“Ständig hört man von Gewittern, von Starkregen, von Hagel – und nichts passiert” sagen die einen. “Was? Meist trocken? Und ich habe hier die Sintflut und taubeneigroßen Hagel?” sagen wenige andere. Wetterlagen wie die, die wir derzeit in Deutschland haben, sind nicht besonders leicht vorherzusagen. Das Problem ist: Meist passiert nichts. Aber wenn, dann gleich richtig. Warum ist das so?
Schauen wir uns die Wetterlage an:
Der Jetstream im 300 hPa Nivau weht um das Höhentief über Spanien. Auf seiner Vorderseite wird Heißluft aus Afrika über das Mittelmeer herangeschaufelt. (Quelle: wetter24.de)
Wir sehen deutlich einen Luftwirbel über Spanien und Portugal im so genannten “Jetstream” Niveau in etwa 9 km Höhe. Dort, über der Iberischen Halbinsel, befindet sich ein Höhentief. Es ist entstanden aus einem Kaltluftvorstoß über Westeuropa, der dort jetzt noch als eigenständiger Bereich mit höhenkalter Luft in den nächsten Tagen quasi ortsfest bleibt. Auf der Vorderseite, deutlich gemacht durch den Pfeil, wird dagegen die afrikanische Heißluft über das Mittelmeer nach Norden geschaufelt.
Östlich von diesem Höhentief kommt es zum Absinken der Luft. Und wenn die Luft absinkt, dann steigt natürlich auch der Luftdruck am Boden, wo sich dann ein Hochdruckgebiet befindet. Nun sollte man meinen, dass in einem Hochdruckgebiet nicht viel mehr passieren sollte, als dass die Sonne scheint. Das ist oft so, das muss aber nicht immer so sein. Und damit wären wir bei der schwierigen “loaded gun” Wetterlage:
Schwül-heiß = reichlich Energie
Wie man sich sicher denken kann, hat heiße Luft einen hohen Energiegehalt – Temperatur ist ja nichts weiter als eine Energieform, die über die Boltzmann-Konstante in Joule umgerechnet werden kann. Aber auch der Wasserdampf besitzt latente Wärme, also verborgene, die bei Phasenübergängen aufgenommen oder abgegeben wird. Sprich: den höchsten Energiegehalt überhaupt hat heiße und feuchte Luft, den niedrigsten kalt-trockene.
Nun gibt es eine Größe, die angibt, wie viel Energie Schauern und Gewittern zur Verfügung steht. Diese Größe nennt sich CAPE (Convective Available Potential Energy). Momentan sind diese Werte ungewöhnlich hoch – teilweise berechnen die wichtigsten Vorhersagemodelle über 4.000 J/kg:
CAPE und CIN (J/kg), GFS Prognose für den 18.06.2013, 20 Uhr MESZ. Quelle: wetter24.de
Das sind für Deutschland schon extreme Werte. Zum Vergleich: selbst in den Tropen liegen die mittleren CAPE-Werte bei 500 bis 1.000 J/kg, für unsere Breiten gelten bereits 3.000 J/kg als selten. Wenn diese Energie angezapft wird, dann kommt es zu extremen Erscheinungen, wie zum Beispiel extreme Fallböen, sodass zerstörerische Winde in Gewitternähe auftreten. Bei entsprechenden Strömungsbedingungen sind dann auch großkörniger Hagel und Starkregen oft mit dabei.
Entscheidend bei CAPE ist aber das Wörtchen “Potential”. Denn hohe CAPE-Werte bedeuten nicht zwingend, dass auch Gewitter auftreten. Der Gegenspieler ist hier der “Deckel”. Denn der extreme Warmluft-Vorschub verhindert das Aufsteigen eines Luftteilchens, das dann kälter als die Umgebung ist. Damit also bei dieser Wetterlage ein Gewitter entstehen kann, muss die Luft zum Aufsteigen erste eine Barriere überwinden, bis sie ab einer gewissen Höhe frei nach oben steigen kann (“level of free convection”, LFC, genannt). Und auch für diese Hürde gibt es eine Größe, nämlich CIN (Convective Inhibition). Je größer (vom Betrag) dieser CIN-Wert ist, umso unwahrscheinlicher ist die Bildung von Schauern und Gewittern, da der “Deckel” zu stark ist. In unserem Fall ist das so; wir sehen gerade in den Gebieten, wo die höchste Energie zur Verfügung steht, auch die höchsten Verhinderungs-Werte von um die -50 J/kg.
Anschaulich:
Von selbst kann in der ruhenden Luft kein Gewitter entstehen, da die Luft nicht aufsteigen würde. Es braucht äußere Einflüsse, damit dies passiert. Dieses kann zum Beispiel ein Gebirge sein, wo die Luft zum Aufsteigen gezwungen wird, oder eine lange Sonnenscheindauer, damit der Boden aufgeheizt und damit die CIN-Werte verringert werden. Oder noch anschaulicher: Die Waffe ist geladen, aber man kann nicht sagen, ob sie auch wirklich abgefeuert wird. Aber wenn sie abgefeuert wird, dann sind die Auswirkungen heftig. Dementsprechend muss man heute und morgen immer ein Blick auf das Wetterradar haben, da man fast keine Region vor möglichen Hitzegewittern ausnehmen kann, auch wenn die meisten von uns nichts abbekommen werden.
