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Radardiskussion zur Squall-Line vom 25.6.2006
geschrieben von: Jan Hoffmann (IP-Adresse bekannt)
Datum: 14. August 2006 13:18

Hallo,
nachfolgend möchte ich - nachdem nun WM-Stress und -Besuch verflogen
sind - ein paar Radarbilder vom 25.6.2006 zeigen, weil sich dieser
Fall gleich in mehrerer Hinsicht lohnt, noch einmal näher mittels
Radar betrachtet zu werden. Warum werden wir gleich sehen.
Was war los am 25.6.2006? Quasi ganz Deutschland befand sich in
feuchtwarmer Luftmasse, und im Tagesverlauf erfasste eine Kaltfront
von Westen her unser Gebiet und es kam zur Ausbildung eines gro?en
linienhaften MCS, der teilweise den Charakter einer starken
Squall-Line annahm.
Der Fall lohnt sich einerseits, weil in den Radarbildern eindrucksvoll
klassische Strukturen zu erkennen sind, die ich weiter unten zeigen
möchte, und zum zweiten, weil es auch an diesem Tag mehrere
Tornado-Verdachtsfälle gab (siehe auch www.tornadoliste.de
). Die
Verifikation von Tornadoverdachtsfällen mittels Radar ist
grundsätzlich ein schwieriges Feld, ganz besonders gilt das jedoch für
Squall-Lines und linienförmige MCS. Hier ist eine Verifikation durch
Radar oft trotz deutlicher Signale so gut wie unmöglich.
Zunächst als Übersicht ein Reflektivitäts-Komposit der beiden
Radarstationen Essen und Neuheilenbach als Loop. Man sieht sehr schön,
wie der Westen Deutschlands nach und nach von dem MCS erfasst und
überquert wird. Die meisten Zellen sind dabei squalllineartig
organisiert.

Besonders beeindruckend sahen die Radarbilder gegen 18 UTC aus, als
sich über dem Münsterland am nordwestlichen Ende des MCS eine
bowartige intensive Squallline formierte, deren westliche Seite
zyklonale Rotation aufwies:

Hier ein Zoom auf das betreffende Gebiet, wunderbar sieht man bei
Borken den zyklonal gewundenen Niederschlag.

Wie kommt so etwas zu Stande? Ohne jetzt zu sehr in die Tiefen der
Squallline- oder Bowdynamik eingehen zu wollen vielleicht nur so viel:
Eine Squallline und insbesondere ein Bow "lebt" durch eine Art
selbsverstärkenden Prozess: Hinter der Linie sammelt sich ein Pool
bodennaher kalter Luftmasse, deren vordere Begrenzung bodennah in
Zugrichtung beschleunigt wird und die dabei vor der Squallline liegende
potentiell instabil geschichtete Luftmasse erzwungen hebt. Dabei
findet neue Auslösung statt und der selbstverstärkende Prozess kommt
in Gang. Warme Luft schießt förmlich an der Oberseite der bodennahen
Kaltluft quer in die Höhe, wobei konvektiv verfügbare potentielle
Energie frei wird.
Genau dieser Prozess lässt sich geradezu phantastisch in den
Doppler-Scans der Radarstation Essen wieder finden. Ich zeige zunächst
das Bild, Erklärungen dazu folgen dann weiter unten. Hier also der
Doppler-Scan von Essen von 18:23 UTC, in etwa passend zum obigen
Reflektivitäts-Zoom von 18:15 UTC:

Noch einmal kurz zur Erklärung: Im Doppler-Radarbild sieht man keine
Niederschlagsintensitäten wie auf gewöhnlichen Bildern, sondern
Geschwindigkeiten, mit denen sich die gescanten Teilchen bewegen. In
diesem Fall bedeuten grüne Farben Bewegung auf das Radargerät zu, rote
Farben entsprechend Bewegung vom Radar weg.
Zunächst sieht man sehr schön die allgemeine Windrichtung am
Radargerät, nämlich etwa Westsüdwest. Fast alle Gebiete nordöstlich
des Radars sind dementsprechend rot eingefärbt. Bei genauerem Hinsehen
fällt allerdings ein schmaler grüner Bereich auf, der sich
schneckenförmig von Borken, südlich von Ahaus hinweg bis nach Münster
erstreckt. Vergleicht man mit dem obigen Reflektivitäts-Scan stellt
man fest, dass diese Linie genau der Squallline entspricht. Hier gibt
es also einen Bereich starker Bewegung auf das Radar zu, also
Nordwinde. Wie kommt das nun zu Stande? Wie ich oben erklärte, gleitet
vorderseitige Warmluft auf den rückseitigen bodennahen Kaltluftkörper
auf und wird dabei durch Freisetzung von Labilitätsenergie noch
beschleunigt. Da die Grenzschicht zwischen Kalt- und Warmluft sehr
stark rückwärtig geneigt ist, wird diese Warmluft also entgegen der
eigentlichen Zugrichtung der Linie beschleunigt, in diesem Fall nach
Süden, und damit auf das Radar zu. Das Resultat sind enorme Scherung auf
kleinem Raum und eine damit potentiell gefährliche Situation!
Sehr spannend ist nun auch der gezeigte Nord-Süd-Querschnitt, der sich
am rechten Bildrand neben der Farbskala befindet. Man stelle sich
einfach einen vertikalen Schnitt duch die Atmosphäre vor, der in
Nord-Süd-Richtung durch die Radarstation in Essen verfläuft und bis in
12 km Höhe reicht. Dieser Schnitt schneidet auch die Squallline im
Bereich zwischen Borken und Ahaus.
Man erkennt im Schnitt (ungefähr neben der "11" der Farbskala rechts)
wiederum einen schmalen grünen Bereich inmitten von roter Farbe. Das
entspricht genau der beschrieben Warmluft-Schliere, die an der
Oberseite des Kaltluftkörpers massiv aufgleitet. Lehrbuchhaft erkennt
man au?erdem die starke rückwärtige Neigung der Linie. Man sieht, dass
das nördliche Ende der Schliere am Boden beginnt (linke Seite des
Schnitts, und weiter nach Süden immer höhere Schichten
erreicht. beeindruckend ist außerdem, bis in welch enorme Höhen diese
Luftmasse aufgleitet. Südlich der "11" der Farbskala erreicht die
Schliere den rechten Rand des Schnitts, was 12 km Höhe entspricht.
Dies verdeutlicht auch eine Darstellung der Echotops. Im folgenden
Bild sind die jeweils höchsten Echos mit einem Schwellwert von 28 dBZ
dargestellt. Man sieht sofort, dass die Zellen im fraglichen Bereich
extrem hochreichend waren (12 km und mehr), was das sehr hohe
Aufgleiten im Doppler-Scan erklärt. Sehr typisch auch das nachfolgende
mehr skalige Niederschlagsfeld des MCS, dessen kompakte Struktur
offenbar bis in etwa 5 km Höhe reicht, ein klassischer Aufbau also:

Insgesamt sind dies Signaturen, die auf die besondere Gefährlichkeit
der Lage hinweisen. Denn in solchen Situationen entstehen durch die
oben gezeigten Prozesse teils extreme Windscherungen auf kleinem
Raum. Dann kann es unter geeigneten Bedinungen rasch zu gradlinigen
aber auch wirbelhaften Extremwindereignissen kommen.
Das große Problem bei der nachträglichen Verifikation von
Tornadoverdachtsfällen ist in solchen Fällen, dass man zwar diese
starken Scherungen auch gut im Doppler-Bild sieht. Allerdings kann man
hierbei kaum zwischen echten Mesozyklonen und einfacher chaotisch
angeordneter Windscherung unterscheiden, weil keine diskreten
Superzellen vorliegen. Demnach scheidet Doppler-Radar hier zumindest
als endgültiger Nachweis weitgehend aus. Hier nochmal ein Zoom auf die
fragliche Region im Doppler-Modus, in dem man sehr schön die sehr
chaotische Windverteilung entlang der Linie erkennt:

In jedem Fall ist bei Auftreten derartiger Signaturen höchste
Aufmerksamkeit angesagt. Die offenbar ja auch tatsächlich recht
verbreitet aufgetretenen Starkwindereignisse bestätigen das ja
auch.
Die Schwierigkeit bei der Verifikation gilt übrigens auch für die Zellen
früher am Nachmittag, die bei Köln für Extremwindereignisse sorgten. Auch
hier steht man wieder vor dem Problem, dass man - anders als beispielsweise
im Fall Micheln oder Hamburg - keine organisierten Superzellen anhand von
Hook-Echoes oder Mesozyklonen identifizieren kann, sondern mehr oder weniger
chaotisch angeordnete Scherungs-Brennpunkte in den Daten findet, die zwar
auf die Möglichkeit extremer Ereignisse schließen lassen, aber eine
Entscheidung Downburst / Tornado beispielsweise nicht ermöglichen.
Hier zwei Zooms in die Region westlich von Köln von kurz vor 16 UTC:


Die Zelle ganz rechts, südlich von Kerpen, sieht besonders interessant
aus, sie scheint laut Doppler-Bild auch zu rotieren, aber ich tue mich
immer sehr schwer, solche in eine ohnehin von starker Scherung
gekennzeichneten Linie eingebetteten Zellen nur nach diesen Radarbildern
als Superzelle zu klassifizieren. Immerhin könnte man in die
Reflektivitätstruktur an der östlichen Seite ein Hook hineininterpretieren.
Aber wie gesagt, nur mit großen Bauchschmerzen. Nett anzusehen ist übrigens
die Abschattung der Radarstrahlen durch diese Zelle, erkennbar an dem Beam
geringerer Reflektivitäten südwestlich davon.
Auch der Blick auf das Bow, das gegen 14:40 UTC das Radar in Neuheilenbach
überquerte, lohnt sich:


Man beachte im Dopplerbild oben die helle grüne Region knapp südwestlich des
Radars. Das ist der bodennahe Kalluftkörper, der hinter dem Bow nach Westen
schießt und sich daher schnell dem Radar nähert. Im Querschnitt oben rechts
ist wieder diese typische Scherungszone an der Oberseite der Kaltluft zu sehen,
diesmal in rot. Interessant finde ich diese rote Wellenstruktur, im
Ost-West-Schnitt etwas links von der durch den weißen Strich gekennzeichneten
Mitte zu erkennen, vielleicht ist das nur ein Zufall, oder auch nicht? Man weiß
es nicht... In jedem Fall ist aber im Schnitt hier jedoch bestens zu erkennen,
wie schnell die Kaltluft bodennah nach Osten schießt (hellgrün), während knapp
darüber in wenigen km Höhe die Warmluft nach Westen gleitet (rot). Was für eine
vertikale Scherung!
Zum Abschluss noch eine Sache, von der ich auch nicht so recht weiß, was es
damit auf sich hat. Was sind das für rippenartige Strukturen an der
stratiformen Rückseite des MCS? Auf folgendem Loop erkennt man recht gut
was ich meine, in der Region um Aachen, und später auch weiter im Süden
bei Saarbrücken.

Das solls dazu erstmal gewesen sein, besten Gruß,
Jan, 12.07.2006



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