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Tiefdruckgebiete halten das Zepter in der Hand

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JASPER, KNUD und LINUS sind derzeit die Protagonisten. Dabei handelt es sich nicht um Nachwuchs im Berliner Zoo, sondern um die Tiefdruckgebiete, die aktuell und in den kommenden Tagen das Wetter in Deutschland beeinflussen. Sie sorgen dafür, dass keine Langweile aufkommt und es wechselhaft sowie zeitweise windig bis stürmisch bleibt.

Tief JASPER liegt derzeit (Stand: Mittwoch, den 15.11.2023, 7 Uhr) über Polen und sorgte in den vergangenen Tagen unter anderem für die ergiebigen Niederschläge im Süden des Landes. Verbreitet fielen dabei von Sonntagmorgen, den 12.11.2023, 7 Uhr bis Mittwochmorgen den 15.11.2023, 7 Uhr vom Schwarzwald bis ins Chiemgau 40 bis 70 l/qm/72 h. Im Südschwarzwald wurden Mengen zwischen 100 und 150 l/qm/72 h erreicht. Beispielsweise gab es in Dachsberg-Wolpadingen (Baden-Württemberg) 155 l/qm/72 h und in Vöhrenbach 150 l/qm/72 h (Baden-Württemberg). Auch im Allgäu fielen in Staulagen teils über 100 l/qm. Spitzenreiter sind dort Oberstdorf-Rohrmoos (Bayern) mit 122 l/qm/72 h und Balderschwang (Bayern) mit 130 l/qm/72 h. Sonst wurden meist zwischen 10 und 40 l/qm/72 h registriert. Nur in der Norddeutschen Tiefebene gibt es einige Gebiete mit weniger Niederschlag.

Tief KNUD, das sich von Westengland in die westliche Ostsee verlagert, sorgt heute verbreitet für einige Schauer, im Süden und in der Mitte kann es sogar zu kurzen Gewittern kommen. Östlich der Elbe bleibt es weitgehend trocken. In der Nacht ziehen sich die schauerartigen Niederschläge in den Norden und Osten zurück. Sonst sind Schauer eher die Ausnahme. Hier und da kann es auflockern.

Der dritte Protagonist, Tief LINUS, kommt dann im Laufe des Donnerstags ins Spiel. Zunächst lässt die Niederschlagsneigung nach und vorrangig südlich der Donau und in Nordseenähe gewinnt die Sonne die Oberhand. Gegen Nachmittag kündigt sich im Westen und Südwesten dann der Tiefausläufer von Tief LINUS an.

Dieser sorgt in der Nacht zum Freitag vor allem in der Südhälfte für ordentlich Rabatz. Gebietsweise regnet es kräftig und der Wind lebt deutlich auf. Südlich einer Linie Saarland-Bayerischer Wald drohen Sturmböen zwischen 70 und 85 km/h (Bft 8-9) zunächst aus Südwest, später aus West bis Nordwest bis ins Flachland. Im Alpenvorland, in Oberschwaben und generell in höheren Lagen sind schwere Sturmböen bis 100 km/h (Bft 10) denkbar. Orkanböen (Bft 12) drohen in den Gipfellagen. Einen groben Überblick zu den erwartbaren Böen gibt die folgende Grafik.

Es muss jedoch deutlich darauf hingewiesen werden, dass sich die Modellberechnungen derzeit noch unterscheiden, was in der nächsten Darstellung deutlich wird. Zu diesem Thema gibt es einige Informationen im gestrigen Thema des Tages unter

Doch das Tief hat, wie gesagt, nicht nur ordentlich Wind im Gepäck, sondern auch einiges an Niederschlag. Die Schneefallgrenze sinkt dabei bis Freitagfrüh von anfangs über 1000 m auf etwa 600-800 m ab. Eine Schneedecke bildet sich allerdings nur in den Hochlagen aus, da die Böden noch viel zu warm sind. Die Niederschlagsmengen liegen südlich des Mains in der Fläche bei 5 bis 15 l/qm/12 h. In einem Streifen, dessen genaue Lage noch nicht sicher ist (abhängig von der genauen Zugbahn des Tiefs), werden Mengen zwischen 20 und 40, teils bis 60 l/qm/12 h berechnet.

In der Nordhälfte des Landes passiert in der Nacht zum Freitag nicht viel und es bleibt deutlich ruhiger. Auch im Süden zieht der Sturm am Morgen rasch ab, leicht wechselhaft bleibt es aber dennoch. Wer die Hoffnung hegt, dass sich deutschlandweit endlich mal wieder ruhiges Herbstwetter einstellt, der muss an dieser Stelle enttäuscht werden. Zwar wird es am Samstag vorübergehend etwas freundlicher, doch bereits zum Abend zieht von Westen ein neues Niederschlagsgebiet heran und der Wind frischt etwas auf. Nun ja, die Hoffnung stirbt bekanntlich zuletzt.

Dipl.-Met. Marcel Schmid
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 15.11.2023
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Deutschland kommt nicht zur Ruhe…

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Es wurde erläutert, dass die Vorhersage des Wetters aufgrund der Chaostheorie als nichtlineares, dynamisches und chaotisches System Grenzen aufgewiesen bekommt. Die Anfangsbedingungen in der Atmosphäre sind nicht exakt bestimmbar, und die Wettermodelle bieten lediglich Annäherungen. Doch wie manifestieren sich diese Grenzen?

Ein konkretes Beispiel verdeutlicht die Wettervorhersage für die Nacht zum Freitag: Abbildung 1 zeigt den auf Meeresniveau reduzierten Luftdruck und die Temperatur auf der 850 hPa – Fläche, was bei dieser Lage etwa einer Höhe von 1400 m entspricht. Links ist die Wetterprognose des europäischen Modells (ECMWF) dargestellt, in der Mitte das deutsche Modell (ICON) und rechts das amerikanische Modell (GFS), jeweils mit einer 78-stündigen Vorhersage für Freitagfrüh. Auffällige Unterschiede werden sichtbar.

Während sich im GFS und ECMWF am Donnerstag ein Tief über Frankreich entwickeln soll, das in der Nacht zum Freitag über Deutschland ziehen und sich im GFS sogar zu einem schweren Sturm entwickeln würde, fehlt dieses Tief im Deutschen ICON-Modell ganz. Die Entstehung und Zugbahn dieses Tiefs hängen offenbar entscheidend von den Anfangsbedingungen, den Näherungen der Modelle (Parametrisierungen) und der zugrunde liegenden Modellphysik ab. Die Auswirkungen dieses Tiefs beeinflussen maßgeblich die Vorhersage von Niederschlagsgebieten, Wind, Temperatur und Bewölkung.

Während das GFS-Modell einen schweren Sturm im Westen vorhersagen würde, prognostiziert das ICON-Modell vergleichsweise schwache Winde. Bei der ECMWF-Lösung mit südlicher Zugbahn würden wiederum kräftige Niederschläge im Schwarzwald und am Alpenrand auftreten. Solche Modellunterschiede im kurzfristigen Vorhersagezeitraum sind ungewöhnlich und markieren einen Punkt, an dem die Vorhersage zumindest vorübergehend ins Chaos abzudriften scheint.

Um das Chaos-Problem zumindest teilweise zu bewältigen, werden sogenannte Ensemblerechnungen durchgeführt. Das bedeutet, dass ein Wettermodell mehrmals mit leicht variierten Anfangsbedingungen berechnet wird. Dies dient einerseits dazu, die Prognosesicherheit zu bewerten, und andererseits, in unsicheren Fällen dennoch Aussagen zu ermöglichen. Das ECMWF führt beispielsweise 50 solcher leicht variierten Modellrechnungen durch (siehe Abbildung 2).

Da jedoch kein Meteorologe die Zeit hat, 50 Wettermodelle einzeln auszuwerten, wird eine Methode namens Clusteranalyse verwendet, um die Auswertung zu erleichtern. Dabei werden Vorhersagen mit ähnlichen Strukturen von einem Algorithmus in sogenannte Cluster eingeteilt. In unserem Fall ergeben sich 2 Cluster, die etwa gleich viele Mitglieder haben. Das bedeutet, die Hälfte der Ensemblemodelle zeigt das angesprochene Tief, während die andere Hälfte die ICON-Variante bevorzugt (siehe Abbildung 3). Diese Situation erschwert die Entscheidungsfindung erheblich.

In solchen Fällen kommt es auf die Erfahrungswerte der Meteorologen an, um festzustellen, welches Modell in bestimmten Situationen die besten Vorhersagen liefert. In ähnlichen Situationen war es oft so, dass sich mit Annähern an das Ereignis ICON und die übrigen Ensembles dem ECMWF-Hauptlauf angenähert haben. Daher wagen wir die Annahme, dass es eher wahrscheinlich ist, dass ein Tiefdruckgebiet in bisher nicht vorhersagbarer Intensität und Zugbahn irgendwo über die Mitte oder den Süden Deutschlands ziehen könnte.

Eine zusätzliche Methode zur Auswertung von Ensembleprognosen besteht darin, Wahrscheinlichkeiten aus den einzelnen Modellläufen zu berechnen. Dies könnte als eigenes Thema des Tages behandelt werden.

Es ist wichtig zu betonen, dass Unsicherheiten im Kurzfristbereich nicht zwangsläufig bedeuten, dass auch der Mittelfristbereich unsicher ist. Zum Wochenende hin prognostizieren die Modelle wieder einheitlich ein neues Atlantiktief, das auf einer West-Ostzugbahn über das nördliche Mitteleuropa zieht. Dieses Tiefdruckgebiet wird voraussichtlich mit seinem Sturmfeld wechselhaftes Wetter bringen. Die Warmfront des Systems wird dann vor allem im Norden für regnerisches, aber sehr mildes Wetter sorgen. Die Vorhersage für dieses Tiefdruckgebiet ist im Vergleich zu kurzfristigen Prognosen sicherer, da es sich um ein großes System handelt und große Strukturen in Modellen generell besser vorhergesagt werden können.

Dipl.-Met. Christian Herold
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 14.11.2023
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Die kalte und oftmals neblige Bucht von San Francisco und die Verbindung zur „El-Niño – Southern Oscillation“

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Die Gegend um San Francisco und Los Angeles (Kalifornien, USA) verwöhnt die vielen Besucher häufig mit Sonnenschein und sehr warmen Temperaturen. Das Meerwasser an den Küsten will aber nicht so richtig warm werden. Stattdessen kühlt es die unteren Luftschichten so stark ab, dass sich teilweise sogar dichter Nebel bilden kann, der dann z.B. die „Golden Gate Bridge“ ein in Grau-in-Grau hüllt. Dieses Phänomen lässt sich jedoch nicht nur an der kalifornischen Küste beobachten. Vielmehr herrscht an allen tropischen und subtropischen Westküsten der Kontinente mehr oder minder stark ausgeprägt kaltes Küstenwasser vor. Doch warum ist dies so?

Wie die Atmosphäre ist auch der Ozean ständig in Bewegung. An der Oberfläche und in der Tiefe dominieren dabei häufig horizontale Strömungen. Jedoch kann das Meerwasser lokal auch Absinken oder Aufsteigen.

Oberflächenströmungen werden im Wesentlichen durch Wind angetrieben. In erster Linie sind dafür die Passate (beständiger Wind in tropischen Seegebieten bis etwa 25° südlicher und nördlicher geographischer Breite) und die Westwinde in den mittleren Breiten verantwortlich. Dabei gibt der Wind durch die Reibung einen Impuls (Bewegungsgröße, Stärke einer bewegten Masse) an das Wasser der oberflächennahen Schichten des Ozeans ab. Das Wasser wird entsprechend mit der Windrichtung gezogen. Durch die Erdrotation wirkt jedoch auf bewegte Flüssigkeiten oder Gegenstände eine ablenkende Kraft, die sogenannte Corioliskraft . Mit der Tiefe nimmt die Abweichung der Wasserströmung von der herrschenden Windrichtung stetig zu, bis der Windimpuls seine Antriebskraft komplett verloren hat und das Wasser steht. Über die gesamte Tiefe gemittelt kommt es daher zu dem Effekt, dass sich das Wasser nicht in Windrichtung, sondern in eine Richtung senkrecht zum Wind bewegt. Auf der Nordhalbkugel zeigt diese Richtung nach rechts (wenn man den Wind im Rücken hat), auf der Südhalbkugel nach links. Eine Strömung, die durch diesen Effekt zustande kommt, wird „Ekman-Transport“ genannt.

An den tropischen und teils auch subtropischen Westküsten der Kontinente wehen die Passatwinde häufig küstenparallel zum Äquator. Entsprechend des beschriebenen Ekman-Transportes wird das küstennahe Oberflächenwasser westwärts von den Küsten weg auf den Ozean getrieben. Da durch die Kontinente von Osten kein Wasser nachströmen kann, quillt aus Massenerhaltungsgründen kaltes nährstoffreiches Tiefenwasser auf und ersetzt somit das abtransportierte Oberflächenwasser.

Als Folge liegen die küstennahen Wassertemperaturen in den Aufquellgebieten von Tiefenwasser und somit auch vor San Francisco selbst im Sommer nur bei etwa 13 Grad. Daher sind diese Küstengebiete nur bedingt für Badegäste geeignet. Gleichzeitig freuen sich jedoch die Fischer über einen durch das kalte, nährstoff- und sauerstoffreiche Tiefenwasser überdurchschnittlich hohen Fischreichtum.

Schwächeln nun die Passatwinde wird weniger warmes Oberflächenwasser von den Küsten Südamerikas westwärts Richtung Australien und Indonesien transportiert, sodass das kalte Tiefenwasser kaum oder gar nicht aufquillt. Dadurch befindet sich das wärmste Wasser nicht mehr über Südostasien, sondern weiter östlich in Richtung der Westküste Südamerikas. Der Weg für ein sogenanntes El-Niño-Ereignis wäre frei.

Als Maß für die Bewertung und Vorhersage eines „El-Niño-Ereignisses“ wird beispielsweise der sogenannte „Ozean Niño Index (ONI)“ verwendet, der auf den mittleren dreimonatigen Abweichungen der Oberflächenwassertemperaturen in der Niño3.4 Region (170° W bis 120° W, 5° S bis 5° N) basiert. Als Referenz dienen verbesserte und homogene historische Analysen der Oberflächenwassertemperatur für den 30-jährigen Zeitraum zwischen 1981 und 2010. Ein El-Niño-Ereignis ist dabei durch einen positiven ONI größer oder gleich 0,5 Grad definiert. Bei einem La Niña-Ereignis liegen ONI-Werte kleiner oder gleich -0,5 Grad vor.

Auch derzeit wird ein „El-Niño-Ereignis“ beobachtet. Dieses Ereignis geht dabei mit überdurchschnittlich hohe Meeresoberflächentemperaturen (SST) im zentralen und östlichen tropischen Pazifik einher. Die Abweichungen der Oberflächenwassertemperaturen betrugen zwischen dem 18. und 25. September 1,2 Grad in der Niño 4 Region und bis 2,8 Grad in der Niño 1+2 Region. Insgesamt sind seit März überdurchschnittliche Werte zu verzeichnen. Derzeit wird mit einer 95%-Wahrscheinlichkeit erwartet, dass El Niño über den Winter der nördlichen Hemisphäre hinweg bis mindestens März 2024 anhält. Einhergehend ist über Indonesien mit der Abnahme der Niederschläge zu rechnen, während diese über dem zentralen und östlichen tropischen Pazifik zunehmen bzw. weiter überdurchschnittlich ausfallen.

Lars Kirchhübel
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 30.09.2023
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst