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Manche Ereignisse eignen sich geradezu exemplarisch, um als Lehrstück für zukünftige Gewitterprognosen herzuhalten. Ein solches Beispiel ist der Gewittersturm vom 06.07.2019, der in der Zentralschweiz grosse Schäden anrichtete und mehrere Verletzte durch entwurzelte Bäume forderte (Spitzenböe von 136 km/h an der SwissMetNet-Station auf der Luzerner Allmend). Bereits am Vorabend wurde vor den heftigen Gewittern mit zu erwartenden schweren Sturmböen gewarnt (siehe Gewittervorschau vom 05.07.2019). Allerdings hielten sich die Gewitter weder an die geographischen noch an die zeitlichen Vorgaben der Prognose, doch das ist ein anderes Thema… Wir wollen hier kurz und bündig die Ursache der Orkanböen erläutern und was auch der Laie aus diesem Beispiel für die Zukunft lernen kann.
Einleitend müssen wir kurz ein paar Grundbegriffe erklären. Sturmwinde als Begleiterscheinung von Gewittern haben drei wesentliche Ursachen:
– Tornados (in der Schweiz ein seltenes Ereignis und für unseren Fall nicht von Belang, weshalb hier nicht weiter darauf eingegangen wird).
– Druckwellen. Sie entstehen durch den Temperaturunterschied z.B. an Kaltfronten, aber auch in grösseren Gewitterclustern und sind ein grossskaliges Phänomen. Weil kalte Luft schwerer ist als warme, entsteht unter einer Gewitterzelle ein Überdruck, der sich von der Zelle oder dem Cluster in alle Richtungen weg ausgleichen möchte, wobei am effizientesten der Weg hin zum tiefen Luftdruck, also in die warme Vorderseite gesucht wird. Je älter eine Gewitterzelle wird, umso weiter voraus eilt eine Druckwelle dem eigentlichen Gewitter. Eine Druckwelle kann also gut eine halbe Stunde oder im Extremfall auch mehr vor einem Gewitter an einem bestimmten Ort eintreffen (Sturm aus heiterem Himmel) und daher recht zuverlässig und mit genügend Vorwarnzeit prognostiziert werden.
– Downbursts oder zu Deutsch Gewitterfallböen. In dem Moment, wo innerhalb einer Gewitterzelle der Niederschlag in eine trockene Luftschicht fällt, verdunstet ein Teil des Niederschlags. Der Vorgang der Verdunstung entzieht der Umgebung Energie, wodurch sich die Luft abkühlt und schwerer wird, sie fällt wie ein Sack zusammen mit dem kalten Niederschlag (z.T. Hagel) zu Boden und breitet sich dort in alle Richtungen aus, wobei der stärkste Strom wiederum zum tiefen Luftdruck, also zur warmen Vorderseite gerichtet ist. Gewitterfallböen sind ein kleinskaliges Phänomen von oft nur ein bis zwei Kilometern Durchmesser und treten vor allem an noch relativ jungen Gewitterzellen auf. Die aufmerksame Leserschaft hat jetzt bestimmt schon gemerkt, dass mit der Alterung eines Gewitters sich die Downbursts zu grossräumigeren Druckwellen umwandeln können.
Widmen wir uns also unserem konkreten Fall. Bereits am Vormittag zog eine schwache Gewitterstörung durch das westliche Mittelland, um sich auf dem Weg nach Osten allmählich aufzulösen. Das hinterliess bis 13:00 MESZ folgendes Bild:
Das gesamte westliche Mittelland bis zum Napfgebiet wurde durch die Niederschläge angefeuchtet und abgekühlt (im Schnitt Mittagstemperaturen um 20 Grad), während in den Alpentälern und im östlichen Mittelland trockene 25-28 Grad vorherrschten. Im Waadtländer Jura sieht man zu diesem Zeitpunkt bereits das Übergreifen eines grösseren und bereits recht alten Gewitterclusters. Die Frage war nun, was passiert mit diesem Cluster, sobald er über den Jura ins Mittelland zieht? Die vorangegangene Gewitterlinie hatte der Atmosphäre bereits ein gutes Stück Energie entzogen, somit war zu erwarten, dass sich der Cluster aus Frankreich in diesem Gebiet abschwächen würde, weil ihm hier sowohl die Nahrung wie auch die orographische Unterstützung fehlt (wenngleich er noch genug Schwung in Form von Blitzaktivität, Starkregen und Wind mitbringen würde, bevor er endgültig stirbt). So waren auch die Böen in der Westschweiz von 70-80 km/h nicht weiter beunruhigend und im Rahmen der Erwartungen. Diese Windgeschwindigkeiten haben wir als Druckwelle durch das gesamte Mittelland erwartet und entsprechend in einem Update des Unwetterberichts von meteoradar veröffentlicht, was auch ganz gut gepasst hat, wenn man sich die Böenspitzen im Mittelland anschaut (Klick ins Bild öffnet die Originalgrösse):
Werte über 80 km/h im Mittelland stammen fast allesamt von exponierten und erhöhten Stationen, auch das wurde im Unwetterbericht erwähnt. Man sieht also an diesem Beispiel: Die Druckwelle eines alternden Clusters kann ganz gut prognostiziert werden, wenn nichts dazwischen kommt. Doch nun müssen wir uns (leider) auch dem „Dazwischengekommenen“ widmen. Es ist in der Karte durch orange bzw. rote Markierungen hervorgehoben. Was ist geschehen?
Wir haben einleitend erläutert, dass Downbursts dann auftreten, wenn der Niederschlag eines relativ jungen Gewitters in eine trockene Luftschicht fällt. Angesichts der durch die erste Gewitterline angefeuchteten Luftschicht im Mittelland bestand dort diesbezüglich nur eine geringe Gefahr. Auch entstand in diesem Gebiet kaum Hagel, aber durchaus sehr starker Regen, der aber dank der raschen Zuggeschwindigkeit kaum Probleme bereitete. So sehr „waagrecht schiffen“ bei Böen um 70 km/h beeindrucken mag: Es gehört zu jedem durchschnittlich kräftigen Gewitter, die dadurch entstehenden Gefahren sind aber überschaubar und daher nach unserem Verständnis kein schweres Unwetter.
Wenn wir aber die Niederschlagssummenkarte mit der Karte der Böenspitzen vergleichen, dann fällt auf, dass die stärksten Böen genau dort aufgetreten sind, wo zuvor noch kein Niederschlag gefallen war. Hier war also offensichtlich noch eine sehr trockene Luftschicht vorhanden. Am Genfersee waren die Böen noch vergleichsweise moderat (die 110 km/h wurden in Oron gemessen, diese Station steht abseits von Dörfern auf einem exponierten Hügel). Schauen wir genau hin, wie sich der alte Cluster abgeschwächt hat, und was an seiner Vorderseite geschehen ist:
Offensichtlich hat der Outflow (= Druckwelle) des Clusters auf der Vorderseite neue Entwicklungen getriggert. Im nördlichen Teil des Clusters, also im Mittelland, waren diese wie oben geschildert vergleichsweise harmlos (mit Ausnahme der Hagelzelle, die vom nördlichen Jura ins Baselbiet zog). Der südliche Teil des Clusters zog aber in die warme und trockene Grundschicht und wurde zusätzlich durch die Hebung an den Voralpen reaktiviert. Die 94 km/h aus Thun waren noch nicht weiter beunruhigend, da diese Station bei Westwind für ihre Anfälligkeit auf heftige Böen bekannt ist. Nordöstlich von Thun entstanden jedoch an der Front des Clusters neue Zellen in sehr kurzer Zeit. Als die Meldung von 120 km/h aus dem Entlebuch (Schüpfheim) eintraf, war es für eine Warnung bereits zu spät: Kurz darauf traf die volle Wucht der Böenfront auf den Pilatus (162 km/h) und der Downburst einer dieser jungen Vorläuferzellen die Stadt Luzern (135 km/h). Auf dem weiteren Weg nach Osten waren die Böen dann wieder gemässigter mit Werten zwischen 80 und 100 km/h, was wiederum auf die Alterung der Zellen schliessen lässt: Aus den Downbursts ist wieder eine „normale“ Druckwelle geworden.
Dieser Fall zeigt einerseits die Dynamik solcher Gewitterlagen auf (zwischen dem Eintreffen der Böenfront in Bern und Luzern lagen gerade mal 50 Minuten, sie war also im Schnitt mit 72 km/h unterwegs). Andererseits werden dadurch auch die Grenzen der Warnmöglichkeiten schonungslos aufgedeckt. Vor einer Druckwelle kann man wie gezeigt sehr gut eine Stunde (oder im Idealfall sogar länger) im Voraus warnen. Auf die Gefahr von Downbursts könnte man zwar sehr allgemein hinweisen, sie nützen aber dem Nutzer konkret nichts, weil der Zeitpunkt und der Ort des Auftretens immer nur sehr kurzfristig absehbar ist. Im Rahmen einer professionellen Intensivüberwachung z.B. eines Festes, von Freilichttheatern oder eines Sportanlasses beträgt die Vorwarnzeit in solchen Fällen oft nur etwa eine Viertelstunde. Umso wichtiger ist es, dass die Veranstalter für solche Fälle bereits im Voraus Notfallpläne bereit halten, die bei einer Warnung sofort umgesetzt werden können.
Und was kann der normale Bürger daraus lernen, wenn er einfach draussen unterwegs ist? Der wichtigste Tipp einer Meteorologin mit langjähriger Erfahrung im Warnmanagement: Verlassen Sie sich nicht einfach auf ihre Wetter-App, diese kann wie im jüngsten Fall alle drei Stunden etwas völlig anderes anzeigen, und das erst noch falsch! Wenn der meteoradar-Wetterbericht vor möglichen schweren Gewitter warnt, behalten Sie das Niederschlagsradar im Auge. Zieht ein grösseres Gewitter, auch wenn es noch weit entfernt ist, in Ihre Richtung, überlegen Sie rechtzeitig, wo Sie sich in Sicherheit bringen können. Zieht die Wolkenfront über dem Horizont auf, kann es bei solchen Lagen oft sehr rasch gehen: 10 Kilometer werden von der Böenfront in weniger als 10 Minuten zurückgelegt. Sieht der Himmel so aus wie im Titelbild, dann stehen die Sturmböen unmittelbar bevor (ca. 1 Minute!). Befinden Sie sich zudem in einer trockenen Luftmasse mit guter Fernsicht, ist die Gefahr sehr heftiger, lokal begrenzter Gewitterfallböen deutlich erhöht. Dies umso mehr, wenn diese durch Bergflanken oder in einem Tal zusätzlich kanalisiert und beschleunigt werden können.
Kommen Sie auch weiterhin gut und sicher durch den Sommer!