Kyrill im Satellitenbild

Die Entwicklung des Orkantiefs fußt auf einer Teil- oder Randtiefbildung am Okklusionspunkt, engl. secondary cyclogenesis at the triple point. Diese Randtiefentwicklungen lassen sich anhand der folgenden Faktoren recht gut in den Modellkarten sowie im Satellitenbild nachweisen:

  • die Okklusionsfront ist bereits deutlich eingeringelt
  • der Tiefdruckkern liegt auf der kalten Seite des Jetstreams im Trogsektor
  • die Wolkenobergrenzen der Okklusionsfront sind dadurch abgesunken, das baroclinic leaf hingegen weist hingegen noch hochreichende Bewölkung auf
  • der linke Jetauszug und Okklusionspunkt fallen zusammen
  • der Okklusionspunkt liegt dadurch vor der Trogachse unter starker (differentieller) zyklonaler Vorticityadvektion
  • der Dryslot zeigt mit seiner Vorderkante auf den Okklusionspunkt

Aus der vorherigen synoptischen Analyse war die Position des Bodentiefs achsensenkrecht zum Höhentief ersichtlich, welche die stationäre Lage von Kyrill 1 bestimmte. Der Okklusionspunkt, an dem Kyrill 2 entstand, lag hingegen klar vorderseitig des Höhentiefs unter PVA sowie näher an der Jetachse, was eine rasche Ostwärtsverlagerung unter Vertiefung des Kerndrucks begünstigte.

17. Januar 2007 - 12 UTC

sat-1tZum Mittag des 17. Januars dominierte zunächst der Tiefdruckwirbel über der Nordsee das Wettergeschehen in Westeuropa. Stromaufwärts von Irland liegt Kyrill mit einem scharfkantigem baroclinic leaf, das an der Nordseite die typische Wolkengrenze aufweist und nach Süden ausgefranst ist.

Das baroclinic leaf manifestiert sich als ein warmes Förderband (warm conveyor belt), das in der mittleren und oberen Troposphäre (600-300hPa) aufsteigt und breitflächig kondensiert.

Die Wolkenobergrenzen liegen dadurch recht weit oben - im Gegensatz zur Okklusionsfront, die hier etwas niedrigere Wolkenobergrenzen aufweist.

 

Sie entstand durch ein zweites, warmes Förderband, das bereits in der unteren und mittleren Troposphäre (900-700hPa) nach oben steigt und durch seine Lage kaltseitig der Frontalzone als kaltes Förderband (cold conveyor belt) bezeichnet wird.


Die Okklusionsfront liegt parallel zum frontalen Wolkenband, ist aber nach Westen zurückgebogen (back-bent-occlusion) und leicht eingeringelt. Der Tiefdruckkern befindet sich damit deutlich westlich vom Okklusionspunkt entfernt in einem fast wolkenfreien Bereich des Dryslots (DS), wo stratosphärische Luft stromaufwärts der Trogachse bis in die mittlere und untere Troposphäre absinkt.

Im Vergleich dazu liegt etwa der Kern des Nordseetiefs unmittelbar südwestlich des Okklusionspunktes, der zugehörige DS erstreckt sich vom Eingang des Ärmelkanals über England bis zur Nordsee.

 

17. Januar 2007 - 18 UTC

sat-2-tSechs Stunden später hat sich der DS deutlich intensiviert und einen recht dunklen, wolkenfreien Tiefdruckkern von Kyrill 1 erzeugt.

Die Vorderkante des DS reicht bis zum Okklusionspunkt und verläuft rückseitig der Kaltfront.

Die Position von Warm- und Kaltfront zueinander zeigt eine typische Warmsektorzyklone mit breitem Warmsektor, der hier durch das warme Förderband hochreichend mit regenschwangeren Wolken bedeckt ist.

 

Bemerkenswert in diesem Stadium der Zyklogenese sind die quer zur Höhenströmung verlaufenden Cirren südlich des baroclinic leaf, die von einer außerordentlich hohen vertikalen Windscherung künden. Die Höhenwinde erreichten hier bereits in 500hPa über 150Kn Mittelwind.

 

18. Januar 2007, 00 UTC

sat-3-tNach Mitternacht findet der Abspaltungsprozess von Kyrill 2 von Kyrill 1 statt.

Die Kaltfront zeichnet sich durch ein schmales, hochreichendes, aber unterbrochenes Wolkenband ab, während die Warmfront weiterhin an einen hochreichend kompakten Wolkenschirm gebunden ist.

Der Dryslot reicht von Tiefdruckkern von Kyrill 1 bis kurz vor den Okklusionspunkt.

Kyrill 1 ist bereits deutlich eingeringelt, jedoch schon in der Abschwächungsphase, was mit der Reanalysis durch die Modellkarten übereinstimmt (Position knapp rückseitig der Trogachse).


Die Okklusionsfront weist westlich des Okklusionspunkt eine weitere, schwach zyklonale Krümmung auf, sodass hierdurch die Position des zweiten Tiefdruckkerns analysiert werden kann. Die 10min-Windkarten untermauern diese Analyse.

 

18. Januar 2007, 06 UTC

sat-4-tDas alte Bodentief trennt sich mit seiner Okklusionsfront immer mehr vom neuen Bodentief über der irischen See ab. Der Vergleich mit der Position vor sechs Stunden lässt keine Zweifel zu, dass es sich jetzt um zwei Tiefdruckwirbel handelt.

Wenn man die Ausdehnung von Kyrill 2 betrachtet, dann mag man sich über dessen Größe im Verhältnis zur gesamten Wolkenmasse wundern.

Weite Teile des Warmsektors und südlich davon sind Ergebnis eines massiven warmen Förderbandes, das auch für die kräftigen und ergiebigen Regenfälle mit bis zu über 50 mm in 24h verantwortlich war.

 

Das eigentliche Orkantief nimmt nur verhältnismäßig wenig Platz ein und die neue Okklusionsfront ist schmaler, kürzer und rascher eingeringelt als die erste Okklusionsfront.

Im Kernbereich der Zyklone bzw. südlich davon addieren sich die starke Relativströmung (Höhenströmung) und die Rotationsgeschwindigkeit der Zyklone selbst. Daraus resultiert das Starkwindfeld südseitig des Tiefdruckkerns im Warmsektor, wo die 850hPa-Winde verbreitet bei 70-80Kn, teilweise bei 90Kn lagen. Das Starkwindfeld war aber zugleich an die Kaltfront gekoppelt, sodass bei konvektiven Niederschlägen mit Orkanböen über 130km/h selbst im Flachland gerechnet werden konnte.

In der zweiten Nachthälfte überströmte die trockene Stratosphärenluft des Dryslots die feuchtwärmeren Luftmassen in der unteren und mittleren Troposphäre an der Kaltfront. Deren Wolkenobergrenzen sanken dadurch deutlich ab. Resultat dieser Entwicklung war erhebliche potentielle Instabilität, die durch die Hebung auf der Trogvorderseite freigesetzt wurde und entlang der Kaltfront kräftige Schauer und Gewitter erzeugte.

 

18. Januar 2007, 12 UTC

sat-5-tZum Mittag des 18. Januars 2007 wirkt die Ausdehnung des Orkanstiefs winzig im Vergleich zum mächtigen Wolkenschild des warmen Förderbandes.

Die Kaltfront überquert nun Südengland und London mit Orkanböen, kurze Zeit später treten über der südlichen Nordsee die ersten Gewitter an der Kaltfront auf.

Das Überströmen der Kaltfront mit trockener Stratosphärenluft reicht bis weit in den Warmsektor des Orkans.

 

 

 

 

Auffällig hier auch die schmale wolkenfreie Zone vor der Kaltfront entlang der Küsten, die nochmals Einstrahlung und Verschärfung der horizontalen Temperaturgegensätze ermöglichte. Nur aufgrund des Satellitenbildes würde man eine weiter Ostwärtsverlagerung der Kaltfront vermuten. Entscheidend für die spätere Südostverlagerung war aber der nachrückende Höhenrücken über dem Ostatlantik, sodass die Strömung von West auf Nordwest drehte.

 

18. Januar 2007, 19 UTC

sat-6-tZum frühen Abend hin erreicht der Orkan seinen Höhepunkt, was die Kaltfrontaktivität über Mitteleuropa betrifft.

Der Kern des Tiefs liegt nun über der westlichen Ostsee. Entlang der Kaltfront bilden sich konvexe Strukturen an der Vorderkante. Rückseitig der Kaltfront folgt eine kurze postfrontale Subsidenzzone nach, ehe von der Nordsee eine Troglinie mit kräftigen Schauern und erneuten Orkanböen nachfolgte.

An der Südwestkante der Kaltfront nahm dessen Intensität ab und ging z.T. in skalige Regenfälle in Verbindung mit einer einsetzenden Wellenbildung über, die von der Warmluftadvektion stromaufwärts verursacht wurde.

Der Verlauf des stark gekrümmten Jetstreams zeichnet sich gut durch die schmalen Cirrenbänder ("Jetfibres") ab. Bei gekrümmten Jets sind die linken Jetauszüge mitunter verschoben bzw. liegt der gesamte Auszugsbereich dann unter Diffluenz mit Aufwärtsbewegungen, wie auch hier.

 

19. Januar 2007, 00 UTC

sat-7-tGegen Mitternacht hat die Kaltfront Deutschland fast vollständig überquert und nun Nord- und Ostösterreich erreicht.

In Teilen Wiens werden 130 km/h Spitzenböen gemessen, zuvor erwärmt sich die Luft auf knapp 20 Grad am Alpenostrand (Westföhn) - um 01 Uhr nachts!

Dahinter beruhigt sich die Atmosphäre vorübergehend, weitere Schauer gekoppelt an die Troglinie folgen über Norddeutschland nach.

Weite Teile Südwest- und Süddeutschlands liegen im Einflussbereich einer schwachen Welle, die von Nordwesten hereinschwenkt.

 

Die starke nordwestliche Anströmung verursacht Staubewölkung entlang der Alpennordseite - im Inntal westlich von Innsbruck bricht kurze Zeit später der Nordföhn durch, südlich des Alpenhauptkamms hat er besonders über der Poebene zur Wolkenauflösung geführt.

 

19. Januar 2007, 06 UTC

sat-8-tAm Freitag Vormittag, den 19. Januar, liegt die Kaltfront über Südosteuropa.

Der Orkan schwächt sich nur langsam ab und dreht allmählich nach Nordosten ab. Die nachfolgende Welle führt über West- und Süddeutschland zu teils ergiebigen Regenfällen, der Nordföhn in Norditalien treibt die Höchstwerte dort auf sommerliche 25-27°C.

In Innsbruck bricht der Nordföhn drei Stunden später durch und lässt Höchstwerte von über 16°C erreichen, die jene während der vorherigen Südföhnperiode noch überbieten.

Die gefürchteten Orkanböen im Inntal bleiben jedoch aus.

 

 

Stromaufwärts westlich von Irland deutet sich eine weitere Sturmtiefentwicklung an der ehemaligen Kaltfront von Kyrill 1 an, die später zu Sturmtief Lancelot und erneuten schweren bis orkanartigen Sturmböen besonders nördlich einer Linie Hunsrück-Erzgebirge führt.

Zum Abschluss noch zwei Satellitenbilder von Dundee bzw. NOAA, die das Orkantief in einer höheren Auflösung zeigen:

 

18. Januar 2007 - 12 UTC - DUNDEE

sat-9-tDas visuelle Satellitenbild von EUMETSAT zeigt das Orkantief mit Kern über der Nordsee.

Die Okklusionsfront ist an der Ostküste Englands eingeringelt. Die Warmfront verläuft über Dänemark und die Ostsee stromabwärts.

Die Kaltfront geht von der südlichen Nordsee bis nach Südengland. Sie ist hochreichend konvektiv geprägt, ein exemplarischer Ausdruck der großen Mengen latenter Wärme, die durch die Hebung freigesetzt wurden.

Weiter südlich sind die Wolkenobergrenzen deutlich höher - hier regnet es im Bereich des warmen Förderbandes kräftig. Die Kaltfront hingegen wurde bereits vollständig vom DS überströmt - wie bereits erwähnt reichte dieses Überströmen bis weit in den Warmsektor hinein. Rückseitig der Kaltfront löste die Stratosphärenluft die Wolken vollständig auf.

 

18. Januar 2007 - 16 UTC - NOAA

sat-10-tDas IR-Satellitenbild von NOAA wurde am Nachmittag in viertelstündigem Überflug aufgenommen.

Der eingerahmte Bereich ist vollständig vom DS überströmt.

Die Kaltfront zeigt markante, aneinandergereihte Wabenstrukturen, die eine Nordwest-Südostachse aufweisen, was koinzident zur Höhenströmung ist.

Jede dieser "Wabenzellen" brachte Starkniederschläge, Hagel und Microbursts hervor.


Weiter südlich ging es wesentlich ruhiger zu, auch wenn es dennoch verbreitet schwere bis orkanartige Sturmböen und einzelne Orkanböen gab. Sie erreichten jedoch die flächige Intensität der Kaltfront niemals und die Waldschäden hielten sich somit vor allem in Süddeutschland weitgehend in Grenzen.


Ursache der Wabenstrukturen:

Ich konnte diese Waben/Rippenstrukturen schon häufiger in Zusammenhang mit kräftigen Tiefdruckentwicklungen beobachten, und zwar immer dann, wenn der Dryslot die Kaltfront überströmt. Zudem sind die Rippen immer parallel zur Höhenströmung orientiert und liegen zugleich im linken Jetauszug.

Das impliziert grundsätzlich einen Zusammenhang zu potentieller Instabilität und kräftiger Feuchtkonvektion, also potentiell unwetterträchtige Wetterphänomene, die sich unter solchen Erscheinungsbildern verbergen.

In einem Paper von Browning and Wang (2001) A wurden Hypothesen getestet, um diese Rillen zu erklären. Das Ergebnis:

  1. gibt es keinen Zusammenhang zwischen den Rillen und einzelner Linienelemente (Plumes from individual elements of line convection).
  2. auch Schwerewellen scheiden aus, da die Reisegeschwindigkeit der Rillen mit dem frontparallelen Wind übereinstimmt (advehierte Rillen) und Schwerewellen sich relativ zur Strömung in deren Höhe ausbreiten müssten. Schwerewellenbildung im linken Jetauszug sind dennoch vorstellbar, die potentielle Instabilität hervorrufen können. Wenn die Konvektion heftiger wird, verlieren die Wellen ihre Ausbreitungseigenschaften und werden mehr und mehr advehiert. 
  3. dass slantwise convection CSI (conditional symmetric instability) freisetzt, erscheint plausibel, nicht aber, dass die Rillen etwas damit zu tun haben 
  4. Kelvin-Helmholtz-Instability wird ausgeschlossen, da die Wellenlänge der Rillen (ca. 50 km) zu lang für für Kelvin-Helmholtz-Wellen sind
  5. Convective Rolls: Im Bereich der Rillen sind in der Höhe trockene Schichten eingelagert, die potentielle Instabilität hervorrufen.

Letzendlich erwies sich Hypothese 5 am Wahrscheinlichsten, demzufolge die Rippen durch konvektive Zellen in der Höhe verursacht werden, die sich wiederum als schräge Konvektion (slantwise convection) manifestieren. Was die langen Wellenlängen verursacht, ist nicht bekannt.

A: Browning, K.A. and Wang, C.G., Cloud-top striations above ana-cold frontal circulations, Q.J.R. Meteorol. Soc. (2002), 128, pp. 477-499

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