Wie funktioniert eine Gewittervorhersage?
Am gestrigen Mittwoch hat es im Süden und über der östlichen Mitte Deutschlands zum Teil ordentlich „gerummst“. Über Südbayern konnte sich sogar eine sogenannte Superzelle entwickeln. Dabei handelt es sich um ein besonders starkes, rotierendes Gewitter. Neben Sturmböen und Starkregen wurde damit zusammenhängend auch Hagel mit Korngrößen bis 3 cm Durchmesser beobachtet. Genau dieses Szenario wurde bereits am Vortag innerhalb des Warndienstes diskutiert und letztlich schon etliche Stunden vor dem Ereignis in die entsprechenden Warnlageberichte und Vorhersagetexte aufgenommen. Da stellt sich die Frage, wie so eine Gewittervorhersage überhaupt funktioniert.
Dass die Vorhersage von Gewittern von einigen Problemen begleitet wird, wurde auch an dieser Stelle schon mehrfach beschrieben (siehe zum Beispiel das Thema des Tages vom 12.08.2023) und wird sicherlich auch in Zukunft immer wieder Thema sein. Kurz zusammengefasst: Eine räumlich und zeitlich exakte Vorhersage eines Gewitters ist aus verschiedenen Gründen so gut wie unmöglich. Was dagegen meistens sehr gut prognostizierbar ist, sind einerseits die Regionen, in denen das Potenzial für die Entstehung von Gewittern erhöht ist und andererseits die zu erwartenden Begleiterscheinungen.
Für die Abschätzung des Gewitterpotenzials steht dem Vorhersageteam des DWD unter anderem der sogenannte „Konvektionsfavorit“ zur Verfügung. Dabei handelt es sich um eine Zusammenstellung mehrerer Prognosefelder, die die nötigen Zutaten für die Entwicklung von Gewittern beschreiben. Was für den Laien vielleicht nur nach vielen bunten Bildchen oder eventuell auch moderner Kunst aussieht, liefert den Meteorologen wichtige Informationen hinsichtlich der potentiellen Entstehung und Stärke der Gewitter. Aus diesem Grund hat der Konvektionsfavorit auch einen Stammplatz auf einem der zahlreichen Bildschirme am Arbeitsplatz.
Abb.1: Konvektionsfavorit – Zusammenstellung verschiedener Prognosefelder, die für die Abschätzung des Gewitterpotenzials wichtig sind (ICON).
Bevor wir kurz etwas genauer auf die einzelnen „Bildchen“ eingehen, nochmal ganz kurz zu den Zutaten für ein Gewitter: Neben genügend Feuchtigkeit muss die Luftmasse auch eine labile Schichtung aufweisen, d.h. die Temperatur muss mit der Höhe stark abnehmen. Nun muss die energiegeladene Luftmasse noch gezündet werden, sprich man benötigt einen Mechanismus, der die Luft dazu veranlasst, aufzusteigen. Das kann zum Beispiel ein zu überströmendes Gebirge sein, bodennahe Überhitzung (Wärmegewitter), ein bodennah konvergentes Windfeld oder ein dynamischer Impuls aus höheren Luftschichten.
Abb.2: Vorhersagefelder zur Feuchtigkeit (links), der Schichtung (Mitte) und dem daraus folgenden Energiegehalt der Luft (CAPE, rechts).
In der obigen Abbildung 2 ist auf der linken Seite einerseits ein Maß für die Feuchtigkeit der Luft in unteren Schichten zu sehen (Flächendarstellung) und andererseits die sogenannten PPW-Werte, also der Wassergehalt der gesamten Luftsäule, der als Niederschlag ausfallen kann (in mm, Zahlenwerte). Letzterer liefert einen Hinweis auf das Starkregenpotenzial. Rechts daneben geht es um die sogenannten Lapse Rates, also die Temperaturabnahme mit der Höhe, die besonders zwischen zwei und vier Kilometer Höhe ausgeprägt sein sollte. Rote Farben stehen für eine Abnahme von mindestens 0,6 Kelvin pro 100 m Höhe (instabil) und blaue Farben für eine geringere Abnahme und daher stabilere Verhältnisse. Die Kombination aus Feuchtigkeit und (In-)Stabilität mündet schließlich in der potentiell zur Verfügung stehenden Energie für die Gewitterentwicklung, dem sogenannten CAPE (rechts). Die Zahlenwerte geben das sogenannte CIN an, das konvektionshemmende Faktoren innerhalb der Luftschichtung angibt.
Abb.3: Vorhersagefelder zur Geschwindigkeitsscherung (links) sowie der Richtungsscherung und Höhe der Wolkenunterkante (rechts).
In Abbildung 3 steht die Windscherung im Fokus. Diese stellt – um im Küchensprech zu bleiben – das Gewürz dar und ist wichtig für die weitere Entwicklung eines Gewitters. Dabei unterscheidet man zwischen der Geschwindigkeits- und der Richtungsscherung. Die Geschwindigkeitsscherung (links) kann man wiederum in hochreichende Scherung (0 bis 6 km Höhe, Fläche) und in die Scherung im untersten Kilometer (Low Level Scherung, Zahlen) aufsplitten. Während erstere für den Organisationsgrad und damit die Langlebigkeit und auch Schwere der Gewitter verantwortlich ist, liefert die Low Level Scherung Hinweise für ein mögliches Tornadopotenzial. Für letzteres sind auch die Felder rechts wichtig, die die Richtungsscherung, also die Drehung des Windes mit der Höhe (Fläche), und die Höhe der Wolkenuntergrenze (Linien/Zahlen, in m) zeigt. Ist die Richtungsscherung hoch genug, können sich rotierende Gewitter, sogenannte Superzellen entwickeln, an denen sich bei niedriger Wolkenunterkante (unter 1000 m) ein Tornado entwickeln könnte.
Abb.4: Vorhersagefelder zu den Strömungsverhältnissen in verschiedenen Höhen (links: ca. 5,5 km, Mitte: ca. 9 km, rechts: bodennah).
Kommen wir zur unteren Reihe des Konvektionsfavoriten. Die Bildchen in Abbildung 4 liefern Informationen zu potentiellen Hebungsmechanismen, die zum Beispiel aus den Strömungsverhältnissen in verschiedenen Höhenbereichen resultieren (links: ca. 5,5 km, Mitte: ca. 9 km, rechts: bodennah).
Abb. 5: Vorhersagefelder zu den Strömungsverhältnissen in verschiedenen Höhen (links, rot: 10 m, gelb: ca. 1,5 km, grün: ca. 5,5 km, blau: ca. 9 km) sowie der Auslösetemperatur und dem Niederschlag (rechts).
Abbildung 5 zeigt linkerhand die Windstärke und -richtung in verschiedenen Höhenniveaus, woraus man konvergente Windstrukturen herausarbeiten kann und einen Überblick über eine mögliche Winddrehung mit der Höhe bekommt. Rechterhand ist dann noch die sogenannte Auslösetemperatur zu finden. Wird diese Temperatur erreicht, beginnt die Luft von selbst, aufzusteigen. Dazu gesellt sich eine Niederschlagsprognose, die neben der Menge (Fläche) auch die Art des Niederschlags (Symbole) angibt.
Durch diese Fülle an Informationen bekommt man also schon mal einen ersten Eindruck darüber, in welchen Regionen das Gewitterpotenzial erhöht ist, welche Begleiterscheinungen erwartet werden können und wo wahrscheinlich keine Gewitter auftreten werden. Doch für eine finale Aussage braucht es noch etwas mehr. Wichtig ist zum Beispiel noch die Sichtung von sogenannten Prognoseaufstiegen, die die vertikale Temperatur- und Feuchteverteilung zeigen. Und dann gibt es natürlich noch weitere Vorhersagemodelle, die manchmal eine völlig andere Idee hinsichtlich der Gewitterlage haben als das, das dem Konvektionsfavoriten zugrunde liegt.
Vielleicht haben Sie bemerkt, dass sich die betrachteten Felder auf den gestrigen Mittwoch beziehen (17 Uhr MESZ). Demnach wurde vom Süden bis in die zentrale und östliche Mitte eine feuchte und gleichzeitig auch instabile Luftmasse vorhergesagt, was wenige hundert Joule pro Kilogramm an CAPE zur Folge hatte. Ausreichend Energie für Gewitter war also vorhanden. Im Südosten überlappte diese Energie zudem mit hochreichender Geschwindigkeitsscherung sowie etwas Richtungsscherung, was Hinweise für organisierte Strukturen bis hin zu Superzellen und zudem etwas größerem Hagel und Böen bis in den schweren Sturmbereich lieferte. Angesichts der hohen prognostizierten Wolkenuntergrenzen (über 1500 m) wurde die Tornadogefahr dagegen als sehr gering eingeschätzt. Deutlich höher war die Wahrscheinlichkeit wiederum für Starkregen, was auf PPW-Werte zwischen 20 und 25 mm und einer eher langsamen Zuggeschwindigkeit der Gewitterzellen zurückzuführen war.
Dipl.-Met. Tobias Reinartz
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 07.05.2026
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