Wetterphänomen im Lungau: nur was?

Inzwischen ist der Text stark gekürzt worden und stimmt nun besser. Ich lasse den alten Text aber mal stehen, inklusive der Erklärungen. Grundlage für die kritisierte Version war der Text vom 14.08.2018.  

Teil 1: Eigene Recherche

Vorab: Ich kenne den exakten Zeitpunkt des Videos nicht und aus dem Video ist nicht klar ersichtlich, wie die Wolken unmittelbar über dem Wirbel beschaffen waren.

Was wir wissen: Montagnachmittag ist von Westen her eine Kaltfront mit vorlaufenden Schauern und Gewittern durchgezogen. Davor heizte sich die Luft nochmal auf 27°C in Mariapfarr auf.

fanningbergstation-130818-1400

Webcambild Bergstation 14.00

fanningbergstation-130818-1515

Webcambild Bergstation Fanningberg, 15.15

fanningbergtalstation-130818-1500

Webcambild Talstation, 15.00

fanningbergtalstation-130818-1600

Webcambild Talstation, 16.00

Von den Webcambildern her fand das Ereignis eher zwischen 14.00 und 15.00 als zwischen 15.00 und 16.00 statt. Im Webcambild der Talstation sieht man um 15.00 am linken Bildrand (Richtung Nordosten) eine abziehende Cumulonimbuswolke (helle fasrige Eiswolke), um 16.00 ist die Bewölkung bereits deutlich aufgelockerter, mit größeren Wolkenlücken nach Westen hin. Zudem weht bereits böiger Nordwestwind. Im besagten Zeitraum zogen ca. 8 bis 10km nördlich und östlich Schauerzellen durch.  Die Wetterstation Tamsweg meldete um 14.00 (föhnigen) Südostwind mit 13kt, zwischen 15.00 und 15.30 drehte der Wind auf Ost bis Nordost mit bis zu 17kt. Am Katschberg und in St. Michael/Lungau wehte weiterhin föhniger Südwind.

Was man nicht sieht: Weder die Radarbilder noch die Video- und Webcamaufnahmen deuten auf langlebige rotierende Gewitterwolken hin (= Superzellen). Einen Superzellentornado kann man ausschließen.

Spekulation:

Staubteufel (Kleintrombe)

Was spricht für einen Staubteufel? Die kräftige Tageserwärmung, immerhin knapp 27°C in Mariapfarr auf über 1100m. Der Umstand, dass vorher Windstille geherrscht haben soll, auch wenn das während dem Video so aussieht, als würde auch in der Umgebung schon der Wind gehen. Die aufgelockerten Wolken im Hintergrund, die eine kräftige konvektive Wolke vermissen lassen und damit eine Großtrombe.

Was spricht dagegen? Die Entstehung über dem See, sofern er nicht vorher schon existierte. Bei einer Umgebungstemperatur von 27°C müsste der See wohl über 40°C haben, damit sich eine rasche Temperaturabnahme mit der Höhe über der Wasseroberfläche einstellt. Das ist eher unwahrscheinlich. Laut Windmessdaten wehte in der Umgebung beständiger Südost- bis Südwind (Taleinwinde und Föhn). Das würde Heißluftblasen am Boden eher wegdrücken oder zerreißen. Außerdem war es während dem Video stark bewölkt, während Staubteufel meist bei Sonnenschein auftreten, sonst reicht es für Überhitzung nicht aus.

2. Gustnado (Böenfrontwirbel)

Gegen einen Böenfrontwirbel spricht, dass keine Schauerzelle den Ort direkt getroffen hat, sondern nördlicher bzw. östlicher vorbeigezogen sind, und zwar in beträchtlicher Entfernung. Wenn, müsste die Böenfront so kleinräumig gewesen sein, dass nicht einmal die ca. 2km entfernte Station in Mariapfarr etwas davon bemerkt hat (dort blieben die Winde auf Ost und die Temperatur ging kaum merkbar zurück). Überdies entstehen Böenfrontwirbel eher in Zusammenhang mit ausgeprägteren Gewitterlinien, hier gab es aber verstreute Einzelzellen. Für einen Böenfrontwirbel spricht am ehesten, dass kein Kontakt zu einer übergeordneten konvektiven Wolke erkennbar ist.

3. Ein nichtsuperzelliger Tornado („Typ-II-Tornado, Großtrombe“)

2_6

Entstehung von Typ-II-Tornados (Skizze von Wakimoto & Wilson 1989)

Diese Tornadoart bildet sich dann, wenn kräftige Aufwinde nichtrotierender Gewitterwolken über bodennah bereits bestehende Wirbel ziehen. Der Aufwind streckt den Wirbel vom Boden bis zur Wolkenuntergrenze – fertig ist der Tornado.

fanning-skizze

Lage der Webcam-Stationen, Wetterstation und Wirbelereignis, Windverhältnisse (Quelle: Open Street Map)

Die Karte zeigt Ostwinde (Taleinwinde) östlich vom Ereignisort sowie Südwinde (Föhn) deutlich westlich. Die Schauerzellen nördlich verursachten wahrscheinlich Nordwinde (vlg. Fahnen an der Talstation). Das kann eine lokale, bodennahe Konvergenzzone beim Outdoorpark erzeugt haben. Winde, die also zusammenströmen und einen Wirbel um eine vertikale Achse bilden. In dem Fall gebildet durch das Ausströmen aus nördlicher Richtung (Weißpriachtal), welches auf den Südwind/wärmere Luft bei Fanning trifft.

Für einen klassischen Tornado müsste sich der Aufwindbereich der Schauerwolke über dem Wirbel befunden haben. Das ist aus dem Video leider nicht ersichtlich. Man erkennt zwar im Hintergrund Niederschlag, die räumliche Nähe am trockenen Standort kann daher gepasst haben, aber das würde den Augenzeugenbeobachtungen widersprechen („aus heiterem Himmel“). Allerdings reichte der Wirbel relativ weit hinauf (man beachte, wie weit das Strandglumpat in die Höhe gezogen wurde).

Zusammenfassung:

Aus dem Video und den wenigen Beobachtungsdaten in der Umgebung kann nicht zweifelsfrei geklärt werden, was hier tatsächlich vorliegt. Ein Superzellentornado ist ausgeschlossen, ein klassischer Böenfrontwirbel wars nicht, ein kräftiger Staubteufel (Kleintrombe) erscheint am wahrscheinlichsten, evtl. zusätzlich gestützt durch die konvergenten Windverhältnisse. Für den Fall, dass sich doch ein Aufwindbereich über dem Wirbel befand, wäre ein nichtsuperzelliger Tornado ebenfalls denkbar.

Teil 2: Kritik am ORF-Text – Kraut und Rüben

Minitornado im Lungau gefilmt

Bei Mariapfarr (Lungau) hat ein Hörer von ORF Radio Salzburg ein besonderes Wetterphänomen gefilmt – einen „Böenfrontwirbel“ bzw. „Gustnado“, im Volksmund auch „Windhose“ genannt – eine Art Minitornado.

Im Volksmund gibt es überhaupt keinen Begriff für Böenfrontwirbel. Der Fachbegriff lautet Gustnado. Im Volksmund sagt man Windhose für Tornado, ohne den Präfix Mini, denn ein Tornado ist ein Tornado. Von der Entstehung her besteht kein Unterschied zwischen einem Lungauer Tornado zu einem über Kansas oder Florida.

[…]. Solche Wirbel entstehen bei bodennaher Überhitzung der Luft aus heißen und kälteren Windböen vor herannahenden Regenschauern oder Gewittern. Zu sehen ist eine so genannte „Kleintrombe“.

Der bodennahen Überhitzung würde ich bei Böenfrontwirbeln eine weniger bedeutende Rolle zuschreiben, sondern – wie der Name schon sagt – vor allem der ausströmenden Kaltluft aus dem Schauer oder Gewitter. Die kann hier nicht sonderlich markant gewesen sein, zumindest gab es in Mariapfarr kaum einen Temperaturrückgang. Gustnados werden zu den Kleintromben gezählt, Windhosen aber zu den Großtromben. Vorsicht vor Begriffsverwirrungen!

Tornados, „Charlie Bravos“ und „Downbursts“

Dieses Luftkraftwerk in der Atmosphäre könnte sich noch verstärken, wenn die kleine Windhose weiteren Kontakt zu sehr starken Aufwinden einer großen und hochreichenden Gewitterzelle („Superzelle“) in der näheren Umgebung bekäme – Cumulonimbus bzw. „Charlie Bravo“ in der Fliegerei genannt.

Wie gesagt, ein Böenfrontwirbel ist keine Windhose per definitionem. Die Titulierung eines Gewitters als Superzelle setzt zwingend langlebige Rotation (mindestens 10-20m) der Gewitterwolke voraus! Sonst ist es einfach ein sehr starkes Gewitter. Cumulonimbus ist der lateinische Begriff für Gewitterwolke (bzw. eine Cumuluswolke im Vereisungsstadium), CB abgekürzt, aber kein Synonym für Superzelle und auch keines für „großen und hochreichenden“ Gewitterzelle. Cumulonimben unterteilt man je nach Stadium in capillatus, calvus und incus. Die Größe und die vertikale Erstreckung spielt bei den Unterarten keine Rolle, ebenso wenig bei Superzellen. Es gibt auch (vertikal) flache Superzellen, etwa im Winterhalbjahr.

Riesige Flächen wären für Tornado nötig

Nur im Extremfall könnte sich aus dem kleinen Wirbel ein mehrere Kilometer hoher Tornado mit äußerst starken Aufwinden im Inneren sowie „Downbursts“ (Fallböen) an den Außenseiten entwickeln, die auch große Verkehrsflugzeuge zum Absturz bringen könnten. In Europa sind solche Phänomene äußerst selten. Es gäbe dazu auch Vorwarnsysteme. Die riesigen Energiemengen für große Wirbelstürme kann die Atmosphäre dort umsetzen, wo sich große Wasser- oder Landflächen aufheizen – zum Beispiel auf den Prärien im Westen der USA oder Kanadas bzw. auf Ozeanen.

Hier ist wieder einiges durcheinandergeraten. Ein Tornado braucht keine riesigen Flächen, sonst gäbe es sie nicht gelegentlich auch in Gebirgstälern, wie etwa in Innsbruck (1. Februar 2005), in Ellmau (25. August 2012), am Alpenostrand (Klosterneuburg) sowie in etlichen anderen hügeligen bzw. gebirgigen Regionen. Die Abwinde im Bereich eines Tornadoschlauchs bezeichnet man normalerweise nur als Abwinde (Downdrafts) und nicht als Downbursts. Downbursts (Fallböen) bezeichnen ein völlig anderes Windereignis in Zusammenhang mit Gewittern, sogenannte straight-line Winds (geradlinige Winde), die nichts mit Aufwinden oder Rotation zu tun haben. Dabei werden die Abwinde stark beschleunigt und strömen seitlich am Erdboden aus. Das geschieht mit solcher Wucht, dass Sturm- oder Orkanböen auftreten. Tornados sind aber genau das Gegenteil, hier konzentrieren sich die stärksten Winde auf den Aufwindbereich des Gewitters, in der Umgebung des Tornados kann es sogar eher noch zu stärkeren Böen in Richtung Gewittern kommen („Inflow“), im Gegensatz zu den Böen vom Gewitter weg („Outflow“).

In Europa sind Tornados häufig, nicht sehr selten. (vgl. Karte in diesem Artikel). Die Intensität der Tornados hängt nicht mit der Fläche zusammen, in der energiereiche Luft gebildet werden kann. Beispiele für verheerende Tornados in Europa sind z.b.  Woldegk/Mecklenburg-Vorpommern (1764), Hainichen/Sachsen (F5, 1800), Wiener Neustadt (F4/F5 1916), Pforzheim/Baden-Württemberg (1968),Acht/Eifel (2003), Hautmont/Frankreich (2008) sowie einige starke Tornados auch in Benelux, Polen und Italien. Nicht zwingend riesige Flächen.

Im Artikel fehlen wichtige Voraussetzungen für starke Tornados: Eine markante Windzunahme mit der Höhe bei gleichzeitig starkem Wind in den untersten 2km der Atmosphäre, niedrige Wolkenuntergrenzen (unter 2km) sowie die üblichen Zutaten für kräftige Gewitter. Winterstürme liefern diese Bedingungen in Europa tendenziell häufiger als sommerliche Gewitter. Bei letzterem sind in der Tat große Landflächen (Polen, Russland, Frankreich) im Vorteil, aber weniger wegen der Energieumsetzung als weil dann langlebige Gewitter existieren können, die im hügeligen Gelände leichter zur Auflösung neigen oder eher mit Nachbarzellen kollidieren. Je langlebiger ein rotierendes Gewitter, desto eher kann sich ein starker Tornado entwickeln.

Große Wasserflächen oder die Nähe zu Ozeanen spielen eine geringere Rolle. Sie können zwar das nötige Feuchteangebot liefern, um viel Energie aufzubauen, aber wie Europa zeigt, können das die Windverhältnisse durchaus kompensieren. Auf Ozeanen geht es bei riesigen Energieumsetzungen dann mehr um tropische Wirbelstürme, ein ganz anderes Wetterphänomen von der Größenskala her.

Für die Entstehung eines Tornados müssten bei Bedingungen wie im Lungau weitere Faktoren dazukommen: Starke Aufwinde einer nahen Gewitterzelle, Kontakt des kleinen Wirbels mit diesem System und große Labilität der Luft bis in große Seehöhen. […]

Was hier gänzlich fehlt, ist der Einfluss der Windscherung und der Drehung des Windes mit der Höhe (s.o.). Außer es handelt sich um nichtsuperzellige Tornados, dann reicht der oben beschriebene Fall aus. Gewöhnlich handelt es sich bei nichtsuperzelligen Tornados aber eher um schwächere Gewitter oder nur Regenschauer mit geringen Höhenwinden.

Wenn nämlich feuchtwarme Luft eines Hochs gegen ein Gebirge anströmt und aufsteigt, dann kondensiert der in der Luft enthaltene Wasserdampf. Es entstehen Wolken, die in Gipfelbereichen für viel Regen oder Schnee sorgen können. Auf der anderen Seite der Berge herrscht dagegen wolkenloses Wetter mit zum Teil sehr warmen Fallwinden. Ihre Energie kommt aus der Kondensationswärme der aufgestiegenen Luftmassen.

Die Föhnerklärung ist leider völlig veraltet und trifft vor allem in Österreich nicht zu. Immerhin die Hälfte aller Föhnfälle in Innsbruck zeigen keinen Niederschlag im Luv (Seibert 1989), und bei 5% aller starken Föhnlagen gibt es nicht einmal ein Fünftel Bedeckung an der Alpensüdseite (Fliri 1983). Messungen haben ergeben, dass die Freisetzung von Kondensationswärme nur 1-2 Grad mehr auf der Leeseite ausmacht (Seibert 1990). In der Schweiz kommt es viel häufiger zu Niederschlag im Luv bei Föhnereignissen, in Österreich ist aber folgender Mechanismus am wahrscheinlichsten:

Die Kaltluft im Luv bleibt, wo sie ist, während Luftmassen in höheren Luftschichten über den Gebirgskamm fließen und sich leeseitig in der Abwärtsbewegung erwärmen.  Die potentielle Temperatur nimmt bei stabiler Schichtung im Luv mit der Höhe zu. (Potentielle Temperatur: Wenn man das Luftpaket einer bestimmten Höhe mit 1 Grad pro 100m Anstieg auf eine Seehöhe mit 1000 hPa Luftdruck herunterbringt). Je potentiell wärmer diese Luft, desto größer auch die Erwärmung im Lee, völlig unabhängig davon, ob es Niederschläge oder Bewölkung im Luv gibt.

Die moderne Föhntheorie wurde bereits 1866 von Julius Hann (Zur Frage über den Ursprung des Föhn. – Zeit. Öster. Ges. Met. 1 (1), 257-263, Wien) entwickelt, die jahrzehntelange Darstellung von Föhn in vielen Schul- und Lehrbüchern dominiert hat dann aber Heinrich von Ficker mit seiner thermodynamischen Föhntheorie (1910).

Nachtrag, Beitrag wurde gekürzt und ist nun deutlich richtiger als vorher, lag aber nicht an meiner Kritik. Ich lasse meinen Beitrag trotzdem mal stehen.

Advertisements

Kommentar verfassen

Trage deine Daten unten ein oder klicke ein Icon um dich einzuloggen:

WordPress.com-Logo

Du kommentierst mit Deinem WordPress.com-Konto. Abmelden /  Ändern )

Google+ Foto

Du kommentierst mit Deinem Google+-Konto. Abmelden /  Ändern )

Twitter-Bild

Du kommentierst mit Deinem Twitter-Konto. Abmelden /  Ändern )

Facebook-Foto

Du kommentierst mit Deinem Facebook-Konto. Abmelden /  Ändern )

Verbinde mit %s