Immer mal wieder sieht man in den Nachrichten Bilder von Orten an denen ein Tornado oder ein Hurrikan wütete. Beide hinterlassen meist eine Schneise der Verwüstung, worin unterscheiden sich dann eigentlich Hurrikans von Tornados? Hurrikans sind tropische Wirbelstürme – genauso wie Taifune und Zyklone. Wie es der Name schon vorgibt, entstehen sie in den Tropen. Über dem warmen Meer verdunsten große Mengen an Wasser, welches mit der warmen Luft aufsteigt, durch die Corioliskraft beginnt das Ganze sich zu drehen – auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeiger, auf der Südhalbkugel mit dem Uhrzeiger. Der Antrieb für einen solchen Wirbelsturm ist die feuchtwarme Luft über dem Ozean, über Land fehlt dieser Antrieb, wird also wieder schwächer. Hurrikans sind also großräumig (Rekord: 2200 km, 1979) und über dem Wasser auch langlebig (Rekord: 31 Tage, 1994). Ob der Sturm dann am Ende ein Hurrikan, ein Taifun oder ein Zyklon ist, entscheidet die örtliche Lage. Tropische Wirbelstürme über dem Atlantik oder Ostpazifik heißen Hurrikans, über dem Nordwestpazifik Taifune und über dem Südpazifik sowie dem indischen Ozean heißen sie Zyklone. Tornados hingegen entstehen auf andere Art und Weise und sind sehr viel kleiner (in der Regel bis einige hundert Meter Durchmesser) und kurzlebiger (in der Regel weniger als eine Stunde) als die tropischen Wirbelstürme. Tornados entstehen meist an einem Gewitter mit rotierendem Aufwind (Superzelle). Mitunter reicht die Rotation dieses Aufwindes bis zum Boden – es entsteht ein Wirbel, den man in der Folge als Tornado sichtbar wahrnehmen kann. Alleine im Jahr 2021 gab in den USA 1314 Tornados, wovon es vergleichsweise nur einige wenige in die Nachrichten hierzulande geschafft haben. Zum Vergleich: in Deutschland gab es im selben Jahr 41 bestätigte Tornados. Der Durchschnitt von 1991 bis 2010 liegt in den USA bei 1251 Tornados pro Jahr, das ist eine ganze Menge. Doch warum ist das so?

Für Tornados braucht es, wie oben beschrieben, Superzellen mit vertikaler Windscherung. Betrachtet man die Orographie der USA, so erkennt man, dass sich die nordamerikanischen Gebirge von Nord nach Süd erstrecken – an der Ostküste die Appalachen, im Westen die Rocky Mountains. Dazwischen ist es flach. Genau in dieser Ebene, den Great Plains, bildet sich ein Korridor, in dem sich ungehindert feuchtwarme Luft vom Golf von Mexiko nach Norden und kalte Polarluft nach Süden ausbreiten können, hinzu kommt die trockene Luft von der Luftströmung über die Rocky Mountains. Schieben sich diese Luftmassen nun übereinander, wobei sich die kühlere Luft über der wärmen befindet, kommt es zu großen Temperaturunterschieden mit der Höhe (labile Schichtung). An der Grenze der Luftmassen gibt es außerdem starke Unterschiede in der Windrichtung und -stärke. Da die Bedingungen für die Entstehung von Superzellen und Tornados auf diese Weise regelmäßig vor allem im Spätfrühling beziehungsweise Frühsommer erfüllt sind, kommt es dort insbesondere zu dieser Jahreszeit immer wieder zu Tornadoausbrüchen. In Deutschland sieht es anders aus, die feuchtwarme Mittelmeerluft kann nicht ungehindert nach Norden strömen; ihr stehen schlichtweg die Alpen im Weg. Somit bilden die Alpen für uns eine natürliche Barriere, die „explosive“ Luftmassengegensätze wie in Nordamerika verhindert und somit auch eine Vielzahl an tornadobringenden Gewitterzellen.

Praktikantin Carolin Probst in Zusammenarbeit mit M.Sc. Felix Dietzsch

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 16.08.2022

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Im Mai haben wir an dieser Stelle (siehe Thema des Tages vom 20.05.2022: https://t1p.de/ulycl) auf die ersten saisonalen Vorhersagen zur diesjährigen Hurrikansaison geschaut. Die Saison ist dabei vom National Hurricane Center (NHC) der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) auf den Zeitraum vom 01. Juni bis 30. November festgelegt worden. Im Juni und Juli haben sich insgesamt bisher drei benannte tropische Stürme gebildet (Alex, Bonnie und Colin). Für diesen Zeitpunkt in der Saison liegt diese Anzahl etwa im Durchschnitt. Die erste Augusthälfte blieb bisher noch ohne benannten Sturm. Aber wir steuern ohnehin erst auf den jahreszeitlichen Höhepunkt der Hurrikansaison zu. Im Allgemeinen wird die Spitzenaktivität erst in den Monaten von August bis Oktober, teils bis in den November erreicht.

In den vorsaisonalen Prognosen wurde mit einer Wahrscheinlichkeit von 65 Prozent mit einer überdurchschnittlichen Aktivität der tropischen Wirbelstürme im Atlantik und in der Karibik gerechnet. Sollte dies so eintreffen, wäre 2022 das siebte Jahr in Folge mit einer überdurchschnittlichen Sturmaktivität. Der aktualisierte NOAA Prognoseausblick von Anfang August festigt die Wahrscheinlichkeit für eine überdurchschnittliche Wirbelsturmbildung, wenngleich sie mit nunmehr 60 Prozent leicht zurückgeschraubt wurde, gefolgt von einer leicht gestiegenen 30 prozentigen Chance auf eine nahezu normale und einer nur 10 prozentigen Chance auf eine unterdurchschnittliche Saison. Dementsprechend wird in dieser Saison von 14 bis 20 benannten Stürmen, einschließlich der drei bereits registrierten im Juni und Juli, ausgegangen. Von jenen sollen sich etwa 6-10 zu Hurrikanen und davon wiederum 3 bis 5 mit einer größeren Intensität (Kategorie 3 oder höher) entwickeln. Die genaue Vorhersage der Anzahl, des Zeitpunktes sowie der Zugbahn und Stärke von Tropenstürmen und Hurrikanen hängt letztlich von den täglichen Wettermustern, den Orten der Sturmentstehung und den Steuerungsmustern ab. Diese Muster sind Wochen oder gar Monate im Voraus nicht vorhersehbar. Es handelt sich daher zunächst um eine Potentialabschätzung. In einer saisonalen Prognose ist es daher nicht möglich zuverlässig vorherzusagen, ob ein bestimmter Ort in dieser Saison von einem Wirbelsturm betroffen sein wird.

Die nur leichten Verschiebungen in den Wahrscheinlichkeitsaussagen zur Hurrikanaktivität zeigen, dass insgesamt die Grundzutaten für eine regere Aktivität im Vergleich zur Maiprognose erhalten geblieben sind. Die gegenwärtigen atmosphärischen Bedingungen in der Hauptentwicklungsregion im Atlantik sind im Allgemeinen günstig für die Entwicklung von Hurrikanen und einige dieser Bedingungen werden voraussichtlich in den Monaten August bis Oktober anhalten. Die Hauptentwicklungsregion erstreckt sich über den tropischen Atlantik und das Karibische Meer. Für eine aktive Hurrikansaison spricht außerdem die in diesem Jahr außerordentlich überdurchschnittliche Aktivität des westafrikanischen Monsuns. Die dort entstehenden tropischen Wellen laufen in der Regel in den Ostatlantik aus. Diese Wellen begünstigen dann die Entwicklung von tropischen Stürmen und Hurrikanen.

Auch auf den tropischen Pazifik gilt es zu schauen, um die Prognose der Hurrikanaktivität zu präzisieren. Die bereits vor der Saison aktive La Nina Phase (periodische Abkühlung des tropischen Ost- und Zentralpazifiks) hält mit über 60 Prozent Wahrscheinlichkeit auch in den nächsten drei Monaten an. Für ein Umkippen in die El Nino Phase besteht praktisch keine Chance. La Nina ist nicht nur förderlich für eine regere Sturmsaison im Atlantik, sondern erhöht auch die Chance für intensivere, größere Hurrikane der Kategorie 3 oder höher. So wird durch die La Nina Konfiguration im Atlantik in aller Regel eine verringerte vertikale Windscherung (Richtungs- und Geschwindigkeitsänderung mit der Höhe) und eine höhere Instabilität der Atmosphäre gefördert. Beide Bedingungen sind förderlich damit sich Gewitterwolken stärker zusammenballen und zu einem Wirbelsturm formieren können.

Ein Faktor der gegebenenfalls eher für eine normale Hurrikansaison sprechen könnte, ist die derzeitige Meeresoberflächentemperatur. Ab einer mehr als 27 Grad warmen Meeresoberfläche wird durch Verdunstung besonders effektiv Energie und tropische Feuchtigkeit für die Entwicklung von tropischen Systemen bereitgestellt. Die aktuelle Meeresoberflächentemperatur im tropischen Atlantik und der Karibik liegt derzeit über 27 Grad (siehe Abbildung: https://t1p.de/k32l0). Damit bewegen sie sich nur leicht über dem langjährigen Durchschnitt. In den letzten zwei Monaten waren sie phasenweise sogar leicht unterdurchschnittlich. Die aktuellen Prognosen der Meeresoberflächentemperatur gehen für den Rest der Saison auch eher von Werten nahe dem Durchschnitt aus. In der Maiprognose wurde noch eine deutlich überdurchschnittliche Meeresoberflächentemperatur erwartet.

Nichtsdestotrotz ist in der Zusammenschau der beschriebenen Faktoren noch genügend Potential für eine aktive Hurrikansaison in den nächsten rund drei Monaten vorhanden. Sobald die Saison Fahrt aufnimmt, werden Sie sicher an dieser Stelle über besonders ausgeprägte oder schadensträchtige Wirbelsturmexemplare lesen können.

M.Sc.-Met. Sebastian Altnau

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 14.08.2022

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„Ist das schon der Klimawandel?“ oder „Ist das eine Folge der Erderwärmung?“ Diese Fragen haben Sie sich wahrscheinlich auch schon gestellt, sei es bei Wetterkatastrophen in Deutschland und der ganzen Welt oder vielleicht sogar bei Unwettern vor Ihrer Haustür. Aber gibt es einen Zusammenhang zwischen der globalen Erderwärmung und der Häufigkeit und Intensität von meteorologischen und klimatologischen Extremen?

Mit dieser Frage beschäftigt sich die sogenannte „Attributionsforschung“, deren Vorgehensweise wir im Thema des Tages vom 4. August (siehe Link am Ende des Textes) erläutert haben. Kurz zusammengefasst lässt sich mit Attributionsstudien abschätzen, inwieweit der Klimawandel für das Auftreten individueller Wetterextreme verantwortlich ist. In diesem noch sehr jungen Forschungsfeld der Klimatologie vergleicht man die Ergebnisse zweier Klimamodell-Studien. Während bei der einen nur natürliche Klimaantriebe eingehen, werden bei der anderen zusätzlich vom Menschen verursachte Einflüsse berücksichtigt.

Heute stellen wir die wesentlichen Ergebnisse zweier Attributionsstudien* zu Wetterextremen der jüngeren Vergangenheit vor.

Als erstes Beispiel betrachten wir die extreme Hitzewelle Ende Juli 2019 in Deutschland und Frankreich. Damals wurden in Deutschland an drei aufeinanderfolgenden Tagen Temperaturen über 40 Grad gemessen, am 25. Juli gegipfelt mit einem neuen Deutschlandrekord von 41,2°C (Tönisvorst und Duisburg-Baerl). Weitere 22 deutsche Wetterstationen erfassten 40°C oder mehr. Noch heißer war es in Frankreich mit 42,6°C in Paris-Montsouris (vorheriger Rekord 40,4°C).

In der dazu durchgeführten Attributionsstudie wurde ein dreitägiger Tagesmittelwert betrachtet, da in diesem auch die nächtliche Abkühlung als wesentlicher Faktor für die gesundheitliche Belastung eingeht. Man fand heraus, dass unter heutigen Klimabedingungen im Zentrum der Hitzewelle (z.B. Frankreich) nur alle 50 bis 150 Jahre und in den Randlagen (z.B. Deutschland) alle 10 bis 30 Jahre mit einer vergleichbaren Hitze zu rechnen ist. Ohne Klimawandel wären die erreichten Temperaturen ganze 1,5 bis 3 Grad niedriger ausgefallen! Zudem beschreibt die Studie, dass sich die Eintrittswahrscheinlichkeit für eine derartige Hitzewelle durch den Klimawandel etwa um den Faktor 10 erhöhte. In anderen Worten: Eine Hitzewelle, die in der vorindustriellen Zeit statistisch gesehen nur alle 100 Jahre vorkam (d.h. etwa einmal in einem Menschenleben), erleben wir heutzutage alle zehn Jahre und in einigen Jahrzehnten wohl alle drei Jahre. Mit weiter fortschreitender Erderwärmung werden solche Hitzeperioden also höchstwahrscheinlich zur Normalität werden. Zunehmende gesundheitliche Risken und mehr Hitzetote werden die Folge sein.

Ähnliche Ergebnisse ergaben übrigens auch Studien zur Hitzewelle im Jahr 2003. Und auch bei der extremen Hitzewelle über Westeuropa vor wenigen Wochen zeigt eine Attributionsstudie der Universität Oxford am Beispiel England, dass die Erderwärmung diese (konservativ geschätzt!) um mindestens das Zehnfache wahrscheinlicher gemacht hat. Am 19. Juli wurde mit 40,3°C erstmals in England die 40-Grad-Marke geknackt (vorheriger Landesrekord: 38,7°C). Ohne Klimawandel wären solche Temperaturen in England extrem unwahrscheinlich gewesen (bestenfalls alle 1000 bis 10000 Jahre).

Als zweites widmen wir uns dem Starkregenereignis vom Juli vergangenen Jahres, das eine verheerende Flutkatastrophe an den Flüssen Ahr, Erft und Maas auslöste und in Deutschland und Belgien hunderte Todesopfer forderte. Am 13. und 14. Juli 2021 kam es in Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz und Teilen von BeNeLux über einem recht großen Gebiet zu extremen Niederschlägen. An einigen Messstationen wurden die bisherigen 24-stündigen Rekordwerte deutlich übertroffen, wobei ein Großteil des Regens sogar innerhalb von nur etwa 12 Stunden gefallen ist.

Man fand in einer Attributionsstudie zunächst heraus, dass unter den heutigen klimatischen Bedingungen in dieser und ähnlichen Regionen in West- und Mitteleuropa durchschnittlich nur alle 400 Jahre ein vergleichbares Regenereignis zu erwarten ist. Verglichen mit einem 1,2 Grad kühleren globalen Klima hat sich die Intensität eines Starkregenereignisses dieser Größenordnung (bezogen auf die maximale 24-stündige Regenmenge) in der Sommersaison bereits um 3 bis 19% erhöht. Bei einer vergleichbaren Wetterlage in der vorindustriellen Zeit wäre also weniger Regen gefallen. Auch die Wahrscheinlichkeit für ein solches Regenereignis hat sich um den Faktor 1,2 bis 9 erhöht. Das heißt, dass im schlimmsten Fall bereits heutzutage ein derartiger Starkregen durch den Klimawandel 9 Mal wahrscheinlicher geworden ist. Die große Spanne zeigt zwar, dass Attributionsstudien noch mit größeren Unsicherheiten behaftet sind, der Trend hin zu häufigerem Auftreten extremer Regenfälle wird daraus dennoch ersichtlich. Ein 2 Grad wärmeres Klima als das der vorindustriellen Zeit (0,8 Grad wärmer als heute) würde laut der Studie zu einer weiteren Verstärkung der Niederschlagsintensität um 0,8 bis 6% führen. Auch die Eintrittswahrscheinlichkeit nimmt nochmals um einen Faktor von 1,2 bis 1,4 zu. Erreicht die Erderwärmung in der Zukunft 2 Grad, werden demnach Starkregenfällen wie jene im vergangenen Jahr 20% bis 40% wahrscheinlicher.

Und was heißt das für die Beantwortung unserer Ausgangsfragen? Nun – man kann von einem einzelnen Ereignis zwar nicht darauf schließen, dass „das der Klimawandel war“. Allerdings zeigen die Attributionsstudien, dass sowohl die Intensität als auch die Häufigkeit solcher Starkregenfälle und Hitzewellen bereits heute zugenommen haben und wahrscheinlich weiter zunehmen werden. Es ist also in Zukunft öfter mit solchen und möglicherweise noch heftigeren Extremen zu rechnen.

* Für weitere Informationen zu Methoden und Ergebnissen der Attributionsstudien sind die Links zu den Publikationen am Ende des Textes angefügt.

Dr. rer. nat. Markus Übel (Meteorologe)

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 12.08.2022

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Das vielerorts sehr trockene und hochsommerliche Wetter setzt sich auch in dieser Woche fort. Dafür verantwortlich ist eine umfangreiche Hochdruckzone namens „Oscar“, die sich mit verschiedenen Schwerpunkten von den Azoren über die Britischen Inseln und die Nordsee bis nach Nordwestrussland erstreckt. Diese drängt aktuell atlantische Tiefausläufer zuverlässig nach Norden ab. Während also in den kommenden 24 Stunden an der Küste Norwegens strichweise über 100 Liter pro Quadratmeter (kurz: l/qm) Regen fällt, setzt sich bei uns das vielfach sonnige und hochsommerlich warme Wetter fort.

Hoffnung auf großflächige Niederschläge gibt es in Deutschland weiterhin keine und somit ist auch eine Linderung der aktuell vorherrschenden Trockenheit nicht in Sicht. Dabei wäre eine längere „Abkühlung“ dringend nötig.

Dies zeigt auch die bisherige Niederschlagsbilanz des Sommers. Im Flächenmittel kamen seit 01. Juni 2022 rund 103 Liter pro Quadratmeter vom Himmel. Was in Norwegen jetzt innerhalb eines Tages niedergeht, sah Deutschland also in 2,5 Monaten. Auch der Vergleich zu anderen trockenen Sommern in Deutschland spricht Bände: Im Jahr 1911 fielen im Schnitt 124 l/qm, im Jahr 2018 waren es knapp 130 l/qm. Theoretisch ist es also noch möglich, dass der aktuelle Sommer rekordverdächtig wird. Im klimatologischen Mittel (1961-1990) sollen hierzulande übrigens im Flächenmittel 239 l/qm an Regen fallen. Davon gab es bisher erst rund 43%.

Wann ist der nächste Regen nun in Sicht?

Am Freitag und am Wochenende nähert sich von Osteuropa her ein Tief, das meist nur in höheren Luftschichten ausgeprägt ist. Dadurch bilden sich im Osten und Südosten tagsüber einige Quellwolken, aus denen es zumindest vereinzelt auch mal schauern oder blitzen kann. Flächige Niederschläge werden aber erst einmal nicht erwartet. Stattdessen legen die Höchstwerte im Wochenverlauf bei viel Sonnenschein noch etwas zu und steigen im Westen auf Werte von rund 34 Grad.

Zum Start in die neue Woche deutet sich in den aktuellen Modellprognosen ein möglicher „Lichtblick“ in Form eines Wetterwechsels an. Dann könnte auch bei uns tiefer Luftdruck vom Nordostatlantik her wieder vermehrt für Schauer und Gewitter sorgen. Wie viel Regen der tiefe Luftdruck bringt, ist allerdings noch sehr unsicher. Dies zeigt sich deutlich, wenn man den gestrigen Modelllauf des IFS (Wettermodell des Europäischen Zentrums für Mittelfristvorhersage) mit dem heutigen Vergleich. Dargestellt in der Grafik zum Thema des Tages (siehe https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2022/8/10.html) sind dabei die akkumulierten Niederschlagsmengen bis Donnerstag in einer Woche (18.08.2022). Insbesondere im Süden und Osten konnte man nach dem gestrigen Lauf (linke Abbildung) noch gebietsweise 20 bis 30 l/qm erwarten, in der Spitze waren es am Alpenrand sogar über 80 l/qm. Den aktuellen Modellprognosen vom 10.08. nach zu urteilen, bleibt es im Osten nun nahezu vollständig trocken, am Alpenrand werden örtlich noch rund 10 l/qm vorhergesagt.

Das Fazit? Die Chancen auf Regen sind in der kommenden Woche durchaus gegeben. Die Hoffnung stirbt ja bekanntlich zuletzt. Für eine detaillierte Beschreibung des Wetterablaufs ist es aber aus heutiger Sicht noch etwas zu früh.

MSc.-Met. Sebastian Schappert

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 10.08.2022

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Jedes Jahr von Anfang bis Mitte August ist es wieder so weit. In den klaren Nächten lassen sich zahlreiche Sternschnuppen beobachten. Sie gehören zum wohl bekanntesten Meteorstrom, den Perseiden. Im Volksmund werden sie auch „Tränen des Laurentius“ genannt, weil sei um den 10. August herum auftreten, und es sich dabei um den Namenstag des heiligen Laurentius von Rom handelt. Sie entstehen durch die Auflösungsprodukte des Kometen 109P/Swift-Tuttle, der auf seiner Bahn um die Sonne Staub hinterlassen hat. Jedes Jahr um den 12. August kreuzt die Erde diese Kometenbahn, wobei die Staubkörner, die kaum einen Millimeter groß sind, in die Erdatmosphäre eindringen. Sie verglühen in der Hochatmosphäre und ionisieren dabei die Luft, was zur Leuchterscheinung führt, die wir Sternschnuppe oder Meteor nennen. Die Meteore kommen dabei scheinbar aus dem Sternbild Perseus, das dem Meteorstrom seinen Namen gibt und am Abend tief im Nordosten zu finden ist und bis zum Morgen im Osten höher steigt. Als Orientierung kann der sehr helle „Stern“, den man derzeit im Osten sieht, dienen. Es handelt sich dabei um den Planeten Jupiter. Von dort aus geht man auf gleicher Höhe noch etwas Richtung Norden. Um die Sternschnuppen beobachten zu können, genügt es, wenn man grob in diese Richtung blickt.

Die Perseiden sind nicht der einzige Meteorstrom, der im Laufe eines Jahres auftritt. Die Geminiden, die Mitte Dezember auftreten, sind in Anzahl und Helligkeit weitaus beeindruckender. Sie sind jedoch im Vergleich zu den Perseiden relativ unbekannt, da man sich in den kalten Winternächten in der Regel nicht lange draußen aufhält.

Das Maximum der Perseiden erreicht uns in der Nacht vom 12. auf den 13. August gegen 3 Uhr morgens. In diesem Jahr wird jedoch eine unterdurchschnittliche Aktivität mit etwa 100 Meteoren pro Stunde erwartet. Diese 100 Meteore wird man bei Weitem nicht alle sehen. Viele sind zu lichtschwach. Hinzu kommt noch, dass dieses Jahr der Vollmond die Beobachtung erschwert. Bei der Beobachtung sind erfahrungsgemäß etwa 2-3 helle Sternschnuppen in 10 Minuten realistisch. Seit 2018 weisen die Perseiden ein zweites, stärkeres Maximum auf, das diesmal allerdings in die Vormittagsstunden fällt und somit nicht beobachtet werden kann. Auch wenn die Bedingungen nicht optimal sind, so lohnt sich auch vor dem Maximum ein Blick in den Himmel in den nächsten Nächten, denn der Aktivitätszeitrum erstreckt sich vom 17. Juli bis 24. August, sodass sich bereits vor dem Maximum zahlreiche Sternschnuppen beobachten lassen. Die nächsten Nächte werden zudem in Deutschland weitestgehend klar. Ob in der Nacht zum Freitag im Südosten ein paar Wolken im Südosten den Blick zum Himmel trüben, ist noch unsicher.

Dipl.-Met. Christian Herold

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 08.08.2022

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