Achtung Sonnenbrandgefahr- Auch im April hat die Sonne schon viel Kraft!

Entgegen des Märzes mach der April derzeit seinem Namen alle Ehre. In den der ersten Monatshälfte zeigt er schon sein ganzes Repertoire. Zu Beginn die Wintergrüße, nun der Kurztrip Richtung Sommer. Wie häufig üblich scheint der April dieses Jahr nicht zu wissen, was er will.

Am heutigen Dienstag dominiert vor allem in der Südhälfte sowie Teilen des Ostens noch vielfach die Sonne. Vor allem nach Südosten zu kann die maximal derzeit mögliche Sonnendosis nahezu abgerufen werden. Im Nordwesten ziehen dagegen häufiger Wolkenfelder durch. Am morgigen Mittwoch ist es dann bevorzugt die Südosthälfte des Landes, in der die Sonne noch länger scheinen kann. Allerdings hat sie auch dort im Tagesverlauf teilweise mit Quellbewölkung zu kämpfen. Im Westen und Südwesten kommt zudem ein weiterer Gegenspieler der Sonne auf die Karte. Dort trübt Saharastaub den Himmel und dämpft die Sonnenstrahlung (vgl. Grafik 1).

Doch gerade der Sonnenschein kann in der Frühlingsluft für den menschlichen Körper nicht nur förderlich, sondern durchaus auch schon gefährlich werden. Denn die Sonne hat im April schon richtig Kraft. Die biologisch wirksamen Spektren des Lichts reichen dabei vom infraroten über den sichtbaren bis zum ultravioletten Bereich (UV-Bereich). Dabei fördert die beispielsweise Infrarotstrahlung die Durchblutung der Haut. Das sichtbare Licht beeinflusst den Hormonhaushalt und die Psyche und stützt die sogenannten Frühlingsgefühle. Das größte Wirkungsspektrum besitzt jedoch die UV-Strahlung.

Die UV-Strahlung ist eine elektromagnetische Strahlung, die an der Erdoberfläche nur wenige Prozent der gesamten solaren Strahlung ausmacht. Sie umfasst dabei den Wellenlängenbereich, der kürzer als der des sichtbaren Lichtes ist. Da die einzelnen Elementarteilchen der UV-Strahlung (Photonen) über eine sehr hohe Energie verfügen, können sie teilweise tief in biologische Systeme eindringen, Molekülverbindungen irreversibel zerstören und somit wesentlichen Einfluss auf Lebewesen nehmen. Beispielsweise wird die UV-Strahlung als Auslöser für verschiedene Hautkrebsarten angesehen.

Die Haut unterliegt als Grenz- und Kontaktorgan in besonderem Maße dem Einfluss von Umweltfaktoren und somit auch der UV-Strahlung. Zahlreiche Hautkrankheiten finden ihren Ursprung in dieser Strahlungsart oder werden von ihr verstärkt. Am bekanntesten ist in diesem Sinne wohl der Sonnenbrand, der einer Verbrennung ähnelt und nach einer vom Hauttyp abhängigen Bestrahlungszeit mit einer scharf begrenzten Rötung, Hitzegefühl, Juckreiz sowie gelegentlicher Blasenbildung und Ödemen einhergeht. Schwerwiegende Folgen für die menschliche Gesundheit haben Hautreaktionen, die nach einem jahre- oder jahrzehntelangen Zeitraum der UV-Bestrahlung auftreten. In diese Gruppe sind beispielsweise die Hautalterung oder bösartige Hauttumore einzuordnen.

Als Maß für die UV-Strahlung dient der sogenannte UV-Index, der üblicherweise als Bestrahlungsstärke (Watt pro Quadratmeter) auf einem horizontal orientierten Empfänger angegeben wird. Neben dem Ozon beeinflussen auch weitere Bestandteile der Atmosphäre, wie beispielsweise Aerosole (Schwebeteilchen in der Atmosphäre) und Wolken (Wassertröpfchen), astronomische Bedingungen wie der Sonnenstand, der orographische Standort oder auch die Bodenbeschaffenheit in Form der Albedo (Rückstrahlvermögen der solaren Strahlung, z.B. 0,95 also 95% bei Neuschnee) die Menge an UV-Strahlung am Boden.

Am heutigen Dienstag ist es noch Hoch REINER, der im Süden und Osten für viel Sonne sorgt. Entsprechend steigt dort auch der UV-Index an. In der Südhälfte erreicht er verbreitet Werte von 5, die mit einer mittleren gesundheitlichen Gefährdung einhergehen. Schon bei diesen Werten sind Schutzmaßnahmen in Form von Sonnencreme und Sonnenbrille empfehlenswert. Im Süden von Baden-Württemberg und Bayern kann der UV-Wert teilweise sogar die Stufe 6 überschreiten, was gleichzeitig eine hohe gesundheitliche Gefährdung bedeuten würde. Entsprechend sollte sich im Schatten aufgehalten werden und Sonnencreme, Kopfbedeckung sowie Sonnenbrille sollten der ständige Begleiter werden. In der Nordhälfte wird, wie schon erwähnt, die Sonnenstrahlung durch aufziehende Wolken gedämpft, sodass der UV-Index nur Werte von 3 bis 4 aufweist. Aber auch diese Werte beschreiben noch eine moderate gesundheitliche Gefährdung, die durchaus schon Schutzmaßnahmen für die Haut nötig macht (vgl. Graphik 2).

Am morgigen Mittwoch nimmt die Gefährdung der UV-Strahlung durch zunehmende Gegenspieler etwas ab. Vor allem im Nordwesten und im Küstenumfeld wird durch die dichten Wolken vielerorts nur noch eine geringe UV-Gefährdung gezeigt. Ansonsten bleiben die UV-Werte bei einer mittleren gesundheitlichen Gefährdung, wobei die größte Gefahr bei einem Indexwert von 5 weiter im Süden zu finden ist.

Wer seine Haut schon beim Baden in der Frühlingssonne nicht ausreichend schützt, kann diese schädigen.

Die UV-A Strahlung (lange Wellen) führt zwar zu einer kurzfristigen Bräune, die jedoch kaum Lichtschutz bringt. Dagegen verliert die Haut an Spannkraft und altert bei langfristiger Bestrahlung frühzeitig. Auch das Hautkrebsrisiko ist bei häufiger ungeschützter Einstrahlung deutlich erhöht. Die UV-B Strahlung sorgt hingegen eher für eine langfristigere Bräune, die auch einen echten Lichtschutz (Lichtschwiele) mit sich bringt. Gleichzeitig dringen diese Strahlen nicht so tief in die Haut ein und schädigen sie daher nicht nachhaltig.

In möglichen UV-Warnungen oder auch in den entsprechenden UV-Gefahrenkarten des DWD (siehe erster Link) wird gesondert auch auf Schutzmaßnahmen und UV-Schutztipps (zweiter Link) hingewiesen.

Dipl.-Met. Lars Kirchhübel

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 12.04.2022

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DWD Achtung Sonnenbrandgefahr Auch im April hat die Sonne schon viel Kraft

Berg- und Talwind: ein tagesperiodisches Windsystem

Nachdem es in den vergangenen Tagen regional noch einmal für ein spätwinterliches Intermezzo gereicht hat, zeigt der April nun zu Wochenbeginn ein anderes Gesicht. Bei Hochdruckeinfluss und südlichem Wind wird es bei deutlich milderen Luftmassen teils frühlingshaft warm. So können nun auch in den Hochlagen der Mittelgebirge sowie bis in die mittleren Lagen der Alpen Ski und Snowboard gegen Wanderschuhe getauscht werden.

Wer sich bei sonnigem Wetter auf eine Wander- oder Bergtour begibt, macht dabei sehr wahrscheinlich mit der Berg- und Talwind- Zirkulation Bekanntschaft. Diese Zirkulation ist ein tagesperiodisches Windsystem, welches bei ruhigen Hochdruckwetterlagen im Gebirge entsteht und an die Sonneneinstrahlung gekoppelt ist. Mit Tagesbeginn trifft zunächst auf die nach Osten exponierten Berghänge die Sonnenstrahlung nahezu senkrecht auf und es setzt eine starke Erwärmung des Bodens ein, ähnlich einer Herdplatte. So erwärmt der Boden die hangnahe Luft. Warme Luft dehnt sich aus, wird leichter und steigt auf. Die dünne Warmluftschicht erfährt somit thermischen Auftrieb. Zunächst steigen einzelne Warmluftblasen, im weiteren Vormittagsverlauf zunehmend kontinuierlich größere Warmluftpakete auf. In der Folge entwickelt sich ein beständiger Hangaufwind. Seine Geschwindigkeit beträgt in der Regel etwa 2 bis 3 km/h.

Das lässt sich auch in einem simplen Modell mit einem idealisierten Tal und einer Strahlungsquelle simulieren. In Abbildung 1  ist die vertikale Windkomponente nach einer Modelllaufzeit von sechs Stunden dargestellt. In der hangnahen Atmosphäre hat sich erwartungsgemäß eine positive vertikale Geschwindigkeit eingestellt. Die in Abbildung 2 den Hängen folgenden Windvektoren charakterisieren ebenfalls die aufsteigende Luft. In der Natur ist die Hangwindzirkulation selbstverständlich selten so symmetrisch. So ist die Erwärmung des Bodens stark abhängig von der Hangexposition, Gelände- oder Gesteinsform sowie dem Bewuchs.

Über dem Kammniveau trennt sich schließlich die Warmluft vom Berg und wird zur Thermik und erfährt eine weitere vertikale Beschleunigung. Mit steigender Höhe kühlt sich die Luft ab und wird relativ gesehen feuchter. Wenn sie das Kondensationsniveau (mindestens 100 % Luftfeuchte) erreicht, bilden sich meist um die Mittagszeit über den Berggipfeln und -kämmen die ersten Quellwolken. Mitunter können sich bei ausreichender Labilität auch Schauer oder Gewitter bilden. Diese Labilität wird in unserem Modell durch die sich aufweitenden Linien gleicher potentieller Temperatur (Isentropen) im Kammniveau ausgedrückt.

Über den Tälern bleibt es hingegen oft wolkenlos, da über der Mitte des Tals ausgleichend Luft absinken muss. Das zeigen auch die leicht negativen vertikalen Geschwindigkeitswerte (hellgrün) in Abbildung 1 und die zur Talmitte zeigenden Windvektoren in Abbildung 2. Beim Absinken erwärmt sich die Luft und wird somit relativ gesehen trockener.

Ein Teil der an den Hängen aufsteigenden Luft muss aber zusätzlich kompensiert werden, sodass sich ein vom Vorland taleinwärts gerichteter Wind einstellt. Dieser wird oft aufgrund der Talform noch verstärkt. Am Talende ist der vertikale Transport stärker ausgeprägt, da das Luftvolumen dort in aller Regel geringer ist und somit mit derselben zur Verfügung stehenden Energie (Sonneneinstrahlung) stärker erwärmt wird als ein größeres Talvolumen am Taleingang oder dem Vorland. In unserem einfachen Modell wird dieses Einströmen in Abbildung 2 durch die gelblichen bis rötlichen Farben gekennzeichnet. Die Luft strömt dementsprechend in die Querschnittsebene hinein in das Tal. Am oberen Rand der Talatmosphäre bildet sich meist über der Talmitte zum Ausgleich zu der am Boden taleinwärts nachströmenden Luft ein talauswärts gerichteter Wind (negative Geschwindigkeitswerte in Abbildung 2), der über dem Vorland des Tals in einem Absinken endet.

Ab dem späten Nachmittag, spätestens aber sobald die Sonne untergegangen ist, schlafen Hang- und Talwind ein und das System startet in umgekehrter Richtung. Nachts kühlen sich die Berghänge und die bodennahe Luft deutlich stärker und schneller ab als die Luft im Tal. Die kühlere Luft ist schwerer und fließt daher die Berghänge hinab ins Tal. Der spürbar kühle nächtliche Bergwind ist zumeist etwas schwächer als der Talwind am Tage.

M.Sc.-Met. Sebastian Altnau

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 11.04.2022

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DWD Berg und Talwind ein tagesperiodisches Windsystem

Es geht bergauf!

Eine extrem wechselhafte Woche geht zu Ende. Von Sturm über Dauerregen, Gewitter und Schnee bis in tiefe Lagen war alles, was das Wetter zu bieten hat, dabei. Viele fragen sich nun, wann es endlich, vor allem mit den winterlichen Wettererscheinungen, vorbei ist. Auf diese Frage kann man schon mal mit „sehr bald“ antworten.

Jedoch verbleibt Deutschland am heutigen Sonntag noch in der Zufuhr maritimer Polarluft am Rande eines umfangreichen Tiefdruckgebietes mit mehreren Kernen (NASIM I und II und ORTRUD int. DIEGO) über Skandinavien. D.h. das windiges Aprilwetter mit Regen-, Graupel- und Schneeschauern in höheren Lagen setzt sich dabei fort. Lediglich im Südwesten des Landes macht sich schon das Hoch REINER bemerkbar. Dort und später auch ganz im Westen werden kaum Schauer erwartet und die Sonne setzt sich häufiger durch. Die Höchstwerte liegen noch im einstelligen Bereich zwischen 6 und 9 Grad, nur in der Westhälfte des Landes werden bis 13 Grad erreicht.

In der Nacht zum Montag liegt der Schwerpunkt des Hochs genau über Deutschland. Dies hat zu Folge, dass kaum Wind weht und der Himmel verbreitet aufklart. Somit sinken die Temperaturen verbreitet in den Frostbereich zwischen 0 und -5 Grad, in einigen Tälern der Mittelgebirge und der Alpen über Schnee bis -8 Grad. Lediglich an der Nord- und Ostsee bleibt es frostfrei.

Nach kalter Nacht klettern die Temperaturen am Montag durch die schon kräftige Aprilsonne im Westen und Südwesten auf Werte zwischen 15 und 20 Grad. Sonst werden Höchstwerte zwischen 10 und 15 Grad erwartet, nur an der Ostsee bei auflandigem Wind liegen sie im einstelligen Bereich. Ferner gelangt durch die Verlagerung des Hochschwerpunktes nach Südosteuropa zusammen mit dem Tief PAMELA (int. EVELYN) südwestlich von Irland mit einer südlichen Strömung zunehmend warme Luft nach Deutschland. Dies macht sich auch schon in der Nacht zum Dienstag in Westdeutschland bemerkbar, denn dort bleibt es trotz weniger Wolken frostfrei. Sonst tritt erneut leichter Frost bis -3 Grad auf.

Am Dienstag scheint neben einigen hohen Wolkenfelder die Sonne und die Temperaturen steigen verbreitet auf Werte zwischen 20 und 24 Grad an. Lediglich im Nordosten ist es mit 11 bis 19 Grad etwas kühler. Jedoch könnten die hohen Wolkenfelder und der mitgeführte Saharastaub die angegebenen Temperaturwerte etwas dämpfen. In der Nacht zum Dienstag bleibt es für viele frostfrei, lediglich an den östlichen Mittelgebirgen und an den Alpen tritt stellenweise leichter Frost auf.

Der Mittwoch wird wahrscheinlich mit Höchstwerten zwischen 18 und 24 Grad der wärmste Tag der neuen Wochen. Am Oberrhein könnte mit etwas Glück die 25-Grad-Marke (Sommertag) geknackt werden. Allerdings ziehen schon im Tagesverlauf in der Nordwesthälfte einzelne Schauer und Gewitter durch, die sich in der Nacht zum Donnerstag dann langsam nach Südosten ausweiten.

In der zweiten Wochenhälfte scheint es nach heutiger Sicht wieder etwas kühler und leicht wechselhaft zu werden. Eine nachhaltige, durchweg sonnige und warme Witterungsphase ist es also nicht in Sicht.

Dipl.-Met. Marco Manitta

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 10.04.2022

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Von rekordverdächtigen Blitzen

Mit dem höheren Sonnenstand und den steigenden Temperaturen nimmt hierzulande die Gewitterhäufigkeit allmählich wieder zu. So traten bereits in den vergangenen Tagen häufiger Gewitter in Erscheinung. Ein faszinierendes „Nebenprodukt“ der Gewitter stellt dabei der Blitz dar. Und dieser ist nicht ganz ungefährlich. Zwar sind es häufig die Begleiterscheinungen wie heftiger Starkregen, Orkanböen, großer Hagel oder Tornados, die enorme Schäden anrichten. Aber auch ein Blitzschlag kann ein Haus in Flammen aufgehen lassen oder sogar tödlich enden. Trotzdem faszinieren uns diese Gewalten der Natur immer wieder aufs Neue.

Bei der Bildung eines Gewitters steigen feuchte und energiereiche Luftmassen rasant in die Höhe auf. Dabei wird die Luft mit zunehmender Höhe schnell abgekühlt, sodass es zur Kondensation des in der Luft enthaltenen Wasserdampfes kommt. Entsprechend bilden sich Quellwolken, die schließlich zu einem ausgewachsenen Kumulonimbus (Gewitterwolke) heranwachsen. Im sogenannten Aufwindbereich des Kumulonimbus werden sehr viele Wassertröpfchen und Eiskristalle mit Geschwindigkeiten von über 100 km/h in eisige Höhen – zum Teil in über 10 km Höhe – katapultiert, um anschließend wieder in Richtung Erde zu fallen. Auf ihrem Weg durch die Gewitterwolke stoßen sie dabei aneinander, wodurch es zu einer elektrischen Ladungstrennung innerhalb der Wolke kommt. So entstehen zum einen positive Ladungen, die sich im oberen Bereich der Wolke ansammeln, zum anderen konzentrieren sich negative Ladungen im unteren Bereich. Die Spannungen sind dabei erheblich und können bis zu 1.000.000.000 Volt betragen. Um den enormen Ladungsunterschied innerhalb der Wolke bzw. zwischen Wolke und Erdboden wieder auszugleichen, kommt es schließlich zu Entladungen in Form von Blitzen.

Die Weltorganisation für Meteorologie (kurz: WMO) verkündete im Februar dieses Jahres mit der Hilfe neuer Satellitentechnologie gleich zwei neue Blitz-Weltrekorde: Zum einen wurde der längste Blitz der Welt über dem südlichen Teil der USA zwischen Texas und Mississippi am 20. April 2020 mit einer Länge von sagenhaften 768 km registriert. Der Fehlerbereich liegt dabei bei plus/minus 8 km. Dies entspricht einer Strecke etwa von Kiel in Schleswig-Holstein bis Garmisch-Patenkirchen in Bayern. Damit wurde der alte Rekord vom 31. Oktober 2018 über dem südlichen Brasilien mit einer Länge von rund 709 km um 59 km übertroffen.

Zum anderen wurde auch der Blitzrekord über die längste Andauer geknackt. Am 18. Juni 2020 dauerte ein Blitz entlang der Grenze zwischen Argentinien und Uruguay etwas mehr als 17,10 Sekunden an. Der Fehlerbereich der Messung liegt bei Zweitausendstel (als Zahl: 0,002) Sekunden. Der vorige Rekord von 16,73 Sekunden über dem nördlichen Argentinien vom 4. März 2019 wurde hierbei um 0,37 Sekunden übertroffen.

Durch die fortschreitende Technologisierung ist es aber eigentlich kein „Wunder“, dass neue Blitzrekorde aufgestellt werden. Während vorangegangene Rekorde noch mit Hilfe von bodengestützten Beobachtungen registriert wurden, die in ihrer Detektionsreichweite eine gewisse Begrenzung besitzen, half beim Beobachten der jüngsten Rekorde eine neue satellitenbasierte Technologie. Mit dieser neuen Technologie lassen sich deutlich größere geografische Areale abdecken und überwachen. Aber auch hier gibt es noch einige Begrenzungen, weswegen laut den Forscher, die an der Untersuchung beteiligt waren, durchaus größere Phänomene existieren könnten. Diese sollten mit längeren Datenreihen und verbesserter Technologien schließlich ebenfalls beobachtet werden.

Die Rekorde zeigen wieder einmal, wie faszinierend, aber auch, wie gefährlich solche Naturgewalten sein können. Blitze überwinden zum Teil große Distanzen in kürzester Zeit. Der Ort des Auftretens der rekordverdächtigen Blitze ist dabei allerdings keinesfalls Zufall. Die „Great Plains“ in Nordamerika und das „La Plata“-Becken in Südamerika sind für ihre langlebigen Gewitterkomplexe, sogenannte mesoskalige konvektive Systeme (kurz: MCS), bekannt. Dort, in vergleichsweise flachem Terrain, trifft idealerweise sehr feuchte und warme Meeresluft auf kalte und trockene Festlandsluft. In Deutschland blockieren beispielsweise meist die Alpen den direkten Zustrom sehr feuchter und warmer Mittelmeerluft.

Auch hierzulande sollten Gewitter in der näheren Umgebung nicht unterschätzt werden, wenngleich solche rekordverdächtigen Blitze in Deutschland nicht auftreten. Blitze suchen sich in der Regel den Weg des geringsten Widerstands in der Atmosphäre. Dieser Weg führt nicht immer auf direktem Weg aus der Wolke zum Erdboden. Und so kann es vorkommen, dass ein Blitz bei einem ausgewachsenen Gewitter in Deutschland vereinzelt auch gut und gerne 10 bis 20 Kilometer neben dem Zentrum der Gewitterwolke, also quasi „aus heiterem Himmel“ einschlägt. Deswegen ist es ratsam, bei aufziehenden Gewittern immer frühzeitig Schutz zu suchen.

Grafiken zu den rekordverdächten Blitzen finden Sie im Pressebericht der WMO unterhalb des Thema des Tages.

MSc.-Met. Sebastian Schappert

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 09.04.2022

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Vom Winter in den Sommer?

Abseits des normalen Wetteralltags

April zeigt seine Zähne

Eine turbulente Wetterwoche

Rekordfrost für April

Kaltlufteinbrüche im Frühjahr – Teil 1: Später Schnee