Dienstag, 25. August 2015

Multizellengewitter am 14. August 2015

Synoptische Ausgangslage

Am 14. August um 12 UTC lag Luxemburg auf der Vorderseite eines negativ geneigten und langwelligen Höhentroges unter einer südlichen Höhenströmung, wobei sich der primäre Trog von Grönland bis nach Großbritannien erstreckte und der Sekundärtrog befand sich über Frankreich, welcher aus der Eingliederung eines Cut-Offs hervorging (Abb. 1, Mitte). Mit dem Trog gelangte allmählich kühlere Luft nach Westeuropa, so dass die 10°C-Isotherme in 850 hPa in der Nacht auf den 15. August die Großregion erreichte (Abb. 1, links). Quasi-geostrophische Hebungsantriebe lieferte ein kurzwelliger Randtrog über Zentralfrankreich an der Südflanke des Langwellentroges, der hauptsächlich in 300 hPa gut ausgeprägt war und bis 18 UTC in den Nordosten Frankreichs zog. Dessen Vorderseite griff dann mit mäßiger differentieller PVA sukzessiv auf die Großregion über und außerdem korrespondierte dieser Randtrog mit einer schwachen positiven PV-Anomalie. 

Abb. 1: Höhenanalysen des amerikanischen Wettermodells GFS vom 14.08.15 um 12 UTC: 850 hPa (links), 500 hPa (Mitte) und 300 hPa (rechts). Die dicken schwarzen Linien stellen das Geopotential (in gpdam) dar und die weißen durchgezogenen und gestrichelten Linien (rechts) die horizontale Divergenz (in 10-5 1/s). Die Farbflächen links und in der Mitte entsprechen der Temperatur (in °C) und rechts der horizontalen Windgeschwindigkeit (in kn). Quelle: www1.wetter3.de/Archiv/.
Im Bodendruckfeld war das zum Langwellentrog korrespondierende Zentraltief über Island positioniert und ein weiteres Tief lag über der westlichen Nordsee.  Die Warmfront des Nordseetiefs verlief über dem Nordosten Deutschlands und Polen, wobei sich die recht schwierig zu identifizierende und wellende Kaltfront über Belgien und Ostfrankreich be-fand. Diese Frontalzone überlappte sich somit teilweise mit der Vorderseite des oben erwähnten Randtrogs.  

Abb. 2: Ausschnitt aus der Bodenanalysekarte vom 14.08.15 um 12 UTC. Quelle: Deutscher Wetterdienst. 
Die vertikale Verteilung der Feuchte und die thermische Vertikalstruktur sowie das vertikale Windprofil der Troposphäre im Bereich direkt vor der Kaltfront werden nun näher untersucht. Dabei wird der 17 UTC Radiosondenaufsteig aus Idar-Oberstein (ca. 60 km östlich von Wasserbillig) herangezogen (Abb. 3). Dieser zeigte eine relativ gut durchmischte Grenzschicht bis in etwa 1400 m Höhe und die freie Atmosphäre besaß einen relativ hohen Feuchtegehalt bis hin zur Tropopause (ausfällbares Niederschlagswasser ~ 30 mm), die in rund 11,4 km Höhe lag. Da die Temperaturabnahme-rate in der unteren Hälfte der Troposphäre nicht allzu hoch war (Lapse Rate von 6°C pro km zwischen 850 und 500 hPa), ließ sich nur eine schwache Labilität verzeichnen. ML CAPE betrug rund 120 J/kg (SB CAPE ~ 270 J/kg) und ML CIN belief sich auf etwa -60 J/kg (SB CIN ~ -30 J/kg). Die Geschwindigkeitsscherung des Horizontalwindes war hingegen stärker ausgeprägt (beispielweise 11 m/s zwischen 0 und 2 km Höhe),  jedoch stark variierend in den unter-schiedlichen Troposphärenschichten.
Zusammenfassend kann auf Basis der gesamten synoptischen Ausgangssituation schlussgefolgert werden, dass es zu einer Überlappung von niedriger Labilitätsenergie, moderater Windscherung und synoptischskaligen Hebungsimpulsen kam. Demnach war ein gewisses Risiko für konvektive Entwicklungen mit einem etwas höheren Grad an Organisation gegeben. 

Abb. 3: Schräges T-log(p)-Diagramm des 17 UTC Radiosondenaufstiegs aus Idar-Oberstein vom 14.08.15. Die rechte Zustands-kurve ist der Temperaturverlauf und die linke gestrichelte Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben den Diagrammen sind die Windpfeile für die entsprechenden Höhen angegeben. Die graue Aufstiegstrajektorie entspricht einem gehobenen Luftpaket, das die mittleren Temperatur- und Feuchtewerte der untersten 50 hPa besitzt. ML CAPE ist durch die rote Fläche dargestellt und die blau markierte Fläche entspricht ML CIN. Erstellt mit RAOB.

Ablauf des konvektiven Wettergeschehens

Zwischen 15 und 16 UTC kam es hauptsächlich über dem Südosten der Champagne-Ardenne und über dem Westen von Lothringen entlang des konvergenten Windfeldes im Bereich der Kaltfront bzw. an der Vorderseite der positiven PV-Anomalie zur Auslöse von hochreichender Feuchtekonvektion, die im weiteren Verlauf deutlich im sichtbaren Satellitenbild zu erkennen war (Abb. 4, links). Während der nordostwärtigen Verlagerung dieser anfangs noch unorganisierten Gewitterzellen, kam es vereinzelt zu Abschwächungen und konvektiven Neuentwicklungen (Abb. 4, rechts). 
Abb. 4: RGB-Satellitenbild vom 14.08.15 um 17:30 UTC und detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 14.08.15 zwischen 15:00 und 18:00 UTC. Quellen: MeteoGroup, nowcast GmbH.
Zwischen 18:30 und 19:00 UTC konnte die Entwicklung einer kompakten linienfömirgen Gewitterzelle nordwestlich von Metz beobachtet werden (Abb. 5, links). Diese gut organisierte Multizelle behielt ihre Struktur auf ihrem Weg in den Süden Luxemburgs bei und die Zelle nahm eine leichte Bogenform an. Im Großraum Kayl und Bettemburg sorgte dieses Gewitter für ein lineares Starkwindereignis (98 km/h in Bettemburg, Quelle: Kachelmann GmbH), dessen Ursache an dieser Stelle nicht vollends geklärt werden kann (mögliche Gründe: "Eindringen" trockener mittel-troposphärischer Luft in die Zelle wegen der Nähe zur PV-Anomalie, Ausbildung eines sehr kurzlebigen und kleinskaligen Rear-Inflow Jets). In den genannten Regionen wurden laut Augenzeugenberichten vereinzelt leichte bis mäßige Sachschäden beobachtet. Nördlich der Hauptstadt desorganisierte und schwächte sich diese Gewitterzelle allmählich ab.

Abb. 5: Niederschlagsradarbilder vom 14.08.15 um 19:00 UTC (links) und 19:50 UTC (rechts). Quelle: MeteoGroup.
Etwa zur gleichen Zeit überquerten weitere mehrzellige Gewitter die belgische Provinz Luxemburg (Abb. 5, links). An der Ostflanke dieses Gewitterherdes bildete sich dabei eine kompakte Multizelle aus, die zwischen 19:00 und 20:15 UTC über den Norden des Großherzogtums zog  (Abb. 5, rechts), ohne dabei auffällige Radarsignaturen aufzuzeigen.

Abb. 6: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 14.08.15 zwischen 18 und 21 UTC. Quelle: nowcast GmbH.
Die Blitzaktivitäten waren generell moderat (Abb. 6) und die beiden analysierten Gewitterzellen sorgten stellenweise für markante Niederschlagsmengen. Innerhalb einer Stunde fielen in Ulflingen 22 mm Regen, in Huldingen 21 mm, in Eschdorf 19 mm, in Reuler 16 mm und in Bettemburg 15 mm (Quellen: Kachelmann GmbH, ASTA).
Abschließend folgen ein paar visuelle Eindrücke des Gewitters über Südluxemburg:

Ausgeprägte Böenfront, Cumulonimbus Arcus (Standort: Peppingen)


Montag, 24. August 2015

Mehrzellige Gewitter am 13. August 2015

Synoptische Ausgangslage

Am 13. August um 12 UTC erstreckte sich ein Höhenrücken von Algerien über Italien bis nach Polen, so dass Mittel-europa unter hohem Geopotential lag (Abb. 1, Mitte). Über der Biskaya war ein Cut-Off zu finden, welcher im weiteren Verlauf aufgrund der allmählichen Verbindung mit dem Höhentrog bei Island eine negative Neigung erfuhr. Da-zwischen lag die Großregion unter einer südlichen Höhenströmung, die für leichte Warmluftadvektion sorgte, so dass die 15°C-Isotherme um 18 UTC bis zur deutschen Nordseeküste vorstieß. Im Allgemeinen waren die ober-troposphärischen Winde im Randbereich des Cut-Offs nicht besonders stark, da nur sehr schwache Baroklinität in der mittleren Troposphäre vorhanden war. Demzufolge konnte an der Südflanke des Cut-Offs ein schwacher Jetstream analysiert werden (Abb. 1, rechts). 

Abb. 1: Höhenanalysen des amerikanischen Wettermodells GFS vom 13.08.15 um 12 UTC: 850 hPa (links), 500 hPa (Mitte) und 300 hPa (rechts). Die dicken schwarzen Linien stellen das Geopotential (in gpdam) dar und die weißen durchgezogenen und gestrichelten Linien (rechts) die horizontale Divergenz (in 10-5 1/s). Die Farbflächen links und in der Mitte entsprechen der Temperatur (in °C) und rechts der horizontalen Windgeschwindigkeit (in kn). Quelle: www1.wetter3.de/Archiv/.
Im Bodendruckfeld lag korrespondierend zum Höhentief über der Biskaya ein amorphes Tief über Frankreich, wobei sich im Laufe des späten Nachmittags und des Abends eine zonale Tiefdruckrinne vom Ärmelkanal über Belgien bis in den Südosten Deutschlands ausbildete. Darin eingelagert lag ein Frontensystem mit einer Warmfront (über den Niederlanden und Norddeutschland) und einer leicht wellenden Kaltfront (über Westfrankreich und dem Balearen-Meer). Im Warmsektor befand sich eine bodennahe Windkonvergenz, die auf die Großregion übergriff (Abb. 2).  

Abb. 2: Ausschnitt aus der Bodenanalysekarte vom 13.08.15 um 12 UTC. Quelle: Deutscher Wetterdienst.
Die vertikale Verteilung der Feuchte und die thermische Vertikalstruktur sowie das vertikale Windprofil der Troposphäre im Bereich der in der Großregion präsenten Luftmasse werden nun näher untersucht. Dabei wird der 11 UTC Radiosondenaufsteig aus Idar-Oberstein (ca. 60 km östlich von Wasserbillig) herangezogen (Abb. 3). Dieser zeigte eine feuchte und gut durchmischte Grenzschicht bis in 900 hPa (mittleres Mischungsverhältnis ~ 12 g/kg) und oberhalb davon war die untere Troposphäre etwas trockener geschichtet. Zwischen 900 und 700 hPa betrug die Temperatur-abnahmerate (Lapse Rate) rund 8°C pro km. Generell besaß die gesamte Troposphäre einen relativ hohen Feuchtegehalt (ausfällbares Niederschlagswasser ~ 33 mm), wobei ein markanter Einschub trockener Luft im Bereich von 400 hPa zu verzeichnen war. Die Tropopause lag in etwa 13 km Höhe. Insgesamt resultierte aus diesem bedingt labil geschichteten Vertikalprofil ein ML CAPE von 560 J/kg (SB CAPE ~ 1360 J/kg) und ein ML CIN von -180 J/kg (SB CIN ~ -85 J/kg). Die hochreichende Windscherung war hingegen nur schwach ausgeprägt (12 bis 14 kn in ca. 6 km Höhe).
Zusammenfassend kann auf Basis der gesamten synoptischen Ausgangssituation schlussgefolgert werden, dass an diesem Tag ein erhöhtes Risiko für das Auftreten von hochreichender Feuchtekonvektion vorherrschte.

Abb. 3: Schräges T-log(p)-Diagramm des 11 UTC Radiosondenaufstiegs aus Idar-Oberstein vom 13.08.15. Die rechte Zustands-kurve ist der Temperaturverlauf und die linke gestrichelte Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben den Diagrammen sind die Windpfeile für die entsprechenden Höhen angegeben. Die graue Aufstiegstrajektorie entspricht einem gehobenen Luftpaket, das die mittleren Temperatur- und Feuchtewerte der untersten 50 hPa besitzt. ML CAPE ist durch die rote Fläche dargestellt und die blau markierte Fläche entspricht ML CIN. Erstellt mit RAOB.

Ablauf des konvektiven Wettergeschehens

Bereits im Verlauf des Nachmittags (13 bis 14 UTC) entwickelten sich mehrere Gewitterherde entlang einer Konvergenz bzw. Bodenrinne südlich der belgisch-französischen Grenze, die sich zu einer mesoskaligen Gewitterlinie organisierten. Dieser lineare und sehr blitzaktive MCS zog mit teils bogenförmigen Segmenten, konvektiven Neuentwicklungen an dessen Ostflanke und nordwestlicher Zugrichtung über Belgien hinweg (Abb. 4, links). Über dem Großherzogtum fielen diese Neuentwicklungen jedoch wesentlich schwächer aus als über belgischem Boden (Abb. 4, rechts). Dennoch produzierten die konvektiven Zellen zum Teil starke Abwinde, so dass es lokal für starke bis stürmische Böen reichte (Quelle: Kachelmann GmbH), wie z.b. in Petingen (67 km/h) un Steinfort (61 km/h).

Abb. 4: RGB-Satellitenbild vom 13.08.15 um 16.30 UTC (links oben), Niederschlagsradarbild vom 13.08.15 gegen 16 UTC (links unten) und detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 13.08.15 zwischen 15:00 und 18:00 UTC (rechts). Quellen: MeteoGroup, Keraunos, nowcast GmbH.
Zwischen 18 und 19 UTC kam es dann über dem Nordosten von der französischen Region Lothringen zur erneuten Auslöse von Konvektion. Die dort entstandenen Gewitter nahmen während der weiteren nordwestwärtigen Verlagerung in Richtung Südluxemburg mehrzellige Strukturen an (Abb. 5, Mitte). Gegen 19:30 UTC erreichten die Gewitter mit mäßiger Blitzaktivität, und ohne einen allzu hohen Grad an Organisation aufzuzeigen, den Südwesten Luxemburgs, wobei sich die elektrische Aktivität nach dem Eintreffen allmählich abschwächte (Abb. 5, links). Zur gleichen Zeit konnten konvektive Neuentwicklungen im Bereich der Hauptstadt beobachtet werden, woraus weitere schwache Multizellengewitter hervorgingen, die in den Nordwesten Luxemburgs zogen (Abb. 5, Mitte und rechts). 

Abb. 5: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 13.08.15 zwischen 19:00 und 21:30 UTC (links) und Niederschlagsradarbilder vom 13.08.15 um 19:30 UTC (Mitte) und um 20:00 UTC (rechts). Quellen: nowcast GmbH, MeteoGroup. 
Während der Passage der Gewitter konnten lokal markante Niederschlagsakkumulationen verzeichnet werden. Innerhalb von 9 Stunden (13.08. 15 UTC bis 14.08. 00 UTC) fielen beispielweise in Wiltz 24 mm Regen, doch im Allgemeinen lagen die 9-stündigen Niederschlagsmengen in weiten Teilen Luxemburgs zwischen 5 und 15 mm (Quelle: Kachelmann GmbH, ASTA).
Abschließend folgen ein paar visuelle Eindrücke der Blitzaktivitäten dieser Mehrzellengewitter:




Sonntag, 23. August 2015

Frontgewitter am 07. und 08. August 2015

Synoptische Ausgangslage

Am 07. August um 18 UTC reichte ein umfangreicher Höhenrücken von Südwesteuropa bis nach Osteuropa, wobei sich ein Drehzentrum über der Ukraine und Weißrussland ausbildete. Ferner befand sich ein Höhentrog über dem Seegebiet zwischen Island und den Britischen Inseln, wobei südlich davon ein langwelliger Sekundärtrog über der Biskaya positioniert war (Abb. 1, Mitte). An der Rückseite des Rückens bzw. an der Vorderseite der beiden Tröge verlief sowohl in unteren als auch in höhreren Troposphärenschichten eine barokline Zone (Abb. 1, links) und entsprechend erstreckte sich der polare Jetstream von der Biskaya über die Nordsee bis nach Nordskandinavien (Abb. 1, rechts). Somit lag die Großregion unter einer straffen südwestlichen Höhenströmung, die nahezu geradlinig verlief, so dass quasi-geostrophische Hebungsantriebe weitgehend fehlten. 

Abb. 1: Höhenanalysen des amerikanischen Wettermodells GFS vom 07.08.15 um 18 UTC: 850 hPa (links), 500 hPa (Mitte) und 300 hPa (rechts). Die dicken schwarzen Linien stellen das Geopotential (in gpdam) dar und die weißen durchgezogenen und gestrichelten Linien (rechts) die horizontale Divergenz (in 10-5 1/s). Die Farbflächen links und in der Mitte entsprechen der Temperatur (in °C) und rechts der horizontalen Windgeschwindigkeit (in kn). Quelle: www1.wetter3.de/Archiv/.
Über Osteuropa lag das zum Höhenrücken korrespondierende Bodenhoch und vor der Westküste Frankreichs weilte ein schwaches Bodentief, welches an den Sekundärtrog gekoppelt war (Abb. 2). Weiterhin verlief ein wellendes Frontensystem von der Iberischen Halbinsel über das westliche Mitteleuropa bis nach Südskandinavien, das eine Luftmassengrenze markierte (Abb. 2). Demzufolge befand sich Luxemburg im Bereich von schwachen Luftdruck-gegensätzen und heißen Luftmassen subtropischen Ursprungs. 

Abb. 2: Ausschnitt aus der Bodenanalysekarte vom 07.08.15 um 18 UTC. Quelle: Deutscher Wetterdienst. 
Die vertikale Verteilung der Feuchte und die thermische Vertikalstruktur sowie das vertikale Windprofil der Troposphäre im Bereich der vor der Wellenfront liegenden Luftmasse werden nun näher untersucht. Dabei wird der 23 UTC Radiosondenaufsteig aus Idar-Oberstein (ca. 60 km östlich von Wasserbillig) herangezogen (Abb. 3), dessen bodennahe Temperatur- und Feuchtewerte jedoch marginal modifiziert wurden (Anpassung an die Bedingungen in Luxemburg). Dieser zeigte eine sehr feuchte, aber flache Grenzschicht bis in etwa 800 m Höhe, mit einem mittleren Mischungsverhältnis von etwa 12 bis 13 g/kg. Oberhalb davon markierte einer starke Inversion den Übergang zu einer gut durchmischten Schicht (Elevated Mixed Layer), die sich mit annähernd trockenadiabatischen Temperaturabnahme-raten bis in etwa 600 hPa erstreckte (Lapse Rate von knapp 26°C zwischen 850 und 600 hPa). Die mittlere und obere Troposphäre war relativ feucht und stabiler geschichtet, mit einem sogenannten CAPE Robber zwischen 500 und 450 hPa. Ferner lag die Tropopause in etwa 13,2 km Höhe. Aus diesem bedingt labil geschichteten Vertikalprofil resultierte ein MU CAPE von rund 1200 J/kg (ML CAPE ~ 700 J/kg) und ein MU CIN von ca. -360 J/kg (ML CIN ~ -400 J/kg). Die stärkste Scherung des Horizontalwindes konnte zwischen 0 und 3 km Höhe verzeichnet werden, wobei die hochreichende Windscherung im Allgemeinen nicht sonderlich stark ausgeprägt war.
Zusammenfassend kann auf Basis der gesamten synoptischen Ausgangssituation schlussgefolgert werden, dass ein erhöhtes Risiko für signifikante konvektive Entwicklungen vorherrschte.

Abb. 3: Schräges T-log(p)-Diagramm des 23 UTC Radiosondenaufstiegs aus Idar-Oberstein vom 07.08.15. Die rechte Zustands-kurve ist der Temperaturverlauf und die linke gestrichelte Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben den Diagrammen sind die Windpfeile für die entsprechenden Höhen angegeben. Die graue Aufstiegstrajektorie entspricht dem gehobenen instabilsten Luftpaket. MU CAPE ist durch die rote Fläche dargestellt und die blau markierte Fläche entspricht MU CIN. Erstellt mit RAOB.

Ablauf des konvektiven Wettergeschehens

Zwischen 14:30 und 15:00 UTC kam es über dem Nordosten der französischen Region Burgund im Bereich einer bodennahen Windkonvergenz zur Auslöse von hochreichender Feuchtekonvektion. Der kräftige Gewitterherd zog im weiteren Verlauf in eine nordöstliche Richtung (Abb. 4, links), wobei in Blécourt (nördlich von Chaumont) während des Gewitterdurchgangs eine konvektive Windböe von 87 km/h registriert werden konnte. Diese Konvektion schwächte sich mit Annäherung an die luxemburgisch-französische Grenze zusehends ab, was vermutlich auf die relativ niedrigen Taupunkte in Lothringen (9 bis 13°C um 17 UTC) und auf keine allzu günstige Windscherung zurückzuführen ist. Über Düdelingen konnte die Blitzaktivität dieser Zelle jedoch für kurze Zeit wieder aufleben (Abb. 4, rechts), was aber schließlich nichts an deren Auflösungstendenz änderte. 

Abb. 4: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 07.08.15 zwischen 14:00 und 17:30 UTC (links) und zwischen 18:00 und 20:00 UTC (rechts). Quelle: nowcast GmbH.
Nordwestlich des gerade beschriebenen Gewitters bildete sich zwischen 15 und 16 UTC ein mittelhohes Bewölkungs-feld (Altocumulus Castellanus) entlang der wellenden Frontalzone (markiert mit einem weißen Pfeil in Abb. 5, links), was möglicherweise auf Hebung in der mittleren Troposphäre zurückzuführen ist. Aus diesem nordostwärts ziehenden Wolkenfeld gingen gegen 17 UTC konvektive Zellen hervor, die zunächst keinen allzu hohen Organisationsgrad aufzeigten. Gegen 19 UTC entwickelte sich leicht östlich der französischen Ortschaft Sedan ein sehr kräftiges Gewitter, welches sich während der weiteren Verlagerung in Richtung Ardennen zunehmend organisierte (stärkere Windscherung wegen der Nähe zum Jetstream) und dabei zeitweise Reflektivitäten von bis zu  65 dBZ (!) aufwies (Abb. 5, rechts). 

Abb. 5: RGB-Satellitenbild vom 07.08.15 um 16:00 UTC und Niederschlagsradarbild vom 07.08.15 um 20:00 UTC. Quelle: MeteoGroup. 
Von größerer Bedeutung für das Großherzogtum waren jedoch konvektive Entwicklungen, die gegen  21:30 UTC über dem Westen von Lothringen im Bereich der Frontalzone ausgelöst wurden. Diese konvektiven Zellen zogen zunächst relativ unorganisiert in Richtung Luxemburg, wobei sich gegen 22:15 UTC linienförmige Strukturen über dem Südwesten Luxemburgs ausbildeten (Abb. 6, links). Dieser Gewitterherd überquerte mit schwacher bis moderater Blitzaktivität und mit Reflektivitäten von bis zu 56 dBZ die breite Mitte des Landes zwischen 22:10 und 23:20 UTC,  Rückseitig dieses mehrzelligen Gewitters zogen weitere schwache Zellen über das Land hinweg, die lokal einige Blitze produzierten (Abb. 6, rechts). Die 6-stündigen Niederschlagssummen (07.08. 19 UTC bis 08.08. 01 UTC) lagen verbreitet zwischen 1 und 8 L/m² (Quelle: Kachelmann GmbH, ASTA). Auch die Windmessungen boten keine Auffälligkeiten. 

Abb. 6: Niederschlagsradarbild vom 07.08.15 um 22:20 UTC (links) und detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 07.08.15 zwischen 21:00 UTC und 23:30 UTC (rechts). Quelle: MeteoGroup, nowcast GmbH.
Abschließend folgen ein paar visuelle Eindrücke dieser Gewitternacht: 



Sonntag, 16. August 2015

Warmlufteinschubgewitter am 19. Juli 2015

Synoptische Ausgangslage

Am 19. Juli um 00 UTC befand sich Luxemburg leicht südlich der mäandrierenden Frontalzone im Bereich einer westsüdwestlichen Höhenströmung (Abb. 1, Mitte). Westlich von Großbritannien lag ein markanter Höhentrog mit Kern über Irland und südöstlich davon zeigte die Höhenströmung über Nordwestfrankreich eine zyklonale Krümmung, die ein starkes PVA-Feld in 500 hPa induzierte, welches auf die Großregion übergriff. Zudem generierte der rechte Eingangsbereich eines sekundären Jetstreaks entlang der Nordseeküste markante Höhendivergenzen über Nord-frankreich, Belgien und Luxemburg (Abb. 1, rechts). Dementsprechend lieferte die vorherrschende Strömungs-konstellation in der mittleren und oberen Troposphäre signifikante quasi-geostrophische Hebungsantriebe.

Abb. 1: Höhenanalysen des amerikanischen Wettermodells GFS vom 19.07.15 um 00 UTC: 850 hPa (links), 500 hPa (Mitte) und 300 hPa (rechts). Die dicken schwarzen Linien stellen das Geopotential (in gpdam) dar und die weißen durchgezogenen und gestrichelten Linien (rechts) die horizontale Divergenz (in 10-5 1/s). Die Farbflächen links und in der Mitte entsprechen der Temperatur (in °C) und rechts der horizontalen Windgeschwindigkeit (in kn). Quelle: www1.wetter3.de/Archiv/.
Im Bodenniveau herrschten im Allgemeinen schwache Luftdruckgegensätze und ein Tiefdruckkomplex befand sich über dem Europäischen Nordmeer und Skandinavien. Dessen Kaltfront schleifte über Mitteleuropa und trennte eine labile und sehr warme Luftmasse im Süden von einer mäßig warmen, stabilen und recht trockenen Luftmasse im Norden. Über Norddeutschland lag ein schwaches Zwischenhoch, wohingegen eine Welle über Frankreich für erhöhte Wetteraktivität sorgte (Abb. 2). 

Abb. 2: Ausschnitt aus der Bodenanalysekarte vom 19.07.15 um 00 UTC. Quelle: Deutscher Wetterdienst.
Die vertikale Verteilung der Feuchte und die thermische Vertikalstruktur sowie das vertikale Windprofil der Troposphäre im Bereich der Warmfront liegenden Hebungszone werden nun näher untersucht. Dabei wird der 00 UTC Radiosondenaufsteig aus Idar-Oberstein (ca. 60 km östlich von Wasserbillig) herangezogen (Abb. 3). Dieser zeigte eine vom Boden ausgehend 500 m dicke, nahezu isotherme Schicht (nächtliche Ausstrahlung der Erdoberfläche) und oberhalb davon lag bis in etwa 550 hPa eine feuchtlabile Schichtung vor (Lapse Rate von ~ 19°C zwischen 850 und 600 hPa). Die obere Hälfte der Troposphäre war annähernd feuchtindifferent geschichtet, wobei sich die Tropopause in rund 12 km Höhe befand. Aus diesem Vertikalprofil ergab sich für ein vom 860-hPa-Niveau pseudoadiabatisch gehobenen Luftpaket ein MU CAPE von ungefähr 450 J/kg und ein MU CIN von etwa -30 J/kg. Das ausfällbare Niederschlagswasser der gesamten Troposphäre belief sich auf 33 mm. Weiterhin betrug die hochreichende Geschwindigkeitsscherung des Windes (DLS) ca. 16 bis 19 m/s und die markante Rechtsdrehung des Windes in den untersten 2000 m (Ekman-Spirale und WLA) sorgte für leicht erhöhte Helizitätswerte (SRH 0-3 km ~ 200 m²/s²).
Zusammenfassend kann auf Basis der gesamten synoptischen Ausgangssituation schlussgefolgert werden, dass es zu einer Überlappung von niedriger Labilitätsenergie (bezogen auf das instabilste Luftpaket), starker Windscherung und signifikanten synoptischskaligen Hebungsimpulsen kam, so dass das Auftreten von markanter hochreichender Feuchtekonvektion möglich war.
Abb. 3: Schräges T-log(p)-Diagramm des 00 UTC Radiosondenaufstiegs aus Idar-Oberstein vom 19.07.15. Die rote Zustandskurve ist der Temperaturverlauf und die blaue Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben den Diagrammen sind die Windfieder für die entsprechenden Höhe angegeben. Quelle: http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html (mit Ergänzungen).

Ablauf des konvektiven Wettergeschehens

Zwischen 00:45 und 01:15 Ortszeit kam es im Bereich der nordfranzösischen Ortschaft Bar-le-Duc (Lothringen) leicht südlich der Warmfront zur Auslöse hochreichender Konvektionszellen (Abb. 4, rechts), die im weiteren Verlauf von einem sich langsam ausbildenden Wolkencluster beherbergt wurden (markiert mit einem weißen Pfeil in Abb. 4, links).

Abb. 4: Infrarotes Satellitenbild mit eingezeichneter Frontenlage um 00:00 UTC (links) und detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) zwischen 22:45 und 00:00 UTC (rechts). Quellen: WetterOnline, nowcast GmbH. 
Der relativ kräftige mehrzellige Gewitterherd (Abb. 5, rechts) überquerte bzw. streifte mit moderater Blitzintensität  den äußersten Süden und Südosten von Luxemburg zwischen 02:45 und 03:45 Ortszeit (Abb. 5, links), ohne dabei einen allzu hohen Grad an Organisation aufzuzeigen. Dabei wiesen die Zellkerne größtenteils maximale Reflektivitäten von bis zu 55 dBZ auf. Über der Nordgrenze des Saarlands konnte sich die Gewitteraktivität deutlich verstärken. 

Abb. 5: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) zwischen 00:00 und 02:00 UTC  (links) und Niederschlagsradarbild um 01:10 UTC. Quellen: nowcast GmbH, MeteoGroup.
Ein zweite, etwas schwächere Gewitterstaffel, die entlang der wellenden Warmfront entstand, zog zwischen 05 und 06 Uhr Ortszeit über die Nordhälfte des Großherzogtums hinweg (Abb. 6, links). Auch diese Gewitterherde besaßen eine mehrzellige Struktur, wobei eine leicht linienhafte Organisation auszumachen war.

Abb. 6: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) zwischen 02:30 und 04:30 UTC (links) und Niederschlagsradarbild um 03:30 UTC (rechts). Quellen: nowcast GmbH, MeteoGroup.
Die über Luxemburg aufgetretene hochreichende Feuchtekonvektion produzierte auf lokaler Ebene zum Teil markante Niederschlagsmengen aufgrund hohen Werten von ausfällbarem Niederschlagswasser. Zwischen 03 und 04 Uhr Ortszeit fielen in Schengen 28 mm Regen, in Remerschen 19 mm und in Remich 17 mm (Quellen: Kachelmann GmbH, ASTA). Während des zweiten Gewitterdurchgangs im Ösling akkumulierten sich in Heinerscheid 20 mm Niederschlag, in Schimpach 19 mm, in Harlingen 17 mm und in Wintger 15 mm (Quelle: ASTA). Im Gegensatz zum Niederschlag konnten keine Auffälligkeiten bei den Windmessungen verzeichnet werden.

Montag, 27. Juli 2015

Warmsektorgewitter am 17. Juli 2015

Synoptische Ausgangslage

Am 17. Juli um 00 UTC war im 500-hPa-Geopotentialfeld ein Höhenrücken zu erkennen, dessen Achse von der Schweiz über die Nordsee bis zu den Shetlandinseln reichte (Abb. 1, Mitte). Wegen der ostwärtigen Verlagerung dieses Rückens geriet Luxemburg zunehmend auf die Vorderseite eines langwelligen Höhentroges, welcher allmählich zwei Drehzentren ausbildete. In der Folge drehte die niedertroposphärische Strömung wieder mehr auf Südwest, so dass die 15°C-Isotherme in 850 hPa bis zur Nordsee vorstieß (Abb. 1, links). Darüber hinaus wies das 850-hPa-Geopotentialfeld einen kurzwelligen Trog über Nordfrankreich auf, der in höheren troposphärischen Schichten nicht vorzufinden bzw. nicht so gut ausgeprägt war. In 300 hPa konnte jedoch in der südwestlichen Strömung eine leichte zyklonale Krümmung über Nordfrankreich verzeichnet werden, die ein Hebungsfeld in Form von leichter PVA induzierte, welches in der zweiten Nachthälfte auf die Großregion übergriff.

Abb. 1: Höhenanalysen des amerikanischen Wettermodells GFS vom 17.07.15 um 00 UTC: 850 hPa (links), 500 hPa (Mitte) und 300 hPa (rechts). Die dicken schwarzen Linien stellen das Geopotential (in gpdam) dar und die weißen durchgezogenen und gestrichelten Linien (rechts) die horizontale Divergenz (in 10-5 1/s). Die Farbflächen links und in der Mitte entsprechen der Temperatur (in °C) und rechts der horizontalen Windgeschwindigkeit (in kn). Quelle: www1.wetter3.de/Archiv/.
Im Bodendruckfeld befand sich eine schwache Hochdruckzone über Osteuropa und Südnorwegen. Bei Irland lag ein Zentraltief, in dessen Warmsektor sich ein kleinräumiges Randtief entwickelte, das vermutlich an den oben erwähnten Kurzwellentrog in der unteren Troposphäre gekoppelt war. Dabei verlief eine nordostwärts ziehende Konvergenzzone in einem Bogen von Südfrankreich bis nach Belgien, die zusätzliche Hebungsimpulse lieferte und an das Randtief gebunden war (Abb. 2). 

Abb. 2: Ausschnitt aus der Bodenanalysekarte vom 17.07.15 um 00 UTC. Quelle: Deutscher Wetterdienst.
Die vertikale Verteilung der Feuchte und die thermische Vertikalstruktur sowie das vertikale Windprofil der Troposphäre im Bereich der im Warmsektor liegenden Hebungszone werden nun näher untersucht. Dabei wird der 00 UTC Radiosondenaufstieg aus Beauvechain (ca. 30 km östlich von Brüssel) herangezogen (Abb. 3). Dieser zeigte eine etwa 300 bis 400 m dicke Bodeninversion und eine hohe Grenzschichtfeuchte mit einem mittleren Mischungsverhältnis von 12 g/kg in den untersten 500 m. Oberhalb der stabilen nächtlichen Grenzschicht befand sich eine sehr trockene Schicht bis in 700 hPa, wohingegen die Schicht zwischen 700 und 525 hPa wieder feuchter war. Die Temperaturabnahmerate (Lapse Rate) zwischen 850 und 500 hPa belief sich auf etwa 8°C pro km, was auf eine ausgeprägte Labilität in der unteren Hälfte der Troposphäre hindeutet. Daraus resultierte ein ML CAPE von ca. 1000 J/kg (ML CIN ~ -300 J/kg), wobei MU CAPE etwa 1800 J/kg betrug. Desweiteren war die Geschwindigkeitsscherung des Horizontalwindes sehr stark (DLS ~ 21 m/s) und in Kombination mit der markanten Rechtsdrehung des Windes zwischen 0 und 3 km (Ekman-Spirale und WLA) konnten hohe Helizitätswerte verzeichnet werden (SRH 0-3 km ~ 400 m²/s²).
Zusammenfassend kann auf Basis der gesamten synoptischen Ausgangssituation schlussgefolgert werden, dass es zu einer Überlappung von moderater bis hoher latenter Labilität, starker hochreichender Windscherung und signifikanten synoptischskaligen Hebungsantrieben kam, wodurch ein erhöhtes Risiko für markante konvektive Entwicklungen vorherrschte. Jedoch limitierte die gut ausgeprägte Konvektionshemmung dieses Risiko maßgeblich. 
Abb. 3: Schräges T-log(p)-Diagramm des 00 UTC Radiosondenaufstiegs aus Beauvechain vom 17.07.15. Die rote Zustandskurve ist der Temperaturverlauf und die blaue Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben den Diagrammen sind die Windfieder für die entsprechenden Höhen angegeben. Die graue Aufstiegstrajektorie entspricht einem gehobenen Luftpaket, das die mittleren Temperatur- und Feuchtewerte der unteren 500 m besitzt. ML CAPE ist durch die gelbe Fläche dargestellt und die grün markierte Fläche entspricht ML CIN. Quelle: http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html (mit Ergänzungen).

Ablauf des konvektiven Wettergeschehens

Zwischen 00 und 01 UTC wurden über dem Westen von Lothringen einzelne konvektive Zellen ausgelöst (Abb. 4, links), die sich jedoch nicht sonderlich gut organisierten. Es bildete sich ein größerskaliges Niederschlagsgebiet mit eingelagerten Gewitterzellen, das Luxemburg zwischen 00:30 und 02:30 UTC ohne auffällige Radarsignaturen überquerte (Abb. 4, rechts). Die kleinen Gewitterherde wiesen größtenteils nur lokal begrenzt Reflektivitäten über 50 dBZ auf und deren Blitzaktivität war auch schwach.   

Abb. 4: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 17.07.15 zwischen 00:00 und 00:45 UTC (links) und Niederschlagsradarbild vom 17.07.15 um 01:30 UTC (rechts). Quellen: nowcast GmbH, MeteoGroup.
Eine zweite Gewitterstaffel zog zwischen 03 und 05 UTC aus Südwesten über das Großherzogtum hinweg. Dabei formierte sich gegen 03:20 UTC linienförmig angeordnete Konvektion entlang der belgisch-luxemburgischen Grenze, die zunächst zwischen Bövingen und Ettelbrück für leichte Blitzaktivitäten sorgte (Abb. 5). Diese nordostwärts ziehende Schauerlinie verband sich gegen 03:45 UTC mit einer etwas kräftigeren Gewitterzelle, die sich gegen 03:10 UTC westlich von Metz gebildet hatte (Abb. 5, rechts). Das dadurch entstandene Gewittersegment zog dann parallel zur Mosel über den Osten des Großherzogtums hinweg (Abb. 5, links) und wies dabei Reflektivitäten von bis zu 55 dBZ auf. Fernerhin wurde gegen 04:30 UTC nordöstlich von Verdun ein weiteres Gewitter ausgelöst, welches sich in Richtung Südluxemburg verlagerte und sich jedoch knapp vor der luxemburgisch-französischen Grenze sehr rapide abschwächte (Abb. 5, links).

Abb. 5: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 17.07.15 zwischen 03:00 und 06:00 UTC (links) und Niederschlagsradarbild vom 17.07.15 um 03:30 UTC (rechts). Quellen: nowcast GmbH, MeteoGroup.
Aufgrund der trockenen unteren Troposphäre und der eher kleinräumigen Starkregenkerne der Gewitter blieben die Niederschlagsmengen unauffällig. Die höchsten 1-stündigen Regemengen fielen in Ettelbrück (4.7 mm, Kachelmann GmbH) und in Useldingen (4.5 mm, ASTA). Die höchsten konvektiven Windböen wurden in Wiltz (54 km/h, Kachel-mann GmbH) und in Konsdorf (48 km/h, Kachelmann GmbH) gemessen. Im Allgemeinen handelte es sich hierbei um eine Gewitterlage, die keine Besonderheiten (sei es unwetterartige Begleiterscheinungen oder spezielle Eigenschaften der Konvektion) aufzuzeigen hatte. 

Mittwoch, 22. Juli 2015

Präfrontale Gewitter am 27. Juni 2015

Synoptische Ausgangslage

Am 27. Juni um 00 UTC erstreckte ein Höhenrücken vom westlichen Mittelmeerraum bis nach Osteuropa, der unter Abflachung nach Osten gesteuert wurde. Luxemburg geriet allmählich von Westen her auf die diffluente Vorderseite der über dem Nordatlanik verlaufenden polaren Frontalzone (Abb. 1, Mitte). Darin eingelagert war ein negativ geneigter und besonders in 300 hPa gut ausgeprägter Kurzwellentrog, der mit einer schwachen PV-Anomalie korrespondierte (siehe Vertikalschnitt ==> Potential Vorticity) und dessen Vorderseite in Kombination mit dem linken Ausgangsbereiches des Polarjets starke differentielle PVA generierte (Abb. 1, rechts). Demzufolge waren die quasi-geostrophischen Hebungsantriebe sehr dominant.

Abb. 1: Höhenanalysen des amerikanischen Wettermodells GFS vom 27.06.15 um 00 UTC: 850 hPa (links), 500 hPa (Mitte) und 300 hPa (rechts). Die dicken schwarzen Linien stellen das Geopotential (in gpdam) dar und die weißen durchgezogenen und gestrichelten Linien (rechts) die horizontale Divergenz (in 10-5 1/s). Die Farbflächen links und in der Mitte entsprechen der Temperatur (in °C) und rechts der horizontalen Windgeschwindigkeit (in kn). Quelle: www1.wetter3.de/Archiv/.
Der Frontalzone vorgelagert ist das Frontensystem eines Zentraltiefs südlich von Island, wobei sich am Okklusionspunkt (Tripelpunkt) ein Teiltief zwischen Schottland und Südnorwegen ausbildete (Abb. 2). Die Kaltfront verlief von der Nordsee über den Nordwesten Frankreichs bis zur Biskaya und präfrontal befand sich eine Konvergenzlinie im Warmsektor (Abb. 2), die zusätzliche Hebungsimpulse lieferte. 

Abb. 2: Westeuropäische Bodenanalysekarte vom 27.06.15 um 03 UTC. Quelle: Deutscher Wetterdienst.
Die vertikale Verteilung der Feuchte und die thermische Vertikalstruktur sowie das vertikale Windprofil der Troposphäre im Bereich der präfrontalen Windkonvergenz werden nun näher untersucht. Dabei wird der 06 UTC Radiosondenaufsteig aus Idar-Oberstein (ca. 60 km östlich von Wasserbillig) herangezogen (Abb. 3). Dieser zeigte eine Bodeninversion bis in 950 hPa und oberhalb davon eine etwa 50 hPa dicke stabile Schicht. Zischen 900 und 600 hPa war die Troposphäre feuchtlabil geschichtet  und darüber lag bis zur Tropopause (in 10,8 km Höhe) eine feuchtindifferente Schichtung vor. Aus diesem Vertikalprofil ergab sich ein  ML CAPE von rund 105 J/kg (ML CIN ~ -110 J/kg), wohingegen sich MU CAPE auf ca. 270 J/kg belief (MU CIN ~ -65 J/kg). Desweiteren war die gesamte troposphärische Vertikalsäule sehr feucht (PWAT ~ 30 mm). Die Geschwindigkeitsscherung des Windes zwischen 0 und 3 km war mit rund 20 m/s stark ausgeprägt, so dass die SRH 0-3 km aufgrund rechtsdrehender Winde in der unteren Troposphäre etwa 280 m²/s² betrug.
Zusammenfassend kann auf Basis der gesamten synoptischen Ausgangssituation schlussgefolgert werden, dass es zu einer Überlappung von schwacher latenter Labilität, starker Windscherung und signifikanten dynamischen Hebungsantrieben kam, so dass günstige Bedingungen für markante konvektive Enticklungen vorherrschten.
Abb. 3: Schräges T-log(p)-Diagramm des 06 UTC Radiosondenaufstiegs aus Idar-Oberstein vom 27.06.15. Die rote Zustandskurve ist der Temperaturverlauf und die blaue Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben den Diagrammen sind die Windfieder für die entsprechenden Höhe angegeben. Die graue Aufstiegstrajektorie entspricht einem gehobenen Luftpaket, das die mittleren Temperatur- und Feuchtewerte der unteren 500 m besitzt. ML CAPE ist durch die gelbe Fläche dargestellt und die grün markierte Fläche entspricht ML CIN. Quelle: http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html (mit Ergänzungen).

Ablauf des konvektiven Wettergeschehens

Mit dem Hereinschwenken der präfrontalen Konvergenzzone in die Großregion und dessen Interaktion mit der trogvorderseitigen Hebungszone wurden allmählich einzelne hochreichende Konvektionszellen ausgelöst. Gegen 02 UTC bildete sich bei Bastogne eine Gewitterzelle, die bis 02:45 UTC den Kanton Wiltz und den Süden des Kantons Clerf mit mäßiger Blitzaktivität überquerte (Abb. 4, links) und dabei zeitweise eine leicht linienförmige Struktur aufwies. Während dieser Passage erreichten die Wolkenobergrenzentemperaturen Werte um -57°C und der nördlichste und dazu stärkste Niederschlagskern dieser Zelle besaß Reflektivitätswerte von bis zu 60 dBZ (Abb. 4, rechts).

Abb. 4: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 27.06.15 zwischen 02:00 und 02:50 UTC (links) und Niederschlagsradarbild vom 27.06.15 um 02:30 UTC (rechts). Quellen: nowcast GmbH, MeteoGroup.
Zwischen 03 und 04 UTC bildeten sich weitere konvektive Zellen über dem Großherzogtum, die aber allesamt schwach und unorganisiert blieben. Erst über dem Saarland und dem äußersten Süden von Rheinland-Pfalz lebte die Gewitteraktivität im Bereich der präfrontalen Windkonvergenz in den frühen Morgenstunden stark auf (Abb. 5).

Abb. 5: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) am 27.06.15 zwischen 02:45 und 06:00 UTC. Quelle: nowcast GmbH.
Ein Blick auf die Niederschlagsmengen der verschiedenen Messnetze (Kachelmann GmbH, ASTA, ...) zwischen 02 und 06 UTC zeigt keine Auffälligkeiten, da die 1-stündigen Mengen deutlich unter 10 mm lagen. Auch die Wind-messungen hatten nichts Auffälliges zu bieten. Demzufolge handelte es sich hierbei um eine eher "ruhigere" Gewitterlage über Luxemburg. 

Montag, 29. Juni 2015

Präfrontale Gewitter am 05. und 06. Juni 2015

Synoptische Ausgangslage

Am 05. Juni um 12 UTC lag Luxemburg zum einen an der Rückseite eines umfangreichen Höhenrückens, dessen Drehzentrum sich zwischen Norditalien und Polen befand. Zum anderen geriet die Großregion allmählich unter den Einfluss der Vorderseite eines langwelligen Höhentroges, der bei den Britischen Inseln positioniert war (Abb. 1, Mitte). Hieraus resultierte eine südwestliche und antizyklonal gekrümmte Höhenströmung, wobei eingebettete quasi-geostrophische Hebungsantriebe über dem westlichen Mitteleuropa kaum vorhanden waren. Eine ausgeprägte barokline Schichtung an der Ostflanke des Langwellentroges induzierte einen Polarjet, dessen Jetstreak mit bis zu 130 kn über Irland und Schottland lag (Abb. 1, rechts). Über Nordfrankreich, Belgien und der Nordsee entwickelte sich ein schwacher sekundärer Jetstreak während der zweiten Tageshälfte, so dass dessen rechter Eingangsbereich mit Höhendivergenz vermutlich leichte Hebungsimpulse lieferte. Die niedertroposphärische Südströmung sorgte für die Advektion von Luftmassen subtropischen Urpsrungs, wodurch die 15°C-Isotherme in 850 hPa bis zur Nordsee vorstieß (Abb. 1, links).

Abb. 1: Höhenanalysen des amerikanischen Wettermodells GFS vom 05.06.15 um 12 UTC: 850 hPa (links), 500 hPa (Mitte) und 300 hPa (rechts). Die dicken schwarzen Linien stellen das Geopotential (in gpdam) dar und die weißen durchgezogenen und gestrichelten Linien (rechts) die horizontale Divergenz (in 10-5 1/s). Die Farbflächen links und in der Mitte entsprechen der Temperatur (in °C) und rechts der horizontalen Windgeschwindigkeit (in kn). Quelle: www1.wetter3.de/Archiv/.
Um 12 UTC befand sich ein Tiefdruckgebiet mit einem Kerndruck von etwa 990 hPa knapp nordwestlich von Irland, welches mit dem Drehzentrum des oben erwähnten Höhentroges korrespondierte. Über Osteuropa lag ein dynamisches Hochdruckgebiet mit einem Kerndruck von rund 1029 hPa. Die schwachen Luftdruckgegensätze zwischen der Iberischen Halbinsel und Mitteleuropa führten zu einem amorphen Bodendruckfeld, wohingegen sich weit vorab des Frontensystems die Entwicklung einer relativ gut definierten Konvergenzlinie über Nordwestfrankreich andeutete (Abb. 2, links). 12 Stunden später (Abb. 2, rechts) war eine präfrontale und sehr gut ausgebildete Tiefdruckrinne mit eingelagerter Windkonvergenz zu beobachten, die als dominanter Hebungsimpuls diente.

Abb. 2: Ausschnitte der Bodenanalysekarten vom 05.06.15 um 12 UTC (links) und vom 06.06.15 um 00 UTC (rechts). Quelle: Deutscher Wetterdienst.
Das durch den Höhenrücken induzierte Absinken sorgte tagsüber für nahezu ungehinderte Sonneneinstrahlung über weiten Teilen Europas und dementsprechend konnten sich die eingeströmten subtropischen Luftmassen stark erwärmen. Somit wurden im Flachland verbreitet Höchsttemperaturen über 30°C gemessen (Abb. 3, links). Im luxemburgischen MeteoGroup-Messnetz war Ettelbrück mit 33,3°C der Spitzenreiter, wobei im Messnetz der Kachelmann GmbH Wasserbillig mit 34,1°C der wärmste Ort war (Quelle). Der heißeste Ort im Messnetz der ASTA war Roeser mit 34,9°C.
Ferner erstreckte sich ein bodennahes Feuchtemaxium um 12 UTC vom Südwesten über den Norden Fankreichs bis in den Süden der Niederlande, welches an die Konvergenzzone gekoppelt war. In den genannten Regionen lagen die Taupunkte größtenteils zwischen 16 und 20°C (Mischungsverhältnis zwischen 11 und 14 g/kg). In Luxemburg wurden diese hohen Feuchtigkeitswerte erst am späten Abend mit Annäherung der präfrontalen Rinne erreicht. Die satellitenbasierte Analyse der Grenzschichtfeuchte ergab ein sehr ähnliches Bild. Über Nordfrankreich und Belgien wurden 15 bis 20 mm ausfällbares Niederschlagswasser innerhalb der Grenzschicht gemessen (Abb. 3, rechts).

Abb. 3: Auswahl an gemessenen Höchsttemperaturen (in °C) am 05.06.15 (links) und Analyse des Gehalts an ausfällbarem Niederschlagswasser innerhalb der atmosphärischen Grenzschicht (Boden bis 850 hPa) auf Basis der IR-Helligkeitstemperaturen in wolkenfreien Pixeln und in Kombination mit infrarotem Satellitenbild vom 05.06.15 um 12 UTC (rechts). Quelle: MeteoGroup (links), EUMeTrain (rechts).
Die vertikale Verteilung der Feuchte und die thermische Vertikalstruktur sowie das vertikale Windprofil der Troposphäre über dem westlichen Mitteleuropa werden nun näher untersucht. Dabei werden die Radiosondenaufsteige aus Trappes (ca. 14 südwestlich von Paris) und Idar-Oberstein (ca. 60 km östlich von Wasserbillig) herangezogen.
Der 12 UTC Aufstieg aus Trappes (Abb. 4, links) zeigte eine relativ flache atmosphärische Grenzschicht auf (bis in rund 780 m Höhe), die einen moderaten Feuchtegehalt besaß. Zwischen 950 und 900 hPa lag eine Inversion vor und oberhalb davon befand sich eine ausgeprägte EML (Elevated Mixed Layer) mit trockenadiabatischer Abnahmerate bis in 750 hPa, die vermutlich auf eine Spanish Plume zurückzuführen ist. Die pseudopotentielle Temperatur in 850 hPa lag bei 58°C. Zwischen 750 und 550 hPa wies der Temp eine relativ feuchte und feuchtlabile Schichtung auf. Ferner war die obere Hälfte der Troposphäre sehr trocken. Ab etwa 250 hPa wurde die Schichtung stabiler und die Tropopause lag in ungefähr 13,5 km Höhe. Dieser Vertikalstruktur führte zu einem hohen ML CAPE von etwa 2200 J/kg (SB CAPE ~ 3100 J/kg) und einem niedrigen ML CIN von rund -30 J/kg. Die Geschwindigkeitsscherung des Windes zwischen 0 und 6 km betrug ca. 17m/s und in den untersten 1 km belief sich die Scherung auf etwa 8 m/s.
Der um 00 UTC in Idar-Oberstein durchgeführte Aufstieg (Abb. 4, rechts) zeigte eine bodennahe Temperaturinversion bis ungefähr 600 m Höhe, die der nächtlichen Ausstrahlung der Erdoberfläche geschuldet ist. Oberhalb dieser Inversionsschicht konnte ein nahezu trockenadiabatischer Temperatugradient bis in 650 hPa verzeichnet werden, was einer trockenindifferenten Schichtung entspricht. In der unteren Troposphäre nahm die relative Feuchte mit zunehmender Höhe zu, wobei die troposphärische Schicht zwischen 600 und 250 hPa trocken war. Aus diesem bedingt labil geschichteten Vertikalprofil ergab sich ein ML CIN von ungefähr -150 J/kg und ein ML CAPE von etwa 300 J/kg. MU CAPE belief sich hingegen auf ca. 540 J/kg. Desweiteren war die Stärke der Windscherung identisch zum Temp aus Trappes und die Tropopause befand sich in rund 14 km Höhe.
Zusammenfassend kann auf Basis der Radiosondendaten schlussgefolgert werden, dass aufgrund der Überlappung von hoher latenter Labilität (in stark reduzierter Form nachtsüber) und moderater hochreichender Windscherung sehr günstige Bedingungen für markante konvektive Entwicklungen vorherrschten. Zudem lieferten die Parameter der Konvektionsvorhersage Hinweise über die Möglichkeit des lokalen Auftretens von größerem Hagel.
Abb. 4: Schräge T-log(p)-Diagramme des 12 UTC Radiosondenaufstiegs aus Trappes (links) vom 05.06.15 und des 00 UTC Radiosondenaufstiegs aus Idar-Oberstein (rechts) vom 06.06.15. Die rote Zustandskurve ist der Temperaturverlauf und die blaue Kurve der Verlauf des Taupunkts. Rechts neben den Diagrammen sind die Windfieder für die entsprechenden Höhe angegeben. Die graue Aufstiegstrajektorie entspricht einem gehobenen Luftpaket, das die mittleren Temperatur- und Feuchtewerte der unteren 500 m besitzt. ML CAPE ist durch die gelbe Fläche dargestellt und die grün markierte Fläche entspricht ML CIN.
Quelle: http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html (mit Ergänzungen).

Ablauf des konvektiven Wettergeschehens

Bereits weit vorab der präfrontalen Konvergenzlinie kam es im Bereich der nordfranzösischen Ortschaft Chaumont (Champagne-Ardenne) zwischen 14 und 15 UTC zur konvektiven Auslöse. Die dort stattgefundene Hebung ist vermutlich auf die Wechselwirkung zwischen der burgundischen Orographie und der Umgebungsströmung zurückzuführen (lee-side triggering), woraus lokale Windkonvergenz resultierte. Wie auch immer, es entwickelte sich ein Gewitter mit mehrzelliger Struktur über dem Südosten der französischen Region Champagne-Ardenne (~ 15 UTC), welches sich langsam nordwärts verlagerte. Im weiteren Verlauf wurden knapp südlich dieses Gewitterherds weitere konvektive Zellen ausgelöst (~ 15:30 UTC), die dann wieder in Richtung Chaumont zogen (Abb. 5, links). Zwischen 15:30 und 16:15 UTC schwächte sich die Gewitteraktiviät leicht östlich von Chaumont zusehends ab, wobei gegen 16:30 UTC nördlich davon neue konvektive Auslöse im Bereich von Bar-le-Duc stattfand (Abb. 5, rechts). Diese Konvektion zog dann weiter in Richtung Verdun, wo sich zwischen 18:00 und 18:15 UTC eine gut strukturierte Gewitterzelle ausbildete (Abb. 5, rechts).

Abb. 5: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) über Nordostfrankreich am 05.06.15 zwischen 14:15 und 16:15 UTC (links) und zwischen 16:15 und 18:15 UTC (rechts). Quelle: nowcast GmbH. 
Während der weiteren Verlagerung in den Südosten Belgiens schwächte sich diese konvektive Zelle kurzzeitig markant ab. Erst ab etwa 19:30 UTC erfuhr das Gewitter bei Habay nordwestlich von Arlon eine deutliche Intensivierung (Abb. 6, links) und baute im weiteren Verlauf  (19:50 bis 20:10 UTC) an seiner östlichen Flanke linienförmige Konvektion an (zwischen Wiltz und Ettelbrück in Abb. 6, rechts), die dann anschließend den Norden Luxemburgs überquerte. Dabei kam es südwestlich von Wiltz zwischen Kaundorf und Büderscheid zu einem kleinräumigen linearen Starkwindereignis (vermutlich ein Microburst), welches beachtliche Vegetationsschäden hinterließ und gesondert noch genauer untersucht werden müsste.

Abb. 6: Niederschlagsradarbilder vom 05.06.15 um 19:40 UTC (links) und 20:10 UTC (rechts). Quelle: MeteoGroup.
Ferner sind auf dem Radarbild von 20:10 UTC zwei markante Gewitterzellen südlich des Multizellensystems erkennbar. Eine erste relativ isolierte Zelle befand sich zu diesem Zeitpunkt mit lokalen Reflektivitäten um 60 dBZ zwischen Bissen und Steinsel (Abb. 6, rechts). Dieses Gewitter zog mit stagnierender Intensität und leicht abnehmenden Reflektivitäten in nordöstliche Richtung und erreichte gegen 20:30 UTC die Ortschaft Hoesdorf an der deutsch-luxemburgischen Grenze.
Ein weiteres Augenmerk liegt auf einer kräftigen Zelle, die um 20:10 UTC zwischen Habay und Arlon lag (Abb. 6, rechts) und nicht besonders blitzaktiv war. Die Reflektivitäten dieser Zelle stiegen während ihrer nordöstlichen Ver-lagerung auf Werte bis zu 62 dBZ und wies dabei Streifen mit sehr schwachen Reflektivitäten auf (markiert mit roten Pfeilen in Abb 7, links), die höchstwahrscheinlich sogenannte Hail Spikes bzw. Three-Body Scatter Spikes darstellen (Lemon 1998). Diese spezielle Radarsignatur deutet in der Regel auf das mögliche Auftreten von Großhagel hin, was in diesem Fall gemäß den Beobachtungen in Niedercolpach, Ell und Redingen auch zutraf (Abb. 7, rechts).

Abb. 7: Niederschlagsradarbild vom 05.06.15 um 20:30 UTC (links) und Beobachtungen von großkörnigem Hagel über dem Westen des Kantons Redingen (rechts). Quelle: MeteoGroup (links).
Die zweite "Gewitteroffensive" mit moderater Blitzaktivität erreichte Luxemburg nach Mitternacht und bestand aus mehreren konvektiven Zellen, die über Lothringen im Bereich der präfrontalen Konvergenzzone ausgelöst wurden. An dieser Stelle wird auf eine detaillierte Analyse dieser Gewitterzellen verzichtet, da das Regenradar in Neuheilenbach (Eifel) zwischen 22:45 und 23:45 UTC technische Probleme hatte. Einen groben Überblick der Zugbahnen der Gewitterzellen und der konvektiven Aktivitäten über dem Großherzogtum nach Mitternacht liefert die Abbildung 8.

Abb. 8: Detektierte Blitze (Erd- und Wolkenblitze) vom 05.06.15 22 UTC bis zum 06.06.15 01 UTC (Hinweis: 05.06.15 22 UTC entspricht 06.06.15 00 CEST). Quelle: nowcast GmbH.
Aufgrund keiner besonderen Auffälligkeiten bei den Niederschlags- und Windmessungen der verschiedenen Mess-netze (MeteoGroup, Kachelmann GmbH, ASTA) wird diese Analyse nun mit ein paar visuellen Eindrücken der nächtlichen und präfrontalen Gewitter abgeschlossen.



Hinweis: Zu sehen ist ein Erdblitz, welcher im Amboss der Gewitterwolke induziert wurde.