Superzellen sind die gefährlichsten Arten von Gewitterzellen, da sie oft von Extremniederschlägen, großem Hagel und schweren Starkwinden begleitet werden. (Foto: Andreas Feichtmeier/extremweather.de)

Gewitterstürme sind immer mit Blitz und Donner, teilweise mit starkem Niederschlag, Graupel oder Hagel sowie lokalen Fallwinden oder Tornados verbunden. Sie entstehen, durch Temperaturunterschiede, die zum Aufsteigen von feuchtwarmen Luftmassen bis an die Tropopause  in einer Höhe von ca. 10-12 Kilometer führen (hochreichende Feucht­konvektion). Ihre räumliche Ausdehnung kann nur wenige Kilometer, aber auch mehr als 100 Kilometer betragen. Weltweit treten täglich etwa 40.000-50.000 Gewitterereignisse auf (NOAA, 2010). In Deutschland sind schwere Gewitterstürme vorwiegend im Sommerhalbjahr von April bis September zu beobachten. Neben Winterstürmen und Überschwemmungen sind sie in Deutschland die bedeutendsten und schaden­relevantesten Naturgefahren.

Für die Entstehung hochreichender Feuchtkonvektion sind folgende drei Bedingungen notwendig (Doswell, 1987):

  • (a) Ein hoher Feuchteanteil in der unteren Atmosphäre ermöglicht bei Kondensation das Freisetzen von latenter Wärme, die anschließend in kinetische Energie (Bewegungsenergie) der Vertikalbewegung umgewandelt wird.
  • (b) Eine instabil geschichtete Atmosphäre führt oberhalb des Kondensationsniveaus (Wolkenuntergrenze) zum freien Aufstieg eines gehobenen "Luftpakets".
  • (c) Mögliche Ursachen für die Hebung (Auslöse­mechanismus) können sowohl dynamischer (Fronten, Gebirge) als auch thermischer Natur (Erwärmung bodennaher Luft) sein.

Des Weiteren spielt die vertikale Änderung des Horizontalwinds (Windscherung) insbesondere für die Organisationsform und die Lebensdauer der Gewittersysteme eine entscheidende Rolle.

Organisationsformen und Gewitterzellen

Gewittersysteme in Abhängigkeit von der vertikalen Windscherung (Differenz der horizontalen Windvektoren zwischen 0 und 6 km) nach Markowski und Richardson (2010). (Grafik: KIT)

Konvektive Systeme treten sowohl als einzelne, isolierte konvektive Gebilde auf. Sie können sich aber auch zu großen komplexen Strukturen oder Linien zusammenschließen. Die Abbildung unten zeigt den Einfluss der vertikalen Wind­scherung auf die Entwicklung von Gewitter­systemen. Die Systeme haben jeweils charakteristische Eigenschaften und verschiedene damit verbundene Gefährdungs­potenziale. Hinsichtlich ihrer Strömungs- und Niederschlags­dynamik werden Gewittersysteme häufig in die drei Grundformen Einzel-, Multi- und Superzellen eingeteilt (Houze, 1993). Insbesondere bei rotierenden Superzellen und den meist an Fronten gebundenen Gewitterlinien spielt die Windscherung eine wichtige Rolle.

Schematischer Schnitt durch eine Gewitterwolke. (Grafik: Wissensplattform eskp.de, Lizenz: CC BY 4.0)

Text: Dr. Susanna Mohr, Karlsruher Institut für Technologie

Literatur

 Doswell III, C. A., 1987: The distinction between large-scale and mesoscale contribution to severe convection: A case study example. Wea. Forecasting, 2, 3 – 16.
 Houze, R., 1993: Cloud dynamics. Academic Press, San Diego.
 Markowski, P. und Y. Richardson, 2010: Mesoscale meteorology in midlatitudes, Vol. 3. John Wiley & Sons, Chichester, Großbritannien.
NOAA, 2010: National Weather Service Weather Forecast Office, Thunderstorms – Introduction

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