Satellitenbildanalyse (102) und kurzfristige Entwicklung + Update
die aktuelle und kommende Wetterentwicklung liest sich wie ein Krimi. Drei Tiefdruckgebiete sind daran beteiligt, das Wetter in den nächsten Tagen möglichst spannend, nasskalt und grippeanfällig zu gestalten. Das erste Tief steht bereits über der Nordsee ante portas, das zweite wird sich morgen im Tagesverlauf über Norditalien bilden und das dritte Tief lauert bei Grönland und schickt sich an, das erste Tief aus seiner Bahn zu werfen. Doch der Reihe nach. Der erste Teil dieser Analyse ist ganz dem Sturmtief "Berti" gewidmet, wozu es von Kaltlufttropfen und Seby bereits Übersichten gibt. Ich werde mich daher auf die Details von "Berti" und in gewissem Ausmaß auch "Cassen" konzentrieren, das von Grönland her nachrückt. Dank der wunderbarsten Erfindung in der Satellitenbildinterpretation des 21. Jahrhunderts, namentlich SATREPONLINE, kann man nun Satellitenbildprodukte und die Modellanalysen von EZMWF kombinieren.
Zunächst die 300 hPa Geopotential mit RGB-Luftmasse kombiniert. Je heller die Wolkenobergrenze, desto hochreichender die Wolken. Pink deutet auf Luft aus der oberen Troposphäre bzw. untere Stratosphäre hin.
Die Großwetterlage über dem Euroatlantik ist von einer stark mäandrierenden Wellenzirkulation
geprägt, die sich durch Kurzwellentröge über der Davisstraße, Ostatlantik und Südosteuropa
manifestiert. Während der Trog über der Davisstraße wenig ausgeprägt ist, d.h. die zyklonale
Scherungsvorticity hier der Krümmungsvorticity überwiegt, hat sich der Trog über dem
Ostatlantik in zwei Achsen aufgespaltet. Die kürzere Achse steht in Zusammenhang mit der
rapiden Tiefdruckentwicklung über den Britischen Inseln, die längere und stärker gekrümmte
Haupttrogachse folgt weiter stromaufwärts. Diese Achsenverteilung mit einem entsprechenden
Ungleichgewicht von Vorticityadvektion (die zyklonale Vorticityadvektion ist an der
Haupttrogachse stärker) ist der Hauptgrund für die spätere Tiefentwicklung über Norditalien.
Dazu aber später mehr.
In derselben Karte mit 300 hPa Isotachen (Linien gleicher Windgeschwindigkeit in m/s) ist
schwarz von mir die Jetachse eingezeichnet. Das Tiefdruckzentrum des Englandtiefs liegt genau
im linken Jetauszug, also dort, wo die Divergenz in der Höhe am Größten ist und am meisten
Masse wegströmt, die aus Kontinuitätsgründen von aufwärtsgerichteter Vertikalbewegung ersetzt
wird (also Bodenkonvergenz und Hebung). Auch das Tief bei Grönland liegt im linken Jetauszug,
jedoch näher an der Jetachse und damit und geringerer Höhendivergenz.
In der Karte mit den Wolkenobergrenzentemperaturen, die erst ab -30°C dargestellt sind,
reduziert sich das Bild auf beide Zyklogenesen, von denen "Berti" eindeutig die Formschönere
ist. Der mächtige Aufgleitwolkenschirm über der Nordsee, der konvektiv durchsetzt ist (bis
-50°C), sowie der Cloudhead als Okklusionsfront westlich von Schottland, der schon auf der
zyklonalen Jetseite mit niedrigerem Geopotential liegt, sodass die
Wolkenobergrenzentemperaturen hier viel niedriger liegen (-30 bis -40°C).
In dem Wasserdampfbild überlagert mit der Temperaturadvektion in 700 hPa korrelieren positive
Temperaturadvektion (Warmluftadvektion) und Warmsektor mit hoher Bewölkung bei beiden
Tiefdruckgebieten. Im Gegensatz zu Tief "Cassen" ist der Dryslot bei "Berti" schon über den
Tiefdruckkern, der genau am Vorzeichenwechsel der Temperaturadvektion situiert ist,
hinweggedüst. Das Projekt "Berti" befindet sich also im Reifestadium. Der stärkste Druckfall
ist um 18 UTC beendet, danach sinkt der Kerndruck nur noch wenig auf ca. 972 hPa ab. Der
Zusammenhang zwischen Dryslot und Kerndruckfall lässt sich sowohl mit der IPV-Theorie als auch
mit der quasigeostrophischen (QG-) Theorie erklären. Vereinfacht und anschaulich gesagt bringt
der Dryslot trockenere und damit potentiell wärmere Luft aus höheren Atmosphärenschichten. Da
der Dryslot einen absinkenden Luftstrom verkörpert, erwärmt sich die Luft trockenadiabatisch.
Die durch die Erwärmung eintretende Verdünnung der Luft hat einen Druckfall zur Folge.
Den Gourmethappen hab ich mir für den Schluss aufgehoben. Es handelt sich um einen Querschnitt entlang der blauen Linie links quer durch die Britischen Inseln, Frankreich bis Sardinien, bzw. durch die Okklusionsfront, Dryslot und Kaltfront. Geplottet sind die Feuchtisentropen (äquivalentpotentielle Temperatur) und die relative Luftfeuchte in Prozent. Grün > 50 % und Braun < 50 %. Beginnen wir von links (Nordwesten):
Zwischen 8°W und 4°W wird die Okklusion durchschritten, erkennbar an der Zunahme der
Feuchtisentropen mit der Höhe (= potentielle Stabilität) und der hohen Luftfeuchte. Zwischen
4°W und 1°W oberhalb 700 hPa sieht man den Dryslot mit extrem trockener Luft (unter 10 %), er
reicht bis zur Frontfläche auf ca. 1°W, die Kaltfront. Rückseitig der Kaltfront bzw. innerhalb
des Dryslots ist die Luftmasse potentiell instabil geschichtet. Die Feuchtisentrope in 650 hPa
ist niedriger als diese unterhalb bis zum Boden, außerdem liegt hier sehr trockene Luft über
relativ feuchterer Luft. Dass es dennoch nicht zu hochreichender Feuchtkonvektion kommt, ist
der Natur des Dryslots zuzuschreiben, welcher eben ein absinkender Luftstrom ist und zur
Verdunstung von Wasserdampf führt, nicht zur Kondensation. Weiter südöstlich, ab 1°W, schließt
der Warmsektor des Tiefdruckgebiets an, die Feuchtisentropen nehmen keilförmig mit der Höhe zu
("Warmlufttropfen"), erst südöstlich des Zentralmassivs (ca. 6°E) nimmt die relative Feuchte
wieder ab und über dem Mittelmeer bis Sardinien dominiert eine stabile trockene Absinkluftmasse
auf der Keilvorderseite (siehe erste Abbildung).
Soweit zu Sturmtief "Berti", nun zur weiteren Entwicklung bis morgen Abend. Ich will mich dabei auf synoptische Prozesse beschränken. Details zu Niederschlagsmengen und Windböen kann man anderen Vorhersagen hier bzw. den Warnlageberichten der Wetterdienste entnehmen.
Ausgangslage
Heute mittag liegt Tief Berti noch über Schottland, die Höhenströmung deutet eine Nordostverlagerung des Tiefs an. Südwest- und Mitteleuropa befinden sich unter Keileinfluss, was den vorerst letzten Goldenen Oktobertag am ersten November beschert (hat). Davon ausgenommen hartnäckige Hochnebelfelder, wie etwa im Donauraum und Klagenfurter Becken.
Die Haupttrogachse mit der Abnahme der relativen Topographie (hochreichend Kaltluftadvektion)
folgt westlich von Irland und stößt nach Südosten vor. Entscheidend für die weitere Entwicklung, die uns den Fokus auf den südlichen Alpenraum richten werden lässt. Nicht minder bedeutsam ist Tief "Cassen" westlich von Grönland, das sich mit Tief "Berti" dahingehend duelliert, dass "Cassen" die Achsenlage für "Berti" durch den nachrückenden Keil beungünstigt (gibt es das Wort? Nein...? Dann halt jetzt...)
In der Schichtdickenadvektion ist der Warmluftberg von "Cassen" größer als von "Berti". Er wird durch die starke Höhenströmung rasch stromabwärts transportiert und füllt den Höhentrog über dem Ostatlantik dadurch auf.
Frontenmäßig ist das alles wieder einmal nicht so trivial wie es eingezeichnet ist. De facto liegt über Deutschland ein altes, nicht mehr wetteraktives Frontensystem, das ehemals zu dem bei Spitzbergen gehörte, aber durch die Höhenströmung separiert wurde. Es wird nun von "Berti"s Warmfront einverleibt. Fronten zeichnet man an der stärksten Drängungszone auf der warmen Seite der Drängungszone, daher hab ich mich für Frankreich entschieden. Die Kaltfront zieht Richtung Südosten, also auf den Löwengolf zu, was für die neue Tiefentwicklung bedeutsam ist. Tief "Cassen" weist strenggenommen zwei Warmfronten auf, östlich der eingezeichneten Wamfront ist eine weitere Drängungszone erkennbar.
Die kommenden 3 Karten beziehen sich auf t + 18h, d.h. Montag, 02.11.2009, 00 UTC:
Der Trog hat sich wie beschrieben abgeschwächt. Anschaulich gesprochen hat der nachrückende Warmluftberg auf dem Ostatlantik die Haupttrogachse zur Amplizifierung gezwungen (d.h. Südwärtsausdehnung), dadurch wurde ehemals gekrümmte Höhenströmung weiter nordostwärts entzerrt, die Scherungs- und Krümmungsvorticity schwächt sich dadurch ab, Tief "Berti" erfährt keine weitere Vertiefung mehr, da der Antrieb fehlt.
Warum der Warmluftberg den Trog zur Südwärtsausdehnung zwingt, wird hoffentlich an dieser Skizze deutlicher:
Die Handskizze zeigt zwei Kurzwellentröge mit einem dominanten, stärkeren Trog stromaufwärts, bei dem die Isohypsen dichter gedrängt als stromabwärts sind. In beide Tröge sind Tiefdruckgebiete mit Frontensystemen eingelagert. Infolge der starken Zyklogenese stromaufwärts wird die Isohypsendrängung größer, demzufolge auch der Wind in der mittleren/oberen Troposphäre (Jetstream-Niveau). Die Höhenströmung im Bereich des Höhenrückens wird übergeostrophisch, d.h. infolge der starken Strömung überwiegt die Corioliskraft der Druckgradientkraft und lenkt die Strömung nach recht ab (braune Pfeile). Dadurch kann sich der stromabwärtige Kurzwellentrog weiter vertiefen und dessen Krümmung und Divergenz zunehmen. Der Druckfall im stromabwärtigen Trog induziert hier eine Zyklogenese bzw. markante(re) Wettererscheinungen als zuvor.
Mehr hier unter 4.1: [www.wetteran.de]
Auch im Jetstream + horizontale Divergenz sieht man die Auswirkungen des nachfolgenden Jetstreaks südlich von Grönland. Tief "Berti" bei Schottland befindet sich nicht mehr unter der Haube des Jetstreams, sondern liegt im gradientschwachen Bereich. Die stärkste Höhendivergenz ist über Frankreich trogvorderseitig vorhanden. Tief "Cassen" kann ebenfalls nicht von der Lage im Jetstream profitieren, da zwar zyklonal, aber mehr im ungekrümmten Jetast gelegen, woraus eine kaum nennenswerte Vertiefung resultiert.
Die weiteren Karten zeigen die Entwicklung der Frontensysteme bis Montag abend:
Kommende Mitternacht stellt sich nördlich der Alpen eine leicht föhnige Situation ein. Die Warmluft wird nordwärts an den Alpen vorbeigeführt, während sich in der Poebene noch kältere Luft hält, mitunter sogar mit einer leichten Ostwindkomponente (typisch). Dadurch entsteht ein Luftmassengradient am Alpenhauptkamm, der in einen verstärkten Druckgradient gipfelt und durch den Wind ausgeglichen wird (-> Föhn). Die stärksten Winde gibt es zu diesem Zeitpunkt im Bereich des Skagerraks bzw. an der Südwestspitze Norwegens, wo der stärkste Druckgradient herrscht und sich die Stromlinien am Küstengebirge anschmiegen.
Montag früh dringt die Kaltluft ins westliche Mittelmeer vor, wo noch äquivalentpotentiell deutlich wärmere Luftmassen liegen. Die barokline Schichtung ist der Hauptgrund für das entstehende, äußerst wetterwirksame Italientief. Bei Genuazyklonen, die rein durch Überströmung entstehen (= Leezyklogenese), zeigen sich meist keine aktive Fronten, da die Baroklinität fehlt, d.h. Zyklogeneseantrieb durch die Überlagerung von Frontalzone und Höhentrog. Dies ist hier der Fall. Während "Berti" seinen Höhepunkt bei Schottland mit ca. 972 hPa erreicht, folgt "Cassen" von Grönland her mit dem angesprochenen Warmluftberg, ein riesiger Warmsektor.
Montag mittag zerfällt das Frontensystem von "Berti" mangels Hebungsantrieb über Deutschland, der Kurzwellentrog (ehemalige Haupttrogachse) zieht südlich über die Alpen und treibt die Zyklogenese bei Genua an, wo sich rasch eine Okklusion + Warmfront ausbildet (aufgrund der Alpenbarriere muss die Bjerknes'sche Frontentheorie ein wenig modifiziert werden). Diese bringt dem Alpenraum bis Dienstag mittag teils ergiebige Niederschläge, die in den Nordalpen bis in höhere Tallagen als Schnee fallen. Die Verweildauer des namenlosen Italientiefs hängt aber stark davon ab, wie rasch "Cassen" nachrückt, denn der Warmluftberg gibt sich mit der Zerstörung von "Berti" nicht zufrieden, sondern könnte auch das Italientief rascher auffüllen als momentan gerechnet.
Montag abend ist der Kerndruck des Italientiefs auf 995 hPa abgesunken. Der starke Druckfall verstärkt in tieferen Schichten die Nordwindkomponente an der Alpennordseite und dadurch den Stau unterhalb Kammniveau, während sich darüber mitunter noch eine leichte Südkomponente hält, auch Gegenstromlage genannt (wärmere Luft in der Höhe gleitet auf Kaltluft auf). Das ist eine der effektivsten Niederschlagsbringer in den Alpen (neben Warmfronten).
Quellen: Wetter3.de und Satreponline.org
Die beschriebene Entwicklung + physikalische Erklärungen sind unabhängig von der baldigen Aktualisierung der Modellläufe.
Update, 18 UTC
Inzwischen ist die Zyklogenese weiter vorangeschritten, sowohl bei "Berti" über der Nordsee als auch bei "Cassen" südlich von Grönland. In das RGB-Satellitenbild sind sowohl 500 hPa-Isohypsen (grün) als auch die zugehörigen Trog- und Keilachsen eingezeichnet.
Die im Ausgangsbeitrag angesprochene Aufspaltung des Troges ist nun aus der Lage der Trogachsen ersichtlich. Die kürzere Trogachse steht in Verbindung mit dem Nordseetief, während die längere Trogachse westlich der Biskaya liegt. Über der Biskaya selbst deutet sich ein schwacher Cloudhead westlich von Brest an, das baroclinic leaf erstreckt sich entlang der wellenden Kaltfront von Südengland bis Nordspanien und Portugal. Vor dem Erreichen der Westalpen bzw. der Ligurischen See wird hier aber noch nicht viel passieren. Tief "Cassen" bei Grönland weist ebenso ein ausgeprägtes Frontensystem auf. Es erinnert mich durch die umgebogene Okklusion ein wenig an Kyrill im Anfangsstadium, vgl.
Um weiteren Diskussionen und Panik vorzubeugen: Tief "Cassen" wird kein zweiter Kyrill, dank des Osteuropahochs, das wie ein Bollwerk gegen die Westdrift wirkt.
Im Wasserdampfbild sind die Fronten beschriftet, ebnso die Dry Intrusions, in beiden Fällen deutlich ausgeprägt, bei "Berti" im Reifestadium (Schneckenform) in die Okklusionsfront eingezwirbelt.
Nachfolgend zwei Querschnitte durch "Berti" und "Cassen".
Zuerst Berti:
Der Querschnitt geht von West nach Ost (rote Linie) und zeigt einen Kaltluftdom und einen Warmluftdolch in Lehrbuchausprägung. Im Bereich der Kaltluft ist die Luftmasse hochreichend neutral bis potentiell instabil geschichtet (abnehmende Thetae mit der Höhe), was man auch anhand der zellulären Wolkenteppiche westlich des Ärmelkanals sehen kann. Dann kommt die scharfe Frontenfläche der Kaltfront, ehe es in den äußerst stabil geschichteten Bereich der Warmfront übergeht.
Nun "Cassen":
Hier hab ich neben der relativen Feuchte (grün+braun) noch die potentielle Vorticity (PV, pink) geplottet, weil es das Bild sehr gut vervollständigt. Der Querschnitt startet im Dryslot, der von 40°W bis ca. 36°W reicht. Die PV reicht hier von der Stratosphäre bis auf 750 hPa hinab. Die PV-Zunge korreliert hervorragend zur Trockenzunge der relativen Feuchte. Potentiell wärmere Luftmassen steigen ab und erwärmen sich trockenadiabatisch. Südlich der Kaltfront knüpft der Warmsektor an, der hohe relative Feuchte und potentielle Stabilität bringt. Noch weiter südlich erhebt sich eine maritime, durchwegs neutral geschichtete Grenzschicht bis ca. 900-850 hPa, die von einer markanten Sperrschicht (Absinkinversion?) gedeckelt wird. Trockene Absinkluft überwiegt ab 26°W.
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