Gewitterarten

Luftmassengewitter

Die schwächste Art von Gewittern, sozusagen gerade mehr als ein Schauer, ist das "gemütliche" Luftmassengewitter. Eine sommerliche Luftmasse ist bis zum oberen Ende, bis zur Troposphäre durchgeheizt und weist eine gewisse Labilität auf. Diese ist aber nicht gerade stark, Cape Werte sind üblicherweise unter 1000 J/kg aufsteigender Luft. Außerdem fehlt im allgemeinen ein wichtiges Ingrediens zu bösen Unwettern: Die Windscherung, also verschiedene Richtung / Geschwindigkeiten der Winde verschieden hoher Luftmassen die gut zur Organisation von Gewittern beitragen kann. Kleinere, aufgeheizte Luftmassenpakete steigen auf, Cu congestus, schwache Cumulonimben bilden sich. Üblicherweise schaffen es Gewitter unter diesen Bedingungen nicht heftig zu werden, es sind weder große Regenmengen noch bedeutender Hagel, schwerer Sturm oder sonstige Gefahren zu erwarten.

Gefahren : Blitzschlag, Hagel <2cm, Sturmböen bis 80km/h

Winterliches Kaltluftmassengewitter

In einer sehr höhenkalten Luftmasse, können stark abwindbetonte, schnell ziehende Zellen entstehen. Diese sind durch die niedrigere Tropopauseninversion zwar vergleichsweise flach, nichtsdestotrotz unter Umständen intensiv. Da Höhenwinde mit nach unten transportiert werden, sind Orkanböen möglich, außerdem extrem dichter Graupel / Schneefall möglich, einhergehend mit Behinderungen im Straßenverkehr.

An warmen Gewässern, mit entsprechend höherer Temperaturdifferenz Boden – Höhenluft, können sich außerdem Wasserhosen bilden, auch hier spielt Scherung eine wichtige Rolle. In vielen Regionen Westenglands, Schottlands, Norddeutschlands sowie am Bodensee entstehen die meisten der dort recht häufigen Tornados aus diesen Wetterlagen.

Gefahren: Sturmböen bis 120km/h, Schnee/Graupelrate >5cm/min möglich

Tropisches Luftmassengewitter

Nahe verwand mit herkömmlichen Einzelzellen, aber Entstehung aus sehr heißen, feuchten Luftmassen (TP. ~ 20°C, Temp. ~30°C). Diese Einzelzellen weisen aufgrund der energiegeladenen Luft einen starken Aufwind auf, die Capes können dabei auf gewaltige Werte steigen, 2000 J/kg Luft und mehr sind möglich. Zugleich gibt es aber verhältnismäßig schwache Abwinde, da sie durch die adiabatische Erwärmung beim Herabstürzen so warm werden, dass sie das Gewitter kaum verstärken können. Weiters fehlt im allgemeinen eine ausgeprägte Windscherung. Dadurch gibt es einfach keine das Gewitter organisierende Zutat, welche sowohl Rotation (Superzellen) induzieren kann, als auch die Auf- und Abwindbereiche trennt, ordnet, dadurch für längere Lebensdauer sorgt. Typische Erscheinungen sind: Sehr starke Niederschlagsaktivität, warmer Regen, kein oder kaum Hagel. Außerdem hohe Zahl an Blitzen.

Tornados sind aus dieser Art relativ selten, auch Böenfronten und folgende geradlinige Stürme kommen kaum vor.

Gefahren: Blitzfluten, Muren, Blitzschlag

Multizellengewitter

Mehrere Einzelzellen in verschiedenen Bildungsstadien vereinigen sich zu einem größeren, länger lebenden Komplex. Diese Gewitter können bei langsamer Zugrichtung zu deutlichen Niederschlägen und auch nicht unerheblichem Hagel führen, Tornados sind aber mit Ausnahme der winterlichen Kaltluftmasse über warmen Gewässern selten.

Zudem können sie im Extremfall einige Stunden lang andauern, bedingt durch ihre hohe Anzahl an Auf- und Abwindpaaren (fünf und mehr möglich), und kleinräumige Fallwinde (Downbursts) erzeugen.

Gefahren: Blitzfluten, Überschwemmungen, Hagel bis 3cm, Sturmböen bis 120km/h, Blitzschlag

Kaltfrontgewitter

Diese Gewitterart ist eigentlich nicht sehr heterogen, man sollte sie eher in verschiedene Arten aufteilen. Ein Frontgewitter einer stärkeren Kaltfront, welche auf wenig energiegeladene Luft (z.B. 25°C, TP. 12°C) trifft, ist noch recht unauffällig. Typisches Erscheinungsbild: Längliches Gewitter, meist mehrere nebeneinander, nicht verbunden. Beim Durchzug dieser Gewitterlinie kommt es zum Durchmarsch einer Böenfront, heftige geradlinige Winde, gefolgt von Regen, später eventuell Hagel. Eine kurze Dauer und verhältnismäßig geringe Stärke machen dieses Gewitter eher unauffällig.

Je stärker die Front wird, je schneller die Front durchzieht, je wärmer die Luftmasse davor ist, desto heftiger werden die Ereignisse. Außerdem bringt eine Kaltfront gerne einen kräftigen Windsprung mit sich. Dieser kann zu massiver Scherung führen. Am gefährlichsten ist die Kombination aus mehreren verschieden ziehenden Luftschichten, immer um ca. 90° zueinander versetzt. Dies kann stehende Gewitter (Schäden durch Dauer), Superzellen (siehe unten) und weiträumige Downburst auslösen.

Ebenso sind sogenannte "Bow Echos" möglich, das sind durch Downbursts bogenförmig geblasene Gewitter, die oftmals extrem heftige Winde hervorrufen - besonders langlebige Fälle heißen "Derechos" (span., sprich "Dearetschos").

Im Falle einer gut aufgeheizten, tropischen Luftmasse (an der Front extremste Capes über 5000 J/kg aufsteigender Luft möglich) ist eine Böenfront mit Orkanstärke, schwerer Hagel und sehr starker Regen, verbunden mit einer massiven Anzahl an Blitzen, oft bereits im noch trockenen Aufwindbereich (Brandgefahr) möglich. Und an Verwirbelungen können kleinräumige Gustnados (zählen offiziell zu den Tornados), aber auch ganze Superzellen auftreten (s.u.). Die Organisation einer Front zu einer so über die Landschaft rasenden Gewitterwalze stellt eine „Squall Line“ dar, ein sehr gefährliches Gewitterphänomen, auch bedingt durch das Auftreten von Superzellen, häufig am Süd- oder Nordende der Line, teils auch isoliert, der Gewitterlinie benachbart.

Gefahren: Sturmböen bis 120km/h (bei eingelagerten Downbursts bis 200km/h möglich), Superzellen, Gustnados, Hagel bis 4cm, Überschwemmungen, Blitzschlag

Warmfrontgewitter

Meist bringt eine Warmfront Stabilisierung, gemütliches Aufgleiten, Nimbostratus und Dauerregen. Allerdings ändert sich dies im Sommer wenn eine Warmfront in mittleren Höhen auch am Boden feuchtheiße Luft, dem Muster nach subtropisch bis tropisch, herbeiführt, diese Luftmasse aber nicht bis an die Troposphärengrenze reicht. Die verbleibende Höhenkaltluft lässt dann schwere Gewitter entstehen, es können sich sogar kaltfrontartige Squall Lines bilden, im Falle des sogenannten „Rückläufig werden der Warmfront“. An diesen, besonders aber aus einzelnen Zellen, können sich wiederum Superzellen bilden - dies ist eine typische Lage für großes Wetterunbill.

Gefahren: wie Kaltfrontgewitter, zusätzlich oft stationäre Zellen und damit Blitzfluten möglich

Superzellen

Wohl die Königin aller Gewitterzellen!

Definition: wenn die Zelle (bzw. das Aufwindfeld) für mindestens 15 Minuten Rotation aufweist (also mind. eine viertel Stunde ein rotierendes Aufwindfeld, eine Mesozyklone, besitzt), ist es eine Superzelle - unabhängig von der Höhe (kann 5km, aber auch fast 20km Höhe erreichen) und dem Durchmesser (zwischen wenigen Kilometern und fast 50km).

Wenn sowohl Aufwind als auch Abwind stark sind (oben sehr kalt, unten sehr warm) ist die Gefahr extremer Gewitter gegeben. Unter der Voraussetzung sehr feuchter, heißer Luft am Boden, reicht wie beschrieben 1.) Eine Kaltfront, 2.) eine Warmfront, 3.) Reste an Höhenkaltluft, oder das Hereindrücken dieser über die Höhenströmung, für die Bildung von Superzellen aus.

Eine weitere Ursache kann eine „Dryline“ sein. Feuchtheiße Luft trifft auf trockene, gleich warme. Die trockene Luft, schwerer als die feuchte, löst Konvektion aus, die typische Hitzeinversion - das Cape wird gebrochen. Und als 5. Variante gibt es winterliche Superzellen, die aufgrund extremer Höhenkaltluft über warmen Meer entstehen können.

Natürlich darf nicht vergessen werden, dass die Labilität zwar die Energie liefert, aber weitere Zutaten vonnöten sind, um Superzellen auszulösen. Ohne scherende, also in verschiedene Richtungen ziehende Winde in verschiedenen Höhen, bilden sich selten Superzellen, sehr starke Windscherung ermöglicht hingegen Superzellen bei sonst sehr ungünstigen Bedingungen. Eine Kontrolle der Höhen- / Bodenwindrichtungen auf den Wetterkarten (Isobaren bzw. Druckflächenhöhenlinien) ist für eine Gefahrenprognose auf jeden Fall hilfreich, KF wie auch WF bieten eine solche Windscherung häufig durch die Böenlinie selbst.

Es gibt keine Grundregel wo und wann Superzellen besonders stark und häufig entstehen können, sowohl in Gewitterclustern als auch als Einzelgewitter können diese Monster entstehen. Der Cluster bietet den Vorteil einer zusätzlichen frontalen Aktivierung einer Luftmasse, der Nachteil: große Konkurrenz; eine alleinstehende Superzelle muss mit etwas weniger freiwerdender Energie durch das Aufsteigen der Luftmassen auskommen, kann jedoch die Luft aus mehreren 100 km² für sich alleine verwenden. Hier wird dann die leichte Warmluftinversion, welche die Gewitterbildung behindert, zum großen Freund eines extremen Unwetters.

Wenn im Laufe des Nachmittags an einer Stelle die kritische Temperatur, sei es durch Aufheizung unten oder ganz schwache Abkühlung oben, erreicht wird, bricht an dieser Stelle die warme Luft nach oben; bald nach Bildung einer normalen heftigen Gewitterzelle, welche immer mehr Luft ansaugt, schießt Kaltluft von oben nach unten, verstärkt durch zusätzliche Hebung das System; in dem Moment wo einerseits angesaugte Warmluft, andererseits fallende Kaltluft ins Spiel kommt, kann sich die Zelle in Drehung versetzen. Nötig sind hierzu entweder Turbulenzen durch die Topographie der Landschaft, Störung und Ablenkung von Auf- und Abwinden, oder eine Windscherung, d.h. die Höhenluft kommt aus einer anderen Richtung als die Bodenluft. Besonders wirksam ist hier ein rechter Winkel, oder (wie schon erwähnt) mehrere Luftschichten verschiedener Richtung übereinander.

Ähnliches geschieht auch in den eingebetteten, zu großen Systemen gehörenden Zellen. So manche heftige Squalline entwickelt sich zu einer Perlschnur aus aneinandergereihten Superzellen. Tornadoausbrüche größerer Art, in großen Teilen eines Kontinents und über Tage hinweg, sind dann zu erwarten.

Das besondere an der Drehung der Superzelle ist, dass diese Bewegung Auf- und Abwinde ordnet, das System also zu einer Art Wärmekraftmaschine umwandelt. Wärme wird in Wind verwandelt. In solchen Komplexen können Auf – und Abwinde 100m/s überschreiten. Außerdem wird die Superzelle langlebig. Ein hoch geordnetes System kann solange existieren, bis es sich entweder selbst von einer Energiequelle trennt (z.B.: Kaltluft schnürt Warmluftzufuhr ab), oder bis die Energie weiträumig verbraucht ist, was viele STUNDEN dauern kann.

Die Drehung der Superzelle lässt außerdem Tornados sehr wahrscheinlich werden. Abwinde stören den Einstrom der warmen Luft, lenken diese ab, das System kommt immer mehr in Drehung. Solange, bis der Aufwind um ein selbstgeschaffenes Luftdruckminimum wirbelt. Tornados sind empfindlicher gegen Störung der Aufwindzufuhr als Superzellen, dennoch können sie im Extremfall eine Stunde und länger übers Land ziehen, die durchschnittliche Lebensdauer liegt jedoch bei weniger als 10 min. Superzellen können auch während zyklusartiger Verstärkung mehrere Male Tornados produzieren.

Während ihrer Entwicklung weisen viele Superzellen 3 Stadien auf, die sich in Form eines Zyklus auch wiederholen können: schnelles Einsetzen der Drehung, noch bevor das Gewitter niederschlagsreich wird, erzeugt eine „LPS“ = „Low Precipitaion Supercell“ , also eine Superzelle mit allen typischen Details der Form, aber ohne, oder nur mit geringem Niederschlag. Dieser kann nichtsdestotrotz bereits als großer Hagel vorliegen. Im Falle dieser Zelle gibt es noch wenige Abwindbereiche, der Niederschlag bleibt im Aufwindbereich gefangen, tanzt im Bärenkäfig „Bears Cage“ im Kreis.

Sobald die Wasserlast, die Last der Höhenkaltluft zu schwer wird, bricht diese an einer Stelle durch, eine „klassische“ Superzelle hat sich entwickelt. Mit dem verstärkten Mitspielen der Kaltluft bekommt auch die Zelle einen erneuten Schub Energie, verstärkt sich, erreicht eine sehr große Wahrscheinlichkeit Tornados zu entwickeln. In weiterer Folge balancieren sich Auf und Abwinde gut aus, eine breite Zone extremer Niederschläge bildet sich, welche das Aufwindfeld auch vollständig umgeben kann – die Zelle hat den „HP“ = „High Precipitation“ Status erreicht.

Langlebige Superzellen verlieren in einer Art Zyklus dann langsam an Kraft, da die ausströmende Kaltluft dominant wird und damit die Warmluft zu sehr behindert. Bevor die Zelle jedoch zusammenfällt, kann sich eine erneute Warmluftzufuhr etablieren. Die Zelle, die nun viel Wasser ausgeregnet hat, wird wiederum trockener, da der erneute starke Aufwind den Regen im Kreis führt... (Meist wird aber nur der „klassische“ Zustand wieder erreicht.)

Im Falle sehr trockener Höhenluft kann eine Zelle auch im LP Status verweilen, oder sollte sich eine bereits ausgeprägte Einzelzelle weiterentwickeln, die Superzelle in HP starten.

Wie an Squallines können Superzellen Bow Echos hervorrufen (sind oft auch die Verursacher in den Gewitterlinien), die sehr zerstörerisch sein können.

Auch hier ist wiederum das organisierte Auftreten von Superzellen gefährlicher. Auch wenn die Konkurrenz die Zellen etwas behindert, große Cluster aus normalen aber heftigen Gewitterzellen, gemischt mit Superzellen, sind besonders gefährlich. Mehrere lange andauernde Unwetter hintereinander sind möglich, große Tornadoausbrüche dito. Als zusätzliche Gefahr können bei verbreitet extremen Niederschlägen großräumige schwere Überflutungen und große Schäden an der Infrastruktur folgen.

Gefahren: Orkan – egal ob in Form von Tornados oder heftigen Downbursts (Tornadostärke möglich); Hagel > 10cm möglich, sowie extreme Hagelmengen, Schichtdicke lokal bis zu einem Meter; Extreme Niederschlagsmengen - Blitzfluten, Muren, großflächige Überschwemmungen; hohes Blitzschlagrisiko, auch am trockenen Rand der Zelle

MCS und MCC

Diese werden nach ihrer Größe eingeteilt.

Kleiner: "MCS" = „Mesoscale Convective System“
Größer: "MCC" = „Mesoscale Convective Complex“

MCC: Wolkentoptemperatur < -32°C, Ausdehnung >100 000 km² sowie zumindest 50 000 km² Wolkentoptemp. < –52°C

Diese Kriterien müssen für >6h zutreffen, außerdem sollte das Verhältnis Breite zu Länge 0,7 nicht unterschreiten.

MCS: Ungenau definiert. Steht in der Größe und Intensität zwischen einem Multizellengewitter und einem MCC; Sowohl MCS, als auch MCC enthalten aufgrund der extremen allgemeinen Bedingungen häufig Superzellen.

Gefahren: Blitzfluten, Überschwemmungen, länger anhaltender Hagel; bei eingelagerten Superzellen: siehe oben