiten dabei mit verschiedenen Bedingungen und Parametrisierungen, sodass am Ende auch verschiedene Ergebnisse rauskommen. Während sich die Vorhersagen bei den großräumigen Strukturen des Luftdrucks sowie des Geopotentials auf den ersten Blick oft noch sehr ähneln, werden die Unterschiede mit kleiner werdendem Gebiet immer größer. Vor allem die Niederschläge sind dabei häufig noch unzureichend prognostiziert. Folgende vier Modelle werden betrachtet: ICON-D2 vom Deutschen Wetterdienst, GFS vom National Weather Service (USA), AROME von Meteo France und UK10 vom britischen Wetterdienst.

Abbildung 1 zeigt die erwarteten Niederschläge für den heutigen Donnerstag, den 18.08.2022 zwischen 14 und 20 Uhr. Die dargestellten Daten stammen bei den grob aufgelösten Modellen aus dem 8 Uhr Lauf vom gestrigen Mittwoch (17.08.2022). Die Lösung des feinaufgelösten ICON-D2 liefert der gestrige 11 Uhr Lauf. Auf den ersten Blick erkennt man, dass die Modelle hinsichtlich der Position und Intensität des Niederschlags verschiedenste Ergebnisse liefern. Das hauseigene Modell ICON-D2 legt den Schwerpunkt auf Österreich bis in den Süden Bayerns, einen weitern auf die Grenze zwischen Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz., sowie nördlich von Berlin. AROME bildet im Süden Deutschlands kaum Regen ab, stattdessen liegt der Schwerpunkt hier über der Dreiländergrenze zwischen Thüringen, Niedersachsen und Sachsen-Anhalt. Das amerikanische Modell GFS zeigt generell eine geringere Intensität und legt einen kleinen Schwerpunkt auf Sachsen. Nach dem Modell UK10 gäbe es im Nordosten Deutschlands kaum bis keine Niederschläge, stattdessen im Südwesten.

Kurz zusammengefasst: Jedes Modell legt die Schwerpunkte auf einen anderen Bereich von Deutschland, dabei liegen die maximalen Regenmengen zwischen 25mm und 79 l/qm/12h, was dann doch ein deutlicher Unterschied ist.

Sieht man sich für den gleichen Vorhersagezeitraum die neuen Modellrechnungen aus der vergangenen Nacht an (2 Uhr bzw. 5 Uhr Läufe), sehen die Prognosen schon wieder anders aus (Abbildung 2). Starten wir wieder mit ICON-D2: Diesmal liegen die Schwerpunkt über Frankreich südlich vom Saarland, ein weiterer vor allem in Oberösterreich und ein kleiner über Mitteldeutschland. Das französische Modell AROME zeigt im Vergleich zum gestrigen Lauf wesentlich geringere Niederschlagsmengen. Signifikante Mengen sind auf Basis dieser Datenlage vor allem in Vorarlberg zu erwarten. Dort wo im gestrigen Durchlauf noch der Schwerpunkt lag, ist nun kaum noch etwas zu sehen. Das GFS-Modell zeigt zum Vortag die geringste Veränderung. Der Schwerpunkt liegt weiterhin über Sachsen, wobei sich dieser aber nach Nordbayern ausgedehnt hat. Zudem ist ein weiter Schwerpunkt östlich von Berlin hinzugekommen. Die Regensummen werden beim GFS weiterhin als eher gering eingeschätzt. Bei dem britischen Modell UK10 fällt auf den ersten Blick auf, dass die Niederschlagshinweise nun zwar räumlich größere Gebiete einnehmen, die Mengen aber sehr viel geringer ausfallen.

Zusammengefasst: Die Niederschlagsvorhersage sieht sowohl innerhalb einer Modellkette als auch zwischen unterschiedlichen Modellen im Vergleich zum Vortag ganz verschieden aus.

Dies zeigt, dass nicht nur die Modelle untereinander, sondern auch innerhalb Schwankungen besitzen. Jeder Lauf entspricht einer Modellrechnung, mit angepassten Anfangswerten an den aktuellen Zeitpunkt vor der Berechnung. Je nach Modell gibt es mehrere Läufe am Tag, zum Beispiel alle zwölf oder alle drei Stunden. Durch das Anpassen der Bedingungen kann es ebenfalls zu Änderungen in der Vorhersage und somit zu verschiedenen Ergebnissen kommen. Genauer sieht man das an einem weiteren Beispiel, diesmal wird der 12-stündige Niederschlag des IFS-Modells des EZMW (Europäischen Zentrum für Mittelfristvorhersage) betrachtet. Die Vorhersage bezieht sich dabei auf Freitag, den 19.08.2022, 8 Uhr. In Abbildung 3 sind von rechts nach links vier verschiedene Durchläufe von IFS für die Mitte Deutschlands aufgeführt: 16.08., 2 Uhr, 16.08., 14 Uhr, 17.08., 2 Uhr und 17.08., 14 Uhr.

Beim ältesten der vier gezeigten Läufe (ganz rechts) werden die stärksten Niederschläge im Osten von Nordrhein-Westfahlen gezeigt. Dabei erstreckt sich das Gebiet bis nach Niedersachsen und in den Norden von Rheinland-Pfalz. Im Osten Deutschlands wird kaum etwas erwartet.

Die nächste Berechnung (zweites Bild von rechts) legt den Niederschlagsschwerpunkt über Niedersachsen und Norddeutschland. Während nun etwas stärkere Niederschläge in den ostdeutschen Bundesländern simuliert werden, fallen diese dafür im Westen schwächer aus.

Der Lauf von gestern Mittag (zweites von links) sagt fast keine Niederschläge mehr über Nordrhein-Westfahlen voraus, stattdessen liegt ein großer Schwerpunkt über der Grenze zwischen Niedersachsen und Sachsen-Anhalt, wobei laut den Berechnungen ein Maximum von 81 l/qm in 12 Stunden zu erwarten wäre.

Im jüngsten der vier Läufe (ganz links) erkennt man, dass sich das Niederschlagsgebiet, im Vergleich zum vorherigen Zeitpunkt, weiter nach Osten verlagert hat. Insbesondere Westdeutschland ist nun überhaupt nicht mehr von Niederschlägen betroffen. Was macht man nun bei diesem Chaos? Klar ist, dass man nicht nur auf ein Modell vertrauen sollte, sondern die Modelle miteinander zu vergleichen. Auch ein Blick auf vorherige Durchläufe kann dabei helfen eine allgemeine Entwicklung festzustellen. Prinzipiell ist es so, dass hochaufgelöste Modelle die vom Niederschlag betroffenen Regionen definierter und präziser angeben können, aber auch Modelle mit geringer Auflösung können die großräumige Entwicklung gut erfassen. Bei der Frage, welches Ereignis dann wirklich am wahrscheinlichsten ist, kann oft nur die Erfahrung helfen.

Abschließend lässt sich sagen: „Die Moral von der Geschichte: Böse Modelle gibt es nicht“ (eine Hommage an eine Dozentin der Uni Köln).

Praktikantinnen Jana Schitthof und Carolin Probst mit Dipl.-Met. Lars Kirchhübel

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 18.08.2022

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