Induzierte Zyklogenese

Fallbeispiel: Induzierte Zyklogenese

Die induzierte Zyklogenese ist auch unter dem Begriff Downstream-Development bekannt, zu deutsch stromabwärtige Entwicklung.

Sie beruht auf einer stärkeren Entwicklung stromaufwärts, welche die nachfolgende Entwicklung stromabwärts beeinflusst. Es gibt unmittelbare Auswirkungen, wenn zwei Sturmtiefs hintereinanderfolgen, z.B. bei einem steuernden Islandtief und mehreren Randtiefs, die sich gegenseitig beeinflussen. Meist schwächt das zweite, stärkere Randtief das erste Randtief ab oder lässt es nördlicher ziehen. Daneben gibt es aber auch indirekte Auswirkungen, wenn ein anfänglich schwacher Kurzwellentrog durch einen nachrückenden, stärkeren Kurzwellentrog, der mit einer kräftigen Zyklogenese verbunden ist, intensiviert wird, d.h. seine Amplitude bzw. Krümmung verschärft.

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Die Handskizze zeigt zwei Kurzwellentröge mit einem dominanten, stärkeren Trog stromaufwärts, bei dem die Isohypsen dichter gedrängt als stromabwärts sind. In beide Tröge sind Tiefdruckgebiete mit Frontensystemen eingelagert. Infolge der starken Zyklogenese stromaufwärts wird die Isohypsendrängung größer, demzufolge auch der Wind in der mittleren/oberen Troposphäre (Jetstream-Niveau). Die Höhenströmung im Bereich des Höhenrückens wird übergeostrophisch, d.h. infolge der starken Strömung überwiegt die Corioliskraft der Druckgradientkraft und lenkt die Strömung nach recht ab (braune Pfeile). Dadurch kann sich der stromabwärtige Kurzwellentrog weiter vertiefen und dessen Krümmung und Divergenz zunehmen. Der Druckfall im stromabwärtigen Trog induziert hier eine Zyklogenese bzw. markante(re) Wettererscheinungen als zuvor.

Das folgende Fallbeispiel beschreibt ein lehrbuchhaftes Downstream-Development, wie sich aus einem anfangs unscheinbaren Trog/Tief ein markanter Kurzwellentrog und ein kleinräumiges, aber wetterintensives Bodentief entwickelte, infolge einer Orkantiefentwicklung über dem Nordatlantik.

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Das Satellitenbild von NOAA zeigt ein mächtiges Orkantief südlich von Grönland mit langgestreckter Kaltfront, kurzem Warmteil davor und einspiralisierter Okklusionsfront. Weiter stromabwärts über Mitteleuropa befindet sich ein wesentlich kleinräumigeres Tiefdruckgebiet, dessen Fronten aber ebenfalls klar identifizerbar sind. Etwa anderthalb Stunden vor dieser Satellitenbildaufnahme trat in Belgien ein F1-T3-Tornado auf, vermutlich nach Kaltfrontdurchgang im Trogsektor.

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Der Radiosondenaufstieg von De Bilt, 00 UTC, zeigt eine gut durchmischte Grenzschicht infolge der mechanischen Durchmischung, darüber eine feuchtlabile Schichtung bis 700hPa und bis ca. 450hPa feuchtneutral geschichtet. Hochreichende Feuchtkonvektion bis 7000m Höhe war realisierbar. Die starke vertikale Windscherung, verbunden mit leichter Rechtsdrehung mit der Höhe, war für Superzellen- und Tornadobildung durchaus günstig.

Die nachfolgende Serie an Modellanalysekarten von GFS, bestehend aus 500hPa+relative+absolute Topographie, Bodendruck (links) sowie 850hPa pseudopotentielle Temperatur+ Bodendruck (rechts) zeigt die stromabwärtige Entwicklung in lehrbuchhafter Weise:

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Sonntag, 20.01.2008, 18 UTC, von Neufundland her nähert sich ein energiereiches Bodentief, eingebunden in einen Jetstreak. Stromabwärts auf der Vorderseite eines scharfen Kurzwellentrogs liegt eine Welle im Bodenfeld, die noch nicht okkludiert ist, westlich von Irland.

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Montag, 21.01.2008, 06 UTC,gerät das Tief bei Neufundland auf die Trogvorderseite und in den linken Jetauszug, es vertieft sich massiv und der stromabwärtige Trog spaltet sich auf. Dadurch gerät die Welle in dessen Vorderseite unter Höhendivergenz und kann sich bis zur geschlossenen Kernisobare vertiefen. Ihr Frontensystem ist bereits voll entwickelt.

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Montag, 21.01.2008, 18 UTC, das Sturmtief vertieft sich zum Orkantief, der Jet wird immer kräftiger und stromabwärts des aufgewölbten Höhenrückens vertieft sich der Kurzwellentrog, an dessen Vorderseite ebenfalls Druckfall am Boden. Die Kaltfront verliert an Wetterwirksamkeit, da die Luftmassengegensätze verschwinden. Dagegen reaktiviert die Höhenkaltluft des nachrückenden Troges die Wetteraktivität, es entstehen kräftige Schauer/Gewitter, mit besagtem Tornado über Belgien gegen 22.30 UTC.

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Dienstag, 22.01.2008, 06 UTC, das Orkantief liegt achsensenkrecht unterm Höhentrog und hat seinen tiefsten Kerndruck erreicht. Durch die supergeostrophischen Winde hat sich der Kurzwellentrog stromabwärts stark vertieft und ist nun als verlängerter Trog in den langwelligen Trog über Skandinavien eingebunden. Zwar hat kein starker Bodendruckfall stattgefunden, doch geht eine markante Kaltfront über Mitteleuropa hinweg südwärts. Die alte Kaltfront wurde dabei durch eine neue Kaltfront ersetzt.

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