Orkantief NIKLAS am 31. März 2015

Die einzelnen Inhalte dieses Artikels sind in Unterthemen unterteilt. Zum einen wird die Zyklogenese des Orkantiefs NIKLAS näher beleuchtet und zum anderen wird die synoptische Situation über dem europäischen Sektor am 31.03. untersucht. Dabei wird auch die thermodynamische und kinematische Umgebung genauer betrachtet. Abschließend werden sowohl der Kaltfrontdurchgang als auch die postfrontale Wetterphase und die dazu gehörigen Begleiterscheinungen bzw. Auswirkungen in Luxemburg beschrieben. 

Zyklogenese (28.03. bis 30.03)

Am 28. März um 00 UTC befand sich vor der Ostküste der USA eine Tiefdruckrinne, in die eine Frontalwelle eingelagert war (Abb. 1 oben). Dieses flache Bodentief wurde von zwei umfangreichen Hochdruckgebieten flankiert und lag unter der stark baroklin geschichteten Vorderseite eines Höhentroges, dessen Achse sich vom südlichen Québec bis in den Golf von Mexiko erstreckte. Hierbei kam es zu einem massiven Warmluftvorstoß nach Nordosten, der zu starken Vertikalbewegungen führte. Da im Bereich der Tiefdruckrinne die Höhenströmung zunächst noch relativ geradlinig verlief, spielte differentielle Vorticityadvektion bei den Vertikalbewegungen noch keine Rolle. Entsprechend handelte es sich um eine Typ A-Zyklogenese, da Warmluftadvektion in Kombination mit hoher Baroklinität der hauptverantwortliche Prozess für die Zyklogenese war.

Innerhalb der nächsten 12 Stunden entwickelte sich aus der Frontalwelle ein abgeschlossenes Tiefdruckgebiet mit einem ausgeprägten Warmsektor, das sich um 12 UTC südwestlich der kanadischen Provinz Neuschottland befand (Abb. 1 unten). Dabei sank der Kerndruck des Bodentiefs von anfänglich 1005 hPa auf etwa 1000 hPa.

Abb. 1: Bodenanalysekarten vom 28.03.2015 00 UTC (oben) und 12 UTC (unten) | © Deutscher Wetterdienst

In den folgenden 24 Stunden zog das Tief unter Intensivierung weiter in nordöstliche Richtung, was sich im Druckfall im Zentrum des Bodentiefs von etwa 1000 hPa auf 990 hPa während dieser Zeit äußerte (989,6 hPa am 29.03.2015 um 12 UTC an der Station St. Lawrence, NFLD). Zu diesem Zeitpunkt wurde eine sogenannte back-bent Kaltfront(-okklusion) analysiert, die sich höchstwahrscheinlich durch das Anzapfen arktischer Luftmassen aus Kanada bildete (Abb. 2 oben). Diese zurückhängende Front behielt das Bodentief während seiner raschen Verlagerung nach Europa bei. Innerhalb der nächsten 36 Stunden konnte sich der Luftdruck im Zentrum des Tiefs um weitere 15 hPa vertiefen, so dass das Bodentief am 31. März um 00 UTC mit einem Kerndruck von etwa 975 hPa über dem Osten Schottlands positioniert war (Abb. 2 unten). Um 04 UTC wurde mit 971,4 hPa (Station der Öl- und Gasplattform Ekofisk in der Nordsee) der tiefste Luftdruck im Bereich des Tiefzentrums gemessen. Danach begann es sich wieder allmählich aufzufüllen.

Abb. 2: Bodenanalysekarten vom 29.03.2015 12 UTC (oben) und vom 31.03.2015 00 UTC (unten) | © Deutscher Wetterdienst

In Abb. 3 sind für die beiden Zeitpunkte 29. März 2015 um 12 UTC und 30. März 2015 18 UTC die Analysekarten des Geopotentials in 300 hPa, der horizontale Wind sowie dessen Divergenz wiedergegeben. In der vorangehenden Entwicklungsphase zwischen dem 28. März 2015 um 12 UTC und dem 29. März 2015 um 12 UTC hatte sich über dem Nordatlantik durch die konfluente Höhenströmung und durch die starke Baroklinität ein außergewöhnlich starkes Windmaximum mit Geschwindigkeiten von bis zu 350 km/h (190 kn) gebildet. Zu dem Zeitpunkt befand sich das Bodentief bereits unterhalb des Jetstreams zwischen einem Divergenzmaximum im Nordosten und einem Konvergenzmaximum im Südwesten (Abb. 3 oben). In den folgenden 30 Stunden gelangte das Tief auf die kalte Seite des Polarjets (Abb. 3 unten), wobei es während der Überquerung des Nordatlantiks nie vollständig unter ein Divergenzmaximum geriet. Demzufolge war die Lage des Bodentiefs zum Polarjet während seiner gesamten Entwicklungsphase nicht besonders günstig.

Abb. 3: Analysekarten des Geopotentials in 300 hPa mit horizontalem Wind und dessen Divergenz am 29.03.2015 12 UTC (oben) und am 30.03.2015 18 UTC (unten). Das rote T kennzeichnet die Lage des Bodentiefkerns. | © wetter3

Aus den in Abb. 4 dargestellten Verteilungen der potentiellen Vorticity (PV) ist zu erkennen, dass um 12 UTC das Bodentief zunächst noch ein gutes Stück südlich von der oberen PV-Anomalie lag. Mit der Verlagerung auf die Nordseite des Jetstreaks erreichte diese das Zentrum des Tiefs, so dass es zur Kopplung von oberer und unterer PV-Anomalie kam, was als hauptverantwortliche Ursache für die Intensivierung des Bodentiefs angesehen werden kann. Die dazu gehörige Dry Intrusion westlich von Schottland war im Wasserdampfkanal des Meteosat deutlich zu erkennen (Abb. 5).

Abb. 4: Wie Abb. 3, jedoch horizontaler Wind und isentrope PV in der isentropen 320 K-Fläche | © wetter3

Abb. 5: MSG-Satellitenbild des Wasserdampfkanals vom 30.03.2015 18 UTC | © EUMETSAT

Synoptische Situation (31.03.)

Die Großregion geriet nach der Passage eines schwachen Höhenrückens in den Bereich einer leicht zyklonal gekrümmten und straff organisierten polaren Frontalzone (Abb. 6). Ein darin eingelagerter Kurzwellentrog wurde unter leichter Intensivierung rasch nach Osten gesteuert und lief in den Langwellentrog über Osteuropa ein. Dabei sickerte in der zweiten Tageshälfte allmählich die hochreichende Kaltluft (mit Temperaturen bis zu -35°C in 500 hPa) aus nordwestlicher Richtung ein, was zu einer Labilisierung der troposphärischen Schichtung über Mitteleuropa führte.

Abb. 6: Analysekarten des Geopotentials in 500 hPa mit Temperatur und horizontalem Wind vom 31.03.2015 um 00 UTC (oben) und um 12 UTC (unten) | © Deutscher Wetterdienst

Im Bodendruckfeld korrespondierte der oben erwähnte kurzwellige Höhentrog mit einem Orkantief (NIKLAS), das tagsüber von der Nordsee über Dänemark hinweg nach Osten zog und zum Tagesende das südliche Baltikum erreichte. Die Fronten von NIKLAS wanderten relativ rasch ostwärts, so dass die (erste) Kaltfront bereits um 06 UTC Luxemburg erreichte (Abb. 7). Um 12 UTC wurde eine zweite Kaltfront analysiert, welche die Großregion im Laufe des Nachmittags überquerte (Abb. 7). In Verbindung mit einem kräftigen Azorenhoch konnte sich an der Südflanke von NIKLAS ein starker Druckgradient bzw. ein Sturmfeld bilden. Zwischen Sylt und Lyon stellte sich um 12 UTC ein Druckgradient von etwa 40 hPa ein. Ab den Abendstunden gelangte Luxemburg dann gänzlich in den postfrontalen Bereich, wobei der Druckgradient allmählich leicht auffächerte.

Abb. 7: Bodenanalysekarten vom 31.03.2015 um 03, 06, 09, 12, 15  und 18 UTC (von links nach rechts, von oben nach unten).
Das rote Kreuz markiert den Standort des Flughafen Findel. | © Deutscher Wetterdienst

Thermodynamische und kinematische Umgebung

Als Referenz für die vertikale Schichtung während der Passage der beiden Kaltfronten und der postfrontalen Wetterphase werden an dieser Stelle die Daten der Radiosondenaufstiege aus Idar-Oberstein (Rheinland-Pfalz) verwendet. 

Abb. 8: Schräge T-log(p)-Diagramme der Radiosondenaufstiege aus Idar-Oberstein vom 31.03.2015 um 06, 12 und 18 UTC (von links nach rechts) | © University of Wyoming

Kurz bevor die erste Kaltfront mit Kata-Charakter Luxemburg überquerte war zwischen 850 und 800 hPa eine markante Inversion auszumachen (Abb. 8 links). Unterhalb dieser stabilen Schicht war die Troposphäre feuchtlabil geschichtet, wobei der Wind in 900 hPa mit einer Stärke von 60 bis 70 kn wehte. Zwischen 600 und 500 hPa konnte ein Einschub sehr trockener Luft und eine trockenindifferente Schichtung verzeichnet werden (Abb. 8 links). Dies deutet auf den in Verbindung mit Katakaltfronten auftretenden trockenen Oberstrom hin. Sowohl die niedertroposphärische als auch die hochreichende Geschwindigkeitsscherung des Windes war sehr stark: LLS um die 25 m/s und DLS um die 39 m/s. Die Tropopause befand sich zu diesem Zeitpunkt in etwa 12 km Höhe.

Hinter der ersten Kaltfront und vor der zweiten Kaltfront war die Troposphäre bis in 850 hPa nahezu trockenindifferent geschichtet und gut durchmischt, wobei der Wind in 900 hPa an Stärke verlor (35 bis 45 kn). Oberhalb davon bis in 650 hPa war eine bedingt labile Schichtung vorhanden (Abb. 8 mitte). Dies äußerte sich in geringer Labilitätsenergie (SB CAPE bis zu 200 J/kg). Die obere Troposphäre war im Vergleich zum vorangehenden TEMP wesentlich trockener, jedoch stabiler geschichtet (Abb. 8 mitte). Die hochreichende Windscherung wurde noch etwas stärker (DLS um die 45 m/s) und die Tropopause lag um 12 UTC in etwa 11 km Höhe.

Im postfrontalen Bereich war die Troposphäre bis in 700 hPa annähernd trockenindifferent, zwischen 700 und 600 hPa stabil und oberhalb davon bis in 450 hPa annähernd feuchtindifferent geschichtet (Abb. 8 rechts). Die Windstärke in 900 hPa betrug zwischen 30 und 40 kn, wobei die Labilitätsenergie leicht abnahm (SB CAPE bis zu 100 J/kg). Die mittlere und obere Troposphäre war im Gegensatz zu den bodennahen Luftschichten sehr trocken (Abb. 8 rechts). Die Geschwindigkeitsscherung des Windes gewann weiter an Stärke: LLS um die 30 m/s und DLS um die 50 m/s. Die Tropopause war um 18 UTC ungefähr in 7 km Höhe angesiedelt und verlor damit deutlich an Höhe im Vergleich zu den vorherigen TEMPs.

Allgemeiner Witterungsverlauf und Begleiterscheinungen

Während der Passage der ersten Kaltfront traten relativ schwache schauerartige Niederschläge auf, die eher unorganisiert daherkamen (Abb. 9). Die konvektiven Niederschläge an der zweiten Kaltfront waren wesentlich organisierter und stärker (Reflektivitäten bis zu 45 dBZ und stellenweise Graupelansammlungen, siehe Pressebericht). Sie wiesen teils linienförmige Radarechos auf (Abb. 10). 

Abb. 9: Niederschlagsradaranimation vom 31.03.2015 06:30 bis 09:30 UTC | © MeteoGroup

Abb. 10: Niederschlagsradaranimation vom 31.03.2015 11:30 bis 14:30 UTC | © MeteoGroup

Nach dem Durchgang der beiden Fronten beruhigte sich der Wind außerhalb von Regenschauern etwas, wobei die postfrontale Wetterphase durch vermehrte Schaueraktivitäten charakterisiert war, die regional von Blitz und Donner begleitet wurden.
Ab dem späten Abend bis in die Nacht hinein zogen mehrere konvektive Zellen (bis 7 km hoch) mit zum Teil linienförmigen Radarechos über Luxemburg hinweg (Abb. 11) und sorgten lokal nochmals für Sturmböen. Dabei konnte hauptsächlich im Ösling eine erhöhte Anzahl an Blitzen registriert werden (Abb. 12). 

Abb. 11: Niederschlagsradaranimation vom 31.03.2015 19:30 bis 22:30 UTC | © MeteoGroup

Abb. 12: Detektierte Blitze vom 31.03.2015 18 UTC bis 01.04.2015 00 UTC | © nowcast GmbH

Während der ersten Tageshälfte wurden landesweit die stärksten Windböen an diesem Tag gemessen, die größtenteils Sturmstärke (Beaufort 9) oder schwere Sturmstärke (Beaufort 10) erreichten. Es folgt eine Auswahl der in der Großregion beobachteten Windspitzen:

Abschließend eine HRV-Satellitenbildanimation des Orkantiefs NIKLAS vom 31.03.2015 06:30 bis 11:00 UTC: