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Wasserhosen und Schnee zum Frühstück
Der heutige Sonntagmorgen war bei einigen meiner Berufskollegen/innen sowie in der Wettercommunity schon seit anfangs Woche ein Thema. Denn nebst Kälte, Regen und Schnee bis knapp unter 2000 Meter bot der weit nach Süden ausgreifende Trog die Chance auf ein weitaus spannenderes Wetterphänomen - nämlich Wasserhosen. Die Frage ob die Wasserhosen-Spotter und Spotterinnen nicht vergebens früh aufgestanden sind, erübrigt sich bereits beim Blick auf das wunderschöne Teaserfoto der Wasserhose auf dem Zürichsee.
Wasserhosen auf drei Schweizer Seen
Heute Morgen wurden Wasserhosen auf dem Bodensee, dem Zürichsee und auf dem Zugersee beobachtet. Als Wasserhose bezeichnet man einen kräftigen, säulen- oder schlauchartigen Wirbel mit nur geringer horizontaler Ausdehnung über Wasser. Grundsätzlich ist damit eine Wasserhose nichts anderes, als ein Tornado über Wasser.
Trotzdem lassen sich Wasserhosen auf Schweizer Seen nicht mit den bekannten Tornados aus den USA vergleichen, da deren Entstehung auf komplett gegensätzliche Bedingungen zurückzuführen sind. Die meisten schadensträchtigen Tornados in den USA sind auf so genannte Superzellen beziehungsweise auf deren Mesozyklone zurückzuführen und werden als „Typ I Tornado“ oder „Superzellen-Tornado“ bezeichnet. An dieser Stelle möchte ich auf einen älteren Blog vom vergangenen Jahr verweisen.
Die hiesigen Wasserhosen hingegen bevorzugen eine andere Umgebung und können in den meisten Fällen gefahrlos bestaunt werden. Sie gehören zu den „Typ II Tornado“ beziehungsweise „Nicht-Superzellen Tornado“.
Wasserhosen-Setting
Wasserhosen entstehen in der Schweiz bevorzugt im Spätsommer beziehungsweise Frühherbst, wenn die Wassertemperaturen der Schweizer Seen noch hoch sind. Damit jedoch Wasserhosen entstehen können, müssen gewisse Bedingungen zeitlich und örtlich zusammenpassen. Die Voraussetzungen für Wasserhosen in der Schweiz sind:
- Trogdurchgang/Rückseite Kaltfront mit kalter und labil geschichteter Luft
- See mit warmem Oberflächenwasser -> starker vertikaler Temperaturgradient
- Feuchte Luftmasse
- Generell windschwache Lage mit nur schwacher vertikaler Windscherung
- Lokale Bodenwindkonvergenzen -> horizontale Windscherung
- Aufwind einer wachsenden Cumuluswolke (idealerweise mit tiefer Wolkenbasis)
Diese Zutaten und das tageszeitlich optimale Timing sind allerdings nur an ganz wenigen Tagen im Jahr passend vorhanden.
Kalte, labil geschichtete Luft
Für die Kaltluft war ein ausgedehnter Trog besorgt, der sich vom Nordmeer bis zum Mittelmeer erstreckte. Hinter der Trogachse floss kalte Luft polaren Ursprungs zur Schweiz. Gleichzeitig machte sich von Westen her bereits der Azorenhochkeil bemerkbar, der in der Folge für den sonnigen Tag verantwortlich war.
Heute am frühen Morgen lag die kälteste Luft in den unteren Schichten genau über und in der Höhe bereits knapp östlich der Schweiz.
Die Kaltluft war trotz des zunehmenden Hochdruckeinflusses und der bereits starken Abtrocknung in der Höhe in den unteren Schichten nach wie vor relativ labil geschichtet. Die Ballonsondierung von Payerne von zwei Uhr nachts zeigt diese Labilität, auch wenn die Sondierung zeitlich etwas früher und weiter im Westen gemacht wurde.
Hohe Wassertemperaturen
Die Wassertemperaturen auf den Schweizer Seen sind aktuell nach wie vor relativ hoch. Der Zürichsee war heute Morgen rund 23 Grad (Quelle: Kant. Messnetz Zürichsee-Oberrieden, AWEL) der Bodensee 21 bis 23 Grad (Quelle: Wasserportal SH/TG) und der Zugersee dürfte ähnlich warm gewesen sein. Die Lufttemperatur lag zur gleichen Zeit entlang der Seen bei rund 8 bis 9 Grad.
Feuchte untere Luftschichten
Anhand des heute Morgen in weiten Teilen des Mittellandes vorhandenen Nebels lässt sich schnell feststellen, dass auch ausreichend Feuchtigkeit für die Wasserhosenbildung vorhanden war.
Entstehung von Wasserhosen
Horizontale Windscherung
Damit eine Wasserhose entstehen kann braucht es horizontale Windscherung. Diese kann bei lokalen oder auch weiträumigen Bodenwindkonvergenzen, das heisst bei zusammenströmender Luft/Winden entstehen. In einer solchen Situation bilden sich auf der Wasseroberfläche beziehungsweise in den unteren Luftschichten säulenartige Luftwirbel.
Im Fachjargon wird ein solcher Wirbel als Vortex bezeichnet und enthält vertikale Vorticity. Von blossem Auge sind solche Verwirbelungen noch nicht erkennbar. Teilweise ist allerdings auf der Wasseroberfläche bereits ein schwarzer Fleck erkennbar.
Diese Bodenwindkonvergenz konnte man am Zürichsee heute Morgen beobachten. Die wenigen Windmessungen um den See bestätigen diese Beobachtungen ebenfalls. Vom nördlichen Ufer ("Goldküste") her wehte der schwache Wind tendenziell aus nordwest- bis nordöstlicher Richtung, während vom Südufer her ein südwestlicher Wind wehte. In der Seemitte bildete sich dadurch eine Bodenwindkonvergenz, die gemeinsam mit der kalten Luft und dem warmen See Wasser für Konvektion (aufsteigende Luft) sorgte.
Quellwolken über dem See
Die Uetlibergwebcam illustriert diese Prozesse zum Zeitpunkt der Wasserhosenbildung exemplarisch. In Längsrichtung entstand über dem See eine Linie mit Quellwolken. Die grösste vertikale Ausdehnung hatten die Quellwolken am oberen Zürichsee, also dort wo in der Folge auch die Wasserhose beobachtet werden konnte.
Ausbildung der Wasserhose
Wenn nun zur gleichen Zeit ein Aufwind einer wachsenden Cumuluswolke (meist Cumulus mediocris oder congestus) über einem solchen Wirbel zu liegen kommt, wird dieser in der Vertikalen gestreckt und analog dem Pirouetten-Effekt beschleunigt. Der Fachbegriff hierfür ist "vortex stretching". Die vertikale Vorticity („Wirbelhaftigkeit“) nimmt dadurch zu.
Anfänglich ist bei einer Wasserhose oft lediglich ein schwarzer Fleck auf der Wasseroberfläche sowie eine sogenannte Funnelcloud (Trichterwolke) unterhalb der Cumuluswolke ersichtlich. Zu diesem Zeitpunkt besteht der Wirbel allerdings bereits vollständig, ist jedoch noch nicht sichtbar.
Durch die spiralförmige Feuchtezufuhr über dem Wasser und die Druckabnahme im Innern der Wasserhose kondensiert die Trichterwolke von oben herab nach unten. Über dem Wasser zeigt sich zu diesem Zeitpunkt meist ein Sprühring. Schlussendlich entwickelt sich eine vollständig auskondensierte Wasserhose.
Und weil sie so schön sind ein paar weitere Fotos der Zürichseewasserhose (beide Collagen von Daniel Gerstgrasser):
Schnee, Nebel, Sonne und Nordwind
Der Vollständigkeit halber noch eine gekürzte Fassung zum restlichen Wetter, welches eigentlich durchaus auch einen längeren Abschnitt verdient gehabt hätte.
Die Schneefallgrenze sank gestern kontinuierlich und lag am späten Abend und in der Nacht teils knapp unter 2000 m ü.M. Dementsprechend gab es heute Morgen an vielen Orten den ersten Schnee des bevorstehenden Winterhalbjahres. Der Schnee überlebte jedoch nicht lange und war nach Sonnenaufgang innert kurzer Zeit bereits wieder Schnee von gestern.
Im Mittelland der Alpennordseite gab es am Morgen verbreitet Nebel. Die Nebelobergrenze lag dabei bei rund 600 m ü.M. Im Laufe des Vormittags löste sich der Nebel überall auf und machte der Sonne Platz.
Im Tessin gab es ganztags Sonne pur. Der Nordwind sorgte dort nebst den praktisch wolkenlosen Bedingungen für eine ausgesprochen tiefe Luftfeuchtigkeit. Die relative Luftfeuchtigkeit lag teils unter 20 %. In Simplon-Dorf produzierte der Nordwind am Morgen ausserdem eine Böe mit 94 km/h.
Die Temperaturhöchstwerte lagen nördlich der Alpen bei rund 20 Grad, im Tessin bei 26 Grad.