Am gestrigen Dienstagnachmittag, den 21. Februar 2023, traf der tropische Zyklon FREDDY mit seinem Kern auf die Ostküste Madagaskars. Die Menschen dort fürchten nun sintflutartige Regenfälle, Überschwemmungen und Sturm. Dass FREDDY zu diesem Zeitpunkt bereits ein außergewöhnlich langes, bewegtes Leben wie kaum ein anderer tropischer Wirbelsturm zuvor hinter sich gebracht hat, werden wohl die wenigsten wissen.

Die Geschichte des tropischen Wirbelsturms FREDDY nahm bereits Anfang Februar seinen Lauf. Über dem Seegebiet zwischen Indonesien und Westaustralien konnte sich das tropische Tief in den Frühstunden des 6. Februars zu einem Sturm verstärken. Zu diesem Zeitpunkt war noch nicht absehbar, dass es sich bei dem gerade geborgen Zyklon – so nennt man tropischen Wirbelstürme über dem Indischen Ozean – um einen echten Langstreckenläufer handeln wird.

Zwischen dem 6. Februar und dem heutigen, 22. Februar, überquert FREDDY den Indischen Ozean einmal komplett von Osten nach Westen und legte insgesamt rund 8000 km zurück. Er ist damit bereits einer der langlebigsten tropischen Zyklone der Geschichte. Das System unterlief dabei insgesamt 4 plötzliche, sogenannte „rapide“ Intensivierungen – so viele, wie noch nie ein Wirbelsturm der südlichen Hemisphäre zuvor. Er erreichte mehrfach die Stärke, die vergleichbar ist mit einem Hurrikan der höchsten, 5. Kategorie auf der Saffir-Simpson-Skala.

Lebensdauer ist das eine, die Intensität das andere. Um ein möglichst ganzheitliches Maß der Stärke des Sturms zu erhalten, kann man sich der sogenannten „Akkumulierten Zyklonenenergie“ (im Englischen: Accumulated Cyclone Energy, kurz ACE) bedienen. Die ACE gibt an, wie viel Energie ein tropischer Sturm über seine komplette Lebensdauer umgesetzt hat. Sie berücksichtigt also nicht nur die momentanen Intensitäten, sondern auch die Andauer des Sturmes. Der Wert berechnet sich aus der Summe der Quadrate der Maximalwindgeschwindigkeit (in Knoten) in 6-Stundenintervallen. Heraus kommt eine Größe mit der Einheit Knoten². Für leichtere Handhabung teilt man die Zahlen durch 10000 und lässt die Einheit weg. So kommt FREDDY am 22. Februar auf eine ACE von 68, Prognosen gehen davon aus, dass er die 70 noch knapp erreichen könnte. Auch das stellt einen neuen Höchstwert für die Südhemisphäre dar, der alte Rekord von 53 aus dem Jahre 2016, aufgestellt von Zyklon FANTALA, wurde regelrecht pulverisiert. Selbst über dem Atlantik gibt es nur 2 Hurrikans mit höherer ACE, nämlich Hurrikan THREE mit 73,6 im Jahr 1899 und Hurrikan IVAN mit 70,4 im Jahr 2004. Die höchste ACE von 82 wurde bei Hurrikan IOKE im Jahr 2006 beobachtet. Zum Vergleich: Die ACE der gesamten 2014er Hurrikan-Saison über dem Atlantik lag nur bei 67!

FREDDY überquert Madagaskar heute westwärts. Die heftigen Regenfälle dürften auf den zum Teil bereits wasser-gesättigten Böden für große Überschwemmungen sorgen. Bedingt durch die Reibung über Land schwächte sich FREDDY vorübergehend ab und wird nur noch als Tropischer Sturm geführt. Wenn er am Abend die Straße von Mosambik erreicht, beginnt allerdings eine neuerliche Phase recht deutlicher Intensivierung. Eventuell erreicht er sogar nochmal eine Stärke, äquivalent zu einem Kategorie-1-Hurrikan. Das sind keine guten Nachrichten für Mosambik! Dort würde er am Freitagmorgen (24. Februar) dann nämlich als starker Zyklon irgendwo an der Küste der Provinz Inhambane an Land gehen. Er verlangsamt dabei deutlich seine Zuggeschwindigkeit, sodass über einen längeren Zeitraum hinweg sintflutartige Regenfälle und schlimme Überschwemmungen zu befürchten sind.

Kein schönes Ende eines ansonsten bemerkenswerten Sturmes!

Dipl.-Met. Adrian Leyser
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 22.02.2023
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

In Zeiten der fortschreitenden Veränderung des Klimas sind Wärme- bzw. Hitzerekorde mittlerweile eine traurige Routine geworden. Umso mehr fallen jedoch Ereignisse auf, die mit sehr kalten und nicht selten auch rekordverdächtigen Werten einhergehen.

So geschehen Mitte/Ende Januar 2023 in Teilen Asiens, wo eisige Werte gemessen wurden. Tongulah (Sibirien, Russland) vermeldete -62.7 Grad (Rekord), Mohe (China) -53 Grad (nationaler Rekord) oder Nokkundi in Pakistan rund -10 Grad. Im Dezember 2022 erfolgte zum Monatesende über den USA ein heftiger Kaltluftausbruch mit einigen Rekorden. Diese Aufzählung ist natürlich unvollständig, kann jedoch Jahr für Jahr in der Vergangenheit zurückverfolgt werden. Schaut man sich geschichtliche Ereignisse an, die vom Wetter beeinflusst wurden, dann kann man als Grund u.a. auch den Einfluss eines Polarwirbels in der Troposphäre ausmachen. Ein Beispiel stellt der eisige Winter 1941/42 in Teilen Skandinaviens und Russlands dar, der damals z.B. im kälteresistenten Schweden für einen neuen winterlichen Maßstab sorgte und auch maßgeblich den Angriffskrieg der Deutschen beeinflusste. Die entsprechenden beeindruckenden Anomalien als Beispiel vom 24. Januar 1942 sind in Bild 1 zu sehen.

Mittlerweile haben schon viele den Begriff „Polarwirbel“ vernommen, nachdem dieser während eines massiven Kaltluftausbruchs in den USA im Jahre 2014 von nordamerikanischen Medien aufgegriffen und in der Folge auch von der internationalen Presse verwendet wurde. Doch leider, wie so oft, werden wissenschaftliche Begriffe und Definitionen in der Mühle der Massenmedien verfälscht bzw. ungenau oder gar falsch weitergegeben, sodass als Folge häufig eine verwirrende Vermengung der Begrifflichkeiten erfolgt.

Wenn man vom Polarwirbel spricht, dann eigentlich im Kontext des „Polarwirbels in der Stratosphäre“, der durch den Polarnachtjet abgegrenzt und durch ein winterliches Strahlungsdefizit angetrieben wird. Daher ist dieses Phänomen auch auf die winterlichen Monate beschränkt (mit zeitlichen Unschärfen im Herbst und Frühling, je nach Intensität des Wirbels). Dieser Wirbel kann als Folge komplexer Wellendynamik teils geschwächt werden und auch ggf. mit der Troposphäre interagieren – ein Thema, das momentan wieder aktuell ist.

Dann gibt es noch den Polarwirbel in der Troposphäre, der das ganze Jahr über existiert, jedoch keiner einheitlichen Definition unterworfen ist. Vorhandene Erklärungen beschreiben im Endeffekt keine einzige und zusammenhängende, globale Zirkulation in den jeweiligen Hemisphären, wie es in der Stratosphäre der Fall ist. Daher ist anstatt des Begriffs eines Polarwirbels eher die variable Wellenzahl z.B. von planetaren Wellen zu verwenden, die mit dem Jetstream in der Troposphäre verknüpft ist (sei es der Polarfront- oder der Subtropenjet).

Zuletzt kommen wir zum Begriff eines sogenannten „tropopause polar vortex, abgekürzt TPV„, der im heutigen Thema des Tages unser eigentliches Hauptinteresse darstellt, wobei man nun erkennt, dass dieser Name doppeldeutig verwendet wird.
Nach der Definition handelt es sich hierbei um ein sub-synoptisch skaliges System, das durch ein starkes Absinken der Tropopause gekennzeichnet ist und das durch den arktischen Jet begrenzt wird. Innerhalb eines TPV sinkt die potenziell wärmere, trockenere und stabil geschichtete Luft aus der Stratosphäre sehr weit nach unten in die Troposphäre und wird besonders aggressiv beim Überstreichen (relativ gesehen) warmer Meeresoberflächen „diabatisch“ angegriffen/geschwächt. Dabei treten solche „Wirbel“ nicht selten wiederholt über bestimmten Regionen auf, wie z.B. über Kanada, die dann entsprechende Namenszusätze erhalten (hier z.B. der „kanadische TPV„). Die kontinental geprägte und durch fortwährende Auskühlung geprägte Luftmasse im Umfeld eines TPV sorgt für teils intensive Kaltluftausbrüche, die weit in die Außertropen vorstoßen können. Komplexer wird das Ganze noch dadurch, dass dieser TPV ggf. mit dem Polarwirbel in der Stratosphäre interagieren kann. Zudem können gleichzeitig mehrere solcher TPV´s zirkumpolar auftreten, die Lebenszeiten von Tagen bis Monaten aufweisen. Beim Erreichen der Außertropen werden die TPV´s nicht selten von extremen Folgeerscheinungen wie intensiven Zyklonen begleitet, da sich beim Vermischen der kalten und z.B. maritim geprägten milderen Luftmassen extreme Temperaturgegensätze aufbauen, die den Nährboden für kräftige Tiefdruckentwicklungen darstellen.

Doch die Darlegung der unterschiedlichen Definitionen ist das eine, die Verwendung eines Beispiels aus der Realität ist das andere. Daher schauen wir uns in der Folge einen TPV an, der Anfang Februar 2023 den Osten Kanadas und den Nordosten der USA heimgesucht hat.

In Bild 2 links erkennt man die Darstellung des TPV an Hand der isentropen potenziellen Vorticity, was grob gesagt vom Aussehen her nichts anderes ist als die Darstellung des Geopotenzialfeldes, nur mit einer detaillierteren Auflösung. Höhere Werte der IPV (die das Einbeziehen stabil geschichteter wärmerer Luftmassen aus der Stratosphäre andeuten) erstrecken sich von Kanada ausgehend bis in den Nordosten der USA, wobei die Verwendung dieses Parameters auch für die Definition eines TPV herangezogen wird. Dies wird hier nicht weiter vertieft, soll jedoch als Hinweis dienen, wieso hier nicht auf das Geopotenzial zurückgegriffen wurde.
Rechts im Bild 2 wurde die Temperatur in 850 hPa eingetragen, also in rund 1.3 bis 1.5 km Höhe über Grund. Man sieht, dass den TPV eine bitterkalte Luftmasse mit Werten von deutlich unter -30 Grad begleitet hat, die direkt in Richtung Nordatlantik gelenkt wurden. Handelt es sich (wie bei diesem Ereignis) um einen rasch ziehenden TPV, dann ist der „Kältespuk“ schnell wieder vorbei. Anders jedoch sieht es aus, wenn sich so ein TPV über längere Zeit vor Ort einnistet, was u.a. häufig über Kanada der Fall ist. Die Folge sind dann langanhaltende, eisige Bedingungen.

Solch ein TPV ist nicht selten von einem sehr kräftigen arktischen Höhenjet begleitet, der dank der extremen Temperaturgegensätze diesen in der oberen Troposphäre flankiert. In unserem Beispiel erreichte der Höhenwind östlich des TPV (mit dem Subtropenjet verschmelzend) Windgeschwindigkeiten von über 350 km/h – wirklich extreme Werte und auch klimatologisch außergewöhnlich. Entsprechend dynamisch gestaltete sich das Wetter in Form rasch fallenden Luftdrucks am Rand des Jets, was in diesem Fall für die Bildung eines 960 hPa Sturmtiefs in der Nähe von Neufundland sorgte. Wie wir noch sehen werden verursachten die extreme Kälte und die angesprochenen Windgeschwindigkeiten imposante Temperaturwerte bei der gefühlten Temperatur.

Die Dynamik dieses Sturmtiefs ist auch vom Satelliten aus sehr gut zu erkennen. In Bild 4 werden dabei die variablen Luftmassen und Höhenbereiche farblich unterschiedlich eingezeichnet. Zum Beispiel erkennt man schön, wie von Süden über den Nordatlantik warme Luftmassen nordwärts geführt werden (grünliche Einfärbung), während von Westen eine besonders in der Höhe sehr trockene Luftmasse den Nordatlantik erreicht hat (trocken, da es sich hier zum Teil um eine Luftmasse aus der Stratosphäre gehandelt hat). Die zellenartige Wolkenstruktur deutet zudem das Überstreichen eisiger Luftmassen über dem vom Golfstrom erwärmten Meer an, während der Gradient von hoher weißer Bewölkung hin zu brauner Einfärbung die Position des Jets darstellt.

Aber nicht nur in der oberen Troposphäre, sondern auch in 2 m Höhe sackten die Temperaturwerte auf teils deutlich unter -30 Grad ab, was für viele Bereiche Kanadas die kälteste Luftmasse seit 2019 darstellte (Bild 5). Zusammen mit dem Wind wurden beeindruckende Werte der gefühlten Temperatur gemessen, die bei teils unter -40 Grad lagen. Dies sind Werte, bei denen man innerhalb kürzester Zeit Erfrierungen bekommen würde, sollte man der Kälte ungeschützt ausgesetzt sein. Den Vogel schoss jedoch der 1917 m hohe Mount Washington im US-Bundesstaat New Hampshire ab, wo bei Windgeschwindigkeiten von teils über 180 km/h und Temperaturwerten von unter -40 Grad ein Windchill von bis zu -78 Grad gemessen wurde (roter Kasten im Bild 6). Dies würde nach endgültiger Überprüfung einen neuen Rekord des Windchills für Nordamerika darstellen.

Wegen des raschen und extremen Temperaturrückgangs traten in vielen Regionen Kanadas dank des zügig gefrierenden Wassers im Erdreich sogenannte „cryoseism“ (deutsch für Eisbeben) auf, die sich anfühlen und anhören wie schwache Erdbeben und letztendlich auch nichts anderes sind. Der Boden wird durch das „Schockfrosten“ regelrecht aufgesprengt.

Übrigens fand dieses Ereignis in den Massenmedien eine hohe Resonanz, was vor allem an der Vermutung lag, dass der Gipfel vom Mount Washington während der Passage des TPV kurzzeitig in die Stratosphäre hineinragen könnte. Wie man sich das bildlich vorstellen kann ist, in Bild 7 grafisch dargestellt.

Dabei erkennt man in Bild 7a), dass an der Station Maniwaki der untere Bereich der Stratosphäre (flankiert von der Tropopause und rot strichliert) auf rund 800 hPa absank, im rund 550 km südlicher gelegenen Mount Washington nicht ganz so tief, sodass letztendlich der Gipfel knapp außerhalb der Stratosphäre verblieb, was auch an einem fehlenden Ausschlag der Ozonmessungen deutlich wurde, die sonst in der ozonreicheren stratosphärischen Luftmasse deutlich höhere Werte hätten anzeigen müssen.
Beim Vergleich von Bild 7a) mit 7b) erkennt man, wie massiv die Stratosphäre innerhalb eines TPV absinken und nach Durchzug des TPV wieder ansteigen kann.

Dass solche TPVs auch uns in Mitteleuropa erreichen, ist nicht unmöglich, wenngleich vieles passen muss, wie z.B. die richtige synoptische Druckkonstellation oder eine gute Schneebedeckung in Nordeuropa, um uns ungefiltert mit eisiger Polarluft zu „frosten“. Wenn man sich die aktuelle Entwicklung in der Stratosphäre anschaut, kann man nicht ausschließen, dass wir noch in diesem März in Nord- oder Osteuropa von einem solchen Ereignis sprechen könnten – wenngleich das nicht wünschenswert wäre.

Dipl. Met. Helge Tuschy
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 20.02.2023
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Nachdem es gestern die recht frohe Botschaft für die Karnevalisten unter unseren Leserinnen und Lesern gab, sollen heute die Freundinnen und Freunde des Wintersports nicht zu kurz kommen. Der erste Blick führt uns deswegen nach Oberhof im Thüringer Wald, wo an diesem Wochenende die Weltmeisterschaften im Biathlon stattfinden. Während also diese Zeilen gerade in den Computer getippt werden, fliegen im dortigen Stadion die Kugeln wild durcheinander – und treffen bei weitem nicht so oft die Scheiben, wie man normalerweise erwarten würde.
Grund dafür sind die Nachwehen von Tief „Ulf”, welches inzwischen ins Baltikum abgezogen ist. Mit „Ulf” hat sich eine recht stramme nordwestliche Strömung eingestellt, die sehr milde Meeresluft aus Westen von kühlerer Luft im Nordosten trennt. In dieser Luftmassengrenze bilden sich nun wiederholt sogenannte Wellentiefs. Diese unterscheiden sich einerseits dadurch, dass sie durch diese größeren Tiefs gesteuert werden. Andererseits sind die auftretenden Wettererscheinungen räumlich deutlich begrenzter, können dafür aber umso intensiver ausfallen.
So auch am heutigen Samstag (18.02.2023). Mit Rand- oder eben Wellentief „Volker” überquert uns im Tagesverlauf ein solches Druckgebiet von West nach Ost. Bemerkbar macht sich dieses in zweierlei Hinsicht: Zunächst einmal fällt heute vor allem im Norden eine ganze Menge Regen. So sind bis zum heutigen Mittag (13 Uhr) an der Nordsee mitunter schon knapp 15 l/m² gefallen. Ein Augenmerk liegt dabei auch auf dem Harz, wo vor allem im Westteil staubedingt noch deutlich höhere Mengen um 30 l/m² oder mehr fallen können. Der andere Hauptakteur ist der Wind. Und dieser macht sich umfassend fast im ganzen Land bemerkbar. Mit Durchzug von „Volker” verschärft sich der Druckgradient spürbar und führt zu einer sehr deutlichen Windzunahme bis hin zu Wind-, und Sturmböen bis Stärke 8 Beaufort, vereinzelt auch bis 9 Beaufort, meist mit Geschwindigkeiten von 60 bis 75 km/h, an „ungünstigen” Stellen auch noch darüber.

Und damit wieder zurück zum Biathlon nach Oberhof. Denn auch dort machen sich diese Windböen natürlich entscheidend bemerkbar. Nicht ohne Grund standen die heutigen Rennen schon mächtig auf der Kippe ob der möglichen Irregularität und der möglichen Gefährdung von Zuschauerinnen und Zuschauern durch die auftretenden Sturmböen. Letztendlich hat man sich aber für eine Durchführung der Rennen entschieden, aber dementsprechend chaotisch sahen die Schießergebnisse an den Ständen – insbesondere im Stehendanschlag – aus. Insgesamt konnten sich am Ende dabei in der Herrenstaffel die Franzosen vor den favorisierten Norwegern und den Schweden durchsetzen (Deutschland auf Platz 5).

Etwas Hoffnung gibt es für das anschließende Damenrennen, denn zum späteren Nachmittag hin sollte der Wind allmählich etwas nachlassen, sodass die Bedingungen wieder etwas annehmbarer sein sollten, sieht man einmal von der Beschaffenheit des Schnees bei den viel zu milden Temperaturen in Kombination mit dem Wind ab.
Nicht unbedingt besser sieht es dann leider auch am morgigen Sonntag für die Wettbewerbe im Massenstart aus. Insgesamt gibt es nochmals die ein oder andere Windböe bei zwar nachlassendem Wind. Dafür regnet es im Zuge der dann weiter nach Süden vorstoßenden Luftmassengrenze vor allem um die Mittagsstunden recht kräftig bis in die Kammlagen. Und auch die Temperaturen sind weiterhin alles andere als winterlich. Auch morgen werden in und um Oberhof Werte von +4 bis +8 Grad erreicht.

M.Sc. Felix Dietzsch
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 18.02.2023
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Lange haben die Fans der 5. Jahreszeit darauf gewartet und hingefiebert, jetzt ist es endlich soweit: Der Höhepunkt der Karnevalssaison steht bevor. Wie so oft ist dabei auch das Smalltalk-Thema Nummer 1 nicht ganz unwichtig: Das Wetter. Wird es auch von oben „feuchtfröhlich“ oder kann die Sonnenbrille aufgesetzt werden? Hier ein Überblick:

– Am Samstag wird es in weiten Teilen des Landes grau und windig. Da sich eine schleifende Regenfront quer über der nördlichen Mitte Deutschlands festsetzt, bietet sich vor allem im Norden und der Mitte ein regenfestes Kostüm an. Wie wäre es als Taucher, Angler im Friesennerz oder Mary Poppins mit großem Regenschirm (letzteres eher Richtung Norden, wo der Wind schwächer ist)? In Mainz, etwas südlicher gelegen als Köln (und damit weiter weg von dem Regenstreifen) könnte es bis zum Abend auch nur bei ein paar Tropfen bleiben. Die Temperaturen klettern im äußersten Norden und Nordosten auf 6 bis 9 Grad, sonst auf milde 10 bis 16 Grad.

– Am Sonntag können sich die Narren im Norden Deutschlands freuen, denn von dort setzt Wetterbesserung ein. Die Regenwolken ziehen über die Mitte nach Süden ab, in Köln und Mainz ist nur mit einzelnen schwachen Schauern zu rechnen. Wer auf Nummer sicher gehen möchten, kann erneut auf eine wetterfeste Kostüm-Variante setzen. Als Qualle mit großem transparenten Regenschirm (aber Obacht: Im Süden ist es erneut windig!) oder Oscar aus der Sesamstraße mit selbstgebastelter Mülltonne auf dem Kopf bleibt bestimmt alles trocken. Die Temperaturen liegen am Nachmittag in der Nordosthälfte bei 5 bis 9 Grad, in der Südwesthälfte bei 10 bis 14 Grad.

– Am Rosenmontag ist das Wetter zweitgeteilt: In der Nordhälfte ziehen mit einem stürmischen Westwind dichte Wolken vorüber, örtlich regnet es auch etwas. Idee für alle Wetterfans: Als Regenwolke gehen :-). In der Südhälfte hingegen setzt sich Hochdruckeinfluss durch: Vor allem in Bayern und Baden-Württemberg, mit etwas Glück auch bis nach Rheinhessen reichend, gibt die Sonne ihren großen Auftritt. Um etwas nachzuhelfen – wie wäre eine Verkleidung als Sonne? Bei Temperaturen zwischen 9 und 16 Grad (in den Fastnachtshochburgen Köln und Mainz um 13 Grad) müssen die klassischen Tier-Overalls jedenfalls nicht unbedingt her; das kurze Samba-Röckchen wählen vermutlich dennoch eher die Hartgesottenen. Falls bis in die Nacht gefeiert wird, sollten die Jecken aber in jedem Fall an ein Jäckchen denken, denn die Tiefstwerte liegen nur bei 8 bis 3 Grad.

– Am Dienstag bleibt die Wetter-Zweiteilung bestehen: Nördlich des Mains wolkig und ein paar Tropfen Regen, südlich des Mains Sonne-Wolken-Mix und trocken. Liegt man dazwischen, bietet sich vielleicht ein Kostüm als (Lotto-)Fee an, als (Wetter-)Frosch oder für alle Frostbeulen (nach 5 Nächten wenig Schlaf kann das schonmal vorkommen) vielleicht als Skifahrer?! Die Höchstwerte klettern am Nachmittag auf 9 bis 14 Grad.

– Und wenn dann am Mittwoch gesungen wird: „Am Aschermittwoch ist alles vorbei“ wechseln sich Sonne, Wolken und schwache Schauer ab und das Thermometer zeigt von Nordost nach Südwest 8 bis 14 Grad an.

Wie auch immer sich das Wetter bei allen Unsicherheiten letztendlich zeigt: Wir wünschen allen Jecken, Närrinnen und Narrhalesen eine tolle Karnevalszeit. Und wer es lieber etwas entspannter mag, flüchtet (wie die Autorin dieses Textes) in weniger verrückte Gefilde und nimmt das Wetter, wie’s kommt.

Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 17.02.2023
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst