Warmsektorgewitter am 17. Juli 2015

Synoptische Ausgangslage

Am 17. Juli um 00 UTC war im 500-hPa-Geopotentialfeld ein Höhenrücken zu erkennen, dessen Achse von der Schweiz über die Nordsee bis zu den Shetlandinseln reichte (Abb. 1, Mitte). Wegen der ostwärtigen Verlagerung dieses Rückens geriet Luxemburg zunehmend auf die Vorderseite eines langwelligen Höhentroges, welcher allmählich zwei Drehzentren ausbildete. In der Folge drehte die niedertroposphärische Strömung wieder mehr auf Südwest, so dass die 15°C-Isotherme in 850 hPa bis zur Nordsee vorstieß (Abb. 1, links). Darüber hinaus wies das 850-hPa-Geopotentialfeld einen kurzwelligen Trog über Nordfrankreich auf, der in höheren troposphärischen Schichten nicht vorzufinden bzw. nicht so gut ausgeprägt war. In 300 hPa konnte jedoch in der südwestlichen Strömung eine leichte zyklonale Krümmung über Nordfrankreich verzeichnet werden, die ein Hebungsfeld in Form von leichter PVA induzierte, welches in der zweiten Nachthälfte auf die Großregion übergriff.

Abb. 1: Höhenanalysen des amerikanischen Wettermodells GFS vom 17.07.15 um 00 UTC: 850 hPa (links), 500 hPa (Mitte) und 300 hPa (rechts). Die dicken schwarzen Linien stellen das Geopotential (in gpdam) dar und die weißen durchgezogenen und gestrichelten Linien (rechts) die horizontale Divergenz (in 10^-5 1/s). Die Farbflächen links und in der Mitte entsprechen der Temperatur (in °C) und rechts der horizontalen Windgeschwindigkeit (in kn). Quelle: www1.wetter3.de/Archiv/.

Im Bodendruckfeld befand sich eine schwache Hochdruckzone über Osteuropa und Südnorwegen. Bei Irland lag ein Zentraltief, in dessen Warmsektor sich ein kleinräumiges Randtief entwickelte, das vermutlich an den oben erwähnten Kurzwellentrog in der unteren Troposphäre gekoppelt war. Dabei verlief eine nordostwärts ziehende Konvergenzzone in einem Bogen von Südfrankreich bis nach Belgien, die zusätzliche Hebungsimpulse lieferte und an das Randtief gebunden war (Abb. 2). 

Abb. 2: Ausschnitt aus der Bodenanalysekarte vom 17.07.15 um 00 UTC. Quelle: Deutscher Wetterdienst.

Die vertikale Verteilung der Feuchte und die thermische Vertikalstruktur sowie das vertikale Windprofil der Troposphäre im Bereich der im Warmsektor liegenden Hebungszone werden nun näher untersucht. Dabei wird der 00 UTC Radiosondenaufstieg aus Beauvechain (ca. 30 km östlich von Brüssel) herangezogen (Abb. 3). Dieser zeigte eine etwa 300 bis 400 m dicke Bodeninversion und eine hohe Grenzschichtfeuchte mit einem mittleren Mischungsverhältnis von 12 g/kg in den untersten 500 m. Oberhalb der stabilen nächtlichen Grenzschicht befand sich eine sehr trockene Schicht bis in 700 hPa, wohingegen die Schicht zwischen 700 und 525 hPa wieder feuchter war. Die Temperaturabnahmerate (Lapse Rate) zwischen 850 und 500 hPa belief sich auf etwa 8°C pro km, was auf eine ausgeprägte Labilität in der unteren Hälfte der Troposphäre hindeutet. Daraus resultierte ein ML CAPE von ca. 1000 J/kg (ML CIN ~ -300 J/kg), wobei MU CAPE etwa 1800 J/kg betrug. Desweiteren war die Geschwindigkeitsscherung des Horizontalwindes sehr stark (DLS ~ 21 m/s) und in Kombination mit der markanten Rechtsdrehung des Windes zwischen 0 und 3 km (Ekman-Spirale und WLA) konnten hohe Helizitätswerte verzeichnet werden (SRH 0-3 km ~ 400 m²/s²).
Zusammenfassend kann auf Basis der gesamten synoptischen Ausgangssituation schlussgefolgert werden, dass es zu einer Überlappung von moderater bis hoher latenter Labilität, starker hochreichender Windscherung und signifikanten synoptischskaligen Hebungsantrieben kam, wodurch ein erhöhtes Risiko für markante konvektive Entwicklungen vorherrschte. Jedoch limitierte die gut ausgeprägte Konvektionshemmung dieses Risiko maßgeblich. 

Abb. 3: Schräges T-log(p)-Diagramm des 00 UTC Radiosondenaufstiegs aus Beauvechain vom 17.07.15. Die rote Zustandskurve ist der Temperaturverlauf und die blaue Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben den Diagrammen sind die Windfieder für die entsprechenden Höhen angegeben. Die graue Aufstiegstrajektorie entspricht einem gehobenen Luftpaket, das die mittleren Temperatur- und Feuchtewerte der unteren 500 m besitzt. ML CAPE ist durch die gelbe Fläche dargestellt und die grün markierte Fläche entspricht ML CIN. Quelle: http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html (mit Ergänzungen).

Ablauf des konvektiven Wettergeschehens

Zwischen 00 und 01 UTC wurden über dem Westen von Lothringen einzelne konvektive Zellen ausgelöst (Abb. 4, links), die sich jedoch nicht sonderlich gut organisierten. Es bildete sich ein größerskaliges Niederschlagsgebiet mit eingelagerten Gewitterzellen, das Luxemburg zwischen 00:30 und 02:30 UTC ohne auffällige Radarsignaturen überquerte (Abb. 4, rechts). Die kleinen Gewitterherde wiesen größtenteils nur lokal begrenzt Reflektivitäten über 50 dBZ auf und deren Blitzaktivität war auch schwach.   

Abb. 4: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 17.07.15 zwischen 00:00 und 00:45 UTC (links) und Niederschlagsradarbild vom 17.07.15 um 01:30 UTC (rechts). Quellen: nowcast GmbH, MeteoGroup.

Eine zweite Gewitterstaffel zog zwischen 03 und 05 UTC aus Südwesten über das Großherzogtum hinweg. Dabei formierte sich gegen 03:20 UTC linienförmig angeordnete Konvektion entlang der belgisch-luxemburgischen Grenze, die zunächst zwischen Bövingen und Ettelbrück für leichte Blitzaktivitäten sorgte (Abb. 5). Diese nordostwärts ziehende Schauerlinie verband sich gegen 03:45 UTC mit einer etwas kräftigeren Gewitterzelle, die sich gegen 03:10 UTC westlich von Metz gebildet hatte (Abb. 5, rechts). Das dadurch entstandene Gewittersegment zog dann parallel zur Mosel über den Osten des Großherzogtums hinweg (Abb. 5, links) und wies dabei Reflektivitäten von bis zu 55 dBZ auf. Fernerhin wurde gegen 04:30 UTC nordöstlich von Verdun ein weiteres Gewitter ausgelöst, welches sich in Richtung Südluxemburg verlagerte und sich jedoch knapp vor der luxemburgisch-französischen Grenze sehr rapide abschwächte (Abb. 5, links).

Abb. 5: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 17.07.15 zwischen 03:00 und 06:00 UTC (links) und Niederschlagsradarbild vom 17.07.15 um 03:30 UTC (rechts). Quellen: nowcast GmbH, MeteoGroup.

Aufgrund der trockenen unteren Troposphäre und der eher kleinräumigen Starkregenkerne der Gewitter blieben die Niederschlagsmengen unauffällig. Die höchsten 1-stündigen Regemengen fielen in Ettelbrück (4.7 mm, Kachelmann GmbH) und in Useldingen (4.5 mm, ASTA). Die höchsten konvektiven Windböen wurden in Wiltz (54 km/h, Kachel-mann GmbH) und in Konsdorf (48 km/h, Kachelmann GmbH) gemessen. Im Allgemeinen handelte es sich hierbei um eine Gewitterlage, die keine Besonderheiten (sei es unwetterartige Begleiterscheinungen oder spezielle Eigenschaften der Konvektion) aufzuzeigen hatte.