Die Zyklogenese von DENISE begann am 21. November über dem Norden bzw. der Mitte Italiens sowie der Adria. Die Entwicklung fand an der südlichen Flanke des ursprünglich auf den Namen VALERIE getauften Tiefdruckkomplexes, welches sich zu diesem Zeitpunkt über den Britischen Inseln befand, statt. Ursächlich für die Entwicklung war ein dazugehöriger Tiefdruckkomplex in der Höhe, an dessen südlicher Flanke ein Randtrog in den westlichen Mittelmeerraum vordrang. Innerhalb dieses Trogs gelangten kühle Luftmassen nach Süden und begünstigten die voranschreitende Zyklogenese.

Der Kerndruck fiel im Laufe des 22. November für mehrere Stunden unter 990 hPa. Bis zum Abend zog das Tiefdruckgebiet bis zur nördlichen Adria. Auf der Rückseite kamen starke Mistralwinde in Gang, die sich in Form von schweren Sturmböen bis hin zu Orkanböen auch in Richtung Sardinien und Korsika ausdehnten. Die höchste Windgeschwindigkeit wurde hierbei mit mehr als 140 km/h an der exponiert gelegenen Station Cap Pertusato gemessen.
Der Mistral ist ein böiger und kalter Fallwind, der durch die Kanalwirkung des Rhonetals in Südfrankreich weitere Beschleunigung erfährt.
Auch der Scirocco kam an der südlichen Flanke des Tiefdruckgebietes in Gang, wobei es sich hierbei um einen heißen und trockenen Wüstenwind im Mittelmeerraum handelt. Dieser äußerte sich unter anderem durch den Transport von Saharastaub in Richtung Griechenland.
Aufgrund der hohen Windgeschwindigkeiten tobten meterhohe Wellen über das Mittelmeer. Des Weiteren sorgten die starke Flut in Kombination mit einem starken Wind, der das Wasser von Osten in Richtung Adriaküste drückte, für eine Sturmflut. In der Stadt Venedig kam es zu einem Acqua alta (italienisch für hohes Wasser), das jährliche winterliche Hochwasser, bei dem unter anderem der berühmte Markusplatz regelmäßig unter Wasser steht. Das seit 2020 bestehende Hochwasserschutzsystem MOSE wurde auf eine Bewährungsprobe gestellt und konnte eine noch größere Überschwemmung verhindern.

Wie eingangs erwähnt, sorgte DENISE nicht nur für Wind auf dem Mittelmeer und an dessen Küsten. Die Advektion warmer und feuchter Luftmassen an der Ostflanke des Tiefdruckgebietes löste starke Niederschläge insbesondere in der Po-Ebene aus, wobei örtlich dreistellige Niederschlagsmengen innerhalb von 24 Stunden gemessen werden konnten. Anders als zunächst angenommen, drehten die Winde weiter südlich gen Osten und drückten daher die feuchtwarmen Luftmassen nicht gegen den Alpenhauptkamm. Daher kam es auch nicht zu einer ausgeprägten Staulage an den Südalpen, was unter Mithilfe des orografischen Auftriebs zu hohen Neuschneemengen hätte führen können. Dennoch kamen entlang des Alpenhauptkamms Neuschneemengen von mehr als 40 cm innerhalb von 24 Stunden zusammen.

M.Sc. Tanja Sauter
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 24.11.2022
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Sicherlich konnten Sie es in den vergangenen Wochen auch schon mal beobachten: Kondenswasser an der Fensterscheibe. Auch der Autor dieses Textes wurde schon das ein oder andere Mal Zeuge davon, als er beim frühmorgendlichen Blick aus dem Kinderzimmerfenster (jaja, ein Langschläfer ist er nicht gerade, der Kleine…) unzählige Tröpfchen an der Scheibe sah – allerdings nicht innen, wie noch in der alten Wohnung üblich, sondern außen! Um physikalisch erklären zu können, warum es zu dieser Tröpfchenbildung kommt, muss man sich mit der relativen Feuchtigkeit der Luft beschäftigen.

Die relative Luftfeuchte beschreibt das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen und dem maximal möglichen Wasserdampfgehalt des betrachteten Luftvolumens (meistens 1 m³ Luft) und wird üblicherweise in Prozent angegeben. Eine relative Luftfeuchte von 100 % bedeutet also, dass die Luft genauso viel Wasserdampf enthält, wie es ihr maximal möglich ist. Sie ist dann gesättigt und kann keinen weiteren Wasserdampf mehr aufnehmen. Wird dann doch noch Wasserdampf zugeführt oder kühlt die Luft ab, kondensiert dieser überschüssige Wasserdampf und es entstehen Tröpfchen. In freier Wildbahn kann man das zum Beispiel bei der Bildung von Tau, Nebel oder Wolken beobachten.

Wie viel Wasserdampf nun ein bestimmtes Luftvolumen aufnehmen kann, hängt von der Lufttemperatur ab. Wärmere Luft kann dabei mehr Wasserdampf aufnehmen als kältere. Während beispielsweise 1 m³ Luft bei 11 Grad rund 10 g Wasserdampf speichern kann, sind bei 0 Grad nur noch maximal 5 g möglich. Bei -5 Grad, wie sie in der Nacht zum heutigen Dienstag in der Niederlausitz gemessen wurden, reichen sogar schon rund 3 g Wasserdampf um 1 m³ Luft „satt“ zu bekommen.

Übertragen wir das mal auf die Fensterscheibe und zwar zunächst auf die Innenseite: Vor allem im Winterhalbjahr gehören Fensterscheiben mit zu den kältesten Stellen eines Raums, d.h. die Luft, die sich direkt am Fenster befindet, hat eine niedrigere Temperatur als beispielsweise die in der Mitte des Raums. Da die Wasserdampfmenge in einem Raum aber im Groben und Ganzen überall gleich ist, ist die relative Luftfeuchte direkt am Fenster am höchsten und somit auch die Neigung zur Kondensation. Um dies so gut wie möglich zu verhindern, stehen Heizungen auch häufig unter den Fenstern.

Damit dieses Kondenswasser nicht zum Problem wird (Stichwort Schimmelbildung), ist es wichtig, der erhöhten relativen Luftfeuchte an bestimmten Stellen im Raum entgegenzuwirken – zum Beispiel indem man mehrmals täglich für wenige Minuten stoßlüftet. Dadurch gelangt zwar kühlere Luft in den Raum, die sich aber mit der Raumluft und der unmittelbar am Fenster vorhandenen, sehr feuchten Luft vermischt. In der Folge sinkt die relative Luftfeuchte in Fensternähe und damit auch die dortige Gefahr der Schimmelbildung deutlich. Betrachtet man dagegen den gesamten Raum, so steigt dort die Luftfeuchtigkeit aufgrund des Temperaturrückgangs etwas an – aber nur kurzzeitig! Denn durch das Heizen kommt die Temperatur der Raumluft rasch wieder auf Touren, während es für ihre relative Feuchtigkeit abwärtsgeht.

Und wie kommt es zur Tröpfchenbildung an der Fensteraußenseite? Physikalisch passiert genau dasselbe: Ist die Scheibe kälter als die Umgebungsluft, wird auch die Temperatur der Luft direkt an der Scheibe unter Umständen so weit abgekühlt, dass Kondensation eintritt und sich die Tröpfchen an der Scheibe ablagern – genauso verhält es sich übrigens auch auf den Autoscheiben.

Im Gegensatz zur Fensterinnenseite ist das Kondenswasser an der Außenseite kein Problem, sondern sogar eher ein Qualitätsmerkmal. Es zeugt nämlich von einer guten Dämmung. Denn bei guter Isolierung wird kaum Wärme von innen nach außen geleitet und die Außenscheibe kann entsprechend stark abkühlen.

Dipl.-Met. Tobias Reinartz
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 22.11.2022
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Vor beinah fünf Jahren, am 10. Dezember 2017, empfingen die Buffalo Bills die Indianapolis Colts in ihrem heimischen Highmark Stadium in Orchard Park, einem Örtchen knapp südlich von Buffalo. Das Spiel fand inmitten eines Schneesturmes statt, der durch den sogenannten Lake Effect ausgelöst wurde. Dabei fielen in Orchard Park insgesamt 42 cm (16.7 inches) Schnee, davon alleine 20 bis 23 cm (8-9 inches) während des über drei Stunden dauernden Spieles. Der starke Schneefall in Verbindung mit starken Winden machte die Übertragung und Kommentierung des Spieles aufgrund der schlechten Sichtverhältnisse zu einer Herausforderung. Aber auch die Spieler auf dem Platz hatten mit den Bedingungen zu kämpfen. Die Hausherren entschieden schließlich nach mauer Punkteteilung erst in der Verlängerung die Partie für sich. Das Match ging unter dem Namen „Snow Bowl“ (in Anlehnung an den Super Bowl) letztendlich in die Football-Annalen ein.

Ein neuerlicher „Snow Bowl“ für den heutigen Sonntag wurde jedoch frühzeitig abgesagt, denn das Stadion in Orchard Park ist inzwischen von Schneemassen begraben. Die Liga entschied daher schon am Donnerstagabend, dass die Bills aus Sicherheitsgründen ihr heutiges Heimspiel gegen die Cleveland Browns in der 350 km westlich gelegenen Stadt Detroit im überdachten Stadion der Lions austragen müssen.

Ursache für die teils massiven Schneemengen im Bundesstaat New York ist ein seit Donnerstag anhaltendes und intensives „Lake Effect Snow“ Event. Dieses brachte und bringt immer noch insbesondere in den östlichen Küstenregionen der Großen Seen in den Vereinigten Staaten und Kanada enorme Schneemassen, die inzwischen erste historische Marken geknackt haben. Besonders betroffen ist einmal mehr die Region rund um Buffalo am östlichen Ende des Eriesees sowie die Region rund um Watertown am Ontariosee. Bis zum gestrigen Samstag wurden knapp östlich von Watertown gut 180 cm (72.3 inches), in Orchard Park schon beinahe 2 Meter Schnee (77 inches) registriert. Noch nie seit Beginn der Aufzeichnungen kam im Bundesstaat New York an einem bzw. zwei Tagen so viel Schnee zusammen. Und auch heute schneit es in den Regionen kräftig weiter. Dementsprechend gibt es dort starke Einschränkungen auf und neben den Verkehrswegen.

Die wichtigsten Fakten zum „Lake Effect Snow“ wurden im gestrigen Thema des Tages bereits erörtert (siehe Link). Ein paar ergänzende Details zur vorherrschenden Wetterlage und Ergänzungen zum Lake Effect sollen heute noch dazu kommen.
Auslöser für die derzeitigen Schneefälle ist ein hartnäckiges Wettermuster, dass sich mit Blick auf höhere Luftschichten erkennen lässt. Über dem Osten des nordamerikanischen Kontinents hat sich seit der zweiten Wochenhälfte ein umfangreicher und weit nach Süden ausgreifender Trog eingenistet (siehe animierte Abbildung 1). Damit einhergehend wird aus dem Norden Kanadas anhaltend hochreichend arktische Polarluft über die offenen Gewässer der Großen Seen geführt. Erst im heutigen Tagesverlauf und in der Nacht zum Montag zieht der Trog allmählich ostwärts ab.

Jetzt kennen wir den großskaligen, synoptischen Antrieb. Doch was macht die Schneefälle besonders intensiv? Aus dem Thema des Tages von gestern wissen wir, dass, je größer die Temperaturdifferenz (mindestens 13 Kelvin) zwischen den Wasseroberflächen und Höhen von rund 1500 m ist, umso mehr Energie steht für kräftige und langlebige Niederschlagsbänder zur Verfügung. Aktuell sind die Großen Seen mit +4 bis +10 Grad für die Jahreszeit noch ziemlich warm.

Im Gegensatz waren beispielhaft am gestrigen Samstag in 1500 m (850 hPa) -10 bis -15 Grad vorherrschend (Abbildung 2). Summa summarum sind demnach Differenzen von 14 bis 25 Kelvin vorherrschend, die besonders viel Energie für die Bildung von intensiven und teils gewittrig durchsetzten Schneeschauerstraßen bereitstellen. Dabei wurden häufig pro Stunde Neuschneeraten von 5 bis 10 cm (2-3 inches), in einigen Fällen auch 10 bis 15 cm (5 inches) oder darüber beobachtet.

Eine weitere Schlüsselkomponente bei der Bestimmung von besonders betroffenen Küstengebieten beim „Lake Effect Snow“ ist die Windrichtung. Aufgrund der geringen Breite der Niederschlagsbänder von meist nur wenigen Kilometern kann ein bestimmtes Gebiet im Schnee versinken, während in der unmittelbaren Nachbarschaft deutlich weniger oder gar kein Schnee fällt. Zudem ist der sogenannte „Fetch“ entscheidend, der die Wirklänge des Windes über die offene Wasserfläche beschreibt. Je länger die Strecke ist, desto größer ist die Menge an Wärme und Feuchtigkeit, die dem See entnommen werden kann.

Der „Fetch“ sollte typischerweise mindestens 100 km betragen, damit der Luft ausreichend Wärme und Feuchtigkeit für die Entwicklung der Schneeschauerstraßen zugeführt werden kann. Für den Eriesee und den Ontariosee ist der „Fetch“ bei einem südwestlichen bis westlichen Wind besonders lang. Abbildung 3 zeigt eine Animation der Windrichtung und Böen in Kombination mit dem Bodendruck aus dem ICON 13- Modell für den gestrigen Samstag und heutigen Sonntag. In Verbindung mit einem Bodentrog drehte am gestrigen Samstag die Strömung vorübergehend auf Südwest, sodass die Schneeschauerstraßen am Eriesee etwas stärker in den Norden Buffalos und am Ontariosee zu den Niagarafällen gerichtet waren.

Heute hingegen hat der zudem stürmische Wind wieder vermehrt auf West gedreht, sodass die östlichen und südöstlichen Küstenregionen bei Buffalo und Watertown wieder im Fokus der heftigsten Schneefälle liegen. Bis in die Nacht zum Montag werden strichweise noch einmal 30 bis 50 cm, lokal auch mehr erwartet.

M.Sc. (Meteorologe) Sebastian Altnau
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 20.11.2022
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Derzeit duellieren sich Tief REGINA bei den Britischen Inseln und Hoch ERIK über Skandinavien um die Vorherrschaft über Europa. Dabei schiebt ERIK auf der Südflanke kalte Luft aus Sibirien nach Mitteleuropa. Auf der anderen Seite transportiert REGINA milde Atlantikluft von Westen dagegen. Die Luftmassengrenze liegt dabei direkt über Deutschland. Zumindest vorübergehend scheint ERIK mit seiner Kaltluft stärker zu sein, da sich die Luftmassengrenze langsam vom Nordosten in die Mitte verlagert. Allerdings schafft es die Kaltluft nur etwa bis zur Linie Eifel-Bayerischer Wald. Wenn dann ab Sonntag Tief TATJANA mit Ihrem wellenden Frontenzug ins Spiel kommt, hat der aufgeriebene ERIK mit seiner Kaltluft keine Chance mehr. Demnach bleibt der Winter nur auf Stippvisite. Insgesamt wird aber nach dem Winterintermezzo das Temperaturniveau der vergangenen Tage nicht mehr erreicht und pendelt sich auf für die Jahreszeit normale Werte ein.

Bei dem Duell der Luftmassen spielen aber nicht nur die Temperaturen eine Rolle. Im Umfeld der Luftmassengrenze sind auch viele Phasen des Wassers vertreten. Demnach fällt auf der kalten Seite Schnee und auf der warmen Seite Regen, dazwischen oftmals auch eine Mischform. Bei nächtlichen Auflockerungen bzw. Aufklaren in der kalten Luft sinken die Temperaturen in den frostigen Bereich, sodass auch Eis in Form von gefrierender Nässe mitmischt.
Bei der Diskussion über das Akkumulieren des Schnees (Schneezuwachs, Schneehöhe) oder des nächtlichen Gefrierens gibt es aber einen gewichtigen Gegenspieler. Durch die milden Temperaturen der letzten Wochen ist der Boden noch sehr warm, sodass der der Schnee von unten rasch tauen wird. Eine nachhaltige Schneedecke ist demnach nur in den höheren Lagen oder im Nordosten zu erwarten. Kurzzeitig ist bei kräftigen Schneefällen aber auch eine geschlossene Schneedecke bis in tiefe Lagen in der Mitte des Landes möglich. Derzeit zeigen die Modelle vom Rothaargebirge über Nord- und Mittelhessen sowie Thüringen hinweg bis zur Oberpfalz und dem Bayerischen Wald die stärksten Schneefälle. Bei einem kalten Boden könnten im Hochwinter vom Hochsauerland bis zur Rhön sowie im Thüringer Wald durchaus 5 bis 15, gebietsweise bis 20 cm Schnee liegen bleiben. Aber nach den milden Wochen reicht es derzeit in tiefen Lagen höchstens kurzzeitig für eine Schneedecke. In mittleren Lagen könnten sich über wenige Stunden zumindest bis 3 cm anhäufen, in höheren Lagen und im Stau sind auch bis 10 cm möglich. Zudem kann es im Nordosten einwintern, da dort sogar tagsüber die Temperaturen nur wenig über dem Gefrierpunkt liegen und die Schneeschauer zumindest eine geringe Schneedecke hervorbringen können. Weitere Infos zum vorübergehenden Wintereinbruch können auch dem Thema des Tages vom gestrigen Donnerstag, 17.11.22 entnommen werden.

Insgesamt ist es also höchste Zeit für Winterreifen. Die viel zu milden Temperaturen haben die O bis O-Regel etwas vernebelt. Die meisten Kraftfahrzeughalter verzichteten wegen der wenig winterlichen Witterung der letzten Wochen bisher auf einen Reifentausch. Doch wie schnell der Winter mal zuschlagen kann, wird nun deutlich. Sollte es bei Schnee oder Glätte zu Unfällen durch Autos mit Sommerreifen kommen, so setzen die Autofahrer neben ihrem Leben auch ihren Versicherungsschutz teilweise oder sogar ganz aufs Spiel. Die Kaskoversicherung kann mit dem Verweis auf grob fahrlässiges Verhalten einen Teil der Leistung verweigern. Wenn ein Unfall auf falsch aufgezogene Reifen zurückzuführen ist, nimmt die Kfz-Haftpflichtversicherung den Fahrer in Mithaftung.
Autoreifen sind das Bindeglied zwischen Fahrzeug und Fahrbahn. Sie beeinflussen maßgeblich das Fahrverhalten eines Fahrzeugs. Reifen werden insbesondere auf die Beschaffenheit des Untergrundes, die Temperatur und die Belastung ausgelegt. In Mitteleuropa fahren Autos meist auf asphaltierten Straßen mit einer Oberflächentemperatur zwischen -15 °C und +60 °C. „Sommer“-Gummimischungen verhärten bereits bei niedrigen Plusgraden, wodurch sich die Haftung auf der Straße spürbar reduziert. Winterreifen bleiben in diesem Temperaturbereich weich und verfügen über ein spezielles Lamellen-Profil, das auf Schnee und Eis besonders gut greift – also bei Witterungsbedingungen, die überall in Deutschland und auch durchaus schon um den Gefrierpunkt herum anzutreffen seien, erklärte der ADAC .

Dipl.-Met. Lars Kirchhübel
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 18.11.2022
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Im fünften und letzten Teil der Reihe „Wasser – wichtig und spannend zugleich“ schauen wir heute noch einmal auf einen Teilbereich des Wasserkreislaufs, der für die Arbeit von uns Meteorologen eine besondere Bedeutung hat: die Atmosphäre.

Der grundlegende Motor für die Prozesse in der Atmosphäre ist die Sonne, die Land und Ozeane unterschiedlich erwärmt und für die Verdunstung des Wassers sorgt, wodurch sich Wolken bilden. Die Schwerkraft führt schließlich zum Ausfallen angewachsener Wassertröpfchen. Ohne das Wasser gäbe es keine Wolken, keinen Niederschlag, also folglich auch kein Wettergeschehen auf der Erde.

Der größte Teil des verdunsteten Wassers stammt aus den riesigen Ozeanen, wohin dieses später weitgehend wieder als Niederschlag zurückfällt. Netto wird aber auch ein kleiner Teil des verdunsteten Meerwassers über Land transportiert und dort als Niederschlag ausgefällt. Insgesamt macht dies rund 35 Prozent des über Land fallenden Niederschlages aus.

Das Wasservolumen der Atmosphäre umfasst rund 12.900 Kubikkilometer, was lediglich 0,0009 Prozent des auf der Erde vorhandenen Wassers entspricht. Der Durchsatz an Wasser in der Atmosphäre ist mit rund 500.000 Kubikkilometern pro Jahr allerdings deutlich größer. In der Folge lässt sich leicht berechnen, dass das Wasser der Atmosphäre jedes Jahr rund 39-mal komplett ausgetauscht wird, also etwa alle 9 Tage. Dies hat beispielsweise auch Einfluss auf biochemische Kreisläufe. Mit den Niederschlägen werden unter anderem Gase und Aerosolpartikel ausgewaschen, die Atmosphäre reinigt sich selbstständig

Der größte Teil des atmosphärischen Wassers liegt in gasförmiger Form, also als Wasserdampf vor. Nur etwa 0,3 Prozent davon ist in flüssiger oder fester Form in Wolken gebunden. Allerdings ist die Verteilung rund um den Globus sehr unterschiedlich. Wärmere Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen als kalte. So kann ein Kubikmeter Luft bei 10 Grad 9 Gramm Wasser aufnehmen, die gleiche Menge Luft schafft bei 30 Grad schon etwa 30 Gramm. So ist es auch wenig verwunderlich, dass auch die Atmosphäre rund um den Äquator mehr Wasserdampf enthält als beispielsweise an den eisigen Polkappen – vorausgesetzt dieser steht auch zum Verdunsten zur Verfügung. In sehr trockenen Regionen der Erde kann der Wasserdampfgehalt trotz hoher Temperaturen gering sein. Auch in der Vertikalen ist die Verteilung des Wasserdampfes sehr unterschiedlich. Der größte Anteil befindet sich in den bodennahen Schichten der Troposphäre unterhalb von 1,5 Kilometer. In der Schicht oberhalb der Troposphäre, der sogenannten Stratosphäre, befinden sich nur noch 1 Prozent des Wasserdampfes.

Wasserdampf ist übrigens das wichtigste natürliche Treibhausgas, da er entscheidend die Strahlungsbilanz und somit auch das Klima modifiziert. Zum einen wird die von der Erde ausgehende langwellige Wärmestrahlung absorbiert und wieder in Richtung Erdoberfläche abgegeben, ein die Erdoberfläche erwärmender Effekt. Umgekehrt sorgen Wolken (mit Ausnahme hoher Wolken) wiederum für eine erhöhte Reflexion der einfallenden kurzwelligen (solaren) Strahlung in den Weltraum, wodurch die Erdoberfläche gekühlt wird. Wie sich die verschiedenen Prozesse aber zusammengenommen auf das Klima auswirken, wird aktuell in der Wissenschaft noch stark diskutiert. Bei den anthropogenen (menschengemachten) Treibhausgasen spielt der Wasserdampf keine Rolle.

Auch der Energiehaushalt und folglich die Dynamik der Atmosphäre werden insbesondere bei den Phasenumwandlungen erheblich beeinflusst. So wird beim Übergang von Wasserdampf zu Wasser (Kondensation) latente Wärme frei. Soll dieses Wasser schließlich wieder verdampft werden (Verdunstung), wird hierfür entsprechend Wärmeenergie benötigt.

Es gäbe noch so viele verschiedene faszinierende Phänomene in der Atmosphäre, an deren Entstehung Wasserdampf beteiligt ist. Diese aber hier aufzuzählen, würde den Rahmen des Tagesthemas sprengen. Falls Sie jedoch neugierig geworden sind, stöbern Sie gerne im Themen-des-Tages-Archiv . Dort werden Sie mit Sicherheit fündig.

MSc.-Met Sebastian Schappert (Meteorologe)
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 16.11.2022
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