Frontgewitter am 04. August 2014

Synoptische Situation 

Um 12 UTC lag in 500 hPa ein breiter Trog über dem Nordatlantik, so dass sich eine zonale Strömung zwischen Neufundland und Westeuropa etablierte. An der östlichen Flanke dieses Troges befand sich ein Höhentief nördlich von Schottland. Zudem lag Luxemburg auf der Vorderseite eines Kurzwellentroges, dessen Achse sich über dem Nordwesten Frankreichs befand (Abb. 1). Die daraus resultierende südliche bis südwestliche Höhenströmung war nur leicht zyklonal gekrümmt.

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

Am Boden befand sich tiefer Luftdruck zwischen Island und den Britischen Inseln, während über Westeuropa ein schwacher Keil des Azorenhochs Einfluss nahm (Abb. 2). Die Lage der Front, die stabile und trockene Luft im Westen von warmer, aber nicht mehr ganz so feuchter Luft im Osten trennte, wurde von den europäischen Wetterdiensten unterschiedlich interpretiert. Nach der Auffassung des Deutschen Wetterdienstes befand sich Luxemburg im Bereich einer wellenden Kaltfront, die von Norddeutschland bis in den Osten Frankreichs verlief (Abb. 2). Eine ähnliche Ansicht hatte der niederländische Wetterdienst KNMI, der jedoch keine wellende Eigenschaft der Kaltfront in Betracht zog.

Abb. 2: Bodenanalyse 12 UTC / © Deutscher Wetterdienst

Eine etwas andere Sichtweise hatte der Britische Wetterdienst Met Office. Dieser ging von einem frontolytischen Prozess aus, d.h. die Kaltfront schwächte sich durch den Azorenkeil ab und erstreckte sich von der Großregion bis in den Südwesten Frankreichs (Abb. 3).

Abb. 3: Bodenanalyse 12 UTC / © Met Office

Thermodynamische Umgebung 

Die höchste Temperatur wurde an diesem Tag mit 24.4°C in Ettelbrück gemessen, wobei der Taupunkt am Nachmittag zwischen 15°C und 18°C variierte (Quelle: 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 aus Idar-Oberstein (Rheinland-Pfalz) verwendet, welcher um 12:45 Ortszeit gestartet wurde. In Abb. 4 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. 4 / © IGM Uni Köln

Nun folgt eine Auflistung der wichtigsten Parameter:

• 500 hPa Temperatur: -16,5°C
• 500 hPa Wind: 19 kn (35 km/h)
• 850 hPa Temperatur: +10,0°C
• 850 hPa Wind: 6 kn (11 km/h)
• 850 hPa pseudopotentielle Temperatur: 47°C
  ==> Luftmassentyp: Gealterte südeuropäische Subtropikluft
• Mixed-Layer Lifted Index (500 hPa): -3,8°C
• Surface-Based Lifted Index (500 hPa): -5,3°C
• Mixed-Layer CAPE: 850 bis 1050 J/kg
• Surface-Based/Most-Unstable CAPE: 1500 bis 1700 J/kg
  ==> starke latente Instabilität
• Mixed-Layer CIN: 0 J/kg ==> keine konvektive Hemmung
• KO-Index: -7  ==> labile atmosphärische Verhältnisse
• Höhe der Tropopause: 10,58 km (250 hPa)
• Schichtdicke 1000/500 hPa: 5586 gpm
• Ausfällbares Niederschlagswasser (PWAT): 25 mm
• Windscherung 0-1 km (LLS): 1,2 m/s
• Windscherung 0-6 km (DLS): 8,1 m/s

Die über Luxemburg wirksamen Luftmassen waren im Allgemeinen nicht mehr allzu feucht, was man anhand der PWAT-Werte gut deuten kann. Zudem lag die spezifische Feuchte zwischen 10 und 12 g/kg. Eine erhöhte Labilität war vor allem in den mittleren Schichten vorzufinden, in deren Bereich ein stärkere vertikale Temperaturabnahme stattfand. Bis in 800 hPa war die Troposphäre gut durchmischt bzw. trockenindifferent geschichtet, so dass die gesamte Troposphäre eine latent labile Schichtung aufzuzeigen hatte. Daraus resultierten dann auch die teils markanten CAPE-Werte. Die Windscherung und Höhewinde waren recht schwach (16 kn in 700 hPa). Ergo war organisierte Konvektion unwahrscheinlich, obwohl das Auftreten von Starkregen und kleinkörnigem Hagel durchaus möglich war (ersteres wegen PWAT und letzteres wegen CAPE).

Verifikation 

Der Tag startete verbreitet mit feuchtem Dunst oder tiefer Bewölkung, was auf eine hohe Grundschichtfeuchte zurückzuführen war. Demnach war lange und direkte Sonneneinstrahlung nicht unbedingt notwendig um eine signifikante latente Instabilität "hervorzurufen".
Zwischen 11:00 und 13:00 Ortszeit kam es dann zur Auslöse von Feuchtekonvektion über der Großregion und Nordostfrankreich (Abb. 5). Haupsächlich frontgebundener Antrieb triggerte die konvektiven Zellen, höchstwahrscheinlich mit Unterstützung der Hebungsimpulse an der Vorderseite des oben erwähnten Kurzwellentroges.

Abb. 5: Satellitenbildanimation 09:00 bis 12:00 UTC  / © MeteoGroup

Eine erstes, recht kompaktes Gewitter entwickelte sich gegen 12:00 Ortszeit zwischen Bartringen und Düdelingen (Abb. 6a). Es war zeitweise sehr blitzaktiv und zog in eine ost-nordöstliche Richtung. Dabei schwächte sich diese Gewitterzelle ab und an deren südlichen Flanke kam es zu konvektiven Neuentwicklungen, von denen hauptsächlich der Kanton Remich betroffen war.
Kur vor 13:00 Ortszeit entstanden über dem Nordwesten Luxemburgs neue Gewitterherde, die sich im weiteren Verlauf gruppierten und über die Kantone Wiltz, Clerf, Diekirch und Vianden hinwegzogen (Abb. 6a). Die restlichen Kantone Luxemburg, Mersch, Capellen, Esch/Alzette und Echternach waren jedoch auch von konvektiven Zellen betroffen, die mehr oder minder blitzaktiv waren (Abb. 6b). Im Allgemeinen besaßen die Gewitter einen mehrzelligen Charakter und der Zeitraum konvektiver Aktivitäten lag ungefähr zwischen 12:00 und 15:00 Ortszeit.

Abb. 6a: Niederschlagsradaranimation 09:00 bis 12:00 UTC / © MeteoGroup

Abb. 6b: Niederschlagsradaranimation 12:00 bis 13:00 UTC / © MeteoGroup

Die höchsten Radarreflektivitäten der Zellen lagen größtenteils im Bereich zwischen 48 und 54 dBZ, wobei punktuell Maxima von 60 dBZ gemessen wurden. Dies stützt die lokalen Beobachtungen von Hagel mit kleinem Durchmesser und generell war der Starkregen die primäre Begleiterscheinung der Gewitter.
Zwischen 13:00 und 14:00 Ortszeit akkumulierten sich 40.5 mm Regen in Ulflingen, 30.6 mm in Asselborn und 26.9 mm in Eschdorf. Diese stündlichen Mengen entsprechen den Unwetterkriterien. Die Niederschlagsmessungen der restlichen Wetterstationen bewegten sich größtenteils im markanten Bereich. Die 12-stündigen Regenmengen zeigten außerdem die für konvektive Niederschläge typischen signifikanten lokalen Unterschiede auf (Abb. 7).

Abb. 7: Niederschlagsmengen in mm zwischen 06:00 und 18:00 UTC / © MeteoGroup

Die Intensität der Blitzaktivitäten war moderat, wobei zeitweise punktuell eine relativ hohe Blitzfrequenz gemessen wurde, wie zum Beispiel im Bereich von Stolzemburg nördlich von Vianden und im Bereich zwischen Luxemburg-Stadt und Mondorf (Abb. 8). Von elektrischen Erscheinungen quasi ausgegrenzt waren Teile der Kantone Capellen und Redingen.
Ein Blitzschlag in Leudelingen verursachte hohen Sachschaden an einem Wohnhaus. Jedoch wurde dieser Erdblitz nicht vom nowcast-Messnetz detektiert, so dass an dieser Stelle keine Aussage über dessen Stromstärke und Polarität gemacht werden kann.

Abb. 8: Detektierte Blitze zwischen 09:00 und 13:00 UTC / © nowcast GmbH

Summa summarum bewegte sich der Großteil der frontgebundenen Gewitter im markanten Bereich, mit lokalen unwetterartigen Entwicklungen bezüglich Starkregen.