Vor beinah fünf Jahren, am 10. Dezember 2017, empfingen die Buffalo Bills die Indianapolis Colts in ihrem heimischen Highmark Stadium in Orchard Park, einem Örtchen knapp südlich von Buffalo. Das Spiel fand inmitten eines Schneesturmes statt, der durch den sogenannten Lake Effect ausgelöst wurde. Dabei fielen in Orchard Park insgesamt 42 cm (16.7 inches) Schnee, davon alleine 20 bis 23 cm (8-9 inches) während des über drei Stunden dauernden Spieles. Der starke Schneefall in Verbindung mit starken Winden machte die Übertragung und Kommentierung des Spieles aufgrund der schlechten Sichtverhältnisse zu einer Herausforderung. Aber auch die Spieler auf dem Platz hatten mit den Bedingungen zu kämpfen. Die Hausherren entschieden schließlich nach mauer Punkteteilung erst in der Verlängerung die Partie für sich. Das Match ging unter dem Namen „Snow Bowl“ (in Anlehnung an den Super Bowl) letztendlich in die Football-Annalen ein.

Ein neuerlicher „Snow Bowl“ für den heutigen Sonntag wurde jedoch frühzeitig abgesagt, denn das Stadion in Orchard Park ist inzwischen von Schneemassen begraben. Die Liga entschied daher schon am Donnerstagabend, dass die Bills aus Sicherheitsgründen ihr heutiges Heimspiel gegen die Cleveland Browns in der 350 km westlich gelegenen Stadt Detroit im überdachten Stadion der Lions austragen müssen.

Ursache für die teils massiven Schneemengen im Bundesstaat New York ist ein seit Donnerstag anhaltendes und intensives „Lake Effect Snow“ Event. Dieses brachte und bringt immer noch insbesondere in den östlichen Küstenregionen der Großen Seen in den Vereinigten Staaten und Kanada enorme Schneemassen, die inzwischen erste historische Marken geknackt haben. Besonders betroffen ist einmal mehr die Region rund um Buffalo am östlichen Ende des Eriesees sowie die Region rund um Watertown am Ontariosee. Bis zum gestrigen Samstag wurden knapp östlich von Watertown gut 180 cm (72.3 inches), in Orchard Park schon beinahe 2 Meter Schnee (77 inches) registriert. Noch nie seit Beginn der Aufzeichnungen kam im Bundesstaat New York an einem bzw. zwei Tagen so viel Schnee zusammen. Und auch heute schneit es in den Regionen kräftig weiter. Dementsprechend gibt es dort starke Einschränkungen auf und neben den Verkehrswegen.

Die wichtigsten Fakten zum „Lake Effect Snow“ wurden im gestrigen Thema des Tages bereits erörtert (siehe Link). Ein paar ergänzende Details zur vorherrschenden Wetterlage und Ergänzungen zum Lake Effect sollen heute noch dazu kommen.
Auslöser für die derzeitigen Schneefälle ist ein hartnäckiges Wettermuster, dass sich mit Blick auf höhere Luftschichten erkennen lässt. Über dem Osten des nordamerikanischen Kontinents hat sich seit der zweiten Wochenhälfte ein umfangreicher und weit nach Süden ausgreifender Trog eingenistet (siehe animierte Abbildung 1). Damit einhergehend wird aus dem Norden Kanadas anhaltend hochreichend arktische Polarluft über die offenen Gewässer der Großen Seen geführt. Erst im heutigen Tagesverlauf und in der Nacht zum Montag zieht der Trog allmählich ostwärts ab.

Jetzt kennen wir den großskaligen, synoptischen Antrieb. Doch was macht die Schneefälle besonders intensiv? Aus dem Thema des Tages von gestern wissen wir, dass, je größer die Temperaturdifferenz (mindestens 13 Kelvin) zwischen den Wasseroberflächen und Höhen von rund 1500 m ist, umso mehr Energie steht für kräftige und langlebige Niederschlagsbänder zur Verfügung. Aktuell sind die Großen Seen mit +4 bis +10 Grad für die Jahreszeit noch ziemlich warm.

Im Gegensatz waren beispielhaft am gestrigen Samstag in 1500 m (850 hPa) -10 bis -15 Grad vorherrschend (Abbildung 2). Summa summarum sind demnach Differenzen von 14 bis 25 Kelvin vorherrschend, die besonders viel Energie für die Bildung von intensiven und teils gewittrig durchsetzten Schneeschauerstraßen bereitstellen. Dabei wurden häufig pro Stunde Neuschneeraten von 5 bis 10 cm (2-3 inches), in einigen Fällen auch 10 bis 15 cm (5 inches) oder darüber beobachtet.

Eine weitere Schlüsselkomponente bei der Bestimmung von besonders betroffenen Küstengebieten beim „Lake Effect Snow“ ist die Windrichtung. Aufgrund der geringen Breite der Niederschlagsbänder von meist nur wenigen Kilometern kann ein bestimmtes Gebiet im Schnee versinken, während in der unmittelbaren Nachbarschaft deutlich weniger oder gar kein Schnee fällt. Zudem ist der sogenannte „Fetch“ entscheidend, der die Wirklänge des Windes über die offene Wasserfläche beschreibt. Je länger die Strecke ist, desto größer ist die Menge an Wärme und Feuchtigkeit, die dem See entnommen werden kann.

Der „Fetch“ sollte typischerweise mindestens 100 km betragen, damit der Luft ausreichend Wärme und Feuchtigkeit für die Entwicklung der Schneeschauerstraßen zugeführt werden kann. Für den Eriesee und den Ontariosee ist der „Fetch“ bei einem südwestlichen bis westlichen Wind besonders lang. Abbildung 3 zeigt eine Animation der Windrichtung und Böen in Kombination mit dem Bodendruck aus dem ICON 13- Modell für den gestrigen Samstag und heutigen Sonntag. In Verbindung mit einem Bodentrog drehte am gestrigen Samstag die Strömung vorübergehend auf Südwest, sodass die Schneeschauerstraßen am Eriesee etwas stärker in den Norden Buffalos und am Ontariosee zu den Niagarafällen gerichtet waren.

Heute hingegen hat der zudem stürmische Wind wieder vermehrt auf West gedreht, sodass die östlichen und südöstlichen Küstenregionen bei Buffalo und Watertown wieder im Fokus der heftigsten Schneefälle liegen. Bis in die Nacht zum Montag werden strichweise noch einmal 30 bis 50 cm, lokal auch mehr erwartet.

M.Sc. (Meteorologe) Sebastian Altnau
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 20.11.2022
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Derzeit duellieren sich Tief REGINA bei den Britischen Inseln und Hoch ERIK über Skandinavien um die Vorherrschaft über Europa. Dabei schiebt ERIK auf der Südflanke kalte Luft aus Sibirien nach Mitteleuropa. Auf der anderen Seite transportiert REGINA milde Atlantikluft von Westen dagegen. Die Luftmassengrenze liegt dabei direkt über Deutschland. Zumindest vorübergehend scheint ERIK mit seiner Kaltluft stärker zu sein, da sich die Luftmassengrenze langsam vom Nordosten in die Mitte verlagert. Allerdings schafft es die Kaltluft nur etwa bis zur Linie Eifel-Bayerischer Wald. Wenn dann ab Sonntag Tief TATJANA mit Ihrem wellenden Frontenzug ins Spiel kommt, hat der aufgeriebene ERIK mit seiner Kaltluft keine Chance mehr. Demnach bleibt der Winter nur auf Stippvisite. Insgesamt wird aber nach dem Winterintermezzo das Temperaturniveau der vergangenen Tage nicht mehr erreicht und pendelt sich auf für die Jahreszeit normale Werte ein.

Bei dem Duell der Luftmassen spielen aber nicht nur die Temperaturen eine Rolle. Im Umfeld der Luftmassengrenze sind auch viele Phasen des Wassers vertreten. Demnach fällt auf der kalten Seite Schnee und auf der warmen Seite Regen, dazwischen oftmals auch eine Mischform. Bei nächtlichen Auflockerungen bzw. Aufklaren in der kalten Luft sinken die Temperaturen in den frostigen Bereich, sodass auch Eis in Form von gefrierender Nässe mitmischt.
Bei der Diskussion über das Akkumulieren des Schnees (Schneezuwachs, Schneehöhe) oder des nächtlichen Gefrierens gibt es aber einen gewichtigen Gegenspieler. Durch die milden Temperaturen der letzten Wochen ist der Boden noch sehr warm, sodass der der Schnee von unten rasch tauen wird. Eine nachhaltige Schneedecke ist demnach nur in den höheren Lagen oder im Nordosten zu erwarten. Kurzzeitig ist bei kräftigen Schneefällen aber auch eine geschlossene Schneedecke bis in tiefe Lagen in der Mitte des Landes möglich. Derzeit zeigen die Modelle vom Rothaargebirge über Nord- und Mittelhessen sowie Thüringen hinweg bis zur Oberpfalz und dem Bayerischen Wald die stärksten Schneefälle. Bei einem kalten Boden könnten im Hochwinter vom Hochsauerland bis zur Rhön sowie im Thüringer Wald durchaus 5 bis 15, gebietsweise bis 20 cm Schnee liegen bleiben. Aber nach den milden Wochen reicht es derzeit in tiefen Lagen höchstens kurzzeitig für eine Schneedecke. In mittleren Lagen könnten sich über wenige Stunden zumindest bis 3 cm anhäufen, in höheren Lagen und im Stau sind auch bis 10 cm möglich. Zudem kann es im Nordosten einwintern, da dort sogar tagsüber die Temperaturen nur wenig über dem Gefrierpunkt liegen und die Schneeschauer zumindest eine geringe Schneedecke hervorbringen können. Weitere Infos zum vorübergehenden Wintereinbruch können auch dem Thema des Tages vom gestrigen Donnerstag, 17.11.22 entnommen werden.

Insgesamt ist es also höchste Zeit für Winterreifen. Die viel zu milden Temperaturen haben die O bis O-Regel etwas vernebelt. Die meisten Kraftfahrzeughalter verzichteten wegen der wenig winterlichen Witterung der letzten Wochen bisher auf einen Reifentausch. Doch wie schnell der Winter mal zuschlagen kann, wird nun deutlich. Sollte es bei Schnee oder Glätte zu Unfällen durch Autos mit Sommerreifen kommen, so setzen die Autofahrer neben ihrem Leben auch ihren Versicherungsschutz teilweise oder sogar ganz aufs Spiel. Die Kaskoversicherung kann mit dem Verweis auf grob fahrlässiges Verhalten einen Teil der Leistung verweigern. Wenn ein Unfall auf falsch aufgezogene Reifen zurückzuführen ist, nimmt die Kfz-Haftpflichtversicherung den Fahrer in Mithaftung.
Autoreifen sind das Bindeglied zwischen Fahrzeug und Fahrbahn. Sie beeinflussen maßgeblich das Fahrverhalten eines Fahrzeugs. Reifen werden insbesondere auf die Beschaffenheit des Untergrundes, die Temperatur und die Belastung ausgelegt. In Mitteleuropa fahren Autos meist auf asphaltierten Straßen mit einer Oberflächentemperatur zwischen -15 °C und +60 °C. „Sommer“-Gummimischungen verhärten bereits bei niedrigen Plusgraden, wodurch sich die Haftung auf der Straße spürbar reduziert. Winterreifen bleiben in diesem Temperaturbereich weich und verfügen über ein spezielles Lamellen-Profil, das auf Schnee und Eis besonders gut greift – also bei Witterungsbedingungen, die überall in Deutschland und auch durchaus schon um den Gefrierpunkt herum anzutreffen seien, erklärte der ADAC .

Dipl.-Met. Lars Kirchhübel
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 18.11.2022
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Im fünften und letzten Teil der Reihe „Wasser – wichtig und spannend zugleich“ schauen wir heute noch einmal auf einen Teilbereich des Wasserkreislaufs, der für die Arbeit von uns Meteorologen eine besondere Bedeutung hat: die Atmosphäre.

Der grundlegende Motor für die Prozesse in der Atmosphäre ist die Sonne, die Land und Ozeane unterschiedlich erwärmt und für die Verdunstung des Wassers sorgt, wodurch sich Wolken bilden. Die Schwerkraft führt schließlich zum Ausfallen angewachsener Wassertröpfchen. Ohne das Wasser gäbe es keine Wolken, keinen Niederschlag, also folglich auch kein Wettergeschehen auf der Erde.

Der größte Teil des verdunsteten Wassers stammt aus den riesigen Ozeanen, wohin dieses später weitgehend wieder als Niederschlag zurückfällt. Netto wird aber auch ein kleiner Teil des verdunsteten Meerwassers über Land transportiert und dort als Niederschlag ausgefällt. Insgesamt macht dies rund 35 Prozent des über Land fallenden Niederschlages aus.

Das Wasservolumen der Atmosphäre umfasst rund 12.900 Kubikkilometer, was lediglich 0,0009 Prozent des auf der Erde vorhandenen Wassers entspricht. Der Durchsatz an Wasser in der Atmosphäre ist mit rund 500.000 Kubikkilometern pro Jahr allerdings deutlich größer. In der Folge lässt sich leicht berechnen, dass das Wasser der Atmosphäre jedes Jahr rund 39-mal komplett ausgetauscht wird, also etwa alle 9 Tage. Dies hat beispielsweise auch Einfluss auf biochemische Kreisläufe. Mit den Niederschlägen werden unter anderem Gase und Aerosolpartikel ausgewaschen, die Atmosphäre reinigt sich selbstständig

Der größte Teil des atmosphärischen Wassers liegt in gasförmiger Form, also als Wasserdampf vor. Nur etwa 0,3 Prozent davon ist in flüssiger oder fester Form in Wolken gebunden. Allerdings ist die Verteilung rund um den Globus sehr unterschiedlich. Wärmere Luft kann mehr Wasserdampf aufnehmen als kalte. So kann ein Kubikmeter Luft bei 10 Grad 9 Gramm Wasser aufnehmen, die gleiche Menge Luft schafft bei 30 Grad schon etwa 30 Gramm. So ist es auch wenig verwunderlich, dass auch die Atmosphäre rund um den Äquator mehr Wasserdampf enthält als beispielsweise an den eisigen Polkappen – vorausgesetzt dieser steht auch zum Verdunsten zur Verfügung. In sehr trockenen Regionen der Erde kann der Wasserdampfgehalt trotz hoher Temperaturen gering sein. Auch in der Vertikalen ist die Verteilung des Wasserdampfes sehr unterschiedlich. Der größte Anteil befindet sich in den bodennahen Schichten der Troposphäre unterhalb von 1,5 Kilometer. In der Schicht oberhalb der Troposphäre, der sogenannten Stratosphäre, befinden sich nur noch 1 Prozent des Wasserdampfes.

Wasserdampf ist übrigens das wichtigste natürliche Treibhausgas, da er entscheidend die Strahlungsbilanz und somit auch das Klima modifiziert. Zum einen wird die von der Erde ausgehende langwellige Wärmestrahlung absorbiert und wieder in Richtung Erdoberfläche abgegeben, ein die Erdoberfläche erwärmender Effekt. Umgekehrt sorgen Wolken (mit Ausnahme hoher Wolken) wiederum für eine erhöhte Reflexion der einfallenden kurzwelligen (solaren) Strahlung in den Weltraum, wodurch die Erdoberfläche gekühlt wird. Wie sich die verschiedenen Prozesse aber zusammengenommen auf das Klima auswirken, wird aktuell in der Wissenschaft noch stark diskutiert. Bei den anthropogenen (menschengemachten) Treibhausgasen spielt der Wasserdampf keine Rolle.

Auch der Energiehaushalt und folglich die Dynamik der Atmosphäre werden insbesondere bei den Phasenumwandlungen erheblich beeinflusst. So wird beim Übergang von Wasserdampf zu Wasser (Kondensation) latente Wärme frei. Soll dieses Wasser schließlich wieder verdampft werden (Verdunstung), wird hierfür entsprechend Wärmeenergie benötigt.

Es gäbe noch so viele verschiedene faszinierende Phänomene in der Atmosphäre, an deren Entstehung Wasserdampf beteiligt ist. Diese aber hier aufzuzählen, würde den Rahmen des Tagesthemas sprengen. Falls Sie jedoch neugierig geworden sind, stöbern Sie gerne im Themen-des-Tages-Archiv . Dort werden Sie mit Sicherheit fündig.

MSc.-Met Sebastian Schappert (Meteorologe)
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 16.11.2022
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Es ist Anfang November und man darf nach dem außergewöhnlich warmen Oktober auch weiterhin sehr milde Novembertage genießen bzw. sich über diese Novemberwärme wundern. Ein Blick auf die Uhr zeigte, dass sich zwischen den hektischen Alltagsplanungen am Nachmittag noch ein bisschen Zeit an der frischen Luft ausging. Es war Samstag, der 5. November, ein freundlicher und mit Höchstwerten von 9 bis 12 Grad über der Mitte und dem Norden Deutschlands erneut ein angenehm milder Herbsttag.

Der erste Blickfang beim Verlassen des Hauses waren unzählige wellenförmige Wolkenerscheinungen, die den Himmel verzierten. Die Wellen liefen in teils sehr unterschiedliche Richtungen und erstreckten sich über den gesamten Himmel. Dabei handelte es sich bei dieser wellenförmigen Wolkenstruktur um sogenannte „Gravitationswellen“. Diese Wellen kann man sich vereinfach so vorstellen, wie wenn man einen Stein in einen Teich wirft und dabei Wellen erzeugt werden. In der Meteorologie kann der Stein z.B. eine Gewitterwolke oder aber die Orografie sein. Dabei steigt die Luft bei der Passage einer solchen Welle erst auf und dann ab. Dabei kondensiert die Luft beim Aufsteigen, es bilde sich Wolken und der Beobachter kann diese nun entstandenen Wellenstraßen bewundern.
Bild 1 wurde im Spessart und somit im Umfeld der zentralen Mittelgebirge aufgenommen, sodass als erster Grund für die Auslöse der Wellen die Orographie in den Sinn kam (sogenannte „interne Gravitationswellen“).
Für sogenannte gefangene Leewellen (engl. trapped lee waves) müsste die Windgeschwindigkeit über den Bergkuppen rasch zunehmen mit einer gleichzeitigen Abnahme der Stabilität (vorübergehende Abnahme der Temperatur mit der Höhe). Radiosondendaten aus der Umgebung (hier nicht gezeigt) unterstützen diese Theorie jedoch nicht.
Somit könnte es sich in diesem Fall um vertikal wandernde Leewellen handeln, die entstehen, wenn die Stabilität mit der Höhe zunimmt (die Temperatur nimmt mit der Höhe vorübergehend zu). Gleichzeitig kommt es zu keiner signifikanten Änderung der Windgeschwindigkeit mit der Höhe. Diese Bedingungen waren an diesem Tag in der Tat vorhanden.

Der kleine Haken daran ist, dass diese Wellen kaum eine Verlagerung stromab der Gebirge aufweisen (Hauptfluss der Wellenenergie ist in die Vertikale und weniger in die Horizontale gerichtet). In diesem Bild kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass durch die orange hervorgehobenen Wellen diese Wellendynamik zu erkennen war, da auch deren Ausrichtung in etwa parallel zur Orografie verlief.

Schaut man sich nun die Höhe aller Wolken näher an und zieht örtliche LIDARs zu Rate, dann erkennt man, dass im Verlauf des Nachmittags nach regionalem Abbau einer Inversion in rund 2km über Grund eine weitere Wolkenschicht in rund 6 bis 7 km Höhe von Westen aufzog (hier nicht gezeigt). Wieso war das von Interesse? An diesem Samstag schob sich von Westen vorderseitig eines Höhenkeils ein Band mit sehr hohen Windgeschwindigkeiten in großer Höhe (der sogenannte „jet stream“) nach Deutschland und sorgte ab 6 bis 7 km Höhe für eine dramatische Windzunahme mit der Höhe. In dem Bereich nahm ein schwacher Westwind mit der Höhe rasch auf mehr als 150 km/h aus Nord zu. Der Jet schwächte ich im Verlauf des Nachmittags ab und erfasste zunehmend auch tiefere Schichten (siehe Bild 2 und Bild 3).

Dabei sind in diesem Fall die durch Windscherung hervorgerufenen Gravitationswellen von Interesse, die häufig im Umfeld eines Jets entstehen und im Satellitenbild durch eine wellenförmige Ausbreitung im Cirrusniveau zu erkennen sind (sogenannte „transversale Wolkenbänder“, also Bänder, die senkrecht zur vorherrschenden Windrichtung stehen). Der dafür notwendige Wendepunkt wurde im Bild 2 durch einen Stern markiert. In der Tat kann man diese Struktur in hochaufgelösten Satellitenbildern erkennen (hier nicht gezeigt), wenngleich die Abschwächung des Jets mit der Zeit auch diese Strukturen allmählich auflöste (im Bild 1 wurden diese Wellen grün hervorgehoben). Da diese Bewölkung unseren Standort ab 15 Uhr erfasste kann somit eine Überlagerung verschiedener Schwerewellen mit unterschiedlichen Gründen für deren Entwicklung angenommen werden.
Nach dieser Erkenntnis war erstmal ein Kaffee nötig um die Gedanken wieder zu ordnen, doch keine 30 Minuten später sorgte ein weiteres Schauspiel für Furore, denn es zog eine sogenannte „hole-punch cloud“ vorüber.

Sie sollte für den Beobachter bereits ein beeindruckendes Schauspiel darstellen, doch wurden später im Internet noch viel farbenprächtigere Bilder weiterer hole-punch clouds im Westen und Südwesten Deutschlands geteilt. Die genaue Entstehung ist noch umstritten, nicht fundiert geklärt und kann durch mehrere Faktoren hervorgerufen werden. Letztendlich sollte ein Initiator für Eiskristallbildung vorhanden sein, sodass diese Kristalle in die mit unterkühlten Wassertröpfchen ausgestatten tiefere Wolkenschicht fallen. Dank eines geringeren Sättigungsdampfdrucks über Eis als über den unterkühlten Wassertröpfchen lagern sich immer mehr Tröpfchen am Kristall an, der schlussendlich herunterfällt (siehe gelber Pfeil im Bild 4). Der Umgebung fehlt nun der Wasserdampf und es kommt zur Wolkenauflösung. Initiatoren können z.B. Flugzeuge sein, die es in der Einflugschneise des Frankfurter Flughafens zahlreiche gibt. Zudem scheint ein möglicher Eiskristalleintrag von höheren Wolkenschichten eher unwahrscheinlich, da die Luftmasse zwischen den von Westen eintreffenden Cirren und der bereits vorhandenen tieferen Wolkenschicht sehr trocken war. Auch umgebende LIDAR Messungen deuteten keinen Eintrag von Eiskristallen an. Natürlich konnte man diese auch vom Satelliten aus erkennen, wobei exemplarisch zwei Beispiele im Bild 5 mit gelben Kreisen hervorgehoben wurden.

Beendet wurde dieser spannende Nachmittag an der frischen Luft durch den Ausruf von Nachbarskindern, die von Südwesten ein Einhorn heranschweben sahen. Diese tiefe Bewölkung wurde in Folge einer schwachen Konvergenzpassage, wo also Winde aus unterschiedlichen Richtungen zusammenströmen, an den Spessart gedrückt, gehoben und es bildeten sich vor der untergehenden Sonne neben bedrohlich aussehenden Wolkentürmen u.a. auch die abendliche Einhorn-Wolke (mit viel gutem Willen erkennbar – naja).

Damit ging ein spannender Nachmittag zu Ende, der wieder einmal zeigte: ein Blick in den Himmel kann Freude bereiten sowie Klein und Groß zum Wolkenraten animieren. Versuchen Sie es doch auch mal bei nächster Gelegenheit und lassen Sie sich von der Vielfalt an Strukturen und Formen beeindrucken.

Dipl.-Met. Helge Tuschy
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 14.11.2022
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An diesem Wochenende (12. und 13. November) jährt sich zum 150. Mal eine der folgenschwersten Naturkatastrophen an der westlichen Ostseeküste der letzten Jahrhunderte: das Ostseesturmhochwasser 1872. In jener Nacht wurden die küstennahen Bewohner von einer, nach heutiger Definition, sehr schweren Sturmflut heimgesucht, die allein in den deutschen Gebieten verschiedenen Quellen zufolge mindestens 271 Tote forderte und tausenden Menschen das Obdach kostete. Darüber hinaus kamen unzählige Tiere in den Fluten ums Leben und die öffentliche sowie private Infrastruktur auf Land und See wurde massiv beschädigt. Doch wie konnte es zu einem solchen Extremereignis kommen?

Zunächst muss ein solches Hochwasser im Bereich der Ostsee von den deutlich bekannteren und auch häufigeren Sturmfluten an der Nordseeküste unterschieden werden. Im Gegensatz zu den tidenabhängigen Ereignissen der Nordsee sind die Schwankungen zwischen Ebbe und Flut in der Ostsee deutlich geringer. Ursächlich dafür ist die Eigenschaft der Ostsee als sogenanntes „halbgeschlossenes Randmeer“, womit vor allem die herrschenden Windverhältnisse und -entwicklungen in den Mittelpunkt der Hochwasservorhersagen rücken – die astronomischen Randbedingungen können somit in erster Näherung vernachlässigt werden.

Grundsätzlich kann man sich die Ostsee als eine besonders große Badewanne vorstellen, in der die Wassermassen aber alles andere als stationär lagern, sondern den äußeren dynamischen meteorologischen Einflüssen direkt unterworfen sind. Beispielsweise senkt sich der Meeresspiegel bei einem ablandigen Wind (Windrichtung vom Land aufs Meer) vor der Küste, im Gegensatz dazu erhöht er sich bei einem auf die Küste gerichteten (auflandigem) Wind deutlich. Dazu kommt, dass beispielsweise der Durchzug eines Tiefs keine statischen Windverhältnisse verursacht, sondern es typischer Weise zu deutlichen Veränderungen der Windrichtung und -stärke innerhalb kürzester Zeit kommen kann. Damit sind folglich auch die unterschiedlichen Küstenabschnitte einer schnellen zeitlichen Veränderung der Gefährdung unterworfen.

Zur damaligen Zeit war die meteorologische Wissenschaft natürlich noch in den Kinderschuhen und weit von jenen prognostischen Vorhersageleistungen entfernt, die wir heute mit den mittlerweile meist zuverlässigen und hochaufgelösten atmosphärischen Wettermodellen erreichen. Gleiches gilt für die darauf aufbauenden Modelle zur Wasserstandvorhersage. Auch die damalige Quantität der Beobachtungsdaten ist mit den heutigen Möglichkeiten nicht vergleichbar. Nichtsdestotrotz kann die historische Wetterlage von damals aus den verfügbaren Daten berechnet werden, wenngleich man auf einen gewissen Grad an Genauigkeit verzichten muss. Zur Berechnung behilft man sich dabei statistischen Methoden der heutigen Zeit und vertraut auch auf die mittlerweile etablierte Ensembletechnik. Ein sehr bekannter und frei verfügbarer Datensatz ist beispielsweise aus dem Projekt 20CR der NOAA entstanden, das einen globalen atmosphärischen Datensatz des Wetters von 1836 bis 2015 generierte. In diese Zeit fallen unter anderem auch markante historische Wetterereignisse wie das Ostseesturmhochwasser 1872.

Die Analysen der Wetterkarten für den damaligen Zeitraum zeigen eindeutig, dass auch diese Naturkatastrophe (wie auch viele andere) nicht die eine monokausale Ursache aufweist. Vielmehr ist es eine nachteilige Kombination von Wetterlagen, die kumuliert in einer besonders gefährlichen Situation münden. So war die Wetterlage im November 1872 bereits von Monatsbeginn an durch eine überwiegend westliche Großwetterlage gekennzeichnet. Im Bodendruckfeld standen sich häufig ein kräftiges Tief über Skandinavien und eine Hochdruckzone mit Schwerpunkt über Südwesteuropa und dem westlichen Mittelmeerraum gegenüber. Daraus entwickelte sich eine lang anhaltende und kräftige westliche Strömung, die sich in der ersten Novemberdekade immer wieder regenerieren konnte. Zudem verschärfte sich der Gegensatz zwischen dem hohen Luftdruck über Südeuropa und den Tiefs über Skandinavien mit Fortdauer zunehmend. Der daraus resultierende starke westliche Wind trieb damit über mehrere Tage hinweg Wasser in die östliche und nördliche Ostsee, das via Skagerrak und Kattegat durch weiteres Ozeanwasser ersetzt werden musste. So gibt es Berichte von deutlich unterdurchschnittlichen Wasserständen (bis 90 cm unter Mittelwasser) in der Flensburger Förde sowie der Kieler und Lübecker Bucht.

Etwa um den 10.11.1872 änderte sich die bisherige Westwetterlage zwar grundlegend, das Fundament für die kommende Katastrophe war damit aber gelegt. Die spannende weitere meteorologische Entwicklung und einen Einblick in die massiven Folgen für die Anrainer der westlichen Ostsee sind aber erst im zweiten Teil des Themas des Tages zu finden (Veröffentlichung am 13.11.2022).

Dipl.-Met. Robert Hausen, Mag.rer.nat. Florian Bilgeri
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 12.11.2022
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