MeteoLabo: Multizellengewitter am 11. Juni 2014

Synoptische Situation

Um 00 UTC dominierte ein Höhenrücken die Wettersituation über Mitteleuropa, dessen Achse über den äußersten Osten Deutschlands in Richtung nördlicher Ostsee verlief (Abb. 1). Über den Ostalpen befand sich außerdem ein abgeschlossenes Höhenhoch. Demgegenüber gab über den Britischen Inseln ein Langwellentrog den Ton an und dieser bewegte sich nur sehr zögerlich ostwärts. Weiter als bis zum Ärmelkanal und zur Nordsee konnte der Höhentrog nicht ausgreifen. Luxemburg lag somit an der Westflanke des Höhenrückens bzw. vorderseitig des langwelligen Troges und geriet unter den Einfluss einer zyklonal geprägten südwestlichen Höhenströmung.

Desweiteren war über der Nordsee ein Strahlstrom mit einer maximalen Windgeschwindigkeit von etwa 180 km/h in 300 hPa vorhanden, dessen rechter konfluenter Eingangsbereich für leichte Höhendivergenzen über Benelux sorgte.

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

Mit dem Langwellentrog war in Bodennähe ein Tiefdruckgebiet verbunden, dessen Schwerpunkt nördlich von Schottland zu finden war (Abb. 2). Eine Luftmassengrenze erstreckte sich von der östlichen Nordsee über Belgien und Frankreich bis zu den Pyrenäen, die mit einem wellenden Frontensystem korrespondierte und eine hochgradig instabile Luftmasse von einer bodennah kälteren Luft trennte.

Abb. 2: Bodenanalyse 02 MESZ / © Deutscher Wetterdienst

Thermodynamische Umgebung

Die höchste Temperatur wurde am 10.06.2014 mit knapp 32°C in Wasserbillig gemessen, wobei der Taupunkt am Nachmittag zwischen 14°C und 19°C variierte (MeteoGroup-Messnetz). Um Mitternacht (11.06.2014, 00 MESZ) lagen die Lufttemperaturen dann verbreitet zwischen 17°C und 22°C, wobei sich der Taupunkt kaum veränderte. Als Referenz für die vertikale Schichtung der Atmosphäre und für die Bestimmung der jeweiligen Konvektionsindizes werden nun an dieser Stelle die Daten der Radiosondenaufstiege vom 10.06.2014 um 18 UTC und vom 11.06.2014 um 00 UTC aus Idar-Oberstein (Rheinland-Pfalz) verwendet. In Abb. 3 ist jeweils das dazu gehörige thermodynamische Diagramm in Form eines schrägen T-log(p)-Diagramms für die beiden Termine dargestellt. Die rechte schwarze Zustandskurve ist der Temperaturverlauf und die linke Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben dem Diagramm sind die Windpfeile für die entsprechenden Höhen angegeben.

Abb. 3: TEMPs 18 UTC (links) und 00 UTC (rechts) / © University of Wyoming

Nun folgt eine Auflistung der wichtigsten Parameter:

500 hPa Temperatur (18 UTC): -14,7°C
500 hPa Temperatur (00 UTC): -14,9°C
500 hPa Wind (18 UTC): 17 kn (32 km/h)
500 hPa Wind (00 UTC): 19 kn (35 km/h)
850 hPa Temperatur (18 UTC): +18,2°C
850 hPa Temperatur (00 UTC): +16,6°C
850 hPa Wind (18 UTC): 6 kn (11 km/h)
850 hPa Wind (00 UTC): 12 kn (22 km/h)
850 hPa pseudopotentielle Temperatur (18 & 00 UTC): 60°C
==> Luftmassentyp: Subtropikluft (xS)
Mixed-Layer Lifted Index (18 UTC): -5,8°C
Mixed-Layer Lifted Index (00 UTC): -4,3°C
Mixed-Layer CAPE (18 UTC): 1500 J/kg
Surface-Based/Most-Unstable CAPE (18 UTC): 2000 J/kg
Mixed-Layer CAPE (00 UTC): 900 J/kg
==> starke bis sehr starke Instabilität
Mixed-Layer CIN (18 UTC): -20 bis 0 J/kg ==> schwache konvektive Hemmung
Mixed-Layer CIN (00 UTC): -230 J/kg ==> extreme konvektive Hemmung
Höhe der Tropopause (18 UTC): 13,2 km
Höhe der Tropopause (00 UTC): 12 bis 13 km
Ausfällbares Niederschlagswasser (18 & 00 UTC): 30 mm
Windscherung 0-6 km (18 UTC): 8,2 m/s
Windscherung 0-6 km (00 UTC): 12 m/s

Um 18 UTC erkennt man im TEMP eine sehr gut durchmischte Schicht zwischen dem Boden und dem 750 hPa Niveau, sowie eine dünne überadiabatische Schicht in Bodennähe. Oberhalb dieser trockenindifferenten Schicht war die Troposphäre bedingt/latent labil geschichtet. Ein Einschub trockener Luft ist im Bereich des 400 hPa Niveaus zu vermerken, welcher auch noch im 00 UTC TEMP vorhanden ist.
Da die atmosphärische Grenzschicht nachts schneller abkühlte als die darüber liegenden Luftschichten (nächtliche Ausstrahlung des Erdbodens), bildete sich eine Bodeninversion, die man in der 00 UTC Sondierung zwischen dem 950 und 900 hPa Niveau identifizieren kann. Oberhalb dieser Inversion war eine nahezu fast identische troposphärische Schichtung wie um 18 UTC vorzufinden.
Dementsprechend war die atmosphärische Dynamik im Gegensatz zur latenten Labilität eher schwach ausgeprägt und nichtsdestotrotz waren dennoch günstige Bedingungen für hoch reichende Konvektion gegeben.

Verifikation

Der Tag startete wolkig wegen konvektiven Überresten (Altocumulus) aus der vergangenen Nacht, die sich dann im Laufe des Vormittags nach Nordosten verzogen und somit für eine ungehinderte Sonneneinstrahlung Platz machten. Im Laufe des Nachmittags entwickelte sich der ein oder andere TCU über der Großregion und im Allgemeinen nahm der Bedeckungsgrad durch cumuliforme Wolkenbildungen zu. Zur Auslöse kam es durch fehlende Hebungsimpulse jedoch noch nicht.
Am späten Abend bzw. eingangs der Nacht näherte sich die frontale Welle von Westen her und induzierte gegen 22:00 MESZ erste konvektive Zellen in der Nähe von Namur (BE), Sedan und Vouziers (FR). Dabei spielten höchstwahrscheinlich auch schwache kurzwellige Troganteile oder die positive Advektion von Vorticity eine nicht zu vernachlässigende Rolle.
Im weiteren Verlauf versuchten sich die einzelnen Gewitterherde linienhaft bzw. parallel zur Bodenfront anzuordnen, wobei sich diese eher schwach strukturierte Gewitterlinie von den belgischen Ardennen über die Champagne-Ardenne bis zum Nordwesten der Bourgogne erstreckte und gegen 01:30 MESZ kam es zu einer weiteren Gewitterauslösung im Bereich von Thionville. Die Gewitter besaßen eine mehrzellige Struktur und eine nördliche bis nordöstliche Zugrichtung. Sie verlagerten sich wegen der recht schwachen Höhenströmung mit ca. 30 km/h auch relativ langsam, so dass mancherorts markante Regenmengen zusammenkamen. In der Animation des Niederschlagsradars kann man die zeitliche Entwicklung der Multizellengewitter sehr gut nachvollziehen (Abb. 4).

Abb. 4: Radaranimation 01 bis 04 Uhr MESZ / © MeteoGroup

Folgende Kantone waren von gewittrigen Aktivitäten betroffen: Esch/Alzette, Luxemburg, Echternach, Grevenmacher, Redingen, Wiltz und Clerf. Anhand der gemessenen Radarreflektivitäten kann man davon ausgehen, dass das Auftreten von Hagel im Kanton Echternach nicht auszuschließen ist. Die 12-stündigen Niederschlagsmengen zwischen 20:00 und 08:00 MESZ fielen erwartungsgemäß wieder sehr unterschiedlich aus. Im MeteoGroup-Messnetz lagen Böwen mit 20.2 mm, Ulflingen mit 17.5 mm und Bettemburg mit 13 mm an der Spitze (Abb. 5). In Arsdorf wurden zwischen 00:00 und 06:00 MESZ 27.1 mm Regen registriert (Quelle: Agrarmeteorologisches Messnetz Luxemburg). Somit trat in Böwen und Arsdorf Starkregen auf.

Abb. 5: Niederschlagsverteilung 20 bis 08 Uhr MESZ / © MeteoGroup

Elektrische Erscheinungen traten in dieser Nacht generell nur in den oben genannten Kantonen auf (Abb. 6). Die Intensität der Blitzaktivitäten über Luxemburg konnte man als schwach bis mäßig einstufen, wobei die atmosphärische Elektrizität im Raum Echternach und Bettemburg dennoch für kurze Zeit stark hervortretend war. Auch nahe der belgisch-luxemburgischen Grenze wurden teils hohe Blitzfrequenzen gemessen. Im geographischen Ausschnitt der Abb. 6 wurden insgesamt ca. 11500 Blitze detektiert, davon 9000 Erdblitze und 2500 Wolkenblitze.

Abb. 6: Blitzverteilung 22 bis 05 Uhr MESZ / © LINET view, nowcast GmbH

Summa summarum besaßen die Gewitter nur sehr punktuell einen unwetterartigen Charakter (hauptsächlich ausserhalb von Luxemburg) und verdankten ihre Existenz der stationären/wellenden Front, die die ostseits gelegene Warmluft von der westseits befindlichen Kaltluft trennte. Eine Welle weist in der Regel konvexe Bereiche in Ostrichtung auf (Vorstoß der dahinter liegenden Kaltluft) sowie Warmlufteinbrüche Richtung West. Auf den Kontinenten entsprechen die Warmluftkeile, die am weitesten gegen das Innere der Kaltluft vordringen können, den Gebieten, die wie in diesem Fall imstande sind (also vorausgesetzt die Luftmasse ist hochgradig labil), markante Konvektion hervorzubringen.
Darüber hinaus erscheint es einigermaßen plausibel, dass die nächtliche Konvektion entkoppelt von der atmosphärischen Grenzschicht agierte, d.h. sie nahm ihre Energie aus den Luftschichten, deren Energie nicht von der Sonneneinstrahlung abhängig ist. Die Gewitterzellen waren auf jeden Fall hochreichend und zeigten Wolkenoberseitentemperaturen von bis zu -70°C auf (Abb. 7).