Frontgewitter am 07. und 08. August 2015

Synoptische Ausgangslage

Am 07. August um 18 UTC reichte ein umfangreicher Höhenrücken von Südwesteuropa bis nach Osteuropa, wobei sich ein Drehzentrum über der Ukraine und Weißrussland ausbildete. Ferner befand sich ein Höhentrog über dem Seegebiet zwischen Island und den Britischen Inseln, wobei südlich davon ein langwelliger Sekundärtrog über der Biskaya positioniert war (Abb. 1, Mitte). An der Rückseite des Rückens bzw. an der Vorderseite der beiden Tröge verlief sowohl in unteren als auch in höhreren Troposphärenschichten eine barokline Zone (Abb. 1, links) und entsprechend erstreckte sich der polare Jetstream von der Biskaya über die Nordsee bis nach Nordskandinavien (Abb. 1, rechts). Somit lag die Großregion unter einer straffen südwestlichen Höhenströmung, die nahezu geradlinig verlief, so dass quasi-geostrophische Hebungsantriebe weitgehend fehlten. 

Abb. 1: Höhenanalysen des amerikanischen Wettermodells GFS vom 07.08.15 um 18 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/.

Über Osteuropa lag das zum Höhenrücken korrespondierende Bodenhoch und vor der Westküste Frankreichs weilte ein schwaches Bodentief, welches an den Sekundärtrog gekoppelt war (Abb. 2). Weiterhin verlief ein wellendes Frontensystem von der Iberischen Halbinsel über das westliche Mitteleuropa bis nach Südskandinavien, das eine Luftmassengrenze markierte (Abb. 2). Demzufolge befand sich Luxemburg im Bereich von schwachen Luftdruck-gegensätzen und heißen Luftmassen subtropischen Ursprungs. 

Abb. 2: Ausschnitt aus der Bodenanalysekarte vom 07.08.15 um 18 UTC. Quelle: Deutscher Wetterdienst. 

Die vertikale Verteilung der Feuchte und die thermische Vertikalstruktur sowie das vertikale Windprofil der Troposphäre im Bereich der vor der Wellenfront liegenden Luftmasse werden nun näher untersucht. Dabei wird der 23 UTC Radiosondenaufsteig aus Idar-Oberstein (ca. 60 km östlich von Wasserbillig) herangezogen (Abb. 3), dessen bodennahe Temperatur- und Feuchtewerte jedoch marginal modifiziert wurden (Anpassung an die Bedingungen in Luxemburg). Dieser zeigte eine sehr feuchte, aber flache Grenzschicht bis in etwa 800 m Höhe, mit einem mittleren Mischungsverhältnis von etwa 12 bis 13 g/kg. Oberhalb davon markierte einer starke Inversion den Übergang zu einer gut durchmischten Schicht (Elevated Mixed Layer), die sich mit annähernd trockenadiabatischen Temperaturabnahme-raten bis in etwa 600 hPa erstreckte (Lapse Rate von knapp 26°C zwischen 850 und 600 hPa). Die mittlere und obere Troposphäre war relativ feucht und stabiler geschichtet, mit einem sogenannten CAPE Robber zwischen 500 und 450 hPa. Ferner lag die Tropopause in etwa 13,2 km Höhe. Aus diesem bedingt labil geschichteten Vertikalprofil resultierte ein MU CAPE von rund 1200 J/kg (ML CAPE ~ 700 J/kg) und ein MU CIN von ca. -360 J/kg (ML CIN ~ -400 J/kg). Die stärkste Scherung des Horizontalwindes konnte zwischen 0 und 3 km Höhe verzeichnet werden, wobei die hochreichende Windscherung im Allgemeinen nicht sonderlich stark ausgeprägt war.
Zusammenfassend kann auf Basis der gesamten synoptischen Ausgangssituation schlussgefolgert werden, dass ein erhöhtes Risiko für signifikante konvektive Entwicklungen vorherrschte.

Abb. 3: Schräges T-log(p)-Diagramm des 23 UTC Radiosondenaufstiegs aus Idar-Oberstein vom 07.08.15. Die rechte Zustands-kurve ist der Temperaturverlauf und die linke gestrichelte Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben den Diagrammen sind die Windpfeile für die entsprechenden Höhen angegeben. Die graue Aufstiegstrajektorie entspricht dem gehobenen instabilsten Luftpaket. MU CAPE ist durch die rote Fläche dargestellt und die blau markierte Fläche entspricht MU CIN. Erstellt mit RAOB.

Ablauf des konvektiven Wettergeschehens

Zwischen 14:30 und 15:00 UTC kam es über dem Nordosten der französischen Region Burgund im Bereich einer bodennahen Windkonvergenz zur Auslöse von hochreichender Feuchtekonvektion. Der kräftige Gewitterherd zog im weiteren Verlauf in eine nordöstliche Richtung (Abb. 4, links), wobei in Blécourt (nördlich von Chaumont) während des Gewitterdurchgangs eine konvektive Windböe von 87 km/h registriert werden konnte. Diese Konvektion schwächte sich mit Annäherung an die luxemburgisch-französische Grenze zusehends ab, was vermutlich auf die relativ niedrigen Taupunkte in Lothringen (9 bis 13°C um 17 UTC) und auf keine allzu günstige Windscherung zurückzuführen ist. Über Düdelingen konnte die Blitzaktivität dieser Zelle jedoch für kurze Zeit wieder aufleben (Abb. 4, rechts), was aber schließlich nichts an deren Auflösungstendenz änderte. 

Abb. 4: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 07.08.15 zwischen 14:00 und 17:30 UTC (links) und zwischen 18:00 und 20:00 UTC (rechts). Quelle: nowcast GmbH.

Nordwestlich des gerade beschriebenen Gewitters bildete sich zwischen 15 und 16 UTC ein mittelhohes Bewölkungs-feld (Altocumulus Castellanus) entlang der wellenden Frontalzone (markiert mit einem weißen Pfeil in Abb. 5, links), was möglicherweise auf Hebung in der mittleren Troposphäre zurückzuführen ist. Aus diesem nordostwärts ziehenden Wolkenfeld gingen gegen 17 UTC konvektive Zellen hervor, die zunächst keinen allzu hohen Organisationsgrad aufzeigten. Gegen 19 UTC entwickelte sich leicht östlich der französischen Ortschaft Sedan ein sehr kräftiges Gewitter, welches sich während der weiteren Verlagerung in Richtung Ardennen zunehmend organisierte (stärkere Windscherung wegen der Nähe zum Jetstream) und dabei zeitweise Reflektivitäten von bis zu  65 dBZ (!) aufwies (Abb. 5, rechts). 

Abb. 5: RGB-Satellitenbild vom 07.08.15 um 16:00 UTC und Niederschlagsradarbild vom 07.08.15 um 20:00 UTC. Quelle: MeteoGroup. 

Von größerer Bedeutung für das Großherzogtum waren jedoch konvektive Entwicklungen, die gegen  21:30 UTC über dem Westen von Lothringen im Bereich der Frontalzone ausgelöst wurden. Diese konvektiven Zellen zogen zunächst relativ unorganisiert in Richtung Luxemburg, wobei sich gegen 22:15 UTC linienförmige Strukturen über dem Südwesten Luxemburgs ausbildeten (Abb. 6, links). Dieser Gewitterherd überquerte mit schwacher bis moderater Blitzaktivität und mit Reflektivitäten von bis zu 56 dBZ die breite Mitte des Landes zwischen 22:10 und 23:20 UTC,  Rückseitig dieses mehrzelligen Gewitters zogen weitere schwache Zellen über das Land hinweg, die lokal einige Blitze produzierten (Abb. 6, rechts). Die 6-stündigen Niederschlagssummen (07.08. 19 UTC bis 08.08. 01 UTC) lagen verbreitet zwischen 1 und 8 L/m² (Quelle: Kachelmann GmbH, ASTA). Auch die Windmessungen boten keine Auffälligkeiten. 

Abb. 6: Niederschlagsradarbild vom 07.08.15 um 22:20 UTC (links) und detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 07.08.15 zwischen 21:00 UTC und 23:30 UTC (rechts). Quelle: MeteoGroup, nowcast GmbH.

Abschließend folgen ein paar visuelle Eindrücke dieser Gewitternacht: