Einleitung:

Bei der Gewittervorhersage wird sehr häufig auf CAPE & LI geschaut, was dazu verleitet, bei geringen Werten eine weniger große Gewittergefahr bzw. Unwettergefahr anzunehmen. Nun spielen aber bei der Gewitterentstehung verschiedenste Prozesse eine Rolle, die mehr als nur "Labilität" bedingen. Eine sehr wichtige Größe ist hier die Windscherung, die durchaus gleich oder größer als die Labilität sein kann. Wichtig ist das Umfeld der Gewitter, betreffend die Topographie, der "Skala" der Hebung sowie natürlich die Schichtung mit der Höhe.

1) Energieformen

In der modernen Gewittervorhersage kann Energie sowohl durch die Thermodynamik (Temperatur, Feuchte) als auch durch die Kinematik (Windscherung) bereitgestellt werden. Beides trägt die Einheit J/kg oder anders geschrieben m²/s². Windscherung alleine reicht jedoch nicht zur Gewitterentstehung aus. Sie wird erst dann *aktiv*, wenn bereits Feuchtkonvektion vorhanden ist.

Die Vertikalbewegung setzt sich aus den vertikalen Störungsdruckgradientkräften (vertical pertubation pressure gradient forces, VPPGF) und dem Archimedischen Auftrieb zusammen. Jahrzehntelang nahm man an, dass letzterer - durch vertikale Dichteunterschiede entstehend - die einzige Quelle für den Auftrieb/Aufwind (engl. buoyancy) bei Gewittern ist. Seit einigen Jahren weiß man aus den USA (siehe z.B. Doswell & Markowski 2004), dass die VPPGF - durch Thermik und Wind entstehend - eine gleichwertige Rolle einnehmen. Die thermischen VPPGF wirken dabei dem Auftrieb entgegen, verringern also CAPE, während die dynamischen VPPGF ein positives Vorzeichen besitzen und den Auftrieb erhöhen. Die dynamischen VPPGF - resultierend aus vertikaler Windscherung - erfordern also erhöhte Aufmerksamkeit.

Neben den weiteren Zutaten Feuchte und Hebung ist es also die Labilität, die eine maßgebliche Rolle für die Stärke des Aufwinds und der vertikalen Erstreckung des Gewitters spielt. Labilitätsenergie heißt engl. CAPE - oder convective available potential energy. Potentielle Energie wiederum bedeutet, dass diese Energie zwar vorhanden ist, aber erst freigesetzt werden muss, was durch Hebung bewerkstelligt wird (Fronten, Tröge, Orographie, Einstrahlung). Labilität & CAPE sind also dasselbe.

2) Kombinationen von Labilität und Scherung

Nun kann man vier Fälle unterscheiden

a) Wenig Labilität und wenig Windscherung

- in den meisten Fällen passiert da nicht viel. In Österreich untypisch, an der Nordseeregion häufiger auftretend, wenn IN einem Trog viel Labilität in den unteren Schichten erzeugt wird, aber dabei kaum Windscherung herrscht. Dann bilden sich gerne die Typ-II-Tornados, respektive land/waterspouts. Bei dem schwachen Tornado nahe Krems heuer handelte es sich vermutlich um so einen Fall.

b) Wenig Labilität und viel Windscherung

- klassisches Beispiel ist Kyrill.

Die Schichtung wird feuchtneutral genannt. Diesen Fall hat man häufig bei sehr kräftigem Hebungsantrieb, z.B. auf der Vorderseite eines Kurzwellentrogs oder bei Aufgleitniederschlägen, die konvektiv durchsetzt sind (wie August 2005 beim Hochwasser). Bei viel Feuchte in allen Höhenschichten und hochreichender Hebung tritt (fast) überall Sättigung ein. Der niedrige CAPE - hier 14 J/kg - suggeriert nicht vorhandenes Gewitterpotential.

Zum Einen kompensiert die Windscherung nun aber - wie bereits geschrieben - die geringe Labilität, bzw. ist hier um den Faktor 1000 größer als der CAPE (über 1000 J/kg Windscherung), zum Anderen kommt die Trägheit ins Spiel. Ein kleiner Schubser von unten genügt, und das Luftpaket gleitet über die neutrale Schichtung nach oben. Wegen der Trägheit bleibt es nicht *stehen* bzw. kann auch eine sehr schwache Inversion noch überwinden. Das besagte Sounding stammt ziemlich genau aus der Umgebung/Zeitpunkt der aufgetretenen Kaltfront mit den 3 F3-Tornados in Ostdeutschland. Die beobachteten Wolkenobergrenzen zeigen an, dass das Luftpaket bis zur Tropopause (ca. 350mb) aufgestiegen ist.

c) Viel Labilität, wenig Windscherung

- Der häufigste Fall. Leichte Trogvorderseite oder gradientschwache Umgebung. Fördert ebenfalls die Bildung von Typ-II-Tornados, wenn die Windscherung nahe Null ist. Kann dennoch zu Superzellen führen, wenn z.B. topographische Einflüsse hinzukommen (Kanalisierungen, Talwindsysteme).

d) Viel Labilität, viel Windscherung

- Der Ausnahmefall in Mitteleuropa. Die perfekte Kombination von allen Zutaten. Beispiel der Pforzheim-F4-Tornado 1968, die Unwetterlage vom 29.Juli 2007 über Süddeutschland. In Österreich vom Grazer bis zum Wiener Becken etwas häufiger auftretend, wenn vom Mittelmeerraum mit einem Low-Level Jet feuchtwarme Luft advehiert wird, und in der Höhe bereits der Trog hereinkommt.

Weitere *neuralgische* Gegenden : Poebene bis nördl. Adria, mit Nähe zum Mittelmeer und durch die orographische "Isolation" oft Aufbau sehr hoher Taupunkte und hoher Labilität, mit Druckfall in Poebene starke Ostwinde, darüber bereits Westwind (zunächst entkoppelt, loaded-gun-Lage), Südfrankreich, Rhonetal, Osteuropa (vergleichbar mit US-Plains)

In Mitteleuropa sind solche Lagen nicht selten so stark gedeckelt, dass nichts passiert. Gefahr von Fehlprognosen SEHR HOCH. Aufpassen außerdem - sehr oft überlagern sich starke Labilitätsfelder nicht,sondern liegen NEBENEINANDER. Ein allzuflüchtiger Blick auf die Karten kann zur Überschätzung der Unwettergefahr führen. Bei Estofex führt das in der Regel zu einem Level weniger bzw. Level 0 als es die eigene subjektive Einschätzung vermuten lässt.

3) Indizes

Hierzu zwei Verweise

a) Lifted Index (LI)

b) Showalter Index (SI)

Beide Indizes sind miteinander verwandt. Jedoch betrachtet der LI nur ein vom Boden gehobenes Luftpaket (bzw. bei den Sondenaufstiegen bei Wyoming und in den WZ-Karten das aus den untersten 500m T/TP-gemittelte Luftpaket), der SI hingegen von 850/700mb gehoben. Der SI erweist sich somit als praktisch im Gebirge, wo die Bodenwerte untertags stark variieren können. Außerdem ermöglicht Orographie ein Aufsteigen oberhalb einer stabilen Talatmosphäre, z.B. bei Kaltluftadvektion im Tal oder nächtlicher entkoppelter Konvektion.

Beim Augusthochwasser 2005 zeigte der SI schwach positive bis leicht negative Werte

In der Folge waren die Niederschläge im Bereich der Front und des Staus/Aufgleitens konvektiv durchsetzt, mit Gewittern im Alpenvorland und in der Steiermark (21.8.) und Schauerzellen inneralpin und am Alpenrand.

Die Schichtung war in der unteren Troposphäre feuchtneutral, darüber feuchtlabil ,mit leichter potentieller Instabilität zwischen 700hPa und 850hPa.

Bei weiteren Gewitterindizes (z.B. Total-totals, Thompson-Index, K-Index), aber auch Scherungsindizes (Supercell composit parameter, significant Tornado parameter, Craven-Index...) unbedingt beachten, aus was sie zusammengesetzt sind. Je mehr Variablen miteinfließen, umso größer ist die mögliche Bandbreite der Werte.

Bei der modernen "zutatenbasierenden" (Feuchte, Labilität, Hebung, Windscherung) Gewittervorhersage wird bewusst weitgehend auf Indizes verzichtet, sie dienen lediglich als ein erster Überblick oder als Absicherung. Gerade als Laie ist es ratsam, NICHT mit Indizes zu beginnen, da sie dazu verleiten, sich nicht mit den synoptischen Karten auseinanderzusetzen. Es ist noch kein Meister vom Himmel gefallen, aber mit Indizes alleine kann man ziemlich danebenhauen und zudem sehr faul werden.

4) Schlussbemerkung :

Diese Aufzählung hier ist nicht vollständig, Spezialfälle und die Rolle von Labilität und Scherung bei der Organisation von Gewittern hab ich hier weggelassen. Es soll lediglich als grobe Übersicht dienen, auf was man grundsätzlich bei der Vorhersage von Gewittern achten sollte. Besonders wichtig ist mir hierbei, sich nicht zu sehr auf die CAPE-Karten zu versteifen, sondern die Scherung miteinzubeziehen.

Zum Abschluss möchte ich noch auf die GFS-Modelltopographie verweisen

GFS rechnet keinen geschlossenen Alpenbogen, sondern zwei große Hügel mit 1800m bzw. 2200m (im Westalpenbereich) Höhe. Täler in den Alpen sind dabei nicht vorhanden, die Ostalpen in Österreich fehlen ganz. Auch sonst ergeben sich größere Unterschiede, nicht nur im Alpenraum, sondern generell (man beachte z.B. Schottland).

Die reale Topographie unterscheidet sich also wesentlich von der Modelltopographie, was man gerade bei Karten im Mitteleuropaausschnitt, die eine höhere Auflösung suggerieren, beachten muss. Gerade Bodenwind-, Temperatur-, Taupunkts-, und Labilitätskarten sind hier sehr mit Vorsicht zu genießen.