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Sturmtief PETRA am 04.02.2020, Update

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Luftmassen-Satellitenbild (RGB), Bodendruck (hPa) und Jetstream (kt) in 300 hPa, Quelle: Eumettrain Map Viewer

Spannende Wetterlage derzeit. Ein Sturm jagt den nächsten. Schon die Nacht von Samstag auf Sonntag brachte eine Gewitterlinie über Süddeutschland bis nach Oberösterreich und verbreitet Böen über 100 km/h, gebietsweise über 130 km/h (abgedeckte Dächer). Das Satellitenbild zeigt einen V-förmigen Höhentrog, sehr scharf, flankiert von zwei gekrümmten Jetstreams. Darin eingelagert eine Kaltluftentwicklung (Kaltfront kommagenitus), an der sich eine Gewitterlinie bildete. Von den Brexit-Inseln naht das nächste Sturmtief.

Die Situation am Montagabend, 03. Februar 2020, 19 Uhr MEZ:

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Luftmassen-Satellitenbild + Bodendruck

Der Übergang von hochreichender Bewölkung auf wolkenfrei markiert die Jetachse. Südlich von Irland ein ausgeprägtes Maximum isentroper potentieller Vorticity, das der treibende Motor für die Verstärkung von Orkan PETRA sein wird. Das Bodentief liegt nicht unbedingt dort, wo man es aufgrund der Bewölkung vermutet hätte (der Wellenscheitel beifndet sich genau an der Südwestspitze von England), sondern deutlich weiter südlich über Nordfrankreich. Die Kaltfront ist bereits deutlich anhand vom Isobarenknick erkennbar. Der Kerndruck des Bodentiefs soll von aktuell 1012 hPa innerhalb der nächsten 12 Stunden nochmals um 20 hPa fallen. Damit qualifiziert das Tief als „rapide Zyklogenese“. Es wird sich zunehmend eine Okklusion ausbilden.

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GFS 12z-Lauf, gültig für Dienstag, 04. Februar 2020, 10 Uhr MEZ, Niederschlag und Wind (ca. 700m Höhe), Quelle: http://www.wetterzentrale.de

Der Höhepunkt wird gegen 10 Uhr am Vormittag erreicht. In Westösterreich vor der Kaltfront seichter Südföhn bis in viele Täler, danach Winddrehung auf Nordwest und kurzzeitig schwere Sturmböen (um 100 km/h, stellenweise mehr). Mit der Kaltfront kräftige Schauer, die Schneefallgrenze sinkt von 2000m in der Nacht bis in die Niederungen ab. Eingelagerte Gewitter an und hinter der Kaltfront. Die höchsten Windgeschwindigkeiten werden im Wald-, Wein- und Industrieviertel gerechnet. Dort zeigt selbst der Bodenwind im Mittel verbreitet 25-30kt. In 600-700m Höhe werden 50-55kt im Mittel gerechnet. In Spitzen in den Niederungen also 100-120 km/h, auf exponierten Kuppen über 150 km/h, auf dem Schneeberg um 200 km/h. Anhand der Niederschlagsberechnungen wird klar, dass der stärkste Wind dort auftritt, wo frontrückseitig der geringste Niederschlag fallen soll. Das kann auf einen sogenannten sting jet hindeuten, ein Starkwindband, das entsteht, wenn Wolkenluft sich mit sehr trockener Luft aus großen Höhen vermischt und verdunstet und abwärts beschleunigt (Verdunstungskälte).

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Drucktendenzen am Boden (farbig) und 500 hPa (grün punktiert) am Dienstag, 04.02.20, 09 UTC, Quelle: http://www.modellzentrale.de

Die kräftigen Böen lassen sich aber auch alleine durch den starken Druckanstieg (über 10 hPa in 3 Stunden) nahe dem Tiefdruckkern erklären, durch die rasche Ostwärtsverlagerung des Bodentiefs. Tagsüber wird der Sturm langsam schwächer, am längsten hält er sich im Osten und Südosten (Nordföhn). Treibender Motor für Sturmböen ist dann die Höhenkaltluft, die für weitere Schauer und Gewitter sorgt und den Höhenwind herabmischt. Im Nordstau sieht es bis Mittwochabend nach markanten Neuschneemengen aus, weiterhin bei viel Wind und großer Lawinengefahr. In mittleren und höheren Lagen sinkt die Temperatur um 15 Grad und mehr ab.

Nachtrag, weitere Parameter, die auf einen Sting Jet hindeuten:

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850 hPa isentrope Vertikalgeschwindigkeit, WRF-12km, 09 UTC

Sting-Jet-Stürme der vergangenen Jahre zeigten alle starke Absinkbewegungen in 850 hPa.

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Vorhersage-Aufstieg von WRF-4km, für Wien (links) und Prostejov (rechts), jeweils 09 UTC

Auch in den hochaufgelösten Vorhersageaufstiegen findet sich ein Starkwindband zwischen 600 und 800 hPa. Obacht also!

Nachtrag, 04. Februar 2020:

Der Sturm ist erwartungsgemäß durchgezogen. Zeit für einen kurzen Rückblick:

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Spitzenwind am Hochwechsel (1743m) und Klosterwappen (2076m), Quelle: http://lawinenwarndienst-niederoesterreich.at/stationen.php

Am Hochwechsel wurden mehrfach Spitzenböen um 190 km/h erreicht, der Windmesser am Schneeberg hat bei 200 km/h leider aufgehört, aufzuzeichnen. Für Februar sind derartige Windspitzen übrigens ungewöhnlich, das gilt auch für einige andere Stationen im Berg- und Flachland:

  • Buchberg (NÖ): 145 km/h
  • Rax (NÖ): 137 km/h
  • Dobratsch (K): 136 km/h
  • Galzig (T): 129 km/h
  • Wien/Jubiläumswarte: 130 km/h
  • Sulzberg (V): 119 km/h
  • Innsbruck-Flughafen: 118 km/h
  • Stockerau (NÖ): 111 km/h

Mit Ausnahme von Innsbruck wurden überall Stationsrekorde für Februar aufgestellt. (Quelle: @wetterblogAT)

Die letzten größeren Sturmereignisse traten im März (Emma, 01.03.2008) oder Jänner (Paula, 27.01.2008, Kyrill 18.01.2007, Friederika 18.01.2018, Burglind 03.01.2018) auf. Das letzte Mal gab es meines Wissens mit Vivian (27. Februar 1990) einen Orkan im Februar, der allerdings Österreich nicht betraf (sondern Wiebke am 28.2. bzw. 01.3.1990).

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Wetterballonaufstieg von Wien-Hohe Warte am 04.02.2020, 12 UTC, Quelle: http://ertel2.uibk.ac.at:8080/raso/

Der Mittagsaufstieg wurde ca. 2 Stunden nach dem Windmaximum am Alpenostrand aufgenommen und zeigt eine gut durchmischte Grundschicht bis ca. 850 hPa, darüber befindet sich bis ca. 750 hPa ein Starkwindband mit ca. 75kt, der Nordwestwind reicht insgesamt bis rund 500 hPa hinauf, das entspricht in etwa den Obergrenzen der heutigen Kaltluft-CBs (Schauer und Gewitter). Darüber nimmt die Stabilität wieder zu, gleichzeitig dreht der Wind auf Südwest zurück. Oben herrschte also noch ein Warmluftdeckel, der letzte Rest abgehobener Warmluft der abziehenden Okklusion. Die Tropopause war mit 300 hPa (ca. 8km Höhe) begrenzt.

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RGB-Luftmassen-Satellitenbild am 04. Februar 2020, 07 Uhr MEZ

Die Jetachse lag bereits südlich der Alpen, über dem Balkan ein mächtiges warmes Förderband (warm conveyor belt) mit hochreichender Schichtbewölkung. Die Kaltfront erstreckte sich von Südtirol über Salzburg bis in den Süden Tschechiens. Typisch für kräftige Aufwärtsbewegungen an der Kaltfront bildeten sich Schwerewellen im linken Jetauszug (geripptes Muster, vor allem über Niederbayern und Tschechien sichtbar), wie sie auch bei den Kaltfronten von Orkan Kyrill und Emma beobachtbar waren. Der wolkenfreie Bereich zwischen Kaltfront und Jetachse entstand durch die Alpenüberströmung (großräumiges Absinken, Föhneffekte) und ist nicht zu verwechseln mit einer Dry Intrusion. Von Nordfrankreich näherte sich ein rötlich-violetter-Bereich, das gestern angesprochene Maximum isentroper potentieller Vorticity (IPV), das den Hebungsantrieb liefert. Sting-Jet-verdächtig ist ein schmaler Bereich über Bayern, wo die Bewölkung recht tiefe Obergrenzen aufweist, zugleich aber kompakt wirkt. Hier kann durch die Dry Intrusion starke Verdunstung stattgefunden haben. Der Bereich ist konsistent mit einem starken Druckanstieg (verbreitet 100 Zehntel Hektopascal in 3 Stunden, stellenweise bis 120), nicht aber mit den stärksten Windböen.

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Satellitenbild, Sichtbarer Kanal vom 04.02.2020, 08.10 MEZ, mit Position der Kaltfront, Quelle: https://kachelmannwetter.com/at/sat/oesterreich/satellit-hd-5min/20200204-0710z.html

Die Lage der Bodenkaltfront wird wortwörtlich überschattet von hochreichender Bewölkung, die sich mit der kräftigen Südwestströmung nordostwärts ausdehnt, vermutlich aufgrund der Ausbildung eines weiteren Höhenjets in der Kaltluft. Sie bremste die Kaltfront bei der Südostwärtsverlagerung ab, sodass sie zunehmend verwellte. Von besonderem Interesse ist hier die scharfe Wolkenkante von Nordostitalien über Kärnten, Lungau, Obersteiermark bis St. Pölten. Sie liegt in der Südwestströmung, verbunden mit einer Höhentrogachse. Wie sie genau entsteht, ist mir noch schleierhaft.

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RGB + Radarbild am 04. Februar 2020, 10 Uhr MEZ, Quelle: http://eumetrain.org/ePort_MapViewer/index.html

Das Radarbild lässt keine Zweifel offen, wo sich Okklusion, Warm- und Kaltfront befinden. Auch das Bodentief ist eindeutig zu identifizieren. Auffällig die sehr schmale Schauerlinie über Niederösterreich als Vorderkante der Okklusion, damit verbunden traten die Spitzenböen am Alpenostrand auf. Die Kaltfront selbst bildete eine mehrere hundert Kilometer lange Squall line aus mit recht hoher Blitzaktivität, die sich über den Balkan südostwärts bewegte. Von Frankreich, Benelux und Deutschland her ist bereits gut die Höhenkaltluft mit zellulärer Bewölkung und Radarechos erkennbar, darin eingelagert zahlreiche Gewitter mit Graupel. Entlang der Nordalpen etabliert sich Nordstau. Das, was man fälschlicherweise als Kaltfront tituliert hätte, ist (immer noch) die Jetachse. Das IPV-Maximum liegt über Norditalien.

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RGB-Luftmassenbild am 04. Februar 2020, 11 Uhr MEZ

Wie schwierig die Identifizierung der Kaltfront nur anhand des Satellitenbilds ist, zeigt dieser Zeitpunkt. Die Okklusion ist an seiner eingeringelten Westflanke über Tschechien bereits im Rückzug begriffen, die Bewölkung löst sich dort auf. Das passt wiederum zum stärksten Druckanstieg. Wenn ein Sting Jet beteiligt war, konnte er sich aufgrund der schwach ausgeprägten Dry Intrusion nicht voll entfalten, der Schwerpunkt der Dry Intrusion geht südlich der Alpen vorbei. Die kräftigen Windböen lassen sich daher weitgehend mit dem starken Druckanstieg und in Verbindung mit den Schauern erklären, mit der der Höhenwind voll zum Boden durchgemischt wurde.

Randnotiz zum Video über den „Mini-Hurrikan“ am Grundlsee:

Die Bezeichnung ist natürlich bullshit, ein Hurrikan besteht aus einem rotierenden Gewittersystem mit Auge in der Mitte. Hier handelt sich um einen Luftwirbel, der um eine senkrechte Achse rotiert. Der kräftige Wind in der Umgebung und das Bewölkungsbild deuten auf einen Gustnado hin, einen Böenfrontwirbel. Dieser entsteht wieder anders als ein Tornado und benötigt keine rotierende Gewitterzelle, sondern starke horizontale Windscherung am Boden, wie durch eine massive Windzunahme am Boden (Böenfront).