Länger andauernde Hitzewellen können schwerwiegende ökologische, wirtschaftliche und auch gesellschaftliche Auswirkungen haben, darunter erhöhte Sterblichkeit, vermehrte Waldbrände und größere Ernteausfälle. In der vorliegenden Studie aus 2022  wird Europa beispielhaft als ein Hitzewellen-Hotspot identifiziert, der in den letzten 42 Jahren einen drei- bis viermal schnelleren Aufwärtstrend als der Rest der mittleren und nördlichen mittleren Breiten (zirkumpolar bzw. rund um den Globus) aufweist. Dieser beschleunigte Trend steht gemäß erster Ergebnisse neben modifizierten thermodynamischen Faktoren auch im Zusammenhang mit dynamischen Veränderungen in der Atmosphäre, die zur Zunahme der Hitzewellen in Europa beigetragen haben dürften.

Zu den Triggern heißer europäischer Sommer gehören sowohl die großräumige atmosphärische Zirkulation als auch die jeweilige Ausprägung und Positionierung des Polarfront-Jet-Streams (starkes Westwindband in der oberen Troposphäre, siehe Wetterlexikon: )

Weitere Faktoren sind das Feuchtigkeitsdefizit im Boden und die damit verbundenen Rückkopplungen zwischen Landoberfläche und Atmosphäre, die ozeanische Zirkulation sowie die jeweiligen Meeresoberflächentemperaturen.

Die vom Menschen verursachte globale Erwärmung, die hauptsächlich auf den Anstieg der Treibhausgase zurückzuführen ist, erhöht die Intensität und Häufigkeit von Hitzewellen einerseits durch direkte Erwärmung, kann aber auch die Faktoren ihrer natürlichen Variabilität beeinflussen.

Beobachtungen und modellgestützte Studien haben gezeigt, dass sommerliche Hitzeextreme über den mittleren und nördlichen mittleren Breiten in erster Linie mit blockierenden Hochdruckgebieten zusammenhängen. Diese blockierenden Hochdruckgebiete oder auch Hochdruckzonen wiederum sind häufig mit einer doppelten Jet-Stream-Struktur über Eurasien verbunden. Dabei liegt ein nördlich verschobener Polarfront-Jet-Stream im Mittel bei etwa 70 bis 75 Grad nördlicher Breite (auf 250 hPa, also in etwa 10,5 bis 11 km Höhe), wohingegen sich der subtropische Jet-Stream (wenn auch zirkumpolar nicht kontinuierlich ausgeprägt, d.h. nicht durchgehend starkes Westwindband in der oberen Troposphäre) auf etwa 40 Grad nördlicher Breite erstreckt. Dazwischen wird ein Bereich mit eher schwachen Winden, teils auch Ostwinden registriert, wobei sich hier öfters Hochdruckzonen ausbilden können. Alternativ zum obigen Ansatz kann auch das so genannte Brechen von planetaren Rossby-Wellen (Rossby-Wellen, auch als planetarische Wellen bezeichnet, sind großräumige Wellenbewegungen in der Erdatmosphäre, die im Wesentlichen aus der Änderung der Coriolis-Beschleunigung mit der geografischen Breite resultieren (Kugelgestalt der Erde), unter Beibehaltung des Gesamtdrehimpulses aus der Erddrehung) und die daraus resultierende Blockierungswirkung (durch Aufspaltung oder stärkere Mäandrierung des Jet-Streams) das Auftreten von doppelten Jet-Streams verursachen.

Generell ist das Vorhandensein eines Doppeljets in der Troposphäre durch einen (zirkumpolar) unterschiedlich ausgeprägten subtropischen Jet oder auch durch weiter nach Süden abgetropfte Höhentiefs, z.B. im östlichen Atlantik gekennzeichnet, ein Umstand, der wiederum die Rossby-Wellen (Wellenlänge und Amplitude) in den mittleren Breiten beeinflussen und somit die Stagnation (fehlende Progression in östliche Richtung) von Höhenrücken und Trögen begünstigen kann.

Die beschleunigte Erwärmung speziell der Landmassen in den hohen Breiten während des nordhemisphärischen Sommers, die auf den anthropogenen Klimawandel zurückgeführt wird, könnte durch die dortige Verstärkung des Polarfront-Jet-Streams günstige Bedingungen für das Auftreten oder die Persistenz von Doppeljets schaffen.

Dennoch gibt es derzeit nur wenig Belege für Veränderungen in der Häufigkeit und Intensität sommerlicher Blockierungslagen (Hochdrucklagen) in Europa als Folge der derzeitigen oder künftigen globalen Erwärmung, was im Widerspruch zum Trend der beobachteten Hitzewellen z.B. in Europa steht.

Insofern sind weitere wissenschaftliche Studien, meteorologische Messungen und Beobachtungen erforderlich, um eventuelle Tendenzen und Entwicklungen noch besser einordnen zu können.

Dipl.-Met. Dr. Jens Bonewitz

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 31.08.2022

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Würde man die breite Bevölkerung fragen, was sie mit Meteorologie oder auch dem Deutschen Wetterdienst verbinden, wäre „Wettervorhersage“ als Antwort bestimmt ganz oben mit dabei. Und auch, wenn dieses „Kerngeschäft“ des DWD an dieser Stelle häufig behandelt wird, so ist die Meteorologie doch ein deutlich „weiteres Feld“.

Tatsächlich nehmen die Herausforderungen für die meteorologischen Dienste -und die meteorologische Wissenschaft im Allgemeinen – durch den Klimawandel und häufigere extreme Wetterereignisse mit großen sozioökonomischen Auswirkungen zu. Die Bedeutung der meteorologischen Forschung für unterschiedlichste Bereiche wächst und reicht von der Wissenschaft über Unternehmen bis hin zu Gesellschaft und Politik. Genau diese „Transdisziplinarität“ und die Zusammenarbeit auf unterschiedlichsten Ebenen sind nun auch das Fokusthema einer internationalen Konferenz, die nächste Woche in Bonn stattfindet.

Ausgetragen wird diese jährlich stattfindende Konferenz von der Europäischen Meteorologischen Gesellschaft (engl.: European Meteorological Society, EMS), wobei das Gastgeberland jährlich wechselt. Dieses Jahr ist Deutschland an der Reihe, und so bietet sich dem DWD eine besondere Chance: Er ist, zusammen mit der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft und dem Hans-Ertel-Zentrum für Wetterforschung, lokaler Gastgeber – und damit für die diesjährige Programmgestaltung zuständig.

Ganz im Sinne des Programmmottos „Connecting communities to deliver seamless weather and climate science and services“ (auf Deutsch etwa „Vernetzung von Communitys zur Bereitstellung nahtloser Wetter- und Klimawissenschaften und -dienste“), entstand so die Idee, auch ein Format vor Ort anzubieten, das die Öffentlichkeit direkt miteinbezieht: Beim sogenannten „Café Météorologique“ gibt es nächste Woche (vom 5.-9. September 2022) in verschiedenen Cafés im Zentrum von Bonn insgesamt elf Vorträge über spannende Wetter- und Klimathemen, die auf einfache Art und Weise präsentiert werden.

Von „Was haben Sherlock Holmes und Wetterwarnungen gemeinsam?“ über „Vom Bauernkalender zur künstlichen Intelligenz – Die stille Revolution der Wettervorhersage“ bis hin zu „Die Ahrtalflut 2021 aus meteorologischer Sicht“ ist bestimmt für alle was dabei. Alle Vortragsthemen mit Ort und Zeit und der Möglichkeit einer Anmeldung (nicht verpflichtend) sind zu finden unter:

Wenn Sie also aus Bonn und Umgebung kommen (oder immer schon einmal eine Reise in die schöne ehemalige Bundeshauptstadt machen wollten), und einem spannenden Vortrag bei einer guten Tasse Kaffee, einem leckeren Stückchen Streuselkuchen oder auch einem erfrischenden Kaltgetränk lauschen möchten, kommen Sie gerne vorbei! Es lohnt sich!

Dipl.-Met. Magdalena Bertelmann

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 29.08.2022

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Nach knapp einer Woche ohne nennenswerte Niederschläge sorgte Tief „Ornella“, das in einer Zone tiefen Luftdrucks über Ostdeutschland und Polen eingebettet ist, am gestrigen Freitag (26.08.2022) für zum Teil schwere Gewitter, die regional mit heftigem, teils auch extrem heftigem Starkregen einhergingen. Dabei kamen an einigen Stationen lokal eng begrenzt sogar über 50 Liter pro Quadratmeter (kurz: l/qm) in nur einer Stunde vom Himmel. Der neue Berliner Flughafen meldete beispielsweise um 15 Uhr MESZ sogar 51,8 l/qm in einer Stunde. Die Station Bleckede-Walmsburg (Niedersachsen) registrierte um 19 Uhr 50,5 l/qm in nur 36 Minuten. Selbst in der vergangenen Nacht zum Samstag konnten in Rheinland-Pfalz an der Station Homberg-Schönborner Hof nochmals 52,4 l/qm in einer Stunde gemessen werden. Schaut man sich die aus den RADAR-Daten abgeleiteten Niederschlagssummen an, so kommt man vereinzelt auf Niederschlagssummen von über 100 l/qm, die in wenigen Stunden zusammenkamen.

So ist es auch wenig verwunderlich, dass man in den heutigen Nachrichten aus den Regionen mit stärkeren Auswirkungen von Überschwemmungen und vollgelaufenen Kellern hört oder liest. Vielerorts waren die Feuerwehren im Einsatz. In Baden-Württemberg sackte ein Hang auf eine Straße ab, die in der Folge gesperrt werden musste. In Berlin war es bei den gemessenen Regenmengen ebenfalls keine Überraschung, dass neben einer Veranstaltung des Bundespräsidenten Steinmeiers auch die Konzerte der Bands „Die Ärzte“ und „Marteria“ abgebrochen bzw. abgesagt werden mussten.

Die weiteren Begleiterscheinungen der gestrigen Gewitter rückten angesichts der Regenmassen, die vom Himmel fielen, eher in den Hintergrund. Wenngleich an dieser Stelle nicht verschwiegen werden soll, dass ganz vereinzelt auch schwere Sturmböen gemessen wurden. Die Station am Berliner Flughafen registrierte bereits mit dem ersten Gewitter um 13:38 Uhr eine Böe von 102 km/h (Bft 10).

Dabei ist die genaue Vorhersage von Gewittern mit Starkregen allerdings alles andere als einfach. Denn die exakte räumliche und zeitliche Eingrenzung ist nur begrenzt möglich. Gestern konnte man bereits feststellen, dass an einem Ort sprichwörtlich die „Welt untergeht“, während es im Nachbarort womöglich komplett trocken blieb. Stattdessen schätzen wir ein bestimmtes Gebiet ab, in dem ein gewisses Potenzial für unwetterartige Gewitter besteht, wenngleich das Phänomen dort dann nur lokal auftritt, jedoch eng begrenzt sehr heftig ausfallen kann.

So kristallisieren sich für den heutigen Samstag und die Nacht zum Sonntag vor allem die Regionen im Osten und Nordosten sowie am bayerischen Alpenrand heraus, wo es wieder unwetterartig zur Sache gehen kann (siehe Grafik zum Thema des Tages unter ). Dort muss lokal mit heftigem Starkregen bis 40 l/qm in kurzer Zeit gerechnet werden. Über wenige Stunden können auch Mengen von 60 l/qm zusammenkommen. Begleiterscheinungen wie kleiner Hagel oder stürmische Böen spielen heute erneut nur eine untergeordnete Rolle. Auch in den orange eingefärbten Regionen kann es zu Schauern und Gewitter kommen. Dort sollten die Unwetter jedoch weniger stark und weniger häufig auftreten, ausschließen kann man sie jedoch nicht. Wie aber schon am Freitag wird es in den markierten Regionen bei Weitem nicht jeden treffen. Einige Regionen werden mit großer Sicherheit sogar wieder komplett trockenbleiben.

MSc.-Met. Sebastian Schappert

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 27.08.2022

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Alex, Bonnie, Colin. Das sind die Namen der bisher in dieser Saison aufgetretenen Tropenstürme auf dem Atlantik. Falls Sie jetzt denken: „Das scheint mir etwas wenig zu sein“, dann liegen Sie mit Ihrem Gefühl ziemlich richtig. Eine derart lange Periode ohne atlantische Tropenstürme gab es, bezogen auf den Zeitraum 3. Juli bis 22. August, zuletzt 1982. Davor war dies sogar öfter der Fall, interessanterweise oft im Abstand von fünf Jahren: 1977, 1972, 1967, 1962 und nochmals 1952. Die Launen der Statistik sind mitunter einfach unergründlich…

Doch warum 3. Juli? Am 3. Juli löste sich Tropensturm „Colin“ über dem amerikanischen Bundesstaat South Carolina auf und war bis dahin erstmal der letzte in dieser Saison. Der erste Sturm der Saison war „Alex“, der sich aus den Resten des pazifischen Sturms „Agatha“ entwickelte und vorher über Mexiko gezogen war. Dieser brachte anschließend schwere Niederschläge in Kuba und Südflorida. Im Großraum Miami fielen dadurch Anfang Juni um 250 Liter pro Quadratmeter Regen, was dort für größere Überschwemmungen sorgte. Der zweite tropische Sturm „Bonnie“ trat Anfang Juli in Mittelamerika auf und traf gerade zu dem Zeitpunkt auf die karibische Küste an der Grenze zwischen Nicaragua und Costa Rica, als er begann, sich zu einem Hurrikan zu entwickeln. Er überquerte Nicaragua und zog anschließend auf pazifischer Seite weiter.

Nun also die lange, inzwischen fast siebenwöchige Pause. Doch warum ist das so? Begeben wir uns also einmal auf Ursachensuche und beginnen mit der Frage, was es für die Entstehung eines Tropensturms bis hin zum Hurrikan überhaupt braucht. Eine auch allgemein relativ bekannte Zutat dürften die entsprechend hohen Meeresoberflächentemperaturen darstellen. Das Wasser braucht in der Regel eine Temperatur von mindestens 26 Grad Celsius, damit sich Tropenstürme bilden können. Durch die Wärme und die Verdunstung stellt der Ozean mit dem Wasserdampfangebot genug Energie für die Atmosphäre zur Verfügung. Aktuell stellt dies auch kein Problem dar. Insbesondere vor der amerikanischen Atlantikküste liegen die Wassertemperaturen leicht über dem klimatologischen Mittel (1981-2010) bei etwa 29 bis 30 Grad Celsius. Eine zweite notwendige Bedingung ist fehlende Scherung, das heißt Änderung der Richtung und Geschwindigkeit des Windes mit der Höhe. Scherung führt dazu, dass vorhandene Konvektion in der Höhe bildlich gesprochen vom Winde verweht wird. Sie hat dann keine Chance, sich zu organisieren und sich über einen längeren Zeitraum zu etablieren. An dieser Stelle wird man dann auch bei genauerem Hinsehen stutzig. Über mehrere Wochen lag auf dem Atlantik vor Südwesteuropa beziehungsweise Nordwestafrika ein Trog, also ein Höhentief, welcher sich dort normalerweise nicht befindet. Dieser Trog sorgte für entsprechend unpassende Verhältnisse beim Höhenwind mit erhöhten Scherungswerten. Gleichzeitig steuerte der Trog trockene Luft von Norden her ein. Auch das verhindert eher etwaige Konvektion und verringert das Potential für die Entwicklung tropischer Stürme deutlich. Ein Aufleben der Konvektionsaktivität auf dem Atlantik wird man also wohl erst erwarten können, wenn sich die Druck- und Strömungskonfiguration deutlich umstellt hin zu einer scherungsarmen Umgebung und entsprechend feuchten Luftmassen.

Vielleicht fragt man sich jetzt, warum ausgerechnet der östliche Atlantik vor Afrika betrachtet wird. Auch das hat seinen Grund: Tropische Stürme entstehen auf dem Atlantik oft aus einer sogenannten „Tropischen Welle“ heraus. Diese wiederum bilden sich über Ostafrika aus einer dort vorhandenen Starkwindzone in der Höhe heraus und wandern anschließend westwärts über den Atlantik. Man kann sie sich als eine Art Tiefdruckgebiet vorstellen. Sie führen zu einem ersten Hebungsimpuls in der Atmosphäre und sorgen so dafür, dass die Konvektion überhaupt erst richtig in Gang kommt.

Sollten sich nun die Strömungsverhältnisse tatsächlich umstellen, kann aufgrund der überdurchschnittlichen Wassertemperaturen mit einer deutlich lebhafteren zweiten Saisonhälfte gerechnet werden. Dies ist auch der Grund, warum das National Hurricane Center des amerikanischen Wetterdienstes NOAA noch immer mit einer Saison, die über dem normalen Niveau liegt, rechnet, auch wenn die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer solchen zuletzt marginal reduziert wurde. Ohnehin kommt die Hurrikansaison erst ab Mitte August richtig in Fahrt. Unter anderem treten im Mittel 90% aller sogenannten „Major Hurricanes“ (ab Stärke 3) erst nach dem 20. August als Stichtag auf. Auch wenn es jetzt also lange ruhig war, ist die Saison noch lange nicht vorbei. Im Gegenteil: Voraussichtlich geht es in den nächsten Wochen erst so richtig los.

M.Sc. Felix Dietzsch

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 25.08.2022

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Zunächst werden nacheinander die Unterschiede zwischen den gemessenen Niederschlägen und den Vorhersagen der Modelle ICON-D2, GFS, AROME, UK10 und IFS für die 12-stündigen Niederschlagssummen in l/qm bis Donnerstag (18.08.2022) um 20 Uhr betrachtet. Also die Niederschläge, die zwischen 8 Uhr und 20 Uhr fallen. (Siehe Radarsummen linke obere Abbildung und als Vergleich Abbildung 1 vom Thema des Tages vom 18.08.22:  ICON-D2 prognostizierte zwar, dass es im Großraum Berlin regnen sollte, hat allerdings den realen Spitzenwert von 30 l/qm mit einem vorhergesagten Wert von 79 l/qm weit übertroffen, ähnlich überschätzt wurde das Regengebiet an der bayerischen Grenze zu Tschechien. Des Weiteren zeigte ICON Niederschläge bis 71 l/qm an der Grenze zwischen Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz, in Wirklichkeit fiel besagter Niederschlag (mit 26 l/qm weitaus geringer) im Saarland. Die prognostizierten Niederschläge in Vorarlberg 30 l/qm stimmen mit den Messwerten gut überein. GFS hat die Niederschlagsmengen insgesamt (deutlich) unterschätzt, insbesondere in Vorarlberg und Tirol. Das Niederschlagsgebiet aus dem Saarland ist im Modell nicht zu finden, dafür wurde im Norden Baden-Württembergs ein Schwerpunkt lokalisiert, dessen Niederschlagssumme in etwa zu der im Saarland passt. Weiterhin wurden Niederschläge bis 25 l/qm für das Erzgebirge vorhergesagt, die so nicht eingetreten sind.

AROME hat die Positionen für die Niederschläge am weitesten verfehlt, demnach hätten im Harz Regensummen bis 55 l/qm fallen sollen, der höchste registrierte Wert dort lag jedoch bei 3 l/qm in Herzberg. Während die anderen Modelle keine Niederschläge für Nordrhein-Westfahlen voraussagen und dies auch mit den Messwerten übereinstimmt, prognostizierte AROME dort Niederschläge. Die Niederschläge in Vorarlberg und Tirol wurden geringer vorhergesagt, als sie eingetroffen sind.

UK10 hatte für Ostdeutschland so gut wie keine Niederschläge vorhergesagt und lag damit vor allem für Berlin falsch. Der Niederschlagsschwerpunkt, der in Vorarlberg und Tirol auftrat, wurde hier für die Schweiz kalkuliert. Zudem wurden die Niederschlagsmengen im Norden Baden-Württembergs zu hoch prognostiziert.

IFS hat die Niederschläge über dem Saarland am besten von allen Modellen getroffen. Dafür hat es über Sachsen-Anhalt ein Niederschlagsmaximum gesehen, was es nicht gab. Darüber hinaus wurde die Niederschlagsmenge im Süden von Baden-Württemberg geringer vorhergesagt.

Die 12-stündigen Niederschlagsprognosen der Modelle (hier: außer AROME) für Freitag (19.08.2022) um 8 Uhr im Vergleich zum Radarbild (Abbildung oben rechts) werden im Folgenden beschreiben. Die verwendeten Modellläufe sind von Mittwoch, 17.08.2022, je nach Modell von 2 Uhr (IFS), 8 Uhr (GFS und UK10) und 11 Uhr (ICON-D2).

ICON-D2 trifft die maximalen Niederschlagssummen ganz gut. Im Modell jedoch wurde der Niederschlagsschwerpunkt im Vergleich zum Radarbild nordwestlicher prognostiziert (über der Mitte von Sachsen-Anhalt). Das Radarbild zeigt für einen Großteil von Nordrhein-Westfahlen, Rheinland-Pfalz, Saarland und Niedersachsen kaum bis keine Niederschläge, genauso wie das Modell. Jedoch deutete das Modellbild einen Korridor über Baden-Württemberg und Bayern, in dem keine Niederschläge fallen sollten – für den gleichen Bereich zeigt das Radarbild hingegen ein Maximum an Niederschlag. Stattdessen rechnete ICON-D2 mit den höchsten Summen in den Alpen.

GFS hat, wie bereits am Donnerstag, die Niederschlagsmengen am schlechtesten getroffen. Die Lokalisierung der Niederschlagsschwerpunkte wurde dafür am besten prognostiziert, nur die Maxima sind etwas südlicher als auf dem Radarbild.

UK10 (Abbildung unten links) hat die Positionen des Niederschlags deutlich verfehlt. Regionen, in denen anhand der Radarerfassung kein Regen fiel (zum Beispiel Rheinland-Pfalz), verzeichneten in der Modellrechnung ein Maximum von 60 l/qm. Stattdessen sollte der Osten Deutschlands im Modell größtenteils trocken bleiben. UK10 lag damit am weitesten daneben. IFS prognostizierte ein Maximum zwischen Niedersachsen und Sachsen-Anhalt mit 80 l/qm, stattdessen lag besagtes Maximum im Osten von Sachsen-Anhalt. Als einziges Modell hat IFS ein Niederschlagsmaximum nordöstlich von Berlin an der Grenze zwischen Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern gesetzt. Allerdings fiel die Prognose mit 20 l/qm deutlich geringer aus als die tatsächlich gefallene Regenmenge mit 70 l/qm.

Fazit: Das Modell GFS hat die Mengen für Donnerstag am schlechtesten eingeschätzt, dafür am Freitag die Regionen am besten. UK10 lag bei den Regionen am Freitag voll daneben, auch Donnerstag wurden die Regionen nicht wirklich treffend eingeschätzt. Für beide Tage gesehen lag ICON-D2 im Mittel am nächsten, auch wenn es an den einzelnen Tagen nicht am besten war. Die hohen Niederschlagssummen, die auf dem Radarbild im Süden Baden-Württembergs zu erkennen sind, wurden von keinem der Modelle ausreichend prognostiziert.

Anhand der erfassten 72-stündigen Regensummen bis Montag 8 Uhr lässt sich am besten nachvollziehen, wo es über das Wochenende die intensivsten Regenfälle gab. (Abbildung unten rechts). Der meiste Niederschlag fiel eindeutig im Süden Bayerns und Baden-Württembergs. Die geringsten Regenmengen gab es in Schleswig-Holstein und Rheinland-Pfalz. Hier blieb es regional sogar ganz trocken.

Praktikantinnen Carolin Probst und Jana Schitthof mit Dipl.-Met. Jacqueline Kernn/M.Sc. Sebastian Altnau

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 23.08.2022

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