Wenn der Skorpion zusticht

In den vergangenen Wochen entwickelten sich über dem Nordatlantik,
zum Teil auch über der Nordsee teils kräftige Sturm- oder Orkantiefs
(-zyklonen), die besonders in der Mitte und im Norden Deutschlands
wiederholt für Sturm sorgten. Doch welche Regionen eines
Tiefdruckgebietes bergen die größte Sturmgefahr für das Tiefland?

Um dies zu verstehen, müssen wir neben dem allgemein bekannten
Konzept des "Norweger Zyklonenmodells" auch ein anderes Konzept der
Tiefdruckentwicklung betrachten: die sogenannte
"Shapiro-Keyser-Zyklogenese".

Während der Entwicklung eines Tiefdruckgebietes wird warme und
feuchte Luft vorderseitig des Tiefs nach Norden geführt. Diese Luft
schiebt sich sukzessive über die vorgelagerte kältere Luftmasse und
beginnt aufzusteigen. In der Meteorologie wird dieser Vorgang als
"warmes Förderband" (engl.: "Warm Conveyor Belt") bezeichnet. Durch
die Hebung setzen verbreitet Kondensation und Wolkenbildung ein. Es
ist eine entsprechend lange Nord-Süd ausgerichtete Wolkenschleppe zu
erkennen, die sich entlang und vorderseitig der Kaltfront und über
die Warmfront nordwärts verlagert.
Wenn sich das Tiefdruckgebiet nun weiter verstärkt, wird von Osten
vorderseitig der Warmfront kältere Luft angezapft und in Richtung
Tiefzentrum geführt. Dabei strömt die kalte und schwere Luft unter
dem nach Norden vorstoßenden warmen Förderband nach Westen und
beginnt sich im Verlauf der Tiefdruckentwicklung teils um das
Wirbelzentrum des Tiefs zu wickeln, teils wird sie nach Norden
abgelenkt. Dies wird als "kaltes Förderband" (engl. : "Cold Conveyor
Belt") bezeichnet.
Der dritte Luftstrom entwickelt sich an der West- und Südflanke des
Tiefs, wenn aus der oberen Troposphäre oder gar der unteren
Stratosphäre stabil geschichtete und trockene Luft zunächst südwärts
und dann ostwärts um das Tiefzentrum geführt wird: "trockenes
Förderband" (engl.: "Dry Conveyor Belt"). All diese unterschiedlichen
Strömungen interagieren in Zentrumnähe und sorgen neben weiteren
physikalischen Begebenheiten je nach Ausprägung für unterschiedlich
starke Tiefdruckentwicklungen. Für die bildliche Vorstellung dieser
unterschiedlichen Luftströmungen ist rechts auf www.dwd.de unter
"Thema des Tages" und "[mehr]" ein Übersichtsbild beigefügt, welches
im Zuge des COMET Programms (Cooperative Program for Operational
Meteorology) erstellt wurde.

Die Entwicklung einer Shapiro-Keyser-Zyklone ist grundsätzlich dem
Entwicklungsprozess der Norweger Schule recht ähnlich, nur ist die
Kaltfront schwächer ausgeprägt und beinahe im rechten Winkel zur
Warmfront ausgerichtet. Die Kaltfront ist außerdem von der Warmfront
getrennt. In diesem Fall ist die Warmfront die wetterwirksamste Front
und sorgt für einen intensiven Transport von warmer und feuchter Luft
zum Zentrum des Tiefs. Dabei wird die Warmluft um das Zentrum des
Tiefs gewickelt und ab einem gewissen Entwicklungsstadium schneidet
die ostwärts wandernde Kaltfront die Warmluftzufuhr ab. Zurück
bleibt zentrumsnahe warme und feuchte Luft, umgeben von kälterer.
Dieses Stadium wird als "warmer Einschluss" (engl.:" Warm Seclusion")
bezeichnet und spiegelt besonders markante Tiefdruckentwicklungen
wider.

Bei solchen, meist atlantischen Tiefdruckgebieten sticht besonders
der Warmsektorbereich mit sehr hohen Windgeschwindigkeiten in 1 bis 2
km über dem Boden hervor. Allerdings ist eben genau dieser Bereich
meist so stabil geschichtet, da sich durch die Warmluftadvektion eine
Inversion entwickelt, dass das Herabmischen der starken Höhenwinde
unterbunden wird. Daher sind zunächst häufig die Bergregionen von dem
starken Windfeld betroffen oder auch die Küstenbereiche, wo die
Luftmasse besser durchmischt ist. Für das Tiefland liegt der Fokus
für die höchsten Windgeschwindigkeiten nicht selten erst beim
Durchzug der Kaltfront, wo mit plötzlich einsetzender vertikaler
Umlagerung (sichtbar durch teils kräftige Schauer- oder
Gewitterwolken) die Höhenwinde vorübergehend bis in tiefe Lagen
herabgemischt werden können mit dem entsprechend größten
Böenpotential.

Allerdings gibt es noch einen weiteren Bereich entlang einer Zyklone,
der für das Auftreten von heftigen Windentwicklungen weitaus
gefährlicher sein kann. Es ist der zentrumsnahe Südwest- bis
Südquadrant eines Sturm- oder Orkantiefs.
Welche physikalischen Prozesse nun letztendlich die auschlaggebenden
für die Entwicklung der markanten Bodenwinde sind, ist bis heute
weiter Gegenstand von Untersuchungen. Wie schon angedeutet tritt
solch ein markantes Windereignis besonders bei sich rapide
verstärkenden Tiefdruckgebieten des Shapiro-Keyser-Modells auf,
sodass der resultierende enorme Druckgradient in Zentrumsnähe bereits
für ein sich rasch verstärkendes Windfeld sorgt. Zudem gelangt die um
das Tief geführte Luftmasse in den Bereich der herabsinkenden
trocken-kalten Höhenluft, sodass auch noch Verdunstungsabkühlung für
eine zusätzliche Verstärkung des Windfeldes führt. Da kalte Luft
schwerer ist und rascher absinkt, wird durch diese Abkühlung die
Windgeschwindigkeit zusätzlich erhöht. Zuletzt sei noch erwähnt,
dass durch das Absinken der Luft von größeren Höhen entsprechend hohe
Windgeschwindigkeiten zum Boden transportiert werden können. Südlich
des Tiefzentrums und somit rückseitig der Kaltfront ist die Luftmasse
bodennah gut durchmischt und die sehr starken Winde können ohne
größere Abschwächung bis zum Boden durchgreifen. Ein Beispiel hierfür
war das Orkantief ELON vom 9. Januar 2015, das über dem Norden
Schottlands für wenige Stunden folgende maximale Böenspitzen
erzeugte: Loch Glascanoch (264 m Höhe) mit 178 km/h und Stornoway (15
m Höhe) mit 181 km/h. Orkan Christian vom 28.10.2013 wies ebenfalls
solch eine Struktur auf und brachte den küstennahen Bereichen im
Nordwesten Deutschlands enorme Windgeschwindigkeiten (z.B. St. Peter
Ording (11 m Höhe) mit 173 km/h).

Auf Satellitenaufnahmen sieht die um das Zentrum herumgewirbelte
Luft wie der Schwanz eines Skorpions aus. Die "giftige" Spitze wird
in dem Fall durch das Bodenwindfeld mit den extrem hohen
Windgeschwindigkeiten repräsentiert. In der Meteorologie wird dies
auch unter dem Begriff "Stachelstrahl" (engl.:" Sting Jet")
beschrieben, wobei der "Stich des Skorpions" das Durchziehen des
Windmaximums darstellt.
Dieses Phänomen wird besonders häufig bei Tiefdruckgebieten über den
Ozeanen beobachtet, kann jedoch wie z.B. bei "Christian" auch über
dem Festland auftreten. Es bleibt nur zu hoffen, dass wir bis auf
Weiteres vom bildlich gesprochenen "Stich des Skorpions" verschont
bleiben.


Dipl.-Met. Helge Tuschy
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 16.01.2015
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