Kategorie: Wissen

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35 Grad: Große Nachmittagshitze im Osten

Sommerwetter

Weite Teile Mittel- und Westeuropas erleben derzeit die ausgeprägteste Hitzewelle des Sommers. Die heißeste Luft nordafrikanischen Ursprungs liegt über Westeuropa, so gab es heute etwa in Teilen Spaniens sowie örtlich auch in Südfrankreich Höchstwerte um 40 Grad. Von Frankreich bis nach Norddeutschland wurden zudem verbreitet Temperaturen zwischen 35 und 38 Grad verzeichnet.

VERA-Temperaturanalyse am Samstag, 17 Uhr. © UBIMET

Österreich liegt zwar nur am Rande der heißesten Luftmasse, dennoch hat es für Spitzenwerte bis 35 Grad im Seewinkel gereicht:

  • 34,9 Grad Andau (B)
  • 34,4 Grad Gänserndorf (NÖ)
  • 34,3 Grad Hohenau (NÖ)
  • 34,3 Wien Innere Stadt (W)
  • 33,8 Grad Wolkersdorf (NÖ)
Höchstwerte pro Bundesland am Samstag (mehr Daten hier).

Mittagssonne

Die Sonnenbrandgefahr steht in direktem Zusammenhang mit dem Sonnenstand und ist den Mittagsstunden am größten. Der UV-Index erreicht beispielsweise in Innsbruck und Wien derzeit zwischen etwa 11 und 15 Uhr hohe Werte über 6, mit der Spitze um etwa 13 Uhr. In dieser Zeit muss man besonders gut auf ausreichenden Sonnenschutz achten.

Der höchste UV-Index wird derzeit etwa um 13 Uhr erreicht. © www.uv-index.at/

Nachmittagshitze

Die höchste Lufttemperatur wird im Hochsommer meist erst im Laufe des Nachmittags erreicht, also um oder kurz nach 16 Uhr. Die Verzögerung hat mit der Trägheit der Erwärmung des Erdbodens zusammen. Eine Ausnahme stellen hier manchmal Meeresküsten und Berggipfel dar, weil hier ab Mittag die Seebrise bzw. Quellwolken mitunter eine weitere Erwärmung verhindern. Im Wasser ist der Unterschied sogar noch größer, so weisen Badeseen an windschwachen Tagen meist erst am Abend um etwa 18 Uhr die höchste Wassertemperatur auf.

Temperaturverlauf in Innsbruck am Freitag mit Höchstwert um etwa 16 Uhr. © UBIMET

Aus dem selben Grund erleben wir Anfang August im Mittel auch die wärmsten Tage des Jahres, obwohl der höchste Sonnenstand bereits am 20. Juni erreicht wurde und die Tage seither schon um fast 1,5 Stunden kürzer geworden sind. Tatsächlich steht die Sonne derzeit zu Mittag so hoch wie etwa Anfang Mai, die mittlere Tagestemperatur liegt aber 6 Grad höher.

Das Wasser erwärmt sich langsamer als Boden und Luft. Daten: Hydro Salzburg

Aus meteorologischer Sicht ist der ideale Zeitpunkt zum Baden jedenfalls am späten Nachmittag um etwa 17-18 Uhr, wenn die Sonne bzw. die UV-Strahlung nicht mehr so intensiv ist, dafür Luft und Wasser aber noch sehr warm sind.

Titelbild © Adobe Stock

 

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Arktische Wärme: Neuer Temperaturrekord auf Spitzbergen

Karte

Longyearbyen ist der größte Ort auf der zu Norwegen gehörenden Inselgruppe Spitzbergen im arktischen Eismeer und eine der nördlichsten Siedlungen der Erde. Dieser Ort ist für Forscher besonders interessant und sorgt häufig für Schlagzeilen, da die Klimaerwärmung hier besonders markant ausfällt: Die Temperaturen liegen hier nämlich nahezu durchgehend über dem langjährigen Mittel von 1961 bis 1990, in den letzten 115 Monaten war lediglich ein einziger Monat kühler als normal! Am Samstag wurde nun ein neuer Allzeitrekord aufgestellt, so erreichte die Temperatur in den Abendstunden einen Wert von 21,7 Grad.


Klimaerwärmung in der Arktis

Allgemein erwärmt sich die Arktis im Zuge des Klimawandels teils mehr als dreimal so schnell wie der Rest der Welt, Wissenschaftler sprechen daher auch von der sogenannten „Polaren Verstärkung“ bzw. „Arctic Amplification„. Hierfür spielen die veränderte Strahlungsbilanz sowie die Eis-Albedo-Rückkoplung eine entscheidende Rolle. Seit 1961 ist die mittlere Temperatur am Flughafen von Spitzbergen bereits um mehr als 5 Grad gestiegen! Besonders extrem fällt die Erwärmung in den Wintermonaten aus, da es immer weniger Meereis im Bereich der Inselgruppe gibt. Zum Vergleich: In Wien ist die Temperatur im selben Zeitraum um gut 2 Grad gestiegen bzw. weltweit um 1 Grad. Die Geschwindigkeit der Erwärmung ist rund um Spitzbergen also deutlich schneller als hierzulande. In der folgenden Graphik sieht man beispielsweise die Abweichungen der Temperatur im vergangenen Jahr pro Breitengrad: Besonders die hohen Breiten der Nordhalbkugel fallen hier markant auf.


Extreme Wärme in Sibirien

In diesem Jahr ist vor allem der Norden Sibiriens von außergewöhnlich hohen Temperaturen betroffen. Erst im Juni wurde etwa mit 38 Grad im russischen Ort Werchojansk die höchste, jemals gemessene Temperatur im gesamten Polarkreis  egalisiert. Entsprechend geht es auch mit der arktischen Meereisausdehnung rapide bergab: Zu dieser Jahreszeit gab es noch nie eine so geringe Eisausdehnung wie aktuell. Das jährliche Minimum wird meist im September erreicht, derzeit befinden wir uns somit auf (Negativ-)Rekordkurs.

Titelbild © Google Earth

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Bestimmung von Gewitterentfernungen

Gestern in den Abendstunden entwickelte sich westlich von Graz ein kräftiges Gewitter, das in weiterer Folge die Stadt selbst traf. Beobachten konnte man die Gewitterwolke aber selbst noch von Wien aus:

Cumulonimbus – 23.07.2020 – 145 km Entfernung – foto-webcam.eu

In unseren Breiten können Gewitterwolken Höhen von 10 bis 12 km erreichen, die eher seltenen Winter-Gewitter hingegen nur etwa 8 km. Mit ein bisschen Schulgeometrie kann man die Entfernung einer Gewitterwolke bestimmen. Verwendet man den Satz des Pythagoras, beachte dabei die Erdkrümmung und die atmosphärische Refraktion – die Lichtbrechung – ergibt die Entfernung des Horizontes zu einem erwachsenen Menschen etwa 5 km. Nun reichen Gewitterwolken aber in angesprochen große Höhen und sind somit noch aus deutlich weiteren Entfernungen sichtbar.
Für eine theoretisch gerade noch sichtbare Gewitterwolke mit einer Höhe von etwa 12 km ergibt sich eine maximale Entfernung von 430 km.

Cumulonimbus – 23.07.2020 – 140 km Entfernung – foto-webcam.eu

Zeitverzögerung zwischen Blitz zu Donner

Nicht unerlässlich ist aber auch aus dem zeitlichen Abstand zwischen Blitz und Donner auf die Entfernung zu einem Gewitter schließen zu können.

Das Licht eines Blitzes legt pro Sekunde etwa 300.000 km zurück. Selbst bei Gewittern mit einer maximal noch sichtbaren Entfernung von etwa 430 km sieht man einen Blitz somit nahezu gleichzeitig mit seiner Entstehung.
Der Schall hat hingegen nur eine Geschwindigkeit von etwa 300 m pro Sekunde. Tritt ein Blitz in 1 km auf, hört man dessen Donner somit erst nach 3 Sekunden.
Allgemein gilt: Zählt man die Sekunden zwischen Blitz und Donner und teilt diese durch 3, so erhält man die ungefähre Entfernung zum Gewitter in Kilometern.
Beispiel: Liegen zwischen Blitz und Donner etwa 12 Sekunden, trat der Blitz in ca. 4 km Entfernung auf.

 

Titelbild: Cumulonimbus – Quelle: pixabay.com

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1816 – Das Jahr ohne Sommer

Der Sommer 1816 fiel einem Vulkanausbruch zum Opfer.

Das Jahr 1816 ging als das „Jahr ohne Sommer“ in die Geschichte ein, mit tagelangen Regenfällen und Gewittern, Nachtfrösten und stellenweise selbst mit Schnee bis in mittlere Lagen. Wir werfen hier einen kleinen Blick zurück in die Vergangenheit und erklären, was damals in der Atmosphäre los war. Das Jahr 1816 wird in weiten Teilen Europas und auch in Nordamerika als das „Jahr ohne Sommer“ bezeichnet. Ungewöhnliche Kälteperioden, die selbst Anfang Juli und Ende August im Nordosten der USA sogar zu Nachtfrost führten, waren nur eine der ungewöhnlichen Wetterkapriolen in jenem Jahr. Im Osten Kanadas soll es sogar zu heftigen Schneefällen gekommen sein. Auch ein Großteil Europas erlebte ganz und gar unsommerliches Wetter mit häufigem Regen und extrem niedrigen Temperaturen.

Hochwasser und Missernten

Viele Chroniken beispielsweise aus der Schweiz, dem Elsass oder auch dem südlichen Deutschland berichten von häufigem Hochwasser, der Rhein trat über die Ufer und überschwemmte ähnlich wie viele andere Flüsse im südlichen Mitteleuropa viele Landstriche. Die Luft war oft kalt genug, dass es in den Nordalpen mehrfach bis gegen 800 Meter herab schneite. Auch weite Teile Frankreichs und Großbritanniens erlebten über längere Phasen hinweg nasskaltes Wetter, welches zu Missernten führte. In einigen Regionen, besonders in der Schweiz, führte dies sogar zu Hungersnöten, da der Getreidepreis innerhalb kurzer Zeit extrem anstieg.

Vulkan als Ursache

Erst im frühen 20. Jahrhundert kam man den Ursachen für diese Witterungsanomalie auf die Spur. Im Jahre 1815, also ein Jahr zuvor, brach der Tambora-Vulkan in Indonesien aus. Dieser Ausbruch gehört bis heute zu den schwersten Eruptionen neuerer Zeit, die neben enormen Asche- und Staubmengen vor allem auch große Mengen an Schwefel in die Atmosphäre schleuderte. Dieser legte sich wie ein Schleier um die Erde und dämpfte die Sonnenstrahlung markant, wodurch die globale Temperatur der Erde für einige Jahre um rund 1 Grad absank. Zudem gab es bereits in den Jahren davor andere, schwächere Ausbrüche. In Kombination mit der Tambora-Eruption hatte diese ungewöhnliche Serie von Ausbrüchen einen folgenreichen Effekt auf das globale Klima.

Quelle Titelbild: pixabay

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Leuchtende Nachtwolken

Leuchtende Nachtwolken

Leuchtende Nachtwolken (auch „NLC “ von engl. noctilucent clouds) sind weißlich bis bläulich leuchtende Wolken, welche sich deutlich vom fast dunklen Himmel am Ende der langen Dämmerung im Sommer abheben. Während sich alle anderen Wolken nur bis in 10 oder vereinzelt 15 km Höhe erstrecken, befinden sich Leuchtende Nachtwolken in einer Höhe von 80 bis 85 km. Die Sonne sinkt in Mitteleuropa im Sommer nur langsam und nicht allzuweit unter den Nordwesthorizont. Damit bescheint die Sonne auch lange nach Sonnenuntergang von schräg unten diese Wolken, wobei der Himmel gleichzeitig schon dunkel ist.

Beobachtung

Etwa von Mitte Mai bis Mitte August lassen sich die Leuchtenden Nachtwolken beobachten, am häufigsten treten sie jetzt im Juni und im Juli auf. Um sie zu sehen, braucht man einen möglichst freien Blick nach Norden bis Nordwesten, eine einigermaßen dunkle Umgebung und einen ansonsten weitgehend wolkenlosen Himmel. Sie lassen sich etwa ein bis zwei Stunden nach Sonnenuntergang und ebenso vor Sonnenaufgang beobachten. Allerdings sind sie bei weitem nicht in jeder klaren Nacht zu sehen, da es in großen Höhen nur selten Wolken gibt. An klaren Sommerabenden lohnt es sich aber immer wieder einen Blick in Richtung Nordwesten zu werfen.

Entstehung

Leuchtende Nachtwolken bestehen, ähnlich wie Cirruswolken, aus Eiskristallen. Sie bilden sich am Oberrand der Mesosphäre, so nennt man die Atmosphärenschicht in 50 bis 80 km Höhe, diese befindet sich oberhalb der bekannteren Stratosphäre. Dort kann die Temperatur gelegentlich von den üblichen -85 Grad bis auf -140 Grad absinken, nur dann ist es für die Bildung von Leuchtenden Nachtwolken kalt genug. Die zur Bildung der Eiskristalle nötigen Staubpartikel stammen hauptsächlich aus den Resten verglühter Sternschnuppen.

Flensburg im hohen Norden Deutschlands.

Title-Photo credit: WherezJeff on VisualHunt / CC BY-NC

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13. Mai: Eisheiliger Servatius

Raureif

Bei Servatius vermischen sich geschichtlich vermutlich zwei Persönlichkeiten. Der eine Servatius, ein Bischof von Tongeren, welcher im 5. Jahrhundert lebte. Der andere, für die römische Glaubenslehre wichtige Servatius, von dem in den Chroniken schon fast 100 Jahre früher berichtet wird. Servatius soll in einer Erscheinung der Hunneneinfall von 450 n. Chr. vorhergesagt worden sein, vor welchem er dann die Bevölkerung von Tongeren warnte. Darauf basiert seine Verehrung.

Wetterregeln

Servatius oder in Kurzform Servaz sind als Eisheiligen ein paar Bauernregeln zugeordnet:

  • „Servaz muss vorüber sein, willst vor Nachtfrost sicher sein.“
  • „Vor Servaz kein Sommer, nach Servaz kein Frost.“
  • „Nach Servaz findet der Frost keinen Platz.“
  • „War vor Servatius kein warmes Wetter, wird es nun von Tag zu Tag netter.“

Klarerweise liegt bei Servatius der Fokus auf Frost und Kälte. So wie auch bei den anderen Eisheiligen ergibt eine Analyse der Wetterstatistik aber, dass an diesem Tag nicht nur keine Häufung von Frost auftritt, sondern dieser sogar extrem selten ist. Kälteeinbrüche rund 10 Tage später sind aus mehrjährigen Daten aber doch zumindest teilweise herauszulesen. Weitere Details zu diesem Thema gibt es hier: Die Eisheiligen.

Am Mittwoch gab es in Mitteleuropa örtlich leichten Frost.
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Spektakuläre Mammatus-Wolken in Oklahoma

Mammatus Gewitter

Sogenannte Mammatus-Wolken treten besonders im Sommer auf der Rückseite oder im Randbereich von starken Gewittern auf. Auftreten können diese Wolken überall auf der Welt, so werden sie immer wieder auch in Deutschland beobachtet. Je nach Wetterlage und Tageszeit können sie für ein spektakuläres Naturschauspiel sorgen, so auch am Mittwoch in Tulsa, im US-Bundesstaat Oklahoma.


Entstehung

Der Name kommt aus dem Lateinischen und bedeutet so viel wie „Beutel“ beziehungsweise „brustartig“. Aufgrund von Verdunstungsvorgängen an der Wolkenunterseite im Amboss eines Gewitters kann die Luftschicht unmittelbar unterhalb der Wolke labilisiert werden. Dies sorgt für Turbulenzen, so kommt es an der Wolkenuntergrenze zu einem ständigen Absinken und Aufsteigen der Luft. Dadurch entsteht dann diese Wolkenart, die auf die komplexen Prozesse in der Gewitterwolke hinweisen.


Meist nach den Gewittern

Wenn man diese Wolken sieht, befindet sich meist ein kräftiges Gewitter in der Umgebung. In den meisten Fällen ist das Gewitter aber entweder  bereits durchgezogen oder es ist knapp vorbeigezogen, sie sind also eher nicht als Gewittervorboten zu identifizieren. In seltenen Fällen können sie auch abseits von Gewittern etwa unterhalb von Altocumulus-Wolken auftreten.


Titelbild: Adobe Stock

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Staubteufel in Deutschland

Staubteufel

Ein Staubteufel (Dust Devil) ist ein kleinräumiger, vertikal ausgerichteter Luftwirbel, der durch aufgewirbelten Staub sichtbar wird. Staubteufel treten vor allem im Frühjahr und Sommer auf, wenn die hochstehende Sonne bei windschwachen Bedingungen zu einer Überhitzung der bodennahen Luft führt. Die erwärmte Luft steigt auf und wird durch Turbulenzen oder durch Windscherung in Rotation versetzt.

Keine Tornados

Im Gegensatz zu Großtromben (Tornados) treten sie nicht in Zusammenhang mit Quellwolken auf und wachsen nicht von oben nach unten. Stattdessen treten diese Kleintromben meist bei wolkenlosen Bedingungen auf und ihre vertikale Ausdehnung reicht vom Boden wenige Meter bis etwa 100 m hoch. In selten Fällen können sie aber auch mehrere Hundert Meter in den Himmel ragen und für Sturmböen sorgen.

Trockenheit begünstigend

In den vergangenen Tagen wurden vor allem auf trockenen Feldern in Deutschland mehrere Staubteufel beobachtet. Ein besonders spektakulärer Staubteufel ereignete sich am Montag im Park von Schloss Sanssouci in Potsdam (siehe das folgende Video). Die Trockenheit ist allgemein günstig für Staubteufel, da sich trockener Boden besonders schnell erwärmt und der Staub das Phänomen sichtbar macht.

Häufig sind solche Wirbel unsichtbar, da es beispielsweise auf Wiesen kaum Staub zum aufwirbeln gibt. Manchmal ist dies auch bei Musikfestivals im Sommer der Fall, dann werden sie allerdings durch die aufgewirbelten Zelte mancher Besucher sichtbar (siehe Video aus dem Sommer 2018).

Titelbild: Adobe Stock

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Wie kommt das Salz ins Meer?

Das Salz kommt aus den Flüssen…

In erster Linie sind die auf der Erde vorhandenen Salze im Gestein der Erdkruste gebunden. Durch Regen- und Schmelzwasser wird es fortwährend aus den Gesteinen gespült und gelangt anschließend über die zahlreichen Flüsse in die Weltmeere. Die in den Flüssen transportierte Salzmenge ist aber so gering, dass man hier noch von Süßwasser spricht. Erst in den Weltmeeren, wo die Salzkonzentration durch das aus den Flüssen mitgeführte Salz und die Verdunstung des Meerwassers über die Jahrmillionen angestiegen ist, ist von Salzwasser die Rede.

…und aus dem Ozeanboden

Eine weitere nicht zu vernachlässigbare Salzquelle stellen Unterwasser-Vulkane am Grund der Tiefsee dar. Beim Ausbruch solcher vulkanischer Schlote werden neben den Gasen auch Teilchen ausgestoßen, die Salze enthalten.

Nimmt der Salzgehalt in den Weltmeeren also immer weiter zu?

Trotz der ständigen Salzzufuhr hat sich der Salzgehalt der Weltmeere vor etwa 250 Millionen Jahren bei durchschnittlich 3,5 Prozent eingependelt. Einer der wichtigsten Gründe hierbei ist, dass sich immer wieder große Salzmengen am Ozeanboden ablagern. Darüber hinaus senkt der Wind den Salzgehalt der Meere, indem er wiederholt Meerwasser an die Küsten weht.

Auf nachfolgender Grafik ist der durchschnittliche Salzgehalt in den Weltmeeren dargestellt. Blau bedeutet relativ wenig Salz – Rot bedeutet verhältnismäßig viel Salz.

Man sieht hier, dass der höchste Salzgehalt in den subtropischen Regionen des Atlantiks sowie im Mittelmeer vorzufinden ist. Hier ist die Verdunstung von Meerwasser (zurück bleibt u.a. das Salz) besonders hoch, zudem fällt wenig Regen (Süßwasser, das den Ozean „verwässert“). Die geringsten Salzkonzentrationen findet man in den hohen Breiten vor. Ursache hierfürsind eine geringe Verdunstung, viel Regen und viele ins Meer mündende Flüsse mit Süßwasser.

Der Salzgehalt in den Ozeanen der Erde.

Quelle Titelbild: pixabay

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Die 5 besten Tipps bei Pollenallergie und Heuschnupfen

Birkenpollen

Wenn die Temperaturen sich im Frühjahr über 15 Grad einpendeln, beginnt die Birke ihre Pollen zu verteilen. Die Hauptblütezeit in Mitteleuropa ist der April. Die Birke hat heuer ein Mastjahr, also ein ein Jahr mit einer maximalen Samenproduktion. In den vergangenen Tagen hat dies zu sehr hohen Belastungen geführt, zumal die Wetterbedingungen für den Pollenflug ideal waren: Kaum Regen, mild und leicht windig. Kommende Woche wird dies neuerlich der Fall sein, somit müssen sich Allergiker wieder auf sehr hohe Belastungen einstellen.

Was kann man dagegen tun?

Die meisten Pollen wie etwa jene der Birke sind so klein, dass man sie meist nicht wahrnimmt. Sie haften sich unbemerkt an unsere Kleidung oder verfangen sich in den Haaren, dabei tragen wir sie auch in unseren Wohnbereich: Im Schlaf atmen wir dann mitunter die Pollen ein, die wir mit ins Bett gebracht haben. Anbei die besten Tipps, um sich Abhilfe gehen die Pollen zu schaffen:

  1. Regelmäßig die Wäsche waschen und Polstermöbel absaugen. Die Wäsche sollte in geschlossenen Räumen zum Trocknen aufgehängt werden! Falls möglich ist es auch sinnvoll, auf Staubfänger gänzlich zu verzichten (wie etwa Teppiche und Gardinen).
  2. Ausreichende und regelmäßige Körperpflege. Vor allem vor dem Schlafengehen ist es empfehlenswert, die Haare zu waschen, da man die Pollen sonst auf seinem Kissen verteilt. Weiters sollte man die getragenen Klamotten vom Tag nicht mit ins Schlafzimmer nehmen.
  3. Die Wohnung nur in den frühen Morgenstunden lüften oder allgemein an einem Regentag, dann ist Pollenkonzentration nämlich am geringsten. An sonnigen und windigen Tagen sollten die Fenster dagegen geschlossen bleiben.
  4. Für starke  Allergiker ist es empfehlenswert, an den Fenstern Pollenfilter anzubringen und Allergiker-Matratzen bzw. Bettwäsche zu benutzen. Auch Luftfilter können Abhilfe schaffen.
  5. Achtet auf die Vorhersagen vom Pollenwarndienst und haltet euch in der Zeit, in der die Allergie-verursachenden Pollen in der Luft sind, möglichst wenig im Freien auf. Wenn ihr dennoch raus müsst, dann nehmt stets antiallergische Arzneistoffe aus der Gruppe der Antihistaminika mit. Weiters schützen Brille oder Sonnenbrille die Augen zumindest ein wenig vor den Pollen.
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Komet ATLAS zerbricht am Weg zur Sonne

Der Komet C/2019 Y4 ATLAS wurde am 28. Dezember 2019 vom Asteroid Terrestrial Impact Last Alert System (ATLAS) entdeckt. Mitte März 2020 steigerte sich seine Helligkeit auf ungefähr das Hundertfache der vorhergesagten Werte, was Erwartungen auf einen im Mai mit bloßem Auge eventuell sogar am Taghimmel sichtbaren, hellen Kometen hervorrief. Anfangs April jedoch verlor der Komet wieder an Helligkeit, sein Kern zerbrach. Nach derzeitigen Vorhersagen wird der Komet sich wohl weiter auflösen und dem bloßen Auge verborgen bleiben. Es besteht aber noch eine gewisse Chance, dass seine Reste im Mai mit einem Fernglas sichtbar werden.


Hier gibt es ein Bild der Fragmente von ATLAS, aufgenommen am 12. April.

SWAN folgt auf ATLAS

Neue Hoffnung weckt mittlerweile ein weiterer Komet namens C/2020 F8 SWAN. Ersten Schätzungen zufolge ist er bereits rund 8mag hell, aktuell können Astronomen ihn allerdings nur von der Südhalbkugel aus sehen. Ab Mitte Mai wird er voraussichtlich auch von Mitteleuropa aus sichtbar werden und seine Himmelsbahn kreuzt in der zweiten Maihälfte sogar die von ATLAS: Um den 24.5. stünde er dann am Abend- und Morgenhimmel gleich neben Komet Y4 ATLAS. Helligkeitsprognosen von Kometen sind allerdings immer mit großer Vorsicht zu genießen.

Schmutzige Schneebälle

Kometenkerne sind Relikte aus der Frühzeit des Sonnensystems. Ab und zu werden diese aus Eis und Gesteinsstaub bestehenden Objekte aus den sonnenfernen Regionen hauptsächlich durch die Schwerkraft der großen äußeren Planeten in Richtung Sonne katapultiert, wo sie durch die zunehmende Strahlung zu verdampfen beginnen. Aus dem freigesetzten Staub und Gas entsteht der im Vergleich zum Kern bis zu millionenfach größere Schweif, der den Kometen erst sichtbar macht. Je mehr sich der Komet der Sonne nähert, desto größer und heller wird er normalerweise. Manche Kometen bestehen aber aus recht lockerem Material, das rasch verdampft. Dadurch können sie plötzliche Helligkeitsausbrüche zeigen, aber sich auch schon vor dem sonnennächsten Punkt auflösen. Der für Ende 2013 als hell vorhergesagte Komet ISON war so ein Kandidat, und auch ATLAS scheint ein solches Schicksal widerfahren zu sein. Dichter gepackte Kometen, die eventuell auch schon einige Sonnenpassagen hinter sich haben, erreichen hingegen oft erst kurz nach der Sonnennähe ihre größte Ausdehnung und Helligkeit. Solch ein Beispiel lieferte 2006 und Anfang 2007 der Komet McNaught, der leider nur von weit südlichen Breiten wie etwa Australien gut zu sehen war. Hier wurde er zu einem spektakulären Objekt mit einem fächerförmigen, fast ein ein Viertel des Himmelsdurchmessers einnehmenden Schweif.


Titelbild: Komet Atlas (AdobeStock)

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Hochdruckwetter sorgt für tiefblauen Himmel

Luftbewegung in der Atmosphäre

Die Luftmassen in der Atmosphäre sind stets in Bewegung. Grund dafür sind unter anderem die aus Temperaturunterschieden resultierenden Druckunterschiede in der Luft. Diese Druckunterschiede wollen ausgeglichen werden und somit setzt eine Strömung von hohem zu tiefem Luftdruck ein – der uns bekannte Wind. Aufgrund der sich drehenden Erde weht der Wind aber nicht in direkter Linie vom Hoch zum Tief, sondern wird abgelenkt. Man spricht dabei von der ablenkenden Corioliskraft. Diese führt dazu, dass sich ein Tiefdruckgebiet, bzw. genau genommen dessen Luftströmung, auf der Nordhalbkugel gegen den Uhrzeigersinn dreht und ein Hochdruckgebiet im Uhrzeigersinn.

Zirkulation der Luftmassen, Quelle: br.de

Wolkenauflösung im Hoch

In den meisten Fällen spüren wir Winde in horizontaler Richtung. Eine ebenso wichtige Rolle spielen aber auch die vertikalen Luftbewegungen. Wir registrieren sie z.B. als Turbulenzen beim Fliegen. Genauso sehen und spüren wir die Auswirkungen der vertikalen Luftströmung beim Föhn aus den Alpen heraus. Hierbei kommt es oft zur Wolkenauflösung. Ein ähnliches Prinzip ist auch bei Hochdruckgebieten vorherrschend: Steigen an einer Stelle großflächig Luftmassen auf, so entsteht in Bodennähe ein Unterdruck, das bekannte Tiefdruckgebiet. Beim Aufsteigen der Luftmassen kühlen diese ab, die enthaltene Luftfeuchte kondensiert und es bilden sich Wolken, aus den nicht selten auch Niederschlag fällt.

Andernorts braucht es aber eine vertikale Ausgleichsströmung, d.h. von oberen Atmosphärenschichten her absinkende Luftmassen – es resultiert in Bodennähe das Hochdruckgebiet. Beim Absinken erwärmen sich die Luftmassen wieder und weil wärmere Luft auch mehr Feuchte aufnehmen kann, führt der Absinkprozess im Hoch zur Wolkenauflösung. Meteorologen sprechen auch von Subsidenz, was im Winter oft zu Inversionswetterlagen führt.

Webcamfotos mit strahlend blauem Himmel, Quelle: foto-webcam.eu

Blauer Himmel

In den letzten Tagen waren aufgrund der Hochdruckwetterlage Wolken eine Seltenheit. Von früh bis spät konnte man einen strahlend blauen Himmel beobachten. Warum aber ist der Himmel blau?

Das Sonnenlicht besteht nicht nur aus der für uns schädlichen UV-Strahlung und der wärmenden Infrarotstrahlung (bzw. noch weiteren), sondern auch aus dem für unser Auge sichtbaren Licht. Dieses beinhaltet von violett über blau, grün, gelb, bis hin zu rot alle Farben.

Zerlegung des Lichtes in die Spektralfarben, Quelle: shutterstock.com

Das blaue Licht hat aufgrund seiner kurzen Wellenlänge – im Vgl. zu den anderen Farben – die Eigenschaft, von den Luftmolekülen besonders stark gestreut zu werden. Während also alle anderen Farben – nur wenig gestreut – aus direkter Richtung von der Sonne kommen, wird der blaue Anteil des Sonnenlichts in der Atmosphäre in alle Richtungen abgelenkt und erreicht uns somit nicht nur aus direkter Richtung von der Sonne, sondern über den ganzen Himmel verteilt von überall. Folglich erscheint der Himmel bei sauberer und trockener Luft für uns blau. Wenn allerdings viele Aerosolpartikel in der Luft sind, dessen Radius in der Größenordnung der Lichtwellenlänge ist, erscheint der Himmel rund um die Sonne weißlich. Dies passiert häufig wenn sich im Zuge einer Hochdrucklage Schadstoffe in der Luft ansammeln oder wenn es eine erhöhte Konzentration an Saharastaub gibt.

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Woher kommt der Name „April“?

Aperire

Dies ist die am weitesten verbreitete und auch plausibelste Herleitung, woher der April seinen Namen hat. Aperire ist lateinisch und bedeutet „öffnen“ oder auch „ans Licht bringen“. Im April erwachen ja zahlreiche Pflanzen aus ihrer Winterruhe, die Knospen öffnen sich in diesem Monat.

Aphrodite

Eine weitere nicht belegte Theorie besagt, dass die griechische Liebesgöttin Aphrodite Namensgeberin für den April ist. Da die anderen Monate aber nach römischen Gottheiten bzw. Kaiser benannt wurden, und das Pendant zu Aphrodite dort „Venus“ ist, erscheint diese Theorie doch recht unwahrscheinlich.

Apricus

Vielleicht hat man sich bei der Namensgebung aber auch am Wetter orientiert. Apricus ist lateinisch und bedeutet „sonnig“. Das könnte ein Hinweis darauf sein, dass im April die Sonne nach einem langen Winter oft wieder erstmals voll zur Geltung kommt. Dagegen spricht die Tatsache, dass der April nun nicht wirklich als Sonnenmonat bekannt ist.

Apero

Apero ist ebenfalls lateinisch und heißt „der Hintere“. Nach alter Zählung war der April der zweite Monat im altrömischen Kalender nach dem März.

Quelle Titelbild: pixabay

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Die Auswirkungen des Coronavirus auf die Wetterprognosen (Update)

Ein Flugzeug fligt durch eine Wolke.

Bereits seit mehreren Wochen gibt es Berichte, dass die Schadstoffbelastungen in großen Ballungsräumen wie etwa China oder Norditalien deutlich zurückgegangen sind. Tatsächlich kann man dies auch in Österreich messen, so ist die Stickstoffdioxidbelastung hierzulande im Vergleich zu durchschnittlichen Werten im März der Vorjahre zurückgegangen. Besonders gut kann man das am Wochenende messen, da derzeit nahezu kein Freizeitverkehr vorhanden ist. An einzelnen Tagen während der Woche gab es zwar auch höheren Belastungen, dies hat in erster Linie aber mit der vorherrschenden Wetterlage zu tun, so gibt es bei windschwachen und stabilen Wetterlagen höhere Belastungen als an windigen Tagen.

Aktuelle Stickstoffdioxidbelastung im Vergleich zu den letzten Jahen. Quelle: Umweltbundesamt (Update 30.3.20)

Weniger Flugverkehr

Nicht nur der Straßenverkehr hat deutlich abgenommen, sondern auch der Flugverkehr. Der 7-Tages-Durchschnitt aller auf flightradar24.com nachverfolgten Flüge ist von über 170.000 bereits auf etwa 100.000 gesunken und der Trend geht weiter nach unten (Stand 27.3.20).

Update 4.4.20: Inzwischen liegt der 7-Tages-Durchschnitt bei knapp 73.000 Flügen, damit hat die Anzahl der Flüge weltweit innerhalb von etwa vier Wochen um mehr als 100.000 Flüge abgenommen – dies entspricht einem Rückgang von fast 60%. In Europa hat der Rückgang an den letzten Märztagen sogar die 80%-Marke überschritten. In Summe haben bereits mehr als 100 Fluglinien ihren Betrieb nahezu gänzlich eingestellt. Der Abwärtstrend scheint sich nun aber zu stabilisieren, so hat der Flugbetrieb in China im Vergleich zum dortigen Minimum Mitte Februar auch schon wieder zugenommen.

Weniger Daten

Damit Wettermodelle gute Prognosen berechnen können, muss der Ist-Zustand der Atmosphäre möglichst genau erfasst werden: Eine schlecht analysierte Ausgangslage stellt eine Fehlerquelle dar und wirkt sich negativ auf die Prognosequalität aus. Daher werden bei der Initialisierung eines Modells unzählige Messdaten verwendet, wie etwa Wetterstationsdaten, Satellitendaten, Radiosondierungen sowie auch Messdaten von Schiffen und Flugzeugen.


Allgemein sind Flugzeuge mit vielen Messgeräten ausgestattet, wie beispielsweise Temperatur-, Druck- und teils auch Feuchtigkeitssensoren. Diese fließen in sogenannten AMDAR-Daten ein, welche von Wettermodellen assimiliert werden und ein vollständiges Vertikalprofil von etwa Wind und Temperatur in der Atmosphäre bieten (vom Boden bis zum Flugniveau). Laut einem Bericht des ECMWF ging die Anzahl an Flugzeugmessungen am 23. März im Vergleich zum 3. März in Europa um rund 65% zurück. Global war der Rückgang mit 42% etwas geringer, da besonders in den USA aktuell noch viele Daten gesammelt werden.

Update 4.4.20: Mittlerweile ist die Anzahl der Flugzeugmessungen über Europa um rund 80% zurückgegangen. Während dem ECMWF vor knapp vier Wochen täglich noch knapp über 50.000 Beobachtungen zur Verfügung standen, sind es nun noch etwa 10.000 pro Tag. Die Lufthansa beispielsweise betreibt nur noch etwa 5% der üblichen Flüge und übermittel nahezu keine Wetterdaten mehr.

Rückgang der Flugzeugmessungen über Europa in den vergangenen Wochen. © ECMWF

Auswirkungen

Das ECMWF hat im Jahr 2019 getestet, welche Auswirkungen das Fehlen von Flugzeugmessungen auf die Prognosequalität des weltweit wichtigsten Wettermodells hat. Tatsächlich konnte man besonders bei Kurzfristprognosen von Wind und Temperatur  in Höhen über 10 km einen Rückgang beobachten. Diese Werte sind indirekt auch für das Wetter am Boden relevant, so ist beispielsweise die Temperatur in dieser Höhe für die Labilität der Atmosphäre und somit im Sommer für die Gewitterwahrscheinlichkeit relevant.

Ein AMDAR-Profil eines aus Wien startenden Flugzeugs am 26.3.20.

Um die fehlenden AMDAR-Daten etwas zu kompensieren, haben einige Wetterdienste damit begonnen, statt nur zwei nun vier Radiosonden pro Tag aufsteigen zu lassen, welche ähnliche Daten liefern. Dennoch muss man aufgrund des weiter nachlassenden Flugverkehrs davon ausgehen, dass die Prognosequalität der Modelle in den kommenden Monaten etwas nachlässt. Dies ist allerdings in erster Linie für Spezialprognosen relevant, während die allgemeinen Wettervorhersagen davon wohl nur marginal betroffen sind.

Update 4.4.20: Laut einem Bereicht der WMO ist in den vergangenen zwei Wochen in manchen Entwicklungsländern auch die Anzahl von Bodenbeobachtungen zurückgegangen. Ob ein direkter Zusammenhang zum Coronavirus besteht, ist noch nicht klar, allerdings werden die Daten dort im Gegensatz zu beispielsweise Europa noch nicht automatisiert übermittelt. Für den täglichen Wetterbericht bleiben die Auswirkungen aber dennoch gering, da die Genauigkeit der Kurzfristprognosen ohnehin schon sehr hoch ist. In der Mittelfrist sieht dies jedoch anders so: Schätzungsweise dürfte eine jetzige 6-Tagesprognose im Mittel nun nur noch die Qualität einer 7-Tagesprognose vor wenigen Wochen haben. Dies hat für den Normalbürger kaum Auswirkungen (mal abgesehen von der etwas schlechteren Qualität der mittelfristigen Prognosen von manchen Handyapps), für Modellentwickler bedeutet das aber ein Rückgang der Prognosequalität um fast 10 Jahre.

Weiterführende Links: ECMWF, WMO, flightradar24-statistics

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Seltenes Ozonloch über dem Nordpol

Die Witterung in den mittleren Breiten wird im Winterhalbjahr oft vom stratosphärischen Polarwirbel beeinflusst. Im vergangenen Winter war er nahezu durchgehend ungewöhnlich stark und in Deutschland für die anhaltende Westwetterlage mit milden Temperaturen mitverantwortlich. Der Polarwirbel hat aber auch Einfluss auf die Ozonkonzentration in der Stratosphäre, weshalb das Thema Ozonloch meist in Zusammenhang mit der Antarktis aufkommt.

Ozonloch

Allgemein wird das Ozonloch über der Antarktis seit dem FCKW-Verbot tendenziell kleiner, wobei es von Jahr zu Jahr eine gewisse Variabilität gibt. Dies steht in Zusammenhang mit dem dortigen Polarwirbel. Beispielsweise gab es im vergangenen antarktischen Spätwinter (September 2019) eine plötzliche Stratosphärenerwärmung. Die daraus resultierenden, ungewöhnlich hohen Temperaturen in der Stratosphäre haben den Ozonabbau deutlich verlangsamt, weshalb das antarktische Ozonloch im Jahr 2019 so klein wie zuletzt in den 1980er Jahren war. Auf der Nordhalbkugel ist heuer hingegen das exakte Gegenteil passiert: Ein außergewöhnlich starker Polarwirbel mit sehr kalten Temperaturen hat in den vergangenen Tagen nämlich zur Entstehung eines arktischen Ozonlochs beigetragen.

Durchschnittliche Ozonkonzentration im März (links) bzw. am 31.3.2020 (rechts). © NASA

Temperaturen und Ozonabbau

Durch extrem niedrige Temperaturen teils unter -85 Grad können sich einige Substanzen in der Stratosphäre verflüssigen und sogar gefrieren, was die Entstehung von polaren Stratosphärenwolken (engl. Polar Stratospheric Clouds; PSC) zur Folge hat. Diese Wolken, welche ihrem Aussehen nach auch Perlmuttwolken genannt werden, sind von großer Bedeutung für die Entstehung des Ozonlochs. An den Kristallen der PSC laufen Reaktionen ab, bei denen Stickstoffoxide aus der Luft in die Kristalle übergehen, so dass nur die weitaus aggressiveren Chlorverbindungen in der Luft bleiben. Am Ende der Polarnacht werden diese Chlorverbindungen von der eintreffenden UV-Strahlung gespalten und plötzlich stehen sehr viele freie Chlorradikale zur Verfügung, die Ozonmoleküle zerstören können. Eines davon kann den katalytischen Zyklus viele Male durchlaufen und dabei bis zu 100.000 Ozonmoleküle zerstören! Erst wenn die PSCs verdampfen, wird der Ozonabbau gedämpft.


Polarwirbel löst sich bald auf

Aufgrund der Verteilung der Landmassen ist der Polarwirbel über der Antarktis im Mittel stärker als jener über der Arktis, weshalb dort extrem kalte Temperaturen in der Stratosphäre wesentlich häufiger auftreten. Heuer handelt es sich um eine außergewöhnliche Situation, welche in diesem Ausmaß keinesfalls jedes Jahr zu erwarten ist. Jährlich im April löst sich der Polarwirbel über der Arktis langsam auf und damit lässt auch der Ozonabbau nach. Bis dahin bleibt der Polarwirbel heuer allerdings vergleichsweise stark mit sehr kalten Temperaturen in seinem Kern.

Der Polarwirbel bleibt bis April noch stärker als üblich. Bild: Simon Lee / NCEP

Gefahren

Der Ozonabbau in der Stratosphäre ist deswegen besorgniserregend, weil die Ozonschicht in der Stratosphäre über 95 bis 99 % der ultravioletten Sonnenstrahlung absorbiert, vor allem die gefährliche UV-B Strahlung. Derzeit liegt der Ozongehalt über dem Nordpol teils im Bereich von 200 DU, also 50% tiefer als normal. Vorerst bleibt dieses Ozonloch innerhalb des Polarwirbels, im April löst sich der Polarwirbel allerdings auf und die Reste des Ozonlochs können die mittleren Breiten erreichen. Je nach Großwetterlage kann es also auch hierzulande im April oder Mai mitunter zu einer ungewöhnlich hohen Sonnenbrandgefahr kommen.

Über dem Nordpol gibt es derzeit teils 50% weniger Ozon als normal. © WMO

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Spektakuläre Lichtsäulen in Kanada

Lichtsäulen im Winter

Lichtsäulen entstehen durch die Spiegelung von Lichtquellen an hexagonalen Eisplättchen, die bei nahezu Windstille langsam absinken bzw. in der Luft schweben und sich dabei vorzugsweise horizontal in der Luft ausrichten. Als Lichtquelle ist einerseits die Sonne geeignet, andererseits aber auch die Lichter einer Stadt. Vergangene Woche wurden in Alix, nahe der Stadt Red Deer in Alberta (Kanada) außergewöhnlich hohe Lichtsäulen beobachtet. Die Temperatur lag zu diesem Zeitpunkt bei etwa -15 Grad.

Light Pillars
Lichtsäulen in Kanada am vergangenen Mittwoch. Bild © Tree Tanner

Diese Lichterscheinung ist nicht mit Polarlichtern zu verwechseln, welche in diesen Regionen ebenfalls häufig auftreten – allerdings in viel größeren Höhen. Weitere Bilder gibt es auch auf der Seite starobserver.org.

Sonnensäule

Lichtsäulen werden besonders häufig oberhalb der tiefstehenden Sonne beobachtet: Ausgehend von der Sonnenscheibe erstreckt sich ein linear ausgedehnter schmaler Lichtstreifen senkrecht nach oben bzw. in seltenen Fällen auch nach unten. Voraussetzung für diese sog. Sonnensäule sind allerdings ausgedehnte Cirruswolken bzw. Schleierwolken mit hexagonalen Eiskristallen.

Sonnenuntergang
Lichtsäule oberhalb der Sonne inkl Spiegelung im Wasser. Bild: Adobe Stock

Ein ähnliches Phänomen kann man übrigens auch auf einer leicht bewegten Wasserfläche beobachten, wenn die Sonne für einen „Glitzerpfad“ auf der Wasseroberfläche sorgt.

Titelbild: Adobe Stock

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Die Tag-und-Nacht-Gleiche

Äquinoktium

Der astronomische Frühling beginnt am Freitag um exakt 04:49 Uhr. Zu diesem Zeitpunkt steht die Sonne am Äquator genau im Zenit und die Sonnenstrahlen treffen dort im 90-Grad-Winkel auf die Erdoberfläche. Auf Satellitenbildern verläuft die Tag-Nacht-Grenze in diesen Tagen nahezu wie eine vertikale Linie und verlagert sich von Ost nach West.

Frühlingsbeginn

Am Freitag wendet sich die Nordhalbkugel der Erde auf ihrer Umlaufbahn der Sonne zu. Dieser Moment wird als Tag-und-Nacht-Gleiche (lat. Äquinoktium) bezeichnet und stellt auf der Nordhalbkugel den kalendarischen Frühlingsbeginn dar. Am Freitag sind daher Tag und Nacht überall auf der Erde nahezu gleich lange.

Mehr als 12 Stunden Licht

Tatsächlich findet die Tag-und-Nacht-Gleiche hierzulande bereits zwei bis drei Tage vor dem Äquinoktium statt. Dies hat zwei Gründe:

  • Die Größe der sichtbaren Sonnenscheibe
  • Die Brechung des Lichts in der Erdatmosphäre

Der Sonnenuntergang ist der Zeitpunkt, zu dem der oberste Rand der Sonne hinter dem Horizont verschwindet (bzw. umgekehrt beim Sonnenaufgang). Die Definition vom Äquinoktium basiert aber auf den geometrischen Mittelpunkt der Sonnenscheibe. Aus diesem Grund dauert der Zeitraum zwischen Sonnenaufgang und Sonnenuntergang bereits ein klein wenig länger als 12 Stunden.

Sonnenuntergang
Der obere Rand der Sonnenscheibe beim Sonnenuntergang. © N. Zimmermann

Astronomische Refraktion

Eine wesentliche Rolle für die Verlängerung des Tageslichts spielt die Brechung des Sonnenlichts durch die Erdatmosphäre. Durch die sog. astronomische Refraktion wird der obere Rand der Sonne sichtbar, obwohl er sich tatsächlich noch knapp unterhalb des Horizonts befindet. Dies passiert, weil die Lichtstrahlen der Sonne im Weltall zunächst in einem Vakuum unterwegs sind. Die Luft der Atmosphäre hat allerdings eine höhere optische Dichte als das Vakuum, daher werden sie hier umgelenkt.

Ein Beobachter auf der Erde sieht die Sonne dank der Lichtbrechung schon vor ihrem Aufgang.

Bei wolkenlosem Himmel ist die Sonne also schon ein paar Minuten vor dem tatsächlichen Sonnenaufgang zu sehen. Die astronomische Refraktion beträgt etwa 0,6 Grad für horizontal einfallende Lichtstrahlen, wobei dies auch Druck- und Temperaturabhängig ist. Auf unserem Breitengrad findet die tatsächliche Tag-und-Nacht-Gleiche meist schon am 17. März statt.  Dies ist allerdings sehr selten messbar, weil die idealen Bedingungen normalerweise nicht zusammenkommen: kein Dunst am Horizont beim Sonnenaufgang, ganztags wolkenloser Himmel sowie keine Abschattung durch Hügel oder Berge.

Sonnenaufgang
Auf dem Corvatsch wurden bereits am Mittwoch exakt 12 Sonnenstunden gemessen.

Das ruhige Hochdruckwetter hat auf manchen Bergen bereits 12 Stunden Sonnenschein ermöglicht: Am Mittwoch wurden auf dem Corvatsch im Engadin bzw. am Donnerstag auch am Hohen Sonnblick sowie auf der Saualpe exakt 12 Stunden Sonnenschein gemessen.

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Beginn der Marillenblüte

Die Marillenblüte ist nicht nur hübsch anzusehen, sondern verströmt auch einen verführerischen Frühlingsduft und sind ein äußerst lohnendes Ausflugsziel. Das Auto kann man dabei ruhig stehen lassen, bei einer Radtour oder einem Spaziergang durch die blühenden Marillenkulturen in der Wachau lässt sich das Naturschauspiel ungleich besser genießen.

Die Gefahr von Frost

Am Wochenende kündigt sich jedoch nun ein Kaltlufteinbruch aus Norden an. Damit sinken die Temperaturen in der Nacht wieder unter den Gefrierpunkt. Bereits bei minus drei Grad würden die Blüten abfrieren. Vor allem die Nacht auf Montag könnte kritisch werden.

Frostschutz

Zwar gibt es grundsätzlich Möglichkeiten, das Risiko von Frostschäden während der Blüte zu reduzieren, oft lassen sich diese aber nur schwer umsetzen: Effizientes Mittel ist eine Frostberegnung, für diese braucht es aber 20 bis 30 m³ Wasser pro Hektar und Stunde. Auf die Verwendung von Paraffinkerzen wird vielerorts nicht nur aus Kosten- , sondern auch aus Umweltschutzgründen verzichtet.

Frühere Blüte aufgrund des Klimawandels

Langjährige Beobachtungen zeigen, dass bedingt durch die Erderwärmung die Blüte bei den Obstbäumen früher im Schnitt um 7 bis 10 Tage einsetzt als es noch vor 30 bis 40 Jahren der Fall war. Parallel dazu nimmt aber die Gefahr von Spätfrösten zu, was schon in den vergangenen Jahren immer wieder zu Ernteausfällen geführt hat.

Marillenblüte in der Wachau ©www.wachauermarille.at
Aktuelle Marillenblüte in der Wachau © www.wachauermarille.at
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Frühe Vegetationsentwicklung und Spätfrostgefahr

Blühende Maillenbäume

Kalendarisch befinden wir uns zurzeit noch im Winter, vielerorts erinnert der Zustand in der Natur aber schon seit Wochen an den Frühling. In den Gärten blühen Forsythien und Narzissen, die Schneeglöckchen und die Haselsträucher haben ihre Blüte in den Niederungen sogar schon beendet.

Marillenblüte

Als erste Obstbäume steht nach dem östlichen Flachland nun auch in der Wachau die Hauptblüte der Marillenbäume bevor. Verglichen mit dem langjährigen Mittel ist das um mehrere Wochen verfrüht, aber die Schwankungen von Jahr zu Jahr waren schon immer groß und liegen zwischen Anfang März und Mitte April für den Blühbeginn. Die frühe Blüte verwundert nicht, so erreichte doch bereits der Februar das Temperaturniveau eines durchschnittlichen März in diesen Regionen.

Marille
Marillenblüte am 11 März im Steinfeld. © R. Reiter

Frühblüte immer häufiger

In den vergangenen Jahren kam es mehrmals zu einem verfrühten Beginn der Marillenblüte, wie etwa in den Jahren 2019 und 2020. Im Jahr 2018 war es durch den kalten Februar zwar anders, dafür waren dann in einem extrem warmen April und Mai etwa die Apfel- und später dann die Rebblüte ausgesprochen früh dran. Erst 2013 findet man rückblickend eine durchgehend späte Vegetationsentwicklung, und das war ein Einzelfall: 2007 bis 2012 wiesen wiederum jeweils einen zum Teil rekordverdächtigen Vorsprung auf. Diese Häufung früher Frühjahre ist durchaus bemerkenswert.

Wetter vs. Klima

Das Wetter und damit die Blühtermine unterliegen früher wie heute großen Schwankungen von Jahr zu Jahr, so gab es Frühlingsblumen auch früher manchmal mitten im Winter. Wenn allerdings die frühere Ausnahme – wie beispielsweise die blühende Marillen in der ersten Märzhälfte – immer wieder und wieder vorkommt und dadurch zum Normalfall wird, müssen „durchschnittliche“ Daten angepasst werden. Und das ist eben genau das, was ein verändertes Klima bedeutet: Verschiebung der Durchschnittswerte!

Frostgefahr

Eine frühe Blüte bedeutet eine längere Reifezeit, die vor allem die Weinqualität in unseren Breiten sehr fördert. Und überhaupt freuen sich nicht alle nach dem Winter auf den Frühling? Eine Verfrühung desselben kann doch kein Nachteil sein? Der Haken an der Sache sind die erwähnten Temperaturschwankungen, eben das Wetter. Früher waren erst die Eismänner im Mai gefürchtet, zuvor waren die Pflanzen noch zu wenig entwickelt, um frostgefährdet zu sein. Vor vier Jahren aber hat ein eigentlich nicht allzu ungewöhnlicher Winterrückfall mit Frost und Schnee im April vielen Bäumen – die in ihrer Entwicklung um Wochen voraus waren – schwer zugesetzt. Mit ihrer vollen Belaubung brachen sie unter der Schneelast zusammen, die Obsternte fiel sehr gering oder örtlich sogar gänzlich aus. Auf diese Art kommt die paradox anmutende Situation zustande, dass bei wärmerem Klima die Frostgefährdung sogar zunimmt.

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Der Humboldtstrom

Artenreichtum dank Humboldtstrom auf den Galapagos-Inseln.

Der Humboldtstrom ist eine kalte Meeresströmung vor der Westküste Südamerikas, benannt nach dem deutschen Naturforscher Alexander von Humboldt.

Von der Antarktis ausgehend fließt kaltes Meerwasser in der Tiefe des Ozeans parallel zur chilenischen und peruanischen Küste nach Norden. Da in dieser Region beständiger Wind aus Südosten (der Passat) weht, wird das Wasser an der Meeresoberfläche nach Nordwesten gelenkt. Die Folge: das kalte, antarktische Tiefenwasser kann aufsteigen. So beträgt die Wassertemperatur vor Peru im Mittel rund 18 Grad, auf gleicher geografischer Breite am anderen Ende des Pazifiks im Bereich von Papua-Neuguinea hingegen knapp 30 Grad. Kurz vor Erreichen des Äquators „biegt“ der Humboldtstrom schließlich nach Westen ab. Das Meerwasser erwärmt sich nun deutlich, in der Folge wird diese Meeresströmung Süd-Äquatorialstrom genannt.

Schematische Darstellung des Humboldtstroms.
Schematische Darstellung des Humboldtstroms.

Auswirkungen auf Wetter und Natur

Der Humboldtstrom übt auf die Tier- und Pflanzenwelt der Region sowie auf das Wetter einen großen Einfluss aus. Das kalte Meerwasser kühlt auch die Luft darüber ab, diese kann somit nur wenig Feuchtigkeit aufnehmen. Fließen nun die Luftmassen vom Meer aufs Festland, erwärmen sie sich stark, etwaige Wolken oder Nebel lösen sich auf. Niederschlag ist demzufolge im Norden Chiles und im Süden Perus Mangelware. Dort befindet sich die Atacama-Wüste, die trockenste Wüste der Erde. Durchschnittlich fällt hier nur ein halber Liter Regen im Jahr. Das kalte und daher sauerstoffreiche Wasser vor der Küste bietet zudem Unmengen an Fischen und Plankton einen Lebensraum. Auch die enorme Artenvielfalt auf den Galapagos-Inseln kann man unmittelbar auf den Humboldtstrom zurückführen.

Was hat El-Nino damit zu tun?

Periodisch, circa alle sieben Jahre, schwächt sich der Passatwind vor der Küste Südamerikas ab. Das kalte Tiefenwasser kann nun nicht mehr aufsteigen, der Humboldtstrom kommt zum Erliegen. Aus diesem Grund erwärmt sich die Meeresoberfläche massiv. Die Folge ist ein Absterben des Planktons und in direkter Folge ein starker Rückgang der Fischbestände in den Gewässern vor Peru und Chile. Außerdem kommt es während El-Nino zu schweren Regenfällen und Überschwemmungen auf den Galapagos-Inseln und an der Westküste Südamerikas.

Ein besonders starkes El-Nino-Ereignis war im Jahre 1997. Abschließend noch die Anomalien der Meeresoberflächentemperaturen im Dezember 1997. Man sieht sehr gut, dass das Wasser nun vor den Küsten Chiles, Equadors und Perus deutlich wärmer als sonst ist. Zu kalt ist der Pazifik hingegen Richtung Westen (Australien, Neuguinea):

Meerestemperaturen während El-Nino.
Meerestemperaturen während El-Nino.

Quelle Titelbild: pixabay

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Starker Polarwirbel verursacht Ozonloch über dem Nordpol

Der stratosphärische Polarwirbel kann im Winterhalbjahr direkten Einfluss auf das Wettergeschehen in den mittleren Breiten haben. Heuer präsentiert sich der Polarwirbel seit Jahresbeginn außergewöhnlich stark, was in Europa eine anhaltende Westlage zur Folge hat. Der Polarwirbel hat allerdings auch Auswirkungen auf die Chemie der Atmosphäre, insbesondere auf die Ozonkonzentration. Diese Wechselwirkungen kann man meist besonders gut über der Antarktis beobachten, so dürfte der Begriff Ozonloch jedem bekannt sein.

Verkehrte Welt

Sowohl in der Antarktis als auch in der Arktis hatte der Polarwirbel im vergangenen Winter ein ungewöhnliches Verhalten: Über der Antarktis gab es im September 2019, also im dortigen Spätwinter, eine plötzliche Stratosphärenerwärmung. Die daraus resultierenden, ungewöhnlich hohen Temperaturen in der Stratosphäre haben den Ozonabbau deutlich verlangsamt, weshalb das Ozonloch über der Antarktis im 2019 so klein wie zuletzt in den 1980er Jahren war. Knapp ein halbes Jahr später passiert über der Arktis nun das Gegenteil: Ein außergewöhnlich stark ausgeprägter Polarwirbel hat in den vergangenen Tagen nämlich zur Entstehung eines Ozonlochs beigetragen.

Durchschnittliche Ozonkonzentration im März (links) und aktuell (rechts). © NASA

Ozonloch

Durch extrem niedrige Temperaturen teils unter -85 Grad können sich einige Substanzen in der Stratosphäre verflüssigen und sogar gefrieren, was die Entstehung von polaren Stratosphärenwolken (engl. Polar Stratospheric Clouds; PSC) zur Folge hat. Diese Wolken, welche ihrem Aussehen nach auch Perlmuttwolken genannt werden, sind von großer Bedeutung für die Entstehung des Ozonlochs. An den Kristallen der PSC laufen Reaktionen ab, bei denen Stickstoffoxide aus der Luft in die Kristalle übergehen, so dass nur die weitaus aggressiveren Chlorverbindungen in der Luft bleiben. Am Ende der Polarnacht werden diese Chlorverbindungen von der eintreffenden UV-Strahlung gespalten und plötzlich stehen sehr viele freie Chlorradikale zur Verfügung, die Ozonmoleküle zerstören können. Eines davon kann den katalytischen Zyklus viele Male durchlaufen und dabei bis zu 100.000 Ozonmoleküle zerstören! Erst wenn die Temperaturen wieder ansteigen und die PSCs verdampfen, wird der Ozonabbau gedämpft.


Normalerweise kommt es selten vor, dass in der Arktis solch niedrige Temperaturen auftreten, in der Antarktis dagegen häufig – deswegen finden diese Vorgänge meist in der Antarktis statt. Es handelt sich heuer allerdings um eine außergewöhnliche Situation, welche in diesem Ausmaß keinesfalls jedes Jahr zu erwarten ist.

Gefahren

Der Ozonabbau in der Stratosphäre ist deswegen besorgniserregend, weil die Ozonschicht in der Stratosphäre über 95 bis 99 % der ultravioletten Sonnenstrahlung absorbiert, vor allem die gefährliche UV-B Strahlung. Derzeit liegt der Gesamtozongehalt im Kern des Polarwirbels teils unter 200 DU, also 50% tiefer als normal. Vorerst bleibt dieses Ozonloch innerhalb des Polarwirbels im hohen Norden, im Frühling löst sich der Polarwirbel allerdings auf und die Reste des Ozonlochs können die mittleren Breiten erreichen. Je nach Großwetterlage kann es auch in Mitteleuropa mitunter zu einer ungewöhnlich hohen Sonnenbrandgefahr im Frühjahr kommen.

Ozonabweichungen teils um -50%  über der Arktis am 6. März. © WMO

Titelbild © Env. and Climate Change Canada

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Inversionswetterlagen und Industrieschnee

Industrieanlange im Winter - pixabay.com

Aufgrund eines ausgeprägten Hochdruckgebiets herrscht derzeit über weiten Teilen Mittel- und Osteuropas eine anhaltende Inversionswetterlage. Nebel- und Hochnebelbildung bei Temperaturen oft unter dem Gefrierpunkt ist somit begünstigt. Dank vorübergehender Auflockerungen über Ungarn und der Slowakei wurde gestern ein besonderes Phänomen auf mehreren hochaufgelösten Satellitenbilder erkennbar: Der Industrieschnee! Dieser sorgt im Winter in der Nähe von großen Industrieanlagen oder Kraftwerken für extrem lokalisierte, aber nennenswerte Neuschneeakkumulation.

Schnee (rot eingefärbt) über Ungarn und der Slowakei am 23.01.2020 - NASA-Terra Satellit
Schnee (rot eingefärbt) über Ungarn und der Slowakei am 23.01.2020 – NASA-Terra Satellit
Industrischnee knapp südlich von Budapest am 23.01.2020 - ESA Sentinel-2 Satellit
Industrischnee knapp südlich von Budapest am 23.01.2020 – ESA Sentinel-2 Satellit

Was ist Industrieschnee

Industrieschnee entsteht bei Hochdrucklagen mit tief liegendem Hochnebel oder Nebel durch Emissionen von Wasserdampf und/oder feinen Ruß- und Staubpartikeln vor allem aus größeren Industrieanlagen wie Kraft- oder Heizwerke. Voraussetzung ist eine ausgeprägte Temperaturinversion mit sehr kalter, frostiger Luft in den Niederungen und milder und trockener Luft in mittleren Höhenlagen (am Boden sollte es mindesten 10 Grad kälter sein als oberhalb der Inversion). Häufig ist Industrieschnee nur auf wenige hundert Meter beschränkt, kann aber im Extremfall in kurzer Zeit eine mehrere Zentimeter dicke Schneeschicht verursachen.

Menschengemacht

Aufgrund des generell höheren Schadstoffausstoßes durch das größere Verkehrsaufkommen und die ausgeprägte Industrie hält sich über Städten oftmals eine drei- bis fünfmal höhere Konzentration an Kondensationskernen, was die Entstehung von Nebel und mitunter auch von Niederschlag begünstigt. Allerdings betrifft dies oft nur kleine Teile oder das nähere Umland der Städte, da sich der Niederschlag auf die windabgewandten Seiten der Industrieanlagen beschränkt. Dieser Schnee ist oft feinkörniger als normaler Schnee, da er aus deutlich geringeren Höhen stammt.


Titelbild: Industrieanlange im Winter – pixabay.com

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2019 global zweitwärmstes Jahr seit Messbeginn

Vor wenigen Tagen haben die großen Wetterdienste bzw. Forschungsinstitute der Welt ihre Auswertungen über die weltweiten Temperaturabweichungen im Jahr 2019 veröffentlicht. Übereinstimmend zeigt sich dabei, dass vergangenes Jahr das zweitwärmste seit Aufzeichnungsbeginn im Jahr 1850 ist. Auf Platz eins verbleibt das Jahr 2016, wobei wir die fünf wärmsten Jahre allesamt in den vergangenen 5 Jahren erlebt haben (in der Reihenfolge: 2016, 2019, 2017, 2015, 2018).


88 Prozent

Die Abweichung im Vergleich zum Mittel von 1951-1980 liegt laut Berkeley Earth (Univ. of California) bei +0,9 Grad. Rund 88% der globalen Fläche war deutlich wärmer als im Durchschnitt von 1951-1980 und nur knapp 2 % deutlich kühler. Wenn sich die laufende Erwärmungsrate seit 1980 fortsetzt, wird sich die Welt etwa im Jahr 2035 im Mittel um +1,5 Grad im Vergleich zur vorindustriellen Zeit erwärmt haben.

In 36 Ländern war das Jahr 2019 sogar das wärmste Jahr überhaupt, wie etwa in manchen Ländern Osteuropas oder auch in Australien. Das entspricht mindestens 10% der Gesamtfläche der Erde.

Erderhitzung

Bekanntermaßen hat es Klimaveränderungen auf der Erde schon immer gegeben. Wenn man allerdings den Zeitraum seit der letzten Eiszeit betrachtet, ist es auffällig, dass es in den letzten 20.000 Jahren noch nie so hohe Temperaturen sowie einen so schnellen Temperaturanstieg wie aktuell gegeben hat. Global betrachtet haben wir in den vergangenen 100 Jahren einen Temperaturanstieg von rund 1,1 Grad erlebt: Das ist mehr als zehnmal schneller als der bislang markanteste Temperaturanstieg der letzten 20.000 Jahre von 1 Grad in etwa 1100 Jahren.


Die Ursache für die aktuelle Klimaveränderung seit der vorindustriellen Zeit ist die zunehmende Konzentration an Treibhausgasen. Eine Übersicht zum Einfluss von unterschiedlichen Faktoren wie Erdbahnparameter, Sonnenaktivität, Vulkanausbrüche und Treibhausgase auf unser Klima sind im folgenden Video zusammengefasst, ein paar Fakten zum Thema Sonne gibt es weiters auch hier: Sonnenaktivität und Klima.

Titelbild: Temperaturabweichung im Jahr 2019 im Vergleich zum Mittel 1881-1910. © NASA

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Starker Polarwirbel sorgt weiterhin für milden Winter in Europa

Perlmuttwolken

Die Atmosphäre der Erde besteht hinsichtlich ihres vertikalen Temperaturverlaufs aus verschiedenen Schichten. Das tägliche Wetter passiert in der Troposphäre, für die Großwetterlagen im Winter auf der Nordhalbkugel spielen allerdings manchmal auch die Geschehnisse in der Stratosphäre eine Rolle. Hier entwickelt sich im Winter nämlich der sogenannte Polarwirbel. Er ist gefüllt mit sehr kalter Luft, die in der Stratosphäre Werte unter -80 Grad erreichen kann. Seine Stärke hängt vom Temperaturunterschied zwischen dem Äquator und den Polen ab, daher erreicht er seine maximale Ausprägung meist im Jänner.

Der Polarwirbel in der Stratosphäre am 3.1.20 © FU Berlin

Extreme Kälte

Während es in den vergangenen beiden Wintern je zu einer Spaltung des Polarwirbels kam (mittels einer plötzlichen Stratosphärenerwärmung), präsentiert er sich heuer außergewöhnlich stark. Am 3. Jänner wurden von einer Radiosonde in einer Höhe von 25 km sogar Temperaturen von -96 Grad gemessen, was dem tiefsten Wert seit mindestens 40 Jahren entspricht.

Milder Winter

Der Polarwirbel in der Stratosphäre ist derzeit vergleichsweise gut mit dem Jetstream in der Troposphäre gekoppelt. Seine starke Ausprägung sorgt dabei für relativ mildes, westwinddominiertes Winterwetter in Mitteleuropa und etwaige Kaltlufteinbrüche sind nur von kurzer Dauer. Eine Änderung ist vorerst nicht in Sicht und die Langfristmodelle deuten bis auf Weiteres auch auf überdurchschnittliche Temperaturen in Europa hin. Da das Azorenhoch zudem stark ausgeprägt ist und die Frontalzone weit nördlich verläuft, berechnen die Modelle im Alpenraum bis zum Monatsende nur noch geringe Niederschlagsmengen. Nach derzeitigem Stand ist somit selbst auf den Bergen kein nennenswerter Neuschnee in Sicht.

Der stratosphärische Polarwirbel bleibt vorerst stark ausgeprägt. © ECMWF
Die Langfristprognosen für die kommenden Monate sehen mild aus. © copernicus

Stratosphärenwolken

In Höhen über 20 km bei Temperaturen unter -78 Grad treten in den Polarregionen manchmal polare Stratosphärenwolken auf (polar stratospheric clouds), welche nach ihrem Aussehen auch Perlmuttwolken genannt werden. Sie bestehen aus Kristallen von Schwefelsäure oder Salpetersäure (Typ I) bzw. bei extrem niedrigen Temperaturen mitunter auch aus Eiskristallen (Typ II). Wenn die Wolken aus Säurekristallen bestehen, sind sie für Ozonabbau in der Stratosphäre verantwortlich.

Tiefste Temperaturen in etwa 28 km Höhe. Heuer gab es Rekordwerte (pink) © NASA


Titelbild © Adobe Stock

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26.12.1999: Orkantief Lothar – ein Rückblick

Bodendruckkarte vom 26.12.1999, 01 Uhr @ http://www.wetter-express.de/lothar.htm

1999 – eine Zeit, in welcher die Meteorologie im Vergleich zu heute noch deutlich weniger fortschrittlich war. Wetterprognosen waren weniger präzise und kurzfristige Entwicklungen wurden schlechter erfasst. Zudem war das Warnmanagement mit dem von heute nicht vergleichbar. Und so kam es, dass sich in der Nacht auf den 2. Weihnachtsfeiertag über der Biskaya, eingebettet in eine kräftige westliche Strömung an der Südflanke eines umfangreichen Tiefdruckkomplexes über dem Nordatlantik ein Randtief bildete. Unscheinbar muss es zunächst gewirkt haben, doch die Intensivierung in den nächsten Stunden war gewaltig. Damalige Wettermodelle müssen Probleme mit der Einordnung dieser Entwicklung gehabt haben, denn absehbar war diese lange Zeit nicht.

Warnungen sehr kurzfristig

Im Laufe des Vormittags verlagerte sich das Tief über den Norden Frankreichs hinweg nach Luxemburg und allmählich wurde auch in Deutschland klar, was da aufkommt. Erste Nachrichten von Todesopfern in Paris kamen über die Radiosender und Wetterberichte wurden angepasst, Sturmwarnungen ausgegeben. Doch das war kaum mehr rechtzeitig. Mit großer Geschwindigkeit rauschte Lothar über die Mitte Deutschlands hinweg und erreichte bereits am Nachmittag die Oder. Kurz, aber sehr heftig – nach 6 Stunden war alles vorbei.

Spitzenböen durch Orkan Lothar am 26.12.1999 @ UBIMET, DWD
Spitzenböen durch Orkan Lothar am 26.12.1999 @ UBIMET, DWD

Böen bis zu 272 km/h auf den Bergen

Die meisten Menschen wurden komplett überrascht, nichts hatte in den Wetterberichten auf einen derartigen Orkan hingewiesen. Neben dem Norden Frankreichs waren vor allem die Schweiz und die Südhälfte Deutschlands betroffen. Auf dem knapp 700 m hohen Berg Hohentwiel bei Singen wurden nahezu unglaubliche 272 km/h gemessen, auf dem Wendelstein waren es 259 km/h. Auf dem Feldberg war der letzte Wert 212 km/h, bevor die Wetterstation den Geist aufgab. Doch auch im Flachland wurden verbreitet deutliche Orkanböen registriert: Im Schweizer Brienz waren es außergewöhnliche 181 km/h, in Deutschland stammt der höchste Wert mit 151 km/h aus Karlsruhe. Hier zog das Tiefzentrum nur knapp vorbei, der Luftdruck fiel an der Station innerhalb von 10 Stunden um beeindruckende 30 hPa.

Über 100 Todesopfer zu beklagen

Ganze Wälder wurden gekappt, vor allem der Schwarzwald lag im Bereich des stärksten Orkanfeldes. Mit geschätzten 6 Mrd. US-$ gilt Lothar als einer der weltweit teuersten Versicherungsfälle. Zudem waren 110 Todesopfer zu beklagen – sicherlich auch aufgrund unzureichender Warnungen. Die meisten Menschen starben in Frankreich, wo am Tag darauf noch ein zweites Orkantief durchzog. In Baden-Württemberg wurden allein durch Lothar 13 Menschen getötet.

 

Titelbild: Bodendruckkarte vom 26.12.1999, 01 Uhr @ http://www.wetter-express.de/lothar.htm

 

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Der Polarwirbel: Taktgeber des Winters?

Die Atmosphäre der Erde ist die gas­förmige Hülle der Erdoberfläche und erstreckt sich vom Boden bis etwa 10.000 km Höhe. Der Druck, die Temperatur sowie der Gehalt an Gasen sind allerdings sehr variabel, somit kann man die Erdatmosphäre in mehrere Schichten unterteilen:

  • Troposphäre: vom Boden bis zur Tropopause in ca. 10-15 km Höhe
  • Stratosphäre: von der Tropopause bis zur Stratopause in ca. 50 km Höhe
  • Mesosphäre: von der Stratopause bis zur Mesopause in ca. 85 km Höhe
  • Thermosphäre: von der Mesopause bis in ca. 500 km Höhe
  • Exosphäre: von 500 bis ca 10.000 km Höhe

In der Troposphäre sind etwa 90 Prozent der Luft sowie beinahe der gesamte Wasserdampf enthalten. Hier spielt sich das Wetter ab und die Temperatur nimmt im Mittel um etwa 6,5 Grad pro Kilometer Höhe ab. Ab einer Höhe von etwa 7 km (Polargebiete) bzw. 17 km (Tropen) geht die Temperatur aber nicht mehr weiter zurück sondern beginnt allmählich wieder anzusteigen. Hier beginnt die Stratosphäre.

Tatsächlich beinhalten die ersten 39 Höhenkilometer über 99 % der atmosphärischen Masse. Rein räumlich gesehen ist die Lufthülle in dieser Höhe aber noch lange nicht zu Ende. Es folgen nach oben noch die Meso-, Thermo- und Exosphäre. Die Grenze zwischen den Stockwerken stellt jeweils wieder eine Umkehr im Temperaturverlauf dar. Besonders kalt ist es mit Temperaturen um -100 Grad in etwa 85 km Höhe im Bereich der Mesopause.

Beständige Inversion

Meteorologen bezeichnen so eine Umkehr der Temperaturschichtung als Inversion. Man muss allerdings nicht bis in die Stratosphäre aufsteigen, um eine Temperaturumkehr zu erleben, denn auch innerhalb der Troposphäre können beispielsweise winterliche Kaltluftseen für Inversionen sorgen. Die Luftschichtung ist dann stabil und ein Luftaustausch in vertikaler Richtung findet nicht statt. Die Stratosphäre stellt allerdings eine beständige Grenze für aufsteigende Luftmassen dar. Daher gelangen Wolken und Wasserdampf in der Regel nicht in die Stratosphäre, von einem eigentlichen Wettergeschehen kann in diesen Höhen nicht mehr die Rede sein. Aus einem Verkehrsflugzeug, das im Bereich der Tropopause fliegt, kann man diese Sperre für jegliche Wolken an der nach oben abrupt dunkler werdenden Himmelsfarbe erkennen. Der Temperaturanstieg oberhalb der Tropopause ist auf die Absorption der UV-Strahlung durch das Ozon in gut 50 km Höhe zurückzuführen: Hier erwärmt sich die Luft von etwa –60 Grad bis auf knapp unter 0 Grad.

Der Polarwirbel

Der Polarwirbel ist ein großräumiges Höhentief über der Arktis (bzw. Antarktis), das sich im Winter von der mittleren und oberen Troposphäre über die gesamte Stratosphäre erstreckt. Er ist gefüllt mit sehr kalter Luft, die in der Stratosphäre Werte um -80 Grad erreichen kann. Der Polarwirbel ist normalerweise relativ rund um den Pol angeordnet und sein Einfluss auf das Wetter in den mittleren Breiten hält sich in Grenzen.

Der Polarwribel mäandriert
Beispiele für einen ungestörten (links) und gespaltenen Polarwirbel (rechts). © NOAA

Stratosphärenerwärmung

Der Polarwirbel kann aber gestört oder gar gespalten werden, wie etwa im Fall einer sogenannten plötzlichen Stratosphärenerwärmung: In etwa 25 km Höhe gibt es dabei innerhalb weniger Tage einen Temperaturanstieg von mehr als 50 Grad! Die Spaltung des Polarwirbels kann sich im Laufe von zwei bis vier Wochen auch auf das Westwindband in der Troposphäre auswirken und dieses verlangsamen oder unterbrechen. Während in der Polarregion dann überdurchschnittliche Temperaturen verzeichnet werden, kommt es in mittleren Breiten zu markanten Kaltluftausbrüchen wie beispielsweise im Februar und März 2018. Auch heuer gab es Anfang Jänner eine plötzliche Stratosphärenerwärmung, deren Auswirkungen in den Bayrischen Alpen und besonders am Alpenhauptkamm in Österreich zu spüren waren ( siehe Schneemassen in den Alpen).

Die aktuelle Lage und Ausformung des Polarwirbels lassen zwar auf sehr wechselhaftes Wetter in Europa schließen, hingegen stehen dem Nordosten der USA winterliche Bedingungen bevor.  Es bleibt also abzuwarten, inwieweit die Erwärmung der Stratosphäre noch zum Jahreswechsel stattfindet und sich damit in unseren Breiten ein nachhaltig tiefe Temperaturen einstellen. Aus heutiger Sicht sind, bis auf ein paar kurze Kälteschübe aus Nordwesten, keine lang anhaltenden Kältewellen oder Wintereinbrüche in Sicht.

Aktuelle Lage des Polarwirbels. Geopotential in 10 hPa. Quelle: wxcharts.com
Aktuelle Lage des Polarwirbels. Geopotential in 10 hPa. Quelle: wxcharts.com

 

Quelle Titelbild: Adobe Stock

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3. Dezember 1999: Orkantief Anatol fegt über die Nordsee

Ausgerissene Straßenschilder © Seewetter Kiel

Am 2. Dezember 1999 entwickelte sich aus einer kleinen Störungszone westlich von Irland ein Tiefdruckgebiet. Das System wanderte rasch ostwärts und vertiefte sich durch begünstigte atmosphärische Bedingungen in der Höhe sehr schnell. Innerhalb von 12 Stunden erreichte der Kerndruck 952 hPa und aufgrund der hohen Windgeschwindigkeiten wurde das Tief am 3. Dezember zu einem Orkantief hochgestuft.

Satellitenbild Anatol @NOAA
Satellitenbild Anatol @NOAA

Extrem hohe Windgeschwindigkeiten

Der Orkan zog dann in voller Stärke in der Nacht auf den 4. Dezember über die Nordsee hinweg. Vor allem in Dänemark kam es zu massiven Schäden, leider waren auch einige Todesopfer zu beklagen. Im Norden Deutschlands traten Windböen auf, die neue Rekordmarken für die damaligen Messstationen darstellten. So wurde etwa in List auf Sylt eine Windböe von unglaublichen 185 km/h gemessen. Wegen Problemen mit der Stromversorgung fiel die Station dann aber für mehrere Stunden aus. Somit kann nicht ausgeschlossen werden, dass es sogar noch stärkere Böen gab. Neben Bäumen wurden auch einige Straßenschilder aus dem Boden gerissen, dies verdeutlichte die extreme Kraft des Sturms. Weiters kam es auch zu einer fünfeinhalb Meter hohen Sturmflut an der Nordseeküste in Schleswig-Holstein und Dänemark.


Am 4. Dezember war aber auch schon wieder alles vorbei, der Sturm zog weiter in Richtung Ostsee und schwächte sich dann über dem Baltikum ab.

Maximale Windböen vom den 3. Dezember 1999 ©DWD

Jahr der Stürme

Generell war der Winter 1999 geprägt von Stürmen. So fegten auch noch zwei weitere Winterstürme über Deutschland hinweg. Neben Sturmtief MARTIN führte besonders der Orkan LOTHAR zu extrem hohen Schäden in Süddeutschland. Im Schwarzwald hat der Sturm LOTHAR sogar mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 200 km/h eine breite Schneise in den Wald gerissen.

Sturmschäden im Schwarzwald durch Orkan Lothar ©planetwissen

Titelbild: ©seewetter-kiel.de

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Die Gesichter des Schnees – Teil 1

Schneeflocke. @unsplash.com

Schnee kann man anhand von drei Kriterien unterteilen: Entstehung, Alter und Feuchtigkeitsgehalt. Im Folgenden erklären wir euch die unterschiedlichen Entstehungsarten von Schnee:

Schneeregen

Schneeregen ist ein Gemisch aus Regen und Schnee mit variablen Anteilen. Er bleibt nur bei hohem Schneeanteil liegen oder wenn die Temperatur des Untergrunds unter dem Gefrierpunkt liegt. In diesem Fall spricht man von gefrierendem Schneeregen, das ist eine häufige Ursache von Glatteisbildung bei aufziehenden Warmfronten, wenn Schneefall allmählich in Regen übergeht.

Schneegriesel

Schneebedeckte Straße mit Bäumen. @unsplash.com
Schnee hat viele Gesichter. Von weiter weg lässt sich die Schneeart oft schwer erkennen. @unsplash.com

Schneegriesel bezeichnet körnige, undurchsichtige Schneeflocken mit rund 1 mm Durchmesser oder weniger. Er kann von einer dünnen Eisschicht oder von Raureif überzogen sein. Charakteristischerweise fällt Griesel in kleinen Mengen aus tiefen Schichtwolken bei Temperaturen um oder knapp unter null Grad.

Polarschnee und Diamantschnee

Polarschnee, auch Diamantschnee genannt, entsteht bei zweistelligen Minustemperaturen, wenn Wasserdampf direkt aus der Luft ohne Wolkenbildung ausfriert (resublimiert). Die so entstandenen, sehr leichten Eisnadeln schweben in der Luft, glitzern in der Sonne oder auch unter künstlichen Lichtquellen durch Lichtbrechung in den Spektralfarben, mitunter entstehen sogar Halos um die Sonne oder Lichtsäulen um Straßenlampen.

Schneefegen

Als Schneefegen bezeichnet man das Aufwirbeln von Pulverschnee durch den Wind. Wird die Sicht dadurch auf Augenhöhe vermindert, spricht man von Schneetreiben.

Industrieschnee

Emissions und Industrieschnee. @shutterstock.com/Anatoliy Berislavskiy
Industrieschnee kommt meist nur wenige hundert Meter rund um die Verursacherquelle vor. @shutterstock.com/Anatoliy Berislavskiy

Industrieschnee entsteht bei Hochdrucklagen mit tief liegendem Hochnebel oder Nebel durch Emissionen von Wasserdampf und/oder feinen Ruß- und Staubpartikeln vor allem aus größeren Industrieanlagen, Heizwerken und dergleichen. Häufig ist Industrieschnee nur auf wenige hundert Meter rund um die Verursacherquelle beschränkt, kann aber im Extremfall in kurzer Zeit eine mehrere Zentimeter dicke Schneeschicht verursachen.

Kunstschnee

Kunstschnee wird mittels einer Beschneiungsanlage (Schneekanone) bei Temperaturen um und unter dem Gefrierpunkt erzeugt.

 

Im zweiten Teil unserer Schneeserie erfahrt ihr wie sich der Schnee im Laufe seines Lebens verändert.

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Südstau in den Alpen: Regen und Schnee in extremen Mengen

Südstau bringt große Regenmengen in den Südalpen

Als Südstau werden Niederschläge südlich des Alpenhauptkamms bezeichnet, die durch das Hindernis Alpen ausgelöst oder verstärkt werden. Bei einer Südstaulage wird eine ohnehin schon recht feuchte Luftmasse durch die Alpen zum Aufsteigen gezwungen, dabei kühlt sie sich ab. Da Luft mit sinkender Temperatur weniger Wasser halten kann, kommt es zu Regen und Schneefall. Die Luft wird somit förmlich wie ein Schwamm ausgequetscht. Nördlich des Alpenhauptkamms stellt sich ein regelrechtes Kontrastprogramm ein, hier macht sich oft Föhn bemerkbar.

Regen und Schnee

In Österreich werden von Südstaulagen vor allem die Regionen von Osttirol über Kärnten bis in die südliche Steiermark beeinflusst. In diesem Gebiet wird die feuchte Mittelmeerluft an den Karawanken, den Karnischen Alpen bzw. am Alpenhauptkamm gehoben. So gibt es vor allem in Osttirol und Oberkärnten bei kräftigen Südstaulagen teils enorme Regen- oder Schneefälle. Stellenweise fallen dann über 100 Liter pro Quadratmeter innerhalb von nur 24 Stunden. Vor rund einem Jahr gab es etwa am Plöckenpass knapp über 600 Liter pro Quadratmeter in nur drei Tagen (siehe auch hier)! Sogar noch ergiebigere Mengen werden manchmal in den Alpen in Friaul verzeichnet, welche daher auch zu den nassesten Regionen Europas zählen. Im Winter kann es zudem trotz der eigentlich recht milden Luftmasse sogar in manchen Tallagen bis in tiefe Lagen heftigen Schneefall geben. Grund hierfür ist die Schmelzwärme des Schnees, die der Umgebung entzogen wird.

Föhn im Norden

An der Alpennordseite und im östlichen Flachland gibt es bei einer Südstaulage nur selten nennenswerten Niederschlag. Markant ist hier allerdings der Wind, der besonders in prädestinierten Tallagen wie etwa dem Großraum Innsbruck oft stürmisch aus Süd weht. Bei besonders kräftigen Südströmungen kann der Niederschlag allerdings über den Alpenhauptkamm hinweg greifen, so kann es in Innsbruck und Salzburg durchaus Föhn und Niederschlag gleichzeitig geben. In solchen Fällen spricht man von Dimmerföhn.

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Südstau in den Alpen

Südstau bringt kräftigen Regen in Norditalien

Als Südstau werden Niederschläge an der Alpensüdseite bezeichnet, welche durch das orographische Hindernis Alpen ausgelöst oder verstärkt werden. Bei einer Südstaulage wird eine ohnehin schon recht feuchte Luftmasse durch die Alpen zum Aufsteigen gezwungen, dabei kühlt sie sich ab. Da Luft mit sinkender Temperatur weniger Wasser halten kann, verstärken sich die Niederschläge. Somit fällt bei Südstaulagen im Luv der Alpen deutlich mehr Regen oder Schnee, als im unbeeinflussten Flachland. Auf der Leeseite der Berge, also nördlich des Alpenhauptkamms, kann sich dann Föhn bemerkbar machen.

Auswirkungen auf Deutschland

In den deutschen Alpen bekommt man von den verstärkten Niederschlägen an der Alpensüdseite meist nur wenig mit, denn nördlich des Alpenhauptkamms sorgt Südföhn oft für frühlingshaftes Wetter. Die zuvor zum Aufstieg gezwungene Luft sinkt nördlich der Alpen wieder ab. Da die abwärts gerichtete Luftströmung sehr trocken ist, führt dies rasch zur Auflösung der Wolken. Der Himmel präsentiert sich oftmals sogar gering bewölkt. Zudem erwärmt sich die Luft beim Absteigen um etwa 1 Grad pro 100 m, somit wird die in den Tälern liegende, oft deutlich kühlere Luft ausgeräumt. Nicht selten kommt es dabei zu einem Temperaturanstieg von 10 Grad oder mehr.

Ergiebiger Regen im Süden

Bei kräftigen Südstaulagen gibt es besonders in den Italienischen Alpen, im Tessin sowie in Osttirol und Kärnten teils enorme Regen- oder Schneefälle. Stellenweise fallen dann über 150 Liter pro Quadratmeter innerhalb von nur 24 Stunden. Vor rund einem Jahr gab es etwa an der italienisch-österreichischen Grenze am Plöckenpass knapp über 600 Liter pro Quadratmeter in nur drei Tagen! Sogar noch ergiebigere Mengen wurden manchmal in den Alpen in Friaul und im Tessin verzeichnet, welche zu den nassesten Regionen Europas zählen. Im Winter kann es zudem trotz der eigentlich recht milden Luftmasse sogar bis in tiefe Lagen heftigen Schneefall geben. Grund hierfür ist die Schmelzwärme des Schnees, die der Umgebung entzogen wird.

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Sonnenaktivität und Klima

Sonnenaktivität und Klima

Die Sonne strahlt nicht immer mit der gleichen Intensität. Die Zahl und Häufigkeit der Sonnenflecken variiert in einem rund 11-jährigen Rhythmus. Auch wenn die Magnetfelder der Flecken punktuell die Abstrahlung hindern, bewirkt die „kühlere“ Sonne keine Abkühlung.

Helle Flecken vs. dunkle

Im Gegenteil, die kühleren und damit strahlungsärmeren Flecken auf der Sonne werden durch so genannte Sonnenfackeln überkompensiert. Sie sind anders als die Flecken heißer und heller als die übrige Sonnenoberfläche. Ihre Zahl steigt und sinkt parallel zu den Sonnenflecken. Es gibt zwar keine theoretische Grundlage, nach der es immer so sein müsste, aber nach den bisherigen Beobachtungen produziert die Sonne bei vielen Sonnenflecken insgesamt sogar mehr Strahlung als eine „blanke“ Sonne.

Das 20. Jahrhundert brachte insgesamt viele Sonnenflecken und auf der Erde gleichzeitig eine Erwärmung, sodass die Theorie aufkam, die Sonnenaktivität sei für den globalen Temperaturanstieg verantwortlich. Dies passte zu den bisherigen Beobachtungen, weil indirekte Methoden eine geringe Sonnenaktivität im kalten 18. Jahrhundert und eine hohe während der mittelalterlichen Wärmeperiode ergaben. Nachdem das Sonnenfleckenmaximum im Jahr 2000 bereits eine deutlich geringere Aktivität als seine Vorgänger zeigte, erwarteten manche Klimatologen eine Trendwende hin zur Abkühlung. Von einer „schwächelnden“ oder gar „kalten“ Sonne war die Rede.

Verlauf von Strahlungsaktivität der Sonne und Globaltemperatur. ©NASA
Verlauf von Strahlungsaktivität der Sonne und Globaltemperatur. ©NASA

Entgegengesetzter Trend

Das nächste Sonnenfleckenmaximum trat dann auch verspätet im Jahr 2014 ein und fiel noch weit schwächer aus als das vorhergehende. Schon das vorherige Minimum war das tiefste seit fast 200 Jahren, und das derzeit laufende schickt sich an, noch niedriger und länger auszufallen. Dennoch ist von der beschworenen kalten Sonne noch wenig zu spüren, die Temperaturkurve auf der Erde geht weiterhin ungebremst nach oben.

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Ein Vorübergang des Merkur vor der Sonne

Ein Vorübergang des Merkur vor der Sonne

Bei einer Sonnenfinsternis schiebt sich bekanntlich der Mond vor die Sonne. Im Prinzip ist dies auch bei den Planeten Venus und Merkur möglich, die innerhalb der Erdbahn um die Sonne laufen. Aufgrund ihrer im Vergleich zum Mond wesentlich größeren Entfernung zur Erde bedecken sie aber nur einen winzigen Bruchteil der Sonne, sodass von einer Finsternis keine Rede sein kann.

Genaues Timing

Die Bahn des innersten, sonnennächsten Planeten Merkur ist relativ stark zur Erdbahn geneigt, dadurch gerät er nur selten genau auf die Verbindungslinie Sonne-Erde. Am 11.11. von 13:35 bis 16: 22 Uhr (MEZ) ist dies heuer aber der Fall, Astronomen sprechen von einem Merkurtransit und bezeichnen diesen sogar als das bemerkenswerteste Himmelsereignis des Jahres.

Merkur Transit im2016. © Tom Polakis
Merkurtransit vor der Sonne im Jahr 2016. © Tom Polakis

Schwierige Beobachtungsbedingungen

Nun ist der Transit aber nicht ganz einfach zu beobachten, da Merkur von der Erde aus gesehen ausgesprochen winzig erscheint. Neben klarem Himmel, gerade im November keine Selbstverständlichkeit, benötigt man daher auch noch ein optisches Hilfsmittel. Aber Vorsicht: Ist es schon wenig ratsam, mit freiem Auge in die Sonne zu blicken, sind Augenschäden bis hin zur Erblindung geradezu unvermeidlich, wenn man dies mit einem Fernglas bzw. Teleskop tut!

Nicht spektakulär, aber selten

Der schwarze Mini-Punkt vor der Sonne lässt sich am ehesten durch Projektion der Sonne auf einen weißen Karton sichtbar machen. Allerdings ist nicht jedes Teleskop dafür geeignet, und Experimente mit dem durch Linsen oder Spiegel gebündelten Sonnenlicht können im Wortsinne ins Auge gehen! Wer sich also wirklich für das Ereignis interessiert und es „live“ beobachten will, sollte eine der öffentlichen Sternwarten aufsuchen, die meisten sperren aus diesem Anlass auf. Wie erwähnt handelt es sich um ein seltenes Schauspiel, der nächste Merkurtransit findet erst am 13. November 2032 statt.

Titelbild © Adobe Stock

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Kaltluftsee Grünloch

Grünloch © Roland Reiter

Dass es im Hochgebirge im Winter richtig kalt werden kann, ist wohl kein Geheimnis. Um nun die niedrigsten Temperaturen in Österreich zu finden, muss man aber nicht etwa den Großglockner besteigen. In einer Senke in den Ybbstaler Alpen sammelt sich oft kalte Luft und damit bildet sich ein sogenannter Kaltluftsee aus, dann werden nämlich selbst im Sommer Minusgrade gemessen. Besonders ausgeprägte Kaltluftseen bilden sich in Senken mit einem hohen sky view factor (geringe Horizontüberhöhung).

Grünloch

In der Nähe von Lunz am See, auf etwa 1200 Meter, befindet sich eine Senke mit dem Namen Grünloch. Im Winter 1932 wurde hier ein Temperaturminimum von -52.6 °C gemessen. Bis zu diesem Zeitpunkt, war dies die tiefste, jemals in Europa  gemessene Temperatur.

Das Grünloch in den Ybbstaler Alpen, in der Nähe von Lunz am See © geoland
Das Grünloch in den Ybbstaler Alpen, in der Nähe von Lunz am See © geoland

Faktoren für extreme Minima

Aus meteorologischer Sicht gibt es nun einige Faktoren oder Bedingungen die eintreten müssen, damit die Temperatur derart weit ins Negative fällt

  • Ungestörte Abstrahlung durch fehlende Bewölkung
  • Windstille
  • Kalte Luft aus polaren Regionen
  • Schneebedeckung

Mit diesen Faktoren kann es auch im Flachland oder in Tälern und Becken richtig kalt werden, die besonderen Eigenschaften des Grünlochs sorgen aber für weit tiefere Minima. Das Ausschlaggebende ist nämlich die Form.

Aufgrund der ellipsenartigen Form sammelt sich im Laufe der Nacht die kalte Luft in der Senke. Da die Luft nun nicht wieder ausfließen kann, wie es zum Beispiel in Tälern der Fall ist (Talauswind in der Nacht), kühlt diese immer weiter ab. So werden die tiefsten Temperaturen dann kurz vor Sonnenaufgang gemessen.

Die ellipsenartige Form verhindert ein Ausfließen der Kaltflut © Roland Reiter
Die ellipsenartige Form verhindert ein Ausfließen der Kaltflut © Roland Reiter

Weitere Kaltluftseen

In Europa gibt es weitere Kaltluftseen, so zum Beispiel auf der Glattalp in der  Schweiz, der Funtensee in Deutschland oder auch manche Dolinen in den Dolomiten in Italien. In den Medien ist aber derzeit ein Kaltluftsee in den USA präsent. Am 30. Oktober wurden in den in den Dolomiten, einer Senke in Utah, unglaubliche -43.1 °C gemessen. Die ist ein neuer Oktoberrekord in den USA (exkl. Alaska).

Titelbild: © Roland Reiter

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Hurrikan Pablo: Neuer Rekord über dem Ostatlantik

Hurrikan Pablo über dem Atlantik

Am Sonntag hat sich der tropische Sturm PABLO etwa 700 km westlich von Galizien vorübergehend zu einem Hurrikan der Kategorie 1 verstärkt mit mittleren Windgeschwindigkeiten bis 130 km/h. So weit östlich über dem Atlantik, auf einem Längengrad von 18.3°W, ist zuvor noch nie ein Hurrikan entstanden! Der bisherige Rekordhalter war Hurrikan VINCE im Jahr 2005 auf einem Längengrad von 18.9°W. Mittlerweile hat sich PABLO wieder deutlich abgeschwächt und in ein hybrides Tief der mittleren Breiten umgewandelt, welches am Dienstag von einem weiteren atlantischen Tief eingefangen wird.

Kühle Wassertemperaturen

Hurrikan PABLO war zwar vergleichsweise klein und kurzlebig, dennoch hat er vorübergehend ein deutliches Auge ausgebildet. Dies ist sehr bemerkenswert, weil die Wassertemperatur in diesem Teil des Atlantiks bei etwa 20 Grad liegt und somit deutlich unter den zur Hurrikanentstehung häufig erwähnten 26 Grad. Tatsächlich entsteht die Mehrzahl der Hurrikane bei einer Wassertemperatur über 26 Grad, allerdings stellt dies keine notwendige Bedingung dar: Bei vergleichsweise kalten Temperaturen in einer Höhe von etwa 12 km kann es nämlich durchaus auch bei geringeren Wassertemperaturen zur Entstehung von Hurrikanen kommen. Dies ist übrigens gelegentlich auch im Mittelmeer der Fall, wenn es zur Entwicklung sogenannter Medicanes kommt.

Neue Maßstäbe

Nicht nur Hurrikan PABLO hat in dieser Hurrikansaison neue Maßstäbe gesetzt, so war erst Ende September Hurrikan LORENZO der bislang östlichste Hurrikan der höchsten Kategorie 5 über dem Atlantik. Anfang Oktober war er dann als Hurrikan der Kategorie 1 über die westlichen Azoren gezogen.

Hurrikane in Europa

Knapp 50 % der tropischen Wirbelstürme im Atlantik wandeln sich in außertropische Tiefdruckgebiete um, manche davon beeinflussen in weiterer Folge auch das Wetter in Europa. Dass ein tropischer Sturm das europäische Festland trifft, ist allerdings äußerst selten, da sich die Stürme zuvor in hybride Stürme der mittleren Breiten mit einem warmen Kern und einem sich entwickelnden Frontensystem umwandeln. Nur sehr selten behalten sie ihre tropischen Eigenschaften im Kern bis zum Landfall, wie etwa Hurrikan VINCE im Jahr 2005. Für Schlagzeilen hat im Jahr 2017 auch Hurrikan OPHELIA gesorgt, welcher den bislang östlichsten Major Hurricane (mind. Kategorie 3) auf dem Atlantik darstellt. Er zog westlich der Iberischen Halbinsel vorbei und traf als Hybridsturm auf Irland. Im Oktober 2019 zog hingegen Hurrikan LORENZO mit Orkanböen über die westlichen Azoren hinweg und erreichte als Hybridsturm Irland.

Hurrikan Ophelia im Jahr 2017
Hurrikan Ophelia im Jahr 2017. © EUMETSAT / UBIMET

Titelbild © EUMETSAT

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Spektakuläre Schwerewellen in Australien

Spektakuläre Schwerewellen in Australien

Als Schwerewellen bezeichnet man Wellen in der Atmosphäre oder im Wasser, bei denen die Schwerkraft für die Wellenbildung verantwortlich ist. Sie treten nur bei einer stabilen Schichtung auf, wie etwa im Bereich einer Temperaturinversion: Wenn die Luft hier aus seiner stabilen Ruhelage gebracht wird, beginnt sie unter dem Einfluss der Schwerkraft um die Ausgangslage zu schwingen. Eine gute Analogie stellen die Wellen an einer Wasseroberfläche dar, nachdem man einen Stein hineingeworfen hat. Auf Satellitenbildern sind Schwerewellen als quer zur Windrichtung orientierte Wolkenbänder zu erkennen.

Am Montag und Dienstag haben Gewitter in den nördlichen Regionen Westaustraliens für böig auffrischenden Südostwind gesorgt. Dieser hat sich nordwestwärts ausgebreitet und dabei für die Entstehung von Schwerewellen gesorgt, welche sich zum Teil mehr als 2000 km weit über dem Indischen Ozean ausgebreitet haben. Mit dem auffrischendem Wind wurde zudem auch Wüstensand aufgewirbelt. Allgemein können Schwerewellen in sämtlichen Stockwerken der Atmosphäre auftreten, oft sind sie allerdings unsichtbar, da die Luft nicht feucht genug ist und die Wellenberge nicht durch Wolken gekennzeichnet werden. In Mitteleuropa treten sie häufig als stationäre Leewellen auf der windabgewandten Seite eines Gebirges auf.

Titelbild © MODIS Land Rapid Response Team, NASA GSFC

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Fallstreaks – Löcher am Himmel

Quelle: Wikipedia. https://de.wikipedia.org/wiki/Hole-Punch_Cloud#/media/Datei:HolePunchCloud.jpg

Die „Fallstreaks“ (auch „Hole-Punch-Wolke“ genannt) wird seit dem Jahr 2017 von der WMO als eigenständige Sonderklasse unter dem Namen cavum (lat. Höhle, Loch) geführt und tritt meist in Cirrus- oder Altostratuswolken auf. Das räumliche und zeitliche Auftreten dieser Wolkenlöcher ist noch nicht gänzlich geklärt, allerdings sind die Mechanismen bekannt:
In der Wolkendecke befinden sich viele kleine, unterkühlte Wassertröpfchen, also Wasser in flüssiger Form bei Temperaturen weit unter der 0-Grad-Grenze. Fallen nun Eiskristalle aus höheren Luftschichten in die unterkühlte Wolke, frieren die Wassertröpfchen rasch an den Eiskristallen an. Es folgt eine Kettenreaktion an unzähligen dieser Kristalle, meist kreisförmig vom Anfangspunkt weggerichtet. In Summe beobachtet man eine Art Wolke, die aus dem entstandenen Loch herausfällt. (Ein vergleichbares, aber weitaus häufigeres Phänomen sind Fallstreifen – Virga.)

Altocumulus cavum über der Südschweiz 2012. Quelle: Wikipedia
Altocumulus cavum über der Südschweiz 2012. Quelle: Wikipedia

Woher kommen die Eiskristalle?

Es wird angenommen, dass die Eiskristalle meist aus Kondensationsstreifen stammen, aber auch, dass die Druckunterschiede an Flugzeugpropellern oder den Tragflächen zur Entstehung der Eisteilchen führen können. Fliegt ein Flugzeug durch oder oberhalb dieser Wolkenschicht entlang, entsteht eine langgezogene, ausfallende Wolke.

 

 

Ebenjener Effekt tritt auch beispielsweise bei Start und Landung in sehr feuchter Umgebungsluft hinter den Tragflächen eines Flugzeugs auf, allerdings ist hier die Luft deutlich wärmer – die Wolke verdunstet gleich wieder:

 

 

Weiterführende Links:

 

Quelle Titelbild: wikipedia.org

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Kelvin-Helmholtz-Wolken in Gibraltar

Kelvin-Helmholtz

Die Kelvin-Helmholtz-Instabilität bezeichnet das Anwachsen kleiner Störungen in der Scherschicht zwischen zwei Fluiden mit unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten. Entscheidend für die Entstehung dieser Wolken in der Atmosphäre sind folgende Punkte:

  • ausgeprägte stabile Schichtung (oft Inversionsschicht)
  • markante Windscherung im Bereich der stabilen Schicht
  • ausreichende Luftfeuchtigkeit, damit Wolken entstehen können

Wenn diese Faktoren zusammenkommen, reißt die obere Luftschicht, die eine höhere Geschwindigkeit und eine geringe Luftfeuchte aufweist, Teile der unteren, feuchteren Luftmasse nach oben und es kommt zu Verwirbelungen. Manchmal kann es aber auch im Bereich von Leewellen hinter einem Gebirge zur Kelvin-Helmholtz-Instabilität kommen, so auch am Donnerstag in Gibraltar. Die Lebensdauer solcher Wolkenformationen ist gering und reicht meist von wenigen Minuten bis zu etwa 20 Minuten.

Turbulenz

Kelvin-Helmholtz-Wellen treten wesentlich häufiger auf, als man denkt. In vielen Fällen ist die Luft allerdings zu trocken, um die Entstehung von Wolken zu ermöglichen, daher sind die Wellen oft unsichtbar. In der Luftfahrt spricht man dann von Clear Air Turbulence (CAT): Diese Turbulenz in wolkenfreier Luft führt zu ungewollten Höhenänderung eines Flugzeugs, was von Flugzeuginsassen meist als „Luftloch“ aufgefasst wir.


Titelbild © Robert1969Rob

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Gewitter mit extremen Blitzraten

Unwetter mit Blitz

Für die Entstehung von Gewittern sind grundsätzlich drei Zutaten notwendig: Ausreichend hohe Luftfeuchtigkeit, eine labile Schichtung der Atmosphäre sowie ein Mechanismus, der die Luft zum Aufsteigen bringt. Letzteres kann beispielsweise ein Zusammenströmen der Luft in Bodennähe oder eine Front sein.

Hohe Blitzraten

Die Ladungstrennung innerhalb einer Gewitterwolke kommt durch Reibungsprozesse zwischen den enthaltenen Wassertröpfchen und Eispartikeln im Bereich der Auf- und Abwinde zustande. Eiskristalle laden sich dabei positiv auf, die Tropfen negativ. Dies führt im oberen Teil der Wolke zu einem Gebiet mit positiver Ladung, während an der Wolkenuntergrenze negative Ladung überwiegt. Wenn die Spannung zwischen den verschiedenen Ladungen sehr groß wird, kommt es zu einem Blitz. Dieser Spannungsausgleich erfolgt entweder innerhalb der Wolke oder zwischen dem Erdboden und dem unteren Teil der Wolke. Manchmal schlagen Blitze allerdings auch vom oberen Teil der Wolke am Boden ein. Für sehr viele Blitze benötigt man spezielle Bedingungen:

  • Starker Aufwind innerhalb der Gewitterwolke
  • Hochreichende Gewitterwolken, wobei besonders der Höhenunterschied zwischen der Nullgradgrenze und der Wolkenobergrenze relevant ist
  • Viele Aerosole bzw. Eiskeime

Die Blitzrate steht zwar häufig in Zusammenhang mit der Intensität eines Gewitters, allerdings ist dies nicht immer der Fall. So gibt es durchaus blitzreiche Gewitter mit relativ harmlosen Auswirkungen.

Unwetter in Spanien

Vergangene Woche war der Südosten Spaniens von heftigen Unwettern betroffen (siehe auch hier). Das Zusammenspiel aus Höhenkaltluft und milden Wassertemperaturen hatte dort für eine hochreichend labile Schichtung der Luft gesorgt. Auf den folgenden Videos sieht man eindrücklich, wie intensiv die Blitzrate bei diesen Gewittern war.


Hier geht es zum Blitzreport 2019 für Deutschland.

Titelbild © Adobe Stock

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Wasserhosen im Herbst

Wasserhosen im Mittelmeer © shutterstock

Für die Entstehung von Wasserhosen braucht es eine große, warme Wasserfläche, welche in Zusammenspiel mit einer relativ kalten Luftmasse für eine labile Schichtung der bodennahen Luft sorgt. Weiters sind windschwache Verhältnisse oder allgemein Bereiche mit zusammenströmenden Winden günstig, welche für kleinräumige Verwirbelungen sorgen. An der Unterseite von Schauer- oder Gewitterwolken kann es dann zu Wasserhosen kommen, welche oftmals auch paarweise auftreten.

Kurzlebige Wirbel

Wasserhosen sind meist deutlich schwächer als Tornados und haben eine Lebensdauer von wenigen Sekunden bis hin zu über 10 Minuten. Sie legen höchstens wenige hundert Meter zurück und sind meist harmlos. Nur wenn Boote oder Schiffe ihnen zu nahe kommen oder die Wasserhose auf das Land zieht, kann es gefährlich werden. Vergleichsweise selten treten mesozyklonale Wasserhosen in Zusammenspiel mit Superzellengewittern auf, diese können deutlich höhere Windgeschwindigkeiten aufweisen!

Sichtungen

Im Zuge des Kaltlufteinbruchs über Mitteleuropa am vergangenen Wochenende kam es besonders im Mittelmeerraum zu mehreren Sichtungen von Wasserhosen, wie etwa in Barcelona, bei Elba in Italien und an der nördlichen Adria. Auch über größeren Seen kommt es aber manchmal zu Wasserhosen, so auch am vergangenen Sonntag am Starnberger See in Bayern.

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Dorian: Vom Hurrikan zum Islandtief

Tropische Wirbelstürme im Atlantik entstehen auf den warmen Gewässern zwischen der Karibik und Afrika. Mit den dort vorherrschenden östlichen bis südöstlichen Winden verlagern sich die Stürme meist in Richtung Amerika, wie etwa im Fall von Hurrikan Dorian in der vergangenen Woche. Abhängig von der großräumigen Druckverteilung können die Stürme aber manchmal auch schon früher nordwärts abbiegen, wie es aktuell Hurrikan Gabrielle macht.

Die aktuelle Lage der Tiefs und deren weitere Zugbahn. © UBIMET / NCEP
Die aktuelle Lage der Tiefdruckgebiete. © UBIMET / NCEP

Vom Hurrikan zum Islandtief

Wenn Hurrikane in nördlichere Breite vorstoßen kommen sie allmählich in den Bereich der Westwindzone. In diesen Gebieten sorgt die zunehmende Windscherung für eine Umwandlung des Tiefs: Die Symmetrie geht verloren, das Tief entwickelt allmählich Fronten und bei etwas nachlassenden Windgeschwindigkeiten wird es größer. Vorerst besitzt das Tief noch einen warmen Kern, im weiteren Verlauf kühlt dieser aber ab und das Tief wird schließlich zu einem außertropischen Tiefdruckgebiet der mittleren Breiten. Diese sogenannte Extratropical Transition hat Dorian entlang der US-Ostküste durchgemacht, mittlerweile befindet sich Dorian als außertropisches Tief südöstlich von Grönland.

Entwicklung von Dorian. © Robert Hart, FSU; NCEP
Die Umwandlung des Tiefkerns von ex-Hurrikan Dorian. © FSU / NCEP

Am Dienstagabend bzw. in der Nacht zum Mittwoch zieht Dorian über den Süden Islands hinweg zur Norwegischen See, dabei kommt besonders auf den Färöer-Inseln und in Schottland stürmischer Westwind auf, in Summe sind die zu erwartenden Windgeschwindigkeiten aber keineswegs ungewöhnlich für die sturmerprobten Regionen am Rande des Nordatlantiks.

Gabrielle zerschellt an Irland

Der Ex-Hurrikan Gabrielle wird nach derzeitigem Stand unter Abschwächung am Donnerstag Irland erreichen. Bis auf etwas Regen und Wind sind aber keine markanten Wettererscheinungen mehr zu erwarten.

Die Zugbahn von Hurrikan Gabreille inkl. Prognose vom NHC. © NOAA
Die Zugbahn von Hurrikan Gabrielle inkl. Prognose vom NHC. © NOAA

Hurrikane in Europa

Knapp 50 % der tropischen Wirbelstürme im Atlantik wandeln sich in außertropische Tiefdruckgebiete um, manche davon beeinflussen in weiterer Folge auch das Wetter in Europa. Dass ein tropischer Sturm das europäische Festland trifft, ist hingegen äußerst selten, da sich die Stürme zuvor meist in hybride Stürme der mittleren Breiten mit einem warmen Kern und einem sich entwickelnden Frontensystem umwandeln. Dennoch können Tiefdruckgebiete mit überwiegend tropischen Eigenschaften im Kernbereich das europäische Festland erreichen: Der erste offizielle Fall war der Ex-Hurrikan Vince im Jahr 2005. Im Oktober 2017 kam Hurrikan Ophelia der Iberischen Halbinsel sehr nahe, er traf dann allerdings als Hybridsturm auf Irland. Im Oktober 2018 sorgte der Ex-Hurrikan Leslie für Orkanböen an der Westküste Portugals. Weiters können auch über dem Mittelmeer manchmal tropische Tiefdruckgebiete entstehen, aufgrund der geographischen Lage werden sie „Medicanes“ genannt.

Wetterbesserung am Wochenende

Die kommenden Tage gestalten sich besonders in der Nordhälfte Deutschlands leicht unbeständig, da am Mittwoch die okkludierte Front von Ex-Dorian den Nordwesten erfasst und  am Freitag die Reste von Ex-Gabrielle über den Norden hinwegziehen. Leicht wetterbegünstigt ist der Süden. In weiterer Folge etabliert sich über den Britischen Inseln aber ein Ableger des Azorenhochs namens Friederike, welches am Wochenende im ganzen Land für ruhige Wetterbedingungen sorgt. Besonders im Südwesten wird es zudem spätsommerlich warm.

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Ex-Hurrikan Dorian nimmt Kurs auf Europa

Das Seegebiet zwischen der Karibik und Afrika ist eine der wichtigsten Brutstätten für tropische Stürme. Die Wassertemperatur beträgt dort im Sommer rund 27 Grad – damit ist eine wichtige Komponente für die Entstehung von tropischen Stürmen gegeben. Mit den östlichen Winden werden die Stürme nach Westen verlagert und entwickeln sich unter Umständen zu Hurrikanen. So auch der Hurrikan Dorian, der vergangene Woche die Inselgruppe der Bahamas und die Ostküste der USA getroffen hat (siehe auch diesen Blog-Eintrag). Nun ist der Ex-Hurrikan in weit abgeschwächter Form über Neufundland gezogen und nimmt weiter Kurs auf Nordeuropa. Die zu erwartenden Windgeschwindigkeiten sind weitaus geringer als über dem Westatlantik. Beachtlich ist dennoch die Lebensdauer und zurückgelegte Wegstrecke des Druckgebildes. Anfangs hatte der Zyklon seine Energie aus dem warmen Wasser der Außertropen bezogen, jetzt, in den mittleren Breiten, zapft er wieder kalte Luft aus dem Norden an. Damit geht auch eine neuerliche Frontenbildung einher. Ex-Dorian zieht allerdings Richtung Spitzbergen, somit wird Mitteleuropa nur am Rande von dessen Frontensystemen am Mittwoch gestreift.

Die Überbleibsel von Hurrikan Dorian ziehen nach Osten. Quelle: National Hurricane Center / NOAA

Ein weiterer Player auf dem derzeitigen Wetterspielfeld Atlantik ist der tropische Zyklon GABRIELLE. Nach derzeitigem Stand erreicht dieser am Donnerstag die Britischen Inseln, verliert aber auf seinem nordöstlichen Kurs an Kraft. Stürmischer Wind (Böen bis 100 km/h) und kräftiger Regen stehen dennoch vor allem für die Küstenregionen am Programm.

Der Tropische Zyklon GABRIELLE nimmt Kurs auf die Britischen Inseln. Quelle: National Hurricane Center / NOAA

 

Bodendruckverteilung am Donnerstag 11.9.2019, 00 Uhr UTC. Datenquelle: ECMWF

Hurrikane in Europa

Dass ein Hurrikan das europäische Festland trifft ist äußerst selten. Zuletzt erreichte der Hurrikan LESLIE im Oktober 2018 mit Windspitzen bis 160 km/h die Iberische Halbinsel (siehe Blogeintrag: Hurrikan Leslie).

Europa unter Hochdruckeinfluss

In West- und Mitteleuropa setzt sich im Laufe der Woche immer mehr ein Azorenhoch durch. Damit werden Tiefs vom Atlantik – so auch  der Zyklon Gabrielle – nach Nordosten abgedrängt. Für den Alpenraum zeichnen sich ein paar spätsommerliche Tage ab, die Temperaturen steigen wieder deutlich an, am Freitag sind bis zu 27 Grad möglich.

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Septemberwetter

Fahrrad vor einem See im Spätsommer

Kalendarisch beginnt der Herbst heuer erst am 23. September, in der Meteorologie zählt man den September bereits komplett zur dritten Jahreszeit. Besonders in der ersten Hälfte des Monats sollte der Sommer aber keineswegs unterschätzt werden. Temperaturen an die 30 Grad bzw. sogar darüber kommen in manchen Jahren vor. Im September 2015 wurde in Österreich erstmals sogar die 35-Grad-Marke erreicht! Die Nächte werden aber tendenziell immer kühler und besonders im Bergland kommt es wieder häufiger zu Bodenfrost.

Abnehmende Tageslänge

Die Sonne steht im September immer tiefer, so büßt man beispielsweise in Wien durchschnittlich vier Minuten pro Tag an Tageslänge ein. Sind zu Beginn des Monats bei wolkenlosem Himmel noch 13,5 Stunden Sonnenschein möglich, stehen am Ende nur noch 11,5 Stunden zur Verfügung. Zudem ist die Intensität der Strahlung aufgrund des geringeren Sonnenstands herabgesetzt, im September kommt ungefähr die gleiche Globalstrahlung wie im März an. Dies führt unweigerlich zu einem Abwärtstrend der Temperatur.

Die Tage werden jetzt merklich kürzer.
Die Tageslänge nimmt ab Ende August um etwa 4 Minuten pro Tag ab.

Nebelfelder

Wegen der immer länger werdenden Nächte kann die Luft bodennah stärker auskühlen als noch in den Monaten davor. Somit bilden sich besonders in Gewässernähe und in Beckenlagen wieder vermehrt Nebelfelder. Liegen in höheren Schichten noch dazu deutlich wärmere Luftmassen, sind bereits Hochnebelfelder möglich. In der Regel reicht die Kraft der Sonne aber noch aus, um diese untertags aufzulösen. Da die Luft in tendenziell auch stabiler trockener wird, gibt es häufig eine gute Fernsicht auf den Bergen. Gewitter treten abseits der Küsten hingegen nur noch vereinzelt auf.

Sturm

Im September nehmen die Temperaturgegensätze zwischen den Subtropen und der Arktis zu und der Jetstream in den mittleren Breiten wird tendenziell wieder stärker. Mitunter schaffen es somit auch die ersten kräftigeren Tiefdruckgebiete bis nach Mitteleuropa, dabei sind insbesondere in Norddeutschland erste Herbststürme möglich, die an ihrer Rückseite kühle Luft bis nach Mitteleuropa führen können. In Zusammenspiel mit Italientiefs stehen damit auch erste Wintereinbrüche bis in höhere Tallagen der Alpen wieder auf dem Programm. Andererseits kommt es im Vorfeld solcher Kaltfronten wieder häufiger zu Föhn in den Alpen, daher können die Temperaturgegensätze in dieser Jahreszeit sehr groß ausfallen.#

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