Präfrontale Gewitter am 19./20. Juni 2013

Synoptische Situation

Am 19. Juni 2013 um 12 UTC (Abb. 1 + 2) lagen weite Teile Mitteleuropas auf der Vorderseite eines Langwellentrogs, so dass ein meridional geprägtes Zirkulationsmuster vorherrschte. Der Langwellentrog, welcher sich vom Nordatlantik bis nach Nordafrika erstreckte, neigte zu einem Cut-Off-Prozess und konnte sich jedoch im weiteren Verlauf nur kurzzeitig von der Höhenströmung abschnüren. Im südlichen Teil des Troges befand sich ein abgeschlossenes Höhentief über den Pyrenäen, das vom Polarjet umströmt wurde und am Boden an ein Tief über der Biskaya gekoppelt war. Mittels einer südlichen Höhenströmung wurde massiv feucht-heiße Luftmassen subtropischen Ursprungs bis nach Dänemark advehiert und da sich der an den Tagen zuvor wetterbestimmende flache Höhenrücken nach Osten verlagerte, geriet die Großregion zunehmend unter zyklonalen Einfluss.

Abb. 1: Analyse des Geopotentials und der Temperatur in 500 hPa um 12 UTC / © wetter3

Abb. 2: Bodenanalyse 12 UTC / © Deutscher Wetterdienst

Darüber hinaus entstand über Nordfrankreich eine der Kaltfront vorlaufenden Konvergenzlinie anhand des Zusammenströmens der energiereichen Luftmassen in den bodennahen Luftschichten (Abb. 3). Daraus resultierte eine signifikante konvektive Aktivität, die Luxemburg am Anfang der Nacht auf den 20. Juni erreichte.

 

Abb. 3: Bodenanalyse 18 UTC / © Deutscher Wetterdienst

 

Parameter

Als Referenz werden an dieser Stelle die Daten des Radiosondenaufstiegs vom 19.06.2013 um 18 UTC in Idar-Oberstein (Rheinland-Pfalz) verwendet.In Abb. 4 ist das dazu gehörige thermodynamische Diagramm dargestellt. Die rechte schwarze Zustandskurve ist der Temperaturverlauf und die linke der Taupunktverlauf. Rechts neben dem Diagramm sind die Windpfeile für die entsprechenden Höhen angegeben.

Nun folgt eine Auflistung der wichtigsten Parameter:

• Bodentemperatur: 30,4 °C
• Bodentaupunkt: 18,4 °C
• 500 hPa Temperatur:  -10,5 °C
• 850 hPa Temperatur: +19,6 °C
• 850 hPa pseudopotentielle Temperatur: 71°C ⇒ Luftmassentyp: (maritime) Tropikluft (mT/xT)
• Mixed-Layer Lifted Index: -6°C ⇒ starke Instabilität
• Mixed-Layer CAPE: 2000 bis 2500 J/kg ⇒ sehr starke Instabilität
• Mixed-Layer CIN: -55 J/kg ⇒ mäßige konvektive Hemmung
• Höhe der Tropopause: 12,2 km (200 hPa)
• Ausfällbares Niederschlagswasser (PWAT): 32 mm
• Windscherung 0-6 km (DLS): 15 m/s

Abb. 4 / © University of Wyoming

Im Höhenbereich zwischen dem Boden- und 800 hPa Niveau war die Troposphäre trockenindifferent geschichtet bzw. gut durchmischt, d.h. ein Luftpaket hat beim Aufsteigen und beim Absinken die gleiche Temperatur wie die umgebende Luft oder seine vertikale Temperaturänderung ist genau so groß wie die der Umgebungsluft. Zwischen dem 700 hPa und dem 200 hPa Niveau war eine bedingt labile Schichtung vorhanden, wobei die atmosphärische Schicht zwischen 800 und 500 hPa trocken war (große Taupunktdifferenz). Zudem war eine moderate hochreichende Windscherung in der Troposphäre vorzufinden, die in Kombination mit den hohen CAPE-Werten das Potential besaß relativ langlebige und kräftige Feuchtekonvektion auszulösen (bei gegebenem Hebungsantrieb).

Verifikation

 

Im Tagesverlauf wurde es sehr heiß und schwül mit Höchsttemperaturen von 33°C und einem Taupunkt zwischen 20°C und 22°C. Bis zum Einbruch der Nacht blieb es trocken, ehe sich aus Frankreich die ersten Gewitterzellen in Richtung Luxemburg verlagerten. Im Nordosten von Frankreich entwickelten sich gegen 18h00 Ortszeit die ersten kräftigen Gewitter, die dann sehr langsam mit einer Geschwindigkeit von 18 bis 22 km/h weiter in eine nördliche Richtung zogen. Die erste Gewitteraktivität in Luxemburg begann gegen 22h30 nahe der französischen Grenze im Raum Beles und endete gegen 00h30 nahe der deutschen Grenze im Raum Weiswampach. Zwischen 02h00 und 08h00 zogen weitere teils kräftige konvektive Zellen über weite Teile des Landes.

In erster Linie wird sich nun auf die erste Gewitteraktivität dieser Nacht bezogen. Gegen 22h30 Ortszeit kam es zu einer relativ explosiven Auslöse von Feuchtekonvektion nahe der luxemburgisch-französischen Grenze. Die einzelnen Zellen schlossen sich im weiteren Verlauf zu einem Multizellengewitter zusammen, das vom Kanton Esch-Alzette über den Kanton Mersch in den Osten des Öslings zog (Abb. 5). Während dieser Südwest-Nordost-Verlagerung konnten Radarreflektivitäten bis zu 58 dBZ gemessen werden. Im Allgemeinen besaß diese Multizelle eine kompakte, aber dennoch eher unorganisierte Struktur.

Abb. 5: Niederschlagsradaranimation von 20 bis 23 UTC / © MeteoGroup

Das unwetterartigste Element dieses Gewitters war die Blitzaktivität. In Abb. 6 ist der zeitliche Verlauf der elektrischen Aktvitäten mit minütlicher Auflösung dargestellt. Im Zeitraum von 23h25 bis 23h45 Ortszeit wurde eine maximale Frequenz von ca. 250 Blitzen (Erd- und Wolkenblitze) pro Minute erreicht, also etwa 4 Blitze pro Sekunde. Man stellt fest, dass zu diesem Zeitpunkt das Gewitter seine höchste Intensität erreicht hatte und die Blitzaktivität in/zwischen den konvektiven Wolken um ein Vielfaches höher war als zwischen dem Erdboden und den Wolken. Diese recht große Differenz ist höchstwahrscheinlich auf die intensiven Vertikalbewegungen innerhalb der Gewitterwolken und auf relativ hohe Wolkenuntergrenzen zurückzuführen. Sie nahm jedoch im weiteren Verlauf wieder langsam ab, so dass sich die Anzahl der Wolken- und Erdblitze wieder annäherten. Zudem war die Blitzdichte regional sehr hoch (Abb. 7), z.B. wurde ein Kaminbrand durch einen Blitzschlag verursacht.
Im Allgemeinen handelte es sich um ein sogenanntes Stroboskopgewitter, die nur in Anwesenheit von hochenergetischen Luftmassen entstehen können.

Abb. 6: Zeitliche Entwicklung der Blitzaktivität vom 19.06. 20 UTC bis 20.06. 00 UTC / © nowcast GmbH, LINET view

Abb. 7: Verteilung der Blitze vom 19.06. 20 UTC bis 20.06. 00 UTC / © nowcast GmbH, LINET view

In der zweiten Nachthälfte zogen mehrere Gewitterzellen über Luxemburg hinweg, so dass stellenweise markante 12-stündige Niederschlagsmengen registriert werden konnten (Abb. 8). Der Wind war während des nächtlichen Durchgangs der Feuchtekonvektion kein Thema. Lediglich in Bettemburg und Steinfort wurden kurzzeitig stürmische Böen gemessen.

Abb. 8: 12-stündige Niederschlagsmengen vom 19.06. 18 UTC bis 20.06. 06 UTC / © MeteoGroup

Im sichtbaren Satellitenbild vom Mittwoch um 19 UTC waren kräftige Gewittertürme südlich von Luxemburg zu sehen (Abb. 9), die einen sogenannten "Overshooting Top" aufzeigten. Sehr starke Aufwindbereiche (generiert durch hohe CAPE-Werte) innerhalb der Cumulonimbus-Wolken führten dazu, dass die Wolkengipfel die Tropopause punktuell durchdringen konnten und Temperaturen zwischen -65 und -60 °C besaßen (entsprach einer Wolkenhöhe von ca. 13 km). 

Abb. 9: Sichtbares RGB-Satellitenbild um 19 UTC / © EUMETSAT

 
Abschließend noch ein paar Blitzaufnahmen dieser gewittrigen Nacht:

© Luca Mathias

© Felix Reuter

© Luca Mathias

 

© Luca Mathias