Stormchasing, Gewitterjagd und Unwetter in Deutschland
  Windkarten
 
 

 

Windkarten in Wettermodellen analysieren und zur Vorhersage verwenden

 

Aus den Windkarten kann man sehr viel heraus lesen, doch fangen wir zunächst mit dem einfachsten an, der Windgeschwindigkeit an sich und welche folgen welche Windgeschwindigkeiten in welcher Druckfläche haben. Die Karten selbst sind nicht schwer zu verstehen, jedem Ort wird eine Windgeschwindigkeit und Windrichtung zu geordnet auf einer bestimmten Druckfläche. Im folgenden sehen sie eine Auswahl an Windkarten zur selben Uhrzeit in jeweils 10m, 925hPa, 850hPa, 700hPa, 600hPa, 500hpa und 300hPa.

 

Vorhersage - Stärke der Windböen innerhalb Konvektionsbewölkung

Man sieht auf den Karten deutllich die Wingeschwindigkeiten an den verschiedenen Orten sowie die Windrichtung. Für die Vorhersage von Gefahren welche mit Gewittern bzw. hochreichender Konvektionsbewölkung in Form von Sturm und Orkan einher gehen ist es sehr wichtig die Windgeschwindigkeiten in den verschiedenen Höhen zu kennen. Da bei solcher Konvektion nicht nur warme Luft vom Boden mit in die Höhe genommen wird, sondern auch kalte Luft mit nach unten fällt innerhalb der Abwinde, werden die Höhenwinde mit nach unten gemischt. Diese Höhenwinde behalten ihre horizontale Windgeschwindigkeit bei und nehmen diese bis zum Boden herab mit. Diesen Vorgang beziechnet man als vertikalen Impulstransport, er findet innerhalb aller Konvektion in der Atmosphäre statt. Von der lokalen Blauthermik bis hin zum MCS oder Squall Line. Die Winde werden aus umso größerer Höhe mit herab genommen, um so höher die Zellen reichen. Die Sturmgefahr steigt, logischer Weise, mit zunehmender Stärke der Höhenwinde. Dabei kommt es aber nicht nur auf die Sträke dieser an, sondern auch auf die Lage dieser. Ein Wind mit 60kn in 850hPa ist schneller mit nach unten gemischt als ein Wind mit 60kn in 500hPa. Als gute Faustregel welche Höhenwind man als Referenz nehmen muss um die möglichen Windböen am Boden vorherzusagen ist es zu sagen, dass die Hälfte der Höhe der Zellen die Höhe wiederspiegelt, in der die maximal möglichen Höhenwinde herab gemischt werden können. Das heißt also, ist die Zelle 8km hoch, so nimmt man den 4km Wind als Bezugsgröße, ist die Zelle 14km hoch, ist es der Wind in 7km. 

Auf dieser Karte sieht man einen sehr ausgeprägten 850hPa Wind mit über 90kn, was etwa 160km/h entspricht. 850hPa sind etwa 2500m Höhe gewesen an diesem Tag, entsprechende Konvektion müsste also über 5000m hoch sein um diesen Wind mit nach unten zu nehmen. Es wäre also die maximal mögliche Geschwindigkeit die die Windböen haben würden, wäre die Konvektionsbewölkung 5km hoch. Dies heißt aber nicht, dass jeder kleine Schauer der 5km hoch ist auch wirklich 160km/h Böen mit sich bringt. Es geht hierbei um organisierte Konvektionsbewölkung mit einer langen Lebensdauer, welche einen langlebigen Abwind hervor bringen kann, an dem die Höhenwinde herab gemischt werden können. Einzelne kurzlebige Zellen sind dazu nicht in der Lage, vielmehr wird linien oder bogenhaft organisierte Konvektionsbewölkung hierfür benötigt. (Multizellenlinie, Squall Line, Bow Echo, LEWP...). Wenn man also die Böen vorhersagen möchte muss man hierfür den Zusammenhang mit der Art der auftretenden Konvektionsbewölkung und deren Erscheindungsform beachten. Sind langlebige Gewittersysteme möglich, dann steigt die Sturmgefahr. Treten jedoch viele vereinzelte Gewitterzellen auf, sinkt die Gefahr auf starke Sturmböen.  

 

Organisierte Gewittersysteme mit eigenem Windfeld erkennen 

 

Große Gewittersysteme wie Cluster, MCS oder gar MCC entwickeln bei einer langen Lebensdauer ihr eigenes mesoskaliges Windfeld, welches auf den Windkarten zu sehen ist. Dieses Windfeld beruht vielmehr auf ein eigenes Druckfeld welches solche großen Gewitterkomplexe ausbilden. Die Luft steigt großflächig innerhalb des Gewittersystems auf und verursacht so einen Druckabfall in der Luftsäule innerhalb des Komplexes. Es bildet sich ein Mesotief heraus, welches durch die Corioliskraft das Windfeld um sich herum Dipolartig verstärkt bzw. abschwächt. Auf einer Seite des Komplexes wird die Luft beschleunigt, der Höhenwind nimmt in diesem Bereich zu, auf der gegenüberliegenden Seite des Komplexes wird die Luft entegen der Strömungsrichtung verlangsamt. Lesen sie hier nach, wie ein MCS sogar ein eigenes mesoskaliges Frontensystem entwickeln kann.   

 

Die Niederschlagskarte oben zeigt ein größeres konvektives System, welches durch die schwäbische Alb zieht. Unten sieht man die Windkarte mit einem durch das konvektive System beeinflusstem Windfeld. Das Mesotief verursacht dieses. Es ist deutlich ein Dipol zu erkennen. Ich habe einmal den Drehsinn des Mesotiefs mit eingezeichnet, welches das Windfeld beeinflusst. 

 

Jet Strike/Jet Max erkennen

Bei einem Jet Maximum handelt es sich um den Bereich der höchsten Windgeschwindigkeit innerhalb eines Jetstreams. Dieser Bereich ist von Bedeutung für Konvektion nicht nur weil sich hier die größte Windgeschwindigkeit befindet, sondern auch weil hier Hebung unterhalb des Jet Maximums induziert wird. Das ganze kann man sich veranschaulicht so vorstellen wie wenn man mit hoher Geschwinidgkeit über eine Flaschenöffnung pustet, dann entsteht innerhalb der Flasche ein Unterdruck. So ähnlich wirkt sich das Jetmaxima aus, dieser Untrdruck verursacht Hebung über dem Boden.

 

Auf diesen Windkarten sieht man deutlich ein örtliches und engräumiges Jetmaxima in 500,300 und 200hPa. Unterhalb des Maximas ist daher mit zusätzlicher, Gewitter begünstigender Hebung zu rechnen.

 

Jet Entrance and Exit Region/Jet Eingang und Ausgang erkennen

Nicht nur das Jetmaxima verursacht in der Höhe einen Bereich der Divergenz, sondern auch der Left Exit/Linke Ausgang und der Right Entrance/Rechter Eingang. Diese Divergenz in der Höhe verursacht Konvergenz und damit Hebung am Boden, welche sich auf die Bildung von hochreichender Konvektionsbewölkung fördernt auswirkt.

Auf dieser Karte sieht man eingezeichnet die Entrance und Exit Regions des Jetsreams. Positiv auf Gewitterbildung wirken sich dabei der Left Exit und der Right Entrance aus, da sie für Divergenz in der Höhe sorgen. Negativ auf Gewitter wirken sich dabei der Right Exit und Left Entrance aus. In diesen Regionen herrscht in der Höhe Konvergenz und damit Divergenz am Boden. Dies wirkt sich hemmend auf Gewitter aus.

 

Linker und rechter Jet Auszug erkennen

Beim linken Jet Auszug handelt sich um den Bereich links des Jetmaximas in Stromrichtung gesehen. In diesem Bereich befindet sich ein relatives Maximum an positiver Vorticity. Diese wirkt sich förderlich auf die Bildung von Gewittern aus. Der gegenteilige Fall liegt im rechten Jet Auszug vor, dort befindet sich ein Bereich relatives Maxima negativer Vorticity, welches Gewitter hemmt.

 

Hier sehen sie beide Regionen eingezeichnet. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Region des Left Exit am föderlichsten ist für die Bildung von Gewittern, weil hier positive Vorticity und Divergenz in der Höhe zusammen treffen.


Left Exit/Right Entrance doppel Konstellation erkennen

Die für Gewitter wohl günstigste Konstellation des Jet Streams, bzw. der Jet Streams ist eine doppelte Anordnung, wo der Left Exit des einen Jetmaximas in den Right Entrance eines zweiten Jetmaximas endet

Hier sieht man eine solche doppel Konstellation. Zwei Maxima, welche über den Left Exit und den Right Entrance verbunden sind. Im Bereich des Left Exit des unteren Jetstreams ist die bese Vorraussetzung für Gewitter, die ein Jetstream bieten kann. Natürlich spielen auch alle anderen Parameter eine Rolle. Nur den Jetstream alleine kann keine Gewitter auslösen.


 Grundschichtkonvergenzen erkennen

Eine Grundschichtkonvergenz ist ein Bereich, in den meisten Fällen eine Linie mit einer geraden oder leicht gebogenen Achse, an der der Wind in der Grundschicht an dieser Achse zusammen läuft, die Windvektoren der beiden zusammenlaufenden Strömungen also eine zu einander orthogonale Komponente haben. Es bleibt also dem Wind keine andere Möglichkeit, als an der Konvergenzachse nach oben zu strömen, senkrecht zum Boden. Dies kann bei starker ausprägung der Konvergenz genügend Hebung induzieren, dass an der Konvergenzachse großflöchig Gewitter bzw. hochreichende Konvektionsbewölkung generell auslöst. Das ganze kann so weit gehen, dass die Gewitterlinie so viel Eigendynamik entwickelt, dass sich eine Squall Line oder gar ein Line Echo Wave Pattern (LEWP) bildet. Konvergenzen bilden sich vor allem im Warmsektor einer Zyklone vor der Kaltfront oder innerhalb des Trogsektors. 

Hier sieht man einen Konvergenzbereich des 10m Windes. Die Achse ist leicht gebogen. Man muss zwischen Grundschichtkonvergenzen und der Windkonvergenz an Fronten unterscheiden. Die  Windkonvergenz an einer Front zählt nicht zu den "echten" Konvergenzen. "Echte" Grundschichtkonvergenzen stellen keine Luftmassengrenze bzw. Front dar, sie befinden sich in einer einzigen hmogenen Luftmasse eingelagert.


© 2013 Bastian Werner

 

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