Kaltfrontgewitter am 10. August 2014

Synoptische Situation 

Um 12 UTC lag in 500 hPa ein umfangreiches Tief mit Zentrum nordwestlich der Britischen Inseln und südlich daran schloss sich ein breiter, nicht sonderlich markanter Trog an. Um dieses Höhentief schwenkte ein kurzwelliger Randtrog, der zu diesem Zeitpunkt von Irland südostwärts zur Normandie reichte (Abb. 1). Die vorderseitige PVA und die damit verbundene Hebung erfasste demzufolge abends die Großregion.

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

Im Bodendruckfeld lag entwicklungsgünstig unter dem Randtrog ein Tief über Ostengland, in dem der ehemalige Hurrikan "Bertha" steckte, das im weiteren Verlauf zur nördlichen Nordsee zog und sich auf einen Kerndruck von 976 hPa vertiefte. Die Warmfront dieses Bodentiefs erreichte am späten Nachmittag bzw. Abend das Norddeutsche Tiefland und war, wie im Sommer üblich, wenig wetteraktiv. Im Warmsektor wurde jedoch ein Schwall feuchtwarmer und labiler Luft herangeführt. Von Frankreich her näherte sich eine Kaltfront, der eine gewittrige Konvergenz vorgelagert war (Abb. 2). Postfrontal stabilisierte sich die Schichtung und vor allem wurde in der unteren Troposphäre deutlich frischere und trockenere Luft nach Westeuropa geführt. 

Abb. 2: Bodenanalyse 15 UTC (links) und 18 UTC (rechts) / © Deutscher Wetterdienst

Thermodynamische Umgebung 

Die höchste Temperatur wurde an diesem Tag mit 22.2°C in Wasserbillig gemessen, wobei der Taupunkt am Nachmittag zwischen 18°C und 21°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 18:47 Ortszeit gestartet wurde. 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: -11°C
• 500 hPa Wind: 53 kn (98 km/h)
• 850 hPa Temperatur: +13°C
• 850 hPa Wind: 43 kn (80 km/h)
• 850 hPa pseudopotentielle Temperatur: 54°C
  ==> Luftmassentyp: Südeuropäische Subtropikluft (xS)
• Mixed-Layer Lifted Index (500 hPa): 0°C
• Surface-Based Lifted Index (500 hPa): -2°C
• Mixed-Layer CAPE: 100 bis 300 J/kg
• Surface-Based/Most-Unstable CAPE: 800 bis 1000 J/kg
  ==> mäßige latente Instabilität
• Mixed-Layer CIN: -30 bis -10 J/kg ==> leichte bis mäßige konvektive Hemmung
• KO-Index: -4  ==> labile atmosphärische Verhältnisse
• Höhe der Tropopause: 12,04 km (200 hPa)
• Ausfällbares Niederschlagswasser (PWAT): 35 mm
• Windscherung 0-1 km (LLS): 18 m/s
• Windscherung 0-6 km (DLS): 25 m/s
• SRH 0-3 km: 119 m²/s²

Die Troposphäre war insgesamt bedingt labil geschichtet, wobei deren unteren Hälfte sehr feucht war (inklusive hohe Grundschichtfeuchte), was man an der sehr geringen Taupunktdifferenz deuten kann. Oberhalb von 450 hPa war ein markanter Einschub trockener Luft zu verzeichnen, die auch eine Temperaturinversion zur Folge hatte. Diese relativ trockene Schicht erstreckte sich bis in 300 hPa.  

Desweiteren war die Labilität gemäß den CAPE-Werten allerdings nicht exorbitant hoch. Umso signifikanter waren jedoch die Scherungswerte (LLS und DLS), die auf organisierte und potentiell unwetterartige Konvektion hindeuteten. Da die 700 hPa Winde um 50 kn auf eine erhöhte Zuggeschwindigkeit schließen ließen, war das Reißen des Schwellenwerts für Starkregen (25 mm/h) zwar angesichts der hohen PWAT-Werte im Bereich des Möglichen, im Allgemeinen aber eher unwahrscheinlich. Die markantere potentielle Gefahr lag in den schweren Sturmböen, die in der Umgebung von Gewitter auftreten konnten, speziell bei der Kaltfrontpassage.

Verifikation 

Der Tag startete verbreitet mit einem stark bewölkten Himmel und dieser hohe Bedeckungsgrad blieb der Großregion auch den ganzen Tag erhalten. Somit war direkte Sonneneinstrahlung nur Mangelware, so dass die Höchsttemperaturen in höher gelegenen Ortschaften noch nicht mal die 20°C-Marke überschritten.
Gegen Mittag setzte stellenweise warmfrontgebundener Niederschlag ein, unmittelbar gefolgt von markanten Kombigewittern, welche an die präfrontale Konvergenzzone gekoppelt waren und mit hoher Blitzaktivität südöstlich an Luxemburg vorbeizogen. Zwischen 16:00 und 17:00 Ortszeit erfasste ein weiteres präfrontales Gewitter den äußersten Südosten Luxemburgs (siehe Blitzaktivitäten, Abb. 8).

Im Laufe des Nachmittags intensivierte sich die Kaltfront über dem Nordwesten Frankreichs (Abb. 4). Zum einen erfuhr das Frontensystem durch die Vorderseite des Randtroges nützliche Hebung (in Form von PVA) und zum anderen klarte es zwischenzeitlich im Bereich zwischen der Front und der Konvergenzlinie gut auf (Erhöhung der latenten Instabilität durch solare Einstrahlung).

Abb. 4: Satellitenbildanimation 11:50 bis 14:50 UTC / © MeteoGroup

Die Katakaltfront mit der zugehörigen eingebetten Feuchtekonvektion erreichte Luxemburg gegen 19:00 Ortszeit. Dabei hatten sich die Gewitterzellen, die im Bereich der Champagne-Ardenne, Picardie und Ile-de-France noch einen sehr kräftigen Eindruck machten, merklich abgeschwächt. Ein markantes konvektives Segment der mehrzelligen Schauerlinie, die wegen der starken Höhenwinde relativ schnell über Luxemburg hinwegzog, betraf Teile der Kantone Redingen, Wiltz, Diekirch und Vianden (Abb. 5). In den übrigen Regionen hielt sich die konvektive Aktivität in Grenzen.

Abb. 5: Niederschlagsradaranimation 16:00 bis 19:00 UTC / © MeteoGroup

Die Radarsignaturen und -reflektivitäten wiesen keine Auffälligkeiten auf. Die höchsten Niederschlagsintensitäten lagen im Bereich von 48 dBZ, so dass Hagel während diesem konvektiven Ereignis höchstwahrscheinlich Seltenheitswert besaß. Zudem verblieben die stündlichen Regenmengen während der Kaltfrontpassage im normalen bis markanten Bereich (Mengen > 10 mm; Quelle: ASTA, MeteoGroup):

• 14.2 mm in Oberkorn (19:00 bis 20:00)
• 13.7 mm in Fuhren (19:00 bis 20:00)
• 12.0 mm in Roodt (18:00 bis 19:00)
• 10.8 mm in Eschdorf (19:00 bis 20:00)

Auch die 12-stündigen Niederschlagsmengen lagen im Großen und Ganzen weit unterhalb der Unwetterkriterien (Abb. 6).

Abb. 6: Niederschlagsmengen zwischen 06:00 und 18:00 UTC / © MeteoGroup

Erstaunlicherweise blieben die schweren Sturmböen aus, die eigentlich verbreitet bei der Passage des Frontensystems zu erwarten waren. Nur in Bettemburg wurde eine Sturmböe von 74 km/h gemessen, wobei die restlichen Wetterstationen größtenteils mäßige bis starke Windböen registrierten (Abb. 7). Mögliche Ursachen für den "lahmen" Kaltfrontdurchgang könnten zum einen zu schwache Vertikalbewegungen sein (siehe Blitzaktivitäten, Abb.8), so dass die Höhenwinde nicht gänzlich bis in Bodennähe runtergemischt werden konnten. Zum anderen könnte auch die teils zu schwach ausgeprägte Konvektion eine nicht zu vernachlässigende Rolle gespielt haben und zuletzt war vielleicht die niedertroposphärische Schichtung nicht optimal genug für markante Umwälzprozesse an der Kaltfront.
Wie auch immer, im Süden von Luxemburg wurden trotzdem lokale Sachschäden gemeldet (als Chaos sollte man es aber definitiv nicht bezeichnen). Welches Windphänomen diese Schäden verursachte, kann an dieser Stelle nicht geklärt werden.

Abb. 7: Maximale Windböen (in km/h) zwischen 12:00 und 18:00 UTC / © MeteoGroup

Die elektrischen Erscheinungen waren hauptsächlich in der Dreiecksfläche zwischen Wiltz, Ettelbrück und Vianden stark hevortretend (Abb. 8). Nördlich und westlich dieser Fläche wurden noch vereinzelte Blitze registriert. Desweiteren war der Kanton Remich von präfrontalen Blitzaktivitäten betroffen.

Abb. 8: Detektierte Blitze zwischen 10:00 und 17:00 UTC / © nowcast GmbH

Summa summarum handelte es sich um kaltfrontgebundene Gewitter, die durch eine Winddrehung von Süd auf West, eine Erhöhung des Druckfeldes um etwa 6 hPa und einen markanten Temperaturrückgang in 850 hPa gekennzeichnet waren (Abb. 9).

Abb. 9: Diagramm der Wetterstation aus Bettemburg / © MeteoGroup