Gewittriger Schwarm am 01. Mai 2014

Synoptische Situation

Um 12 UTC zeichnete sich im Geopotentialfeld 500 hPa über Westfrankreich ein Abtropfprozess eines flachen Randtroges ab, welcher südwestlich von einem kräftigen Langwellentrog über Skandinavien positioniert war (Abb. 1). Global gesehen lag Luxemburg somit trogvorderseitig und damit war eine schwache südwestliche bis westliche Höhenströmung vorhanden. Erwähnenswert ist auch ein Jetstreak (v ~ 200 km/h), der sich in rund 9 km Höhe westlich von Irland bis runter zu den Pyrenäen erstreckte. Dementsprechend lag hauptsächlich der Nordosten Frankreichs unter einem diffluenten linken Jet Exit (Bereich mit Höhendivergenz), wodurch in diesen Gegenden am Boden Hebungsvorgänge bzw. Vertikalbewegungen favorisiert wurden, jedoch das Wetter über der Großregion nur indirekt beeinflusst wurde.

Abb. 1: Geopotential + Temperatur + Wind 500 hPa / © DWD

Im Bodendruckfeld war eine gradientschwache Lage präsent und eine flache Tiefdruckrinne reichte von den britischen Inseln bis in das östliche Mitteleuropa, die von zwei Hochdrucksystemen flankiert wurde (Abb. 2). Eins dieser Hochdruckgebiete über dem europäischen Nordmeer führte an seiner Südostflanke nach und nach kühlere und trockene Luft nach Süden (Kaltfront über Norddeutschland). Die Wetteraktivität konnte im Allgemeinen der zuvor eingeflossenen feuchtlabilen und relativ warmen Luftmasse zugewiesen werden, die in der unteren Abbildung als Konvergenzlinie markiert wurde. Westlich dieser Linie befand sich ein stark okkludiertes Frontensystem, welches in die Tiefdruckrinne eingebettet war und erst anfangs der Nacht auf den 02. Mai über die Großregion hinweg zog, bis sie sich im weiteren Verlauf weitestgehend aufgelöst hatte.

Abb. 2: Bodenanalyse / © DWD

Thermodynamische Umgebung

Die höchste Temperatur wurde an diesem Tag mit knapp 19°C in Eisenbach (Eesbech) gemessen, wobei der Taupunkt am Nachmittag zwischen 8°C und 12°C variierte (MeteoGroup-Messnetz). Als Referenz für die vertikale Schichtung der Atmosphäre und für die Bestimmung der jeweiligen Konvektionsindizes werden nun an dieser Stelle die Daten des Radiosondenaufstiegs vom 01.05.2014 um 12 UTC aus Idar-Oberstein (Rheinland-Pfalz) verwendet. In Abb. 3 ist das dazu gehörige thermodynamische Diagramm in Form eines schrägen T-log(p)-Diagramms dargestellt. Die rechte schwarze Zustandskurve ist der Temperaturverlauf und die linke gestrichelte Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben dem Diagramm sind die Windpfeile für die entsprechenden Höhen angegeben.

Abb. 3 / © IGM Uni Köln

 Nun folgt eine Auflistung der wichtigsten Parameter:

• 500 hPa Temperatur: -22,7°C
• 500 hPa Wind: 27 kn (50 km/h)
• 850 hPa Temperatur: +4,4°C
• 850 hPa Wind: 4 kn (7,4 km/h)
• 850 hPa pseudopotentielle Temperatur: 35°C
  ==> Luftmassentyp: Luft der mittleren Breiten/Festlandsluft (xSp)
• Mixed-Layer Lifted Index (500 hPa): -0,6°C
• Surface-Based Lifted Index (500 hPa): -1,7°C
• Mixed-Layer CAPE: 200 bis 300 J/kg
• Surface-Based CAPE: 450 bis 600 J/kg
  ==> geringe bis mäßige Instabilität
• Mixed-Layer CIN: ~ 0 J/kg ==> keine konvektive Hemmung
• KO-Index: -2 ==> potentiell labile atmosphärische Verhältnisse
• Höhe der Tropopause: 10,7 km (230 hPa)
• Ausfällbares Niederschlagswasser (PWAT): 15 bis 20 mm
• Windscherung 0-6 km: 31,4 kn (16 m/s)
• Schichtdicke 1000/500 hPa: 5465 gpm

Im Höhenbereich zwischen dem Boden und dem 850 hPa Niveau war die Atmosphäre trockenindifferent geschichtet, d.h. die vertikale Temperaturänderung eines aufsteigenden Luftpakets ist genau so groß wie die der Umgebungsluft. Oberhalb der atmosphärischen Grenzschicht lag bis zum 300 hPa Niveau größtenteils ein feuchtindifferenter Zustand vor, so dass der Temperaturgradient in etwa den Feuchtadiabaten entspricht. Desweiteren war die gesamte Troposphäre relativ feucht geschichtet.

Als eventuelle Gefahrenquelle bzw. warnrelevantes Begleitelement beim Auftreten eines Gewitters erwies sich Starkregen als wahrscheinlich (bei mäßig hohen PWAT-Werten), denn wegen der schwachen Höhenwinde würden sich konvektive Zellen nur langsam verlagern. Anhand der CAPE-Werte und trotz schwacher Windscherung wäre kleinkörniger Hagel auch nicht ausgeschlossen, wobei der Wind bei einem Gewitter eher eine Randerscheinung bleiben dürfte.
Insgesamt waren somit günstige synoptische und thermodynamische Bedingungen für die Entwicklung örtlicher und markanter Konvektion gegeben. 

Verifikation

Der Tag startete bereits mit einer verbreiteten cumuliformen Bewölkung, so dass der Strahlungsantrieb eher eine untergeordnete Rolle beim Auslösen der Konvektion spielte. Die Gewitteraktivität über luxemburgischem Gebiet lag im Zeitbereich zwischen 11h00 und 17h00 MESZ. Folgende Ortschaften wurden von Gewitterzentren getroffen:
Roodt-Eisch, Mersch, Reckingen, Prettingen, Esch/Alzette, Schifflingen, Peppingen, Krauthem, Ulflingen und Huldingen.Im Allgemeinen besaßen die einzelnen konvektiven Zellen eine nordöstliche Zugrichtung, wobei die Zuggeschwindigkeit im Mittel bei 20 km/h.
Die Gewitter zeigten größtenteils eine einzellige Struktur auf.Nichtsdestostrotz konnten auch mehrzellige Ansätze beobachtet werden, verursacht durch die Vereinigung oder das Verschmelzen von nah beieinander liegenden Einzelzellengewittern.Teilweise konnte man die konvektiven Strukturen als gewittrigen Schwarm ansehen, worunter ein Verbund von gewittrigen Zellen in unterschiedlichem Entwicklungsstadium zu verstehen ist. In der Radaranimation (Abb. 4a+b) kann man den Verlauf bzw. die sporadischen Entwicklungen der Zellen sehr gut nachvollziehen.
 

Abb. 4a: Niederschlagsanimation 11 bis 14 Uhr MESZ / © MeteoGroup

Abb. 4b: Niederschlagsanimation 14 bis 17 Uhr MESZ / © MeteoGroup

Abb. 5a: Niederschlagsverteilung / © ASTA, AGRIMETEO

Stellenweise wurden mäßige bis hohe Niederschlagsraten erreicht und die Maxima lagen größtenteils in der Gegend von 50 dBZ (~ 50 mm/h). Im Bereich von Mersch wurde für kurze Zeit Aquaplaning auf den Straßen gemeldet und auch kleinkörniger Hagel wurde mancherorts beobachtet.

Die 12-stündigen Niederschlagsmengen zwischen 08 und 20 Uhr MESZ  fielen örtlich sehr unterschiedlich aus (Abb. 5a+b). Spitzenreiter war Bettemburg mit 12.5 mm, dann folgten Beringen mit 11.9 mm und Küntzig mit 11.7 mm. Die Starkregenereignisse beschränkten sich hauptsächlich auf die Kantone Esch/Alzette, Mersch, Capellen und Clerf.

Abb. 5b: Niederschlagsverteilung / © MeteoGroup

Elektrische Erscheinungen traten an diesem Tag eher sporadisch und generell nur in den oben genannten Kantonen auf (Abb. 6). Die Intensität der Blitzaktivitäten über Luxemburg konnte man als eher schwach bis mäßig einstufen, wobei die atmosphärische Elektrizität im Raum Roodt-Eisch dennoch für kurze Zeit stark hervortretend war. Dies war auch im Bereich des Dreiländerecks Belgien-Luxemburg-Frankreich (Longwy & Aubange) der Fall.

Abb. 6: Blitzverteilung am 01.05.2014 / © LINET view, nowcast GmbH

Summa summarum handelte es sich an diesem Tag um Gewitter in einheitlicher Luftmasse, d.h. die keiner Störung durch einen Luftmassenwechsel untwerworfen waren. Durch die bodennahe Konvergenzzone und dem Hereinschwenken des Troges (teils leicht erhöhte PVA-Werte) wurden die konvektiven Zellen ausgelöst. Man bezeichnet sie auch als Gewitter unter geringen Luftdruckgegensätzen bzw. als Wärmegewitter, die in der Regel nur tagsüber entstehen können. Sie leiten im Normalfall keinen direkten Abkühlungsvorgang ein. Mangels großräumiger synoptischer Antriebe waren die zahlreichen Schauer und Gewitter recht unorganisiert und zudem war mit der vorhandenen Labilität auch bei etwa 9 km  Schluss (entspricht einer Wolkenoberseitentemperatur von ca. -55 bis -50°C), so dass die Gewitter nicht allzu stark werden konnten (Abb. 7). Sturmböen waren wegen der fehlenden Dynamik in der unteren und mittleren Troposphäre überhaupt kein Thema.

Abb. 7: Temperatur der Wolkenobergrenze um 15 Uhr MESZ / © MeteoGroup

Impression aus Mersch