Seinen Ausgang nimmt das sich entwickelnde Tief in einer markanten Luftmassengrenze zwischen Louisiana und Georgia, wo feuchtwarme Luftmassen aus dem Golf von Mexiko und kontinentale Kaltluft von Kanada her zusammenprallen (fälschlicherweise nimmt man diesen "clash of air masses" oft als Erklärung für die zahlreichen Tornados im mittleren Westen der USA her, doch streng genommen bewirkt der Zusammenprall von Luftmassen nur eine großräumige Tiefentwicklung - erst in dessen Warmsektor (relativ selten an der Kaltfront) entwickeln sich die berüchtigten Superzellentornados).
Sonntag abend im Nordhemisphären-Ausschnitt:
Zahlreiche Wellen dominieren die planetare Zirkulation, insgesamt sechs Rossby-Wellen, wobei die Zahl der längsten Wellen bei zwei liegt (eine über Ostasien und eine über Nordamerika, jeweils mit einem Polarwirbelast respektive tiefstem Geopotential verbunden). Die großräumige Wetterlage ist also relativ stabil, wenngleich das Hauptaugenmerk nun auf den recht zonalen Verlauf der Frontalzone zwischen Florida und Ostatlantik gerichtet ist. Das Interessensgebiet erstreckt sich entlang der Süd- bzw. Ostküste der USA und besteht aus einer langgestreckten Tiefdruckrinne, die die vorher erwähnte Luftmassengrenze markiert. Man achte auf die stark konvex geformten Isobaren entlang der nördlichen Ostküste bis nach Neufundland reichend. Sie kennzeichnen den Verlauf einer markanten Warmfront. Weiters merken wir uns die großräumige Druckkonstellation in dieser Region mit einem intensiven Kontinentalhoch über Nordamerika (1040 hPa Bodendruck), einem kräftigen Azorenhoch (1035hPa) und einem Sturmtief zwischen Grönland und Island.
Montag mittag:
18 Stunden später flutscht das neugeborene Tiefdruckgebiet zwischen beide Hochdruckgebiete wie aus dem Geburtskanal und geht vom embyronalen Zustand in ein rasches Heranwachsen über. Es handelt sich um eine Zyklogenese aus einer Warmfrontwelle heraus, die naturgemäß die Eigenschaft besitzen, viel energiereicher als ihre Kaltfrontkollegen zu sein. Zudem ist das junge Tief nun durch die außerordentlich flotte Höhenströmung begünstigt, die zwischen Neufundland und Irland geradlinig verläuft und von großen Druck- und Temperaturgegensätzen geprägt ist.
Im Folgenden möchte ich auf die Entwicklung des Orkantiefs mit Hilfe der Theta-e-Karten (Verlauf der Fronten) und der 300hPa-Wind + Divergenz-Karten (Jetstream + dynamischer Hebungsantrieb) näher eingehen.
Montag abend:
Ein aus mehreren Tiefdruckkernen bestehendes System bei Island lenkt vom Atlantik her wieder verbreitet kühlere und labil geschichtete Luftmassen in Richtung europäisches Festland, wo zumindest vorübergehend der Vorfrühling, teilweise föhnbedingt auch Vollfrühling, eingekehrt ist.
Der entschlüpfte Fötus befindet sich mit einem Kerndruck von 1010 hPa bereits östlich von Neufundland und weist eine Warm- und Kaltfront in verlängerter Achse, d.h. im 180°-Winkel auf. Er wird sich gemäß der West-Ost-orientierten Strömung weiter nach Osten verlagern.
Dienstag Mitternacht:
Während nur ein schwacher Isobarenknick die Warmfront andeutet, erkennt man die Kaltfront bereits deutlich an den zyklonalen Isobaren"rillen" - letzte Zweifel an einer bevorstehenden Zyklogenese sind damit beseitigt. Das zuvor mit abgeschlossenen Kern behaftete Tief wandelt sich kurzzeitig nochmals in einen Randtrog um, als es von dem Zentraltief(system) bei Island "adoptiert" und in dessen Zirkulation eingebunden wird. Der Regime-Wechsel ist damit perfekt - aus einem ehemaligen, energiereichen Warmluftpaket wird nun ein auf der kalten Seite der Frontalzone entstehendes Orkantief, das feuchtlabil geschichtete Polarluft auf seiner Rückseite advehiert.
Schauen wir uns das ganze mal aus der "Vogelperspektive" bzw. in der Vogelperspektive an.
Weiß gekennzeichnet ist die Position des Tiefdruckgebiets, schwarz ausgezogen sind die Isohypsen in 300hPa, farbig ist der Jetstream (definiert ab 60 Kn als Jetstream) und die Vorzeichen
entsprechen Divergenz (positiv) und Konvergenz (negativ) in 300hPa.
Ein paar erläuternde Worte:
Entlang der Jetachse herrschen die stärksten Winde, im Ausgangsbereich des Jets biegen die Isohypsen stark auseinander, d.h. die horizontale (Querschnitts-)Fläche vergrößert sich stark. Wenn sich aber der Querschnitt vergrößert, muss nach dem Venturi-Effekt die Strömungsgeschwindigkeit abnehmen, was man in obiger Karte beispielhaft wiederfindet. Jedoch nimmt die Strömungsgeschwindigkeit nicht nur in West-Ost-Richtung ab, sondern auch entlang der Längenkreise.
Ich will das jetzt nicht ausarten lassen - für unsere Tiefdruckentwicklung relevant ist die Windabnahme im linken Ausgangsbereich des Jets, in etwa dort, wo das Plus-Zeichen eingezeichnet ist. Dort herrscht eine starke Divergenz, d.h. in der Höhe fließt viel Luftmasse ab. Von oben kann sie nicht ersetzt werden, da dort die Tropopause als undurchdringbarer Deckel fungiert. Sie kann also nur von unten her ersetzt werden und sie tut das durch Aufsteigen (= Hebung). Wenn aber vom Boden her was weggenommen wird (eben durch das Aufsteigen), dann fällt am Boden der Luftdruck und das Tiefdruckgebiet ist geboren.
Weiters relevant für uns bzw. das Tief ist die fehlende Krümmung im Bereich des Troges über Island. Man kann sich merken, dass bei stark gekrümmten Trögen, die viel Krümmungsvorticity beinhalten, ein Tiefdruckgebiet sich viel schneller einringelt (wenn man einen auf einem Spielplatz einen schnell rotierenden Kreisel betritt, fliegt man schnell hinaus... gut, das ist kein gutes Beispiel... ), aber dafür langsamer zieht, als bei wenig gekrümmten Trögen wie hier, die dafür viel Scherungsvorticity (d.h. eine starke horizontale Windabnahme vom Jetkern nach außerhalb des Jets) besitzen, das Tief ringelt sich also langsamer ein, zieht dafür schneller.
Berüchtigte Orkane der Vergangenheit wie Lothar 1999 und Kyrill 2007 entstanden bei einer sehr flotten, zonalen Höhenströmung mit einem Löwenanteil an Scherungsvorticity, aber verhältnismäßig wenig Krümmungsvorticity. Da das mit der Vorticity sehr verwirrend sein kann, merken wir uns vereinfacht, dass bei starker zyklonaler Scherungs- und Krümmungsvorticity bzw. starker Divergenz (positives Vorzeichen) viel Hebungsantrieb gegeben ist.
Zurück zur letzten Karte:
Besagte Welle liegt genau auf der Jetachse, wo weder Krümmung noch Scherung einen Beitrag zur Vertiefung leisten können.
Innerhalb der folgenden Stunden ändert sich dieses Bild aber gewaltig
Der Tiefkern liegt nun im linken Jetauszug unter starker Divergenz und folglich Hebungsantrieb. Außerdem befindet sich das Tief eindeutig nicht mehr auf der Jetachse, sondern kaltseitig (nordseitig) davon. Insbesondere zyklonale Scherungsvorticity kann nun fördernd auf die Zyklogenese am Boden einwirken.
Dort ist die ehemalige zahme Welle nicht wiederzuerkennen. Innerhalb zwölf Stunden hat es sich von 1005 hPa auf 975 hPa vertieft. Warmfront, Kaltfront und kurze Okklusion sind eindeutig identifizierbar. An die Kaltfront schließt nahtlos das nächste Frontensystem bei Neufundland an.
Weitere zwölf Stunden später...
Der ehemals zonale Jet verwellt immer stärker und schmiegt sich um ein Höhentief nördlich der Britischen Inseln. Das Bodentief liegt deutlich fernab des Jetstreams, weder unter der Höhendivergenz noch im Bereich einer starken Windabnahme. Es nähert sich also dem Höhepunkt der Tiefentwicklung und - wie wir später sehen werden - verdankt es seiner noch geringen Vertiefung nach weiteren sechs Stunden der leichten Trogvorderseite (eingezeichnet die Trogachse), die schwachen Hebungsantrieb bereitstellt.
Im Bodenfeld hat es sich zu einem prächtigen Orkantief entwickelt, mit voll ausgeprägtem Frontensystem, schmalen Warmsektor und einem präfrontalen Starkwindband vom Skagerrak bis Nordfrankreich reichend. Für die Menschen erfreulicherweise werden im stabil geschichteten Warmfrontbereich die starken Höhenwinde nicht zum Boden durchgereicht, sodass Orkanböen im Flachland weitgehend ausbleiben sollten.
Man beachte den starken Druckfall von 48 hPa in 24h, was nicht nur die Definition einer "rapid cyclogenesis" bei weitem erfüllt, sondern auch mit dem Begriff "Bombogenese" zu beschreiben wäre, wenngleich das besonders die älteren Forenteilnehmer eher mit Unbehagen hören und lieber auf weniger kriegerische und deutsche Begrifflichkeiten zurückgreifen werden.
Der Höhepunkt der Zyklogenese wird am Mittwoch morgen erreicht:
Der Kern des Orkantiefs befindet sich im Inneren des Höhentiefs unter windschwachen Verhältnissen, abseits jeglicher Krümmung, Scherung oder Divergenzen. Das hat mehrere Auswirkungen - das Tief vertieft sich nicht mehr, sondern füllt sich allmählich auf. Außerdem liegt es senkrecht unter dem Höhentief und wird, da es nicht mehr auf seiner Vorderseite liegt, sich nicht mehr verlagern, sondern bleibt ortsfest liegen. Der Okkludierungsprozess schreitet unaufhörlich voran und holt den Warmsektor schließlich endgültig ein
Die Kaltluft rückseitig der Kaltfront stößt bei dieser Strömungskonstellation weiter bis ins westliche Mittelmeer vor und umrundet den Alpenbogen der Maritimen Alpen, wodurch dort eine Genuazyklogenese einsetzen kann. Wo diese aber genau entlang zieht und ob es dadurch tatsächlich zur befürchteten Lawinenkatastrophe in den Ostalpen kommt, ist jetzt noch nicht absehbar. Vorher aber wird uns das eben in seiner Entwicklung geschilderte Orkantief noch beschäftigen. Seine Kaltfront könnte zumindest im Westen und Nordwesten Deutschlands in Verbindung mit Höhenkaltluft und Gewittern ganz ruppig werden, während nördlich des Hauptkamms ein kurzzeitiger Föhnsturm ansehnliche Windgeschwindigkeiten erreichen könnte.
Über detaillierte Information zu den Auswirkungen in unserem Raum sollte man sich aber frühestens Sonntag den Kopf zerbrechen - die oben aufgezeigte Entwicklung verdeutlicht lediglich den lehrbuchhaften Charakter dieser Orkantiefgeburt und die dabei beteiligten Prozesse sind unabhängig von der Eintreffwahrscheinlichkeit dieses Modelllaufs gültig.