F1-Tornado südlich von Weiswampach am 28. Juli 2012
In diesem Artikel wird sowohl die thermodynamische und kinematische Umgebung als auch die synoptische Ausgangssituation untersucht, die zu einer Tornadogenese südlich von Weiswampach geführt haben. Darüber hinaus wird versucht die Schadenschneise möglichst genau zu lokalisieren und die Stärke des Tornados einzustufen.
(Hinweis: Das Wetterradar in Neuheilenbach hatte an diesem Tag eine technische Störung.)
Synoptische Situation
Am 28. Juli 2012 um 18 UTC befand sich Mitteleuropa in einem meridional geprägten
Strömungsmuster (Großwetterlage: Trog Westeuropa). Die Großregion lag auf der Vorderseite eines Langwellentroges
mit einem Drehzentrum über dem Norden von Schottland, der zu einem
Cut-Off-Prozess neigte (Abb. 1). Der Höhentrog erstreckte sich vom Europäischen Nordmeer bis zur Biskaya und es wurden mittels einer südwestlichen Strömung subtropische
Luftmassen nach Zentral- und Osteuropa advehiert.
Im Bodendruckfeld befand sich das zum langwelligen Höhentrog korrespondierende Zentraltief über der Nordküste Schottlands. Dieses Bodentief besaß ein zur Höhenströmung quasi parallel liegendes Frontensystem, so dass es zur Wellenbildung neigte und nur langsam ostwärts vorankam. In diese Frontalzone waren ein Teiltief über Südskandinavien und ein Wellentief im Bereich der Beneluxstaaten eingelagert (Abb. 2). Zudem herrschten über Mitteleuropa geringe Luftdruckunterschiede.
Die höchste Temperatur wurde an diesem Tag mit 25.3°C in Wasserbillig gemessen, wobei der Taupunkt am Nachmittag zwischen 17°C und 19°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 18 UTC Radiosondenaufstiegs 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 Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben dem Diagramm sind die Windpfeile für die entsprechenden Höhen angegeben.
Surface-Based/Most-Unstable CAPE: 600 bis 750 J/kg ==> mäßige latente Instabilität
Mixed-Layer CIN: -25 bis -10 J/kg
Surface-Based CIN: 0 J/kg
Höhe der Tropopause: 11,6 km (215 hPa)
Schichtdicke 1000/500 hPa: 5641 gpm
Ausfällbares Niederschlagswasser (PWAT): 30 mm
Windscherung 0-1 km (LLS): 2,6 m/s
Windscherung 0-6 km (DLS): 10,9 m/s
Die Troposphäre besaß bis in etwa 550 hPa eine relativ hohe Feuchtigkeit, wobei oberhalb dieses Druckniveaus mehrfach Einschübe trockener Luft auszumachen waren. Ein Indiz für die Präsenz subtropischer Luftmassen waren die hohen PWAT-Werte. Desweiteren näherte
sich der vertikale Temperaturgradient bis in 900 hPa dem
trockenadiabatischen Temperaturgradienten (≈ -1°C pro 100 m) an, was auf trockenindifferent geschichtete Luft in diesem Bereich hindeutete. Insgesamt war die Troposphäre bedingt labil geschichtet, mit dünnen stabilen Schichten (sogenannten CAPE robber) jeweils zwischen 400 und 380 hPa und zwischen 550 und 500 hPa. Daraus resultierten mäßig hohe CAPE-Werte und das Hebungskondensationsniveau lag in ungefähr 900 hPa (basierend auf einem Luftpaket, das vom Boden aus pseudoadiabatisch gehoben wurde). Die Geschwindigkeitsscherung des Windes innerhalb der untersten 1000 m war sehr schwach und die hochreichende Windscherung war auch nicht erwähnenswert. Entsprechend war die Entwicklung stark organisierter Konvektion sehr unwahrscheinlich.
Verifikation
Allgemeine Wetterentwicklung
Im Laufe des späten Nachmittags kam es über der französischen Region Champagne-Ardenne in unmittelbarer Nähe der frontalen Welle zur Auslöse von hochreichender Feuchtekonvektion, die sich dann im weiteren Verlauf in den Osten Belgiens verlagerte. Dabei nahm die Konvektion eine mehrzellige und leicht linienförmige Struktur an (Abb. 4). Diese schwach organisierte Multizellenlinie zog dann zwischen 16:15 und 17:15 UTC über den Norden des Großherzogtums hinweg (Weiswampach ist in Abb. 4 und 5 mit einem roten Punkt markiert).
Auffällig war eine rapide Zunahme der Niederschlagsintensität über dem Norden Luxemburgs zwischen 16:30 und 16:50 UTC. An der Vorderseite der aus Westsüdwesten hereinziehenden Multizellengewitter bildete sich über dem zentralen Ösling eine konvektive Zelle, die sich während ihrer Nordost-Verlagerung in Richtung Weiswampach rasch verstärken konnte und für die Tornadogenese verantwortlich war (Abb 5). Darüber hinaus wies diese Zelle über der Gemeinde Weiswampach eine erhöhte Blitzaktivität auf (Abb. 6), was in der Regel auf eine ausgereifte Vertikalentwicklung der konvektiven Zelle hindeutet.
Das Windfeld in Bodennähe war aufgrund der schwachgradientigen Wetterlage über Mitteleuropa sehr amorph. Um 16:20 UTC konnten über luxemburgischen Boden größtenteils schwache Südsüdwestwinde beobachtet werden, wobei der Wind in Nordrhein-Westfalen mit schwacher Intensität aus nördlicher bis östlicher Richtung blies. In einem Streifen von Antwerpen bis nach Couvin wehten schwache Westwinde, wohingegen im Bereich der belgisch-niederländischen Grenz eine variable Windrichtung beobachtet wurde. Im Osten Belgiens lagen zu diesem Zeitpunkt keine Windmessungen vor. Jedoch kann davon ausgegangen werden, dass aufgrund der dort aktiven und ostwärts ziehenden Konvektion der Wind aus westlichen Richtungen wehte, was in Anbetracht der südlichen Winde in Luxemburg zu leichter Konvergenz führte.
Lokalisierung der Schäden und Einstufung des Tornados
Ein Augenzeuge aus Weiswampach konnte den Tornado kurz vor 17:00 UTC dokumentieren (siehe unteres Video). Dabei befand er sich in der Straße Breidelterweeg und blickte in eine südöstliche Richtung (Abb. 8). Im Video ist die Windhose bis zur Sekunde 20 deutlich zu sehen, wobei sie sich gegen Ende dieses Videobereiches vermutlich aufzulösen schien. Ab der Sekunde 20 wird die horizontale Sichtweite durch den einsetzenden Starkregen markant reduziert.
Anhand der Schadensbilder von der Feuerwehr aus Weiswampach konnte die Schadenschneise des Tornados relativ gut lokalisiert werden. Ein Fichtenbestand nahe der Wemperbaach und Laubbäume entlang Nebenstraße 335 wurden stark beschädigt (Abb. 9).
Es folgen Fotos der Vegetationsschäden (ganze Bildstrecke gibt es hier):
Abb. 10
Der Fichtenbestand westlich der Nebenstraße 335 wurde ziemlich stark vom Tornado getroffen. Eine erhöhte Anzahl an Bäumen dieses isolierten Waldbestandes erlitt einen Stammbruch und einige Bäume scheinen auch samt Wurzelballen umgeworfen worden zu sein (Abb. 11).
Abb. 11: Bilder des Fichtenbestandes vor und nach dem Durchgang des Tornados
Die Laubbäume entlang der Nebenstraße 335 zeigten markante Kronenschäden auf (Abb. 12). Manche Bäume erlitten einen kompletten Kronenbruch und zwei direkt nebeneinander stehende Alleebäume wurden sogar entwurzelt, wobei einer dieser beiden Straßenbäume zusätzlich einen Stammbruch erlitt (Abb. 10). Dies deutet auf eine plötzliche sehr hohe Windgeschwindigkeit hin.
Abb. 12: Bilder der Straßenbäume vor und nach dem Durchgang des Tornados
Anhand dieser Erkenntnisse und unter Miteinbeziehung der angepassten Fujita-Torro-Skala für Mitteleuropa kann davon ausgegangen werden, dass sich die maximale Intensität des Tornados im oberen T3/F1-Bereich (151 bis 183 km/h) und eventuell sogar im unteren T4/F2-Bereich (184 bis 219 km/h) eingliederte. Da die Schadensbilder eine relativ großen Interpretationsspielraum frei lassen, wird sich an dieser Stelle für einen Tornado der Stärke T3/F1 entschieden.
Ursachendiskussion
Die bereits am Anfang dieses Artikels ausführlich beschriebenen troposphärischen Bedingungen lassen die plausible Vermutung zu, dass es sich hierbei höchstwahrscheinlich um einen nicht-mesozyklonalen Tornado (Typ-II-Tornado) gehandelt hat. Sowohl die synoptische Situation als auch die thermodynamischen und kinematischen Parameter stützen diese Ansicht:
Langsam voranschreitende Wellenfront am Boden
Windsprungzone im Bereich der Bodenfront (SSW auf W bis NW) ==> Konvergenz
Schwache vertikale Geschwindigkeitsscherung des Windes ==> Stabile Aufwinde
Relativ niedriges Kondensationsniveau
Trockenindifferente Schichtung bis in 900 hPa
Mäßig hohe Labilitätsenergie (0 bis 3 km CAPE ≈ 100 J/kg)
Laut einem Artikel von Caruso & Davies (2005) sind die oben aufgelisteten Bedingungen generell förderlich für die nicht-mesozyklonale Tornadogenese. Entsprechend ist es in diesem Fall durchaus denkbar, dass die mehr oder minder stabile Aufwindzone der aus Südwesten hereinziehenden Gewitterzelle einen durch die bodennahe Horizontalscherung induzierten Vorticitywirbel mit vertikaler Achse vertikal dehnte (eng. vorticity stretching).
Fazit
Ein nicht-mesozyklonaler Tornado bzw. ein Typ-II-Tornado der Stärke T3/F1 (151 bis 183 km/h) zog zwischen 16:40 und 17:00 UTC südlich von Weiswampach über einen isolierten Waldbestand und die Nebenstraße 335 hinweg (Abb. 13). Die zurückgelegte Strecke und Distanz des Tornados kann nicht genau definiert werden (schätzungsweise 250 bis 300 m), da nicht gewusst ist, wo sich der etwa 40 bis 50 m breite Windwirbel bildete und auflöste.
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