Leezyklogenese

Leezyklogenese

Tiefdruckgebiete, die durch den Einfluss der Orographie entstehen oder verstärkt werden, nennt man Leezyklonen. Der Mechanismus, der zum Druckfall im Lee führt, kann auf zwei verschiedene Arten erklärt werden, wobei strenggenommen beide Prozesse zusammenwirken:

  • Hydrostatischer Druckfall durch trockenadiabatische Erwärmung bei der Überströmung
  • Wirbelstreckung und Erhöhung der absoluten Vorticity

Diese Faktoren beziehen sich auf eine klassische Leezyklogenese mit reinem Überströmen des Gebirges (welches eine bestimmte Länge aufweisen muss). Daneben gibt es aber auch noch aus Umströmen resultierende Tiefdruckgebiete bzw. aus der Kombination von beidem.

Die Leezyklogenese lässt sich mithilfe der potentiellen Vorticity anschaulich erläutern, wonach die potentielle Vorticity entlang isentroper Flächen konstant bleibt. Im Luv werden die Isentropen gestaucht, im Lee gestreckt.

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Im Luv (B, rechts) des Gebirges wird der hypothetische Zylinder gestaucht, die Isentropenflächen werden gequetscht, wegen der Erhaltung der isentropen potentiellen Vorticity, oder simpler, des Drehimpulses, vergrößert sich der Radius des Zylinders und die Winkelgeschwindigkeit nimmt ab. Folglich nimmt die Vorticity (Wirbeligkeit) ab, und es entwickelt sich ein Luvhoch.

Im Lee (A, links) geschieht das Gegenteil, die Isentropen haben plötzlich Platz, um sich gemütlich in der Vertikalen auszustrecken und entsprechend verdünnt sich der Zylinder im Durchmesser. Der Radius nimmt ab und die Winkelgeschwindigkeit nimmt zu, entsprechend auch die Vorticity. Der resultierende Wirbel ist als Leetief bekannt und berüchtigt, dichtet man doch den meisten Genuazyklogenesen an, sie seien klassische Leetiefs.

Dazu muss man sich aber vergewissern, dass auch wirklich alles, was auf die Alpen zuströmt, darübergeht, denn je mehr Luft über das Gebirge strömt, desto mehr kann naturgemäß auch gestreckt werden, desto größer als die resultierende Wirbelstärke im Lee des Gebirges.

Stelle man sich folgende Situation vor:

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Wir verlängern den Alpenbogen nach Süden (links), sodass die vom Rhône-Tal ins Mittelmeer schießende Kaltluft nicht mehr um den Bogen herumzuströmen vermag, sondern weiter streng nach Süden verfrachtet wird. Die östlich dieser Barriere verbleibende Warmluft gerät nicht in Kontakt mit der Kaltluft, sondern bleibt durch die Barriere von dieser getrennt. Es kann sich demzufolge keine barokline Zone aufbauen, also keine Zyklogenese-fördernde Instabilität. Das einzige, was eine Zyklogenese auslösen kann, ist ein (vollständiges) Überströmen des Gebirges durch die anströmende Kaltluft, grundsätzlich scheint der Westwindsektor begünstigt (270 bis 360°), da bei Nordostkomponente die Kaltluft um die Ostalpen herum über die Dinariden in die Poebene stürzen würde und das wäre der Tod der Genuazyklogenese.

In der Realität sieht es aber so aus wie rechts im Bild. Die Form und Länge des Alpenbogens ermöglicht es der anströmenden Kaltluft nicht nur über das Gebirge zu strömen, sondern auch um den Alpenbogen herum. Der daraus resultierende Drehsinn entspricht einer zyklonalen Rotation. Bereits ohne Zutun in der Höhe (Divergenz) kann sich am Boden Vorticity entwickeln, diese Rotationsgewinnung dürfte maßgeblich für die Genuazyklogenesen verantwortlich sein, weniger das Überströmen.

Baroklinität ist ebenfalls gegeben, da die in den Golf von Genua schießende Kaltluft auf die Warmluft jenseits der Apenninen prallt. Typischerweise entsteht dadurch rasch ein kurzer Okklusionsteil am Ostrand der Westalpen. Schließlich spielt auch noch die (hydro)statische Stabilität eine Rolle in der ω-Gleichung, das ω steht für die Drucktendenz pro Zeiteinheit, d.h. den Druckfall, der letzendlich die Zyklogenese auslöst. Die hydrostatische Stabilität σ steht im Nenner als Vorfaktor bei jedem Summanden der Gleichung, d.h. je niedriger die statische Stabitität, desto stärker der Druckfall, vereinfacht gesagt. In einer warmen, möglicherweise noch labil geschichteten Luftmasse ist die statische Stabilität niedrig, und das ist in der Poebene häufig gegeben, weil die Luftmasse von drei Seiten Gebirge eingeschlossen ist und nur über die Öffnung des Pos zur Adria hinaus kann (der Po bekommt aber ständig einen Einlauf aus Osten, wenn der Druckfall im Lee des Hauptkamms zu sinken beginnt).

Bekommt die barokline Zone dann noch die Unterstützung aus der Höhe durch eine Trogvorderseite, kann das durch Überströmung entstandene Leetiefs an der Frontalzone zwischen eingeflossener Kaltluft- und zunächst stationärer Warmluftmassen zu wachsen beginnen und wetteraktiv werden. Fehlt diese Höhenunterstützung, resultiert also das Leetief mehr aus dem Umströmen von (seichter) Kaltluft als durch das Überströmen von hochreichender Kaltluft, dann gestaltet sich das Genuatief inaktiv und füllt sich nach Einströmen der Kaltluft von Osten her rasch auf.

Nicht unbedeutend ist natürlich die Konstellation mit einer Trogvorderseite. Die zwischen Alpen und Pyrenäen seicht einströmende Kaltluft in Richtung Meer bewirkt durch Höhenkonvergenz eine Zunahme an Vorticity in der Höhe und damit des Höhentrogs, die differentielle Vorticityadvektion auf der Trogvorderseite kann sich verstärken.

Im Fall des 24. März 2009 war die letztgenannte Konstellation geben - es handelt sich um eine klassische Leezyklogenese kombiniert mit Trogvorderseite. Das entstehende Tief zog entlang der Frontalzone rasch weiter nach Osten und verursachte einen Tag später mit einer markanten, konvektiven Kaltfront über Westgriechenland einen starken Tornado in der Stadt Nea Manolada mit zwei Toten.

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Dienstag, 24.03. 2009, 00 UTC, liegt die Kaltfront noch nördlich des Hauptkamms

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Dienstag, 24.03.2009, 06 UTC, erreicht sie den Alpennordrand sowie die nördlichen Westalpen, aber noch nicht den Golf von Genua! Jedoch fällt der Luftdruck bei Genua innerhalb dieser sechs Stunden von 1006 hPa auf 995 hPa ab. Die VERA-Analyse (potentielle Temperatur, Luftdruck, 10m-Wind) zeigt das Umströmen der Kaltluft um die Alpen. Das Leetief in der Poebene hat jedoch bereits Bestand, obwohl die Kaltluft das Ligurische Meer noch gar nicht erreicht hat.

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Die 500hPa-Geopotential+Temperaturkarte vom gleichen Termin zeigt eine scharfe Trogachse bis nach Zentralfrankreich mit starker Westströmung über den Westalpen. Das Bodentief in der Poebene liegt nicht nur klassisch im Lee der Westalpen, sondern auch auf der Trogvorderseite. Zusätzlich hat die Westströmung tiefreichende Auswirkungen, indem die Kaltluftströmung nach Süden verlangsamt wird.

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