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Tornados 23.06.04 : Synoptik + region.Strukturen
geschrieben von: Wetterfuchs am 30.06.2004 (IP-Adresse bekannt)
Datum: 30. Juni 2004 21:33

In den USA, dem „klassischen“ Land der Tornados, wird bei einer Wetterlage, bei der es verbreitet zur Entwicklung von Tornados kommt, der Ausdruck „Tornado-Outbreak“ verwendet. Auch wenn solche Verhältnisse, wie sie dort z.B. am 04.05.1999 beobachtet wurden, bei uns aus klimatischen Gründen wohl nie eintreten werden, war das, was über Mitteleuropa am 23.06.04 einbrach, doch schon fast eine flächige Tornadolage. Denn immerhin gab es an diesem Tag (TorDACH, Thomas Sävert) etwa 3-5 Tornados, wobei Micheln-Trebichau (Ldkr. Köthen) mit einem F3- oder F4-Tornado und Marne (Kr. Dithmarschen) mit einem F2 (?)-Tornado am markantesten waren; schwächere Tornados bzw. Torndo-verdächtige Fälle gab es außerdem in Borkum, Greetsiel (bei Emden) und bei Löningen-Menslage (bei Papenburg). Der Michelner Tornado wurde durch Fotos und Filme unmittelbar dokumentiert und die Schäden dort erinnerten eindringlich an schwere Fälle in den USA, aber auch an den letzten mitteleuropäischen Tornado dieser Klasse vom 10.06.03 in Acht (Eifel).
Zum meteorologischen Hintergrund hat Jan Hoffman am 26.06,04 hier im Forum eine kurze lokale Radarbildaufbereitung mittels der DWD-Radarstation Ummendorf (10356) gegeben und auf das tornado-typische Hook-Echo (Radarbild 16.45 UTC) hingewiesen. Den 23.06.04 möchte ich zum Anlaß nehmen, anhand des mir zur Verfügung stehenden Materials verschiedene Aspekte dieser Tornadolage näher darzustellen, und zwar mit 2 Postings :
1. Synoptik der Tornadolage und regionale Strukturentwicklungen
2. Spezielle Diagnose des Falles Micheln
Wir erinnern uns : Die Wetterlage vom 23.06.04 stand unter dem Aspekt der Entwicklung und Annäherung einer vom Atlantik heranziehenden Sturmzyklone, einer für den Sommer ungewöhnlichen Situation :
Boden-Analyse (DWD) vom 22.06.04 18 UTC :

Die Bodenanalyse von 18 UTC des Vortages zeigt die Sturmzyklone mit Kernisobare von 990 hPa knapp südlich von Irland. Gemäß Modell-Erwartung sollte beim Weiterzug dieser Sturmzyklone nach Osten vorübergehend subtropische Warmluft in den mitteleuropäischen Raum geführt werden , bevor mit der rasch nachfolgenden Kaltfront gemäßigt maritime Luft mit Sturmböen besonders in den Norden eindringen würde. Im Kaltfrontbereich und auf der trogförmigen Rückseite waren Gewitter und Gewitterlinien unterschiedlicher Stärke zu erwarten. Dieser Vorgang war dann auch zu beobachten und wird mit den nachfolgenden Radar-Komposits + Synops (Java-MAP-Programm DWD) belegt :
Radar-Komposit Deutschland-Frankreich + Synops 23.06.04 00 UTC :

Radar-Komposit Deutschland-Frankreich + Synops 23.06.04 06 UTC :

Radar-Komposit Deutschland-Frankreich + Synops 23.06.04 12 UTC :

Das schnell ostwärts vordringende Wolkenband (Radarechos) läßt erkennen, daß die Kaltfront des Sturmtiefs bis 12 UTC im Norden die Ostgrenze Deutschlands, im Süden den Alpen-Nordrand erreichte. Dabei wurde im Süden die Kaltfront strömungsparallel und der Temperaturgegensatz an der Kaltfront war dort auch thermisch weniger ausgeprägt. Innerhalb von 6 Stunden, zwischen 06 und 12 UTC, bildeten sich im Nordwesten hinter der Kaltfront 2 markante Linien heraus, die an der zellularen Echostruktur im Radarbild und den Wettermeldungen erkennbar, stark konvektiv strukturiert waren. So waren die Starkgewitter- und Tornadofälle zwischen Mittag und Abend auch dem Rückseitenbereich mit gemäßigt warmen maritimen Luftmassen zuzuordnen.
Die Satellitenbilder warfen weiteres Licht auf diese Situation :
Meteosat-IR-Bild-Ausschnitt (Java-MAP, DWD) vom 23.06.04 15 UTC :

Meteosat-Vis-Bild-Ausschnitt (Java-MAP, DWD) vom 23.06.04 15 UTC :

IR- und Vis-Satellitenbild von 15 UTC veranschaulichen schön den markanten zyklonalen Wirbel des bis dahin bis zur Nordseeküste Englands gezogenen Sturmtiefs. Auf die vorgelagerte Kaltfront war inzwischen die erste Gewitterlinie von Westen her fast aufgelaufen. Das kommt im Vis-Bild noch klarer heraus als im IR-Bild. Sehr beeindruckend die Zellstrukturen im rückseitigen „Dry-Slot-Bereich“ der Zyklone.
Die aerologischen Modell- und Beobachtungs-Informationen machten klar, warum der Rückseitenbereich der Kaltfront aktiv Gewitter und Gewitterlinien ausbildete :
GME-Analyse Geopotential + Temperatur 500 hPa vom 23.06.04 12 UTC :

GME-Analyse 850 hPa Geopotential + Temperatur vom 23.06.04 12 UTC :

GME-Analyse 700 hPa Relative Feuchte vom 23.06.04 12 UTC :

Besonders das nordwestliche und mittlere Mitteleuropa lagen um 12 UTC unter der markant divergenz-trächtigen Vorderseite (starke PVA = Positive Vortictiy-Advektion) des Sturmtiefs in der Höhe (500 hPa). Das bedeutete Hebung genau über dem kaltfrontrückseitigen Konvektionsbereich (ich gehe davon aus, daß dieser dynamische Faktor die bei Kaltluftadvektion (KLA) geförderte Absinkbewegungsneigung überkompensierte). Die Temperaturen bewegten sich im Nordwesten in 850 hPa zwischen +10°C und +5°C, in 500 hPa lagen sie etwa bei –17°C. Das entsprach einem vertikalen Temperaturgegensatz 850-500 hPa von rund 25 Kelvin. Das war nicht übermäßig viel. Allerdings bestand ein zusätzliches Potential für kurzfristig weitere Labilität, wie die vorhandene potententielle Instabilität bewies. Dazu ein Blick auf die Verteilung der mittäglichen Werte des KO-Indexes (der KO-Index verkörpert den vertikalen Gradienten der äquivalent-potentiellen Temperatur) nach GME :
GME-Analyse KO-Index + Geopotential 500 hPa + Bodenwinde vom 23.06.04 12 UTC :

Ein Bereich negativer, labiler KO-Index-Werte (rotes Feld) überdeckte Sturmtief-vorderseitig den größten Teil Mitteleuropas.
Vielleicht der wichtigste Faktor zur Bildung der Gewitterlinien und Gewitter-Cluster mit Tornados war die vertikale Windzunahme mit der Höhe. Darauf deuteten sowohl die Höhenwindkarten als auch die lokalen Radiosondenaufstiege hin :
Höhenwinde 850 hPa (links) und 500 hPa (rechts) vom 23.06.04 12 UTC :

Höhenwinde 300 hPa vom 23.06.04 12 UTC :

Ein kräftiger Jetstream (500 hPa, 300 hPa) erstreckte sich vom Atlantik über die Biskaya und Frankreich hinweg bis ins südliche Mitteleuropa (in 300 hPa Winde bis über 100 Knoten). Dies war gleichbedeutend mit einer kräftigen vertikalen Windscherung. Zudem erzeugte die Jetsream-Struktur eine „Left-Exit“-Lage im nördlichen Ausgang des Jetstreams mit Advektion positiver Schwerungsvorticity-Advektion, was die Hebung Tief-vorderseitig noch weiter verstärkte. Die lokale vertikale Windscherung sei hier durch 2 Radiosondenaufstiege von 12 UTC über dem Nordwesten Deutschlands (Meppen, Bergen) und 1 Radiosondenaufstieg von 18 UTC von Prag demonstriert werden :
Radiosonde Meppen vom 23.06.04 12 UTC :

Radiosonde Bergen (nahe Hannover) vom 23.06.04 12 UTC :

Radiosonde Prag vom 23.06.04 18 UTC :

Die beiden nordwestlichen bzw. nördlichen Mittagstemps zeigten eine starke vertikale Windzunahme bis 500 hPa, und zwar auf Windwerte von 50-60 Knoten, in Meppen verbunden mit KLA-typischer Rückdrehung des Windes, in Bergen kombiniert mit (oberhalb der bodennahen Reibungsschicht) gleichbleibender Richtung. Außerdem bemerkenswert die für die Entstehung organisierter Gewittersysteme und starker Downdrafts wichtige vorhandene relativ trockene mittlere Troposphäre (vgl. obigen Hinweis auf den „Dry Slot“) . Der 18 UTC-Temp von Prag charakterisierte die unmittelbare Kaltfrontvorderseite (also noch Warmluft). Dort war die Temperatur-Schichtung insgesamt labiler als auf der Kaltfrontrückseite, die Windschichtung aber (noch) nicht ganz so weit entwickelt wie auf der Kaltfrontrückseite.
Zusammenfassend kann man also sagen, daß die Gewitterlinien und mit ihnen auch die beobachteten Tornadofälle eindeutig dem Rückseitenbereich der Kaltfront zuzuordnen waren und daß für die Auslösung die durch Jetstream-Effekte verstärkte labil geschichtete und divergenz-behaftete Vorderseite des Sturmtiefs mit starker vertikaler Windscherung (hauptsächlich durch vertikale Zunahme der Windgeschwindigkeit) verantwortlich war.
Nun zum detaillierteren regionalen und ereignisorientierten Überblick der konvektiven Entwicklung. Im Nordwesten und Norden wurde die Starkgewitterlage spät-vormittags und mittags akut :
Radar-Komposit-Ausschnitt + Synops Nordwesten vom 23.06.04 09 UTC :

Hinter dem relativ breiten Niederschlags-Echo-Feld der Kaltfront erkennt man von den Niederlanden her die erste Gewitterlinie, die eine ganz markante Vorderkante aufwies. Die roten Echos (>= 46 dBZ) signalisierten die starken Gewitterzellen. Der Zeitpunkt 09 UTC (11 MESZ) des obigen Radar-Ausschnitts war ½ Stunde vor dem Tornado in Greetsiel (Standort knapp westlich von Emden). 1 Stunde später (10 UTC, 12 MESZ) bot sich folgendes Bild :
Radar-Komposit-Ausschnitt + Synops Nordwesten vom 23.06.04 10 UTC :

Die Gewitterlinie hatte jetzt Emden nach Osten hin überschritten. Die zeitliche Interpolation der beiden Radarbilder läßt vermuten, daß etwa 09.30 UTC (11.30 MESZ) die scharfe Vorderkante der Gewitterlinie Greetsiel erreichte. Der Greetsieler Tornado war also unmittelbar mit dieser Gewitterlinie verbunden. Bemerkenswert in beiden Radarbildern die Bow-Echo-Form der Linie, ein zusätzliches Indiz für sehr starke Böen. Markant auch der deutliche Windsprung an der Linie und der ihn begleitende Temperaturrückgang. Somit wirkte die Linie wie eine regionale Kaltfront. Was beim näheren Betrachten der Radarstrukturen weiterhin auffällt, war das Fehlen einer die mögliche Existenz eines Tornados weiter unterstreichende herausgehoben starke Zelle innerhalb der Linie. Die Zellen wirkten relativ gleichmäßig entwickelt.
Die Gewitterlinie zog dann rasch weiter ostnordostwärts und behielt ihre Bow-Echo-Form , den regionalen Kaltfrontcharakter und den sie begleitenden starken Windsprung bei, wie die nachfolgenden Radar-Komposit-Ausschnitte belegen :
Radar-Komposit-Ausschnitt + Synops Nordwesten vom 23.06.04 11 UTC :

Radar-Komposit-Ausschnitt + Synops Nordwesten vom 23.06.04 12 UTC :

Radar-Komposit-Ausschnitt + Synops Nordwesten vom 23.06.04 13 UTC :

Radar-Komposit-Ausschnitt + Synops Nordwesten vom 23.06.04 14 UTC :

Südlich der regionalen Linie bildeten sich über Niedersachsen zusätzliche, zunächst mehr isolierte starke Gewitter-Cluster. Im Laufe der Zeit verlängerte sich aber durch Zusammenschluß der Cluster die Gewitterlinie nach Süden hin. Um 12 UTC erreichte die weiterhin Bow-Echo-förmige Gewitter-Linie die Elbemündung und somit den Raum Marne (knapp nördlich der Elbemündung). Die für den Tornado von Marne angegebene Uhrzeit ist 12 UTC bzw. 14 MESZ. Sie stimmt gut mit der Aussage des Radarkomposits von 12 UTC überein, da gnau um diese Zeit die scharfe Vorderkante der Linie auf Marne übergriff. Strukturell gab es zum Fall Greetsiel viele Ähnlichkeiten : Innerhalb der Gewitterlinie war dort keine besonders herausgehobene Gewitter-Zelle sichtbar. Unter dem Strich überwogen damit wohl in jedem Fall die starken linienartigen Böen. Vielleicht war der vorderseitige „Inflow“ mit Südostkomponente des Windes ausgeprägter als bei Greetsiel.
Zwischen 13 UTC (15 MESZ) und 14 UTC (16 MESZ) überschritt die nun verlängerte Gewitterlinie in kräftiger Konfiguration den Raum Hamburg. Dort wurde lokal sogar die höchste Radar-Intensitätsstufe Blau (>= 55 dBZ) erreicht. Dies war von daher Superzellen-verdächtig. Ob das auffällige Zurückhängen der Linie über Hamburg mit dem dortigen Standort (Strömungswiderstand) zu tun hatte, darüber kann allenfalls spekuliert werden.
Für die Zeitpunkte nach 12 UTC lohnt sich auch noch einmal ein Blick hinter die erste Gewitterlinie : Wie die Radarbilder beweisen, beobachtete man dort weitere starke Gewittercluster , um 14 UTC z.B. südlich von Bremen eine „blaue“ Zelle. Sehr massiv wirkte die noch weiter westlich auftauchende zweite Hauptgewitter-Linie, die um 12 UTC am westlichen Kartenausschnitt auftauchte und sich bis 14 UTC deutlich verbreiterte mit inkorporierten starken Einzelzellen. Die Radar-Komposits zeigen die Vorderkante dieser Linie um 13 UTC nach westlich von Borkum, um 14 UTC aber schon knapp östlich von Norderney. Nach den vorliegenden Berichten soll der mögliche Tornado von Borkum um 13.45 UTC (15.45 MESZ) aufgetreten sein. Dies würde bedeuten, daß die 2.Linie der Auslöser für das dortige Unwetter war und nicht wie bei Greetsiel die 1. Gewitterlinie.
Kommen wir nun zur regionalen Entwicklung im Nordosten und Osten Deutschlands und somit auch zum Tornado-Fall von Micheln. Um 14 UTC war der Nordost-Bereich noch weitgehend frei von starker Konvektion :
Radar-Komposit-Ausschnitt + Synops Nordosten vom 23.06.04 14 UTC :

Im Westen des Kartenausschnitts von 14 UTC erkennt man die sich ostwärts vorschiebende erste Gewitterlinie, im Bogen von Lüneburg bis knapp östlich von Hannover reichend. Im Raum Hannover waren einige der Zellen „blau“. D.h. am südlichen Bereich der Linie beobachtete man die stärksten Entwicklungen, eine für Starkgewitterlagen durchaus typische Situation. Ebenfalls sehr stark erschien eine abgesetzte Zelle im Raum Salzgitter, die dann 1 Stunde später um 15 UTC die höchste Intensität („blau“) erreichte und jetzt im Raum südlich von Wolfsburg lag :
Radar-Komposit-Ausschnitt + Synops Nordosten vom 23.06.04 15 UTC :

Erwähnenswert auch eine neue unwetterträchtige Zelle vor der Linie bei Schwerin.
Um die Vorentwicklung, die zum Tornado von Micheln führte, zu erfassen, konzentriert sich das Augenmerk nun vorzugsweise auf das Gebiet zwischen Weser und Elbe. Dafür wird ab jetzt ein etwas südlicherer Radar-Ausschnitt gewählt.
Radar-Komposit-Ausschnitt + Synops Osten vom 23.06.04 15 UTC :

Im Raum Harz-Fulda bestanden um um 15 UTC mehrere noch nicht sehr auffällige Gewitter-Cluster mit maximal „roter“ Intensität. Bis 16 UTC (also rund 1 Stunde vor dem Tornado-Ereignis in Micheln) zog der südliche Cluster davon (südwestlich vom Harz) sehr schnell über den Ostharz hinweg nordostwärts und erschien um 16 UTC als klar „rote“ Zelle südlich von Magdeburg. In das Gebiet südlich vom Harz waren inzwischen neue Cluster von Südwesten her hineingewandert :
Radar-Komposit-Ausschnitt + Synops Osten vom 23.06.04 16 UTC :

Die entscheidende und äußerst explosive Entwicklung im Falle Micheln spielte sich nun innerhalb der nächsten ¾ - 1 Stunde ab. Das Radar-Komposit von 17 UTC (19 MESZ) zeigte ein sehr kompakte, „blaue“ Zelle an der Elbe knapp nordöstlich von Micheln. Dies war der Zeitpunkt unmittelbar nach der Vorort-Beobachtung des Tornados in Micheln :
Radar-Komposit-Ausschnitt + Synops Osten vom 23.06.04 17 UTC :

Die Urgewalt der Gewitter-Zelle kam im Radarkomposit von l7 UTC unmittelbar zum Ausdruck. Die Zelle war in diesem Moment auch die mit Abstand stärkste und eigenständigste konvektive Erscheinung des Kartenausschnitts. Allein schon von daher kann vermutet werden, daß es sich hier um eine markante Superzelle gehandelt haben muß. Die spezielle Betrachtung des Falls Micheln im nächsten Posting wird u.a. darauf noch einmal näher eingehen. Was im Kontext von Radarbild-Entwicklung und synoptischen Meldungen in jedem Fall hier schon eindeutig gesagt werden kann : Regionaler Auslöser war die gleiche Gewitterlinie, die als 1.Gewitterlinie schon für die Unwetter in Greetsiel und Marne verantwortlich war. Der Blick auf das 17 UTC-Radar-Komposit bestätigt die oben diskutierten Merkmale der Gewitterlinie : Starker Windsprung (somit auch gute „Inflow“-Verhältnisse aus Südost vorderseitig) sowie thermischer Charakter einer regionalen Kaltfront.
ZurAbrundigung noch der Blick auf die Verhältnisse 1 Stunde später, um 18 UTC (20 MESZ):
Radar-Komposit-Ausschnitt + Synops Osten vom 23.06.04 18 UTC :

Man sieht, innerhalb nur 1 Stunde machte die Gewitterlinie einen Sprung von der Elbe bei Micheln bis in den Potsdamer Raum. Die vorher für Micheln verantwortliche Unwetterzelle erkennt man jetzt noch südlich von Potsdam. Sie ist nun aber nicht mehr ganz so kompakt, wohl aber noch inverändert intensiv („blau“). Längs der nach wie vor markanten Gewitterlinie fällt eine eine weitere sehr starke („blaue“) Zelle unweit der Elbe nordwestlich von Dresden auf. Sie hatte um 17 UTC bereits als starke Zelle nordöstlich von Gera gelegen. So kann man sagen, daß sich die Starkgewitter-Aktivität ab 14-15 UTC über den ganzen Ostbereich Deutschlands ausgebreitet hatte und Micheln dabei vermutlich die intensivste Entwicklung war.
Wetterfuchs



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