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Über die Erfindung des Barometers

31. Januar 2025/in Thema des Tages, Wetter, Wetterlexikon/von WINDINFO

Isobaren sind auf jeder Bodenanalysekarte des Deutschen Wetterdienstes zu sehen, die Linien gleichen Luftdrucks. Besonders viele Linien sind bei großen Druckunterschieden wie beispielsweise bei Orkanen zu sehen. Man spricht von Tiefdruckgebieten und Regionen hohen Luftdrucks. Es wird die Stärke des Luftdruckfalls oder -anstiegs beobachtet. Der Luftdruck stellt einer der elementarsten Größen in der Meteorologie dar. Dass wir den Luftdruck messen können, haben wir vor allem einem Mann zu verdanken: Evangelista Torricelli, dem Erfinder des Barometers.

Synoptische Bodenkarte des Deutschen Wetterdienstes vom 31.01.2025 00 UTC mit Isobarenfeld und Frontenanalyse. Quelle: DWD

Evangelista Torricelli war ein Schüler Galileo Galileis. Doch bevor überhaupt ein Gerät erfunden werden konnte, das den Luftdruck misst, musste erst die Idee des Luftdrucks als solches entdeckt werden. Bis ins 17. Jahrhundert hinein war die Substanz „Luft“ nicht wirklich greifbar. Sie war ein Medium, das einfach da war, ohne dass man ihm großartig Aufmerksamkeit schenkte. Das Wetter wurde durch die Winde herangeweht. Der Gedanke, dass Luft ein Gewicht hat, musste erstmal reifen. Noch abstruser schien damals die Vorstellung eines Vakuums, eines „Nichts“. Es stand die These im Raum, dass die Natur eine Abscheu gegen die Leere habe und wolle diese mit allen Mitteln füllen.

Ein Bewässerungsproblem brachte die Gelehrten dann auf die richtige Fährte. Mit der damaligen Technik konnte man Wasser nur etwa bis in eine Höhe von zehn Meter befördern. Die Errichtung einer neuen Gartenanlage erforderte aber, dass Wasser aus einem Brunnen über 20 Meter hochgeholt werden musste. Über dieses Problem korrespondierten unter anderen die Naturwissenschaftler Galieo Galilei und Giovanni Battista Baliani und Marin Mersenne. Baliani baute derweil an einem Wasser-Barometer, konnte aber die richtigen Schlüsse daraus noch nicht ziehen. Erst Evangelista Torricelli gelang es 1643 den Beweis dafür zu bringen, dass Luft Druck ausübt. Er lieferte dabei gleichzeitig die physikalische Erklärung, warum man das Wasser mit der damaligen Technik nicht aus einer größeren Tiefe als zehn Meter an die Oberfläche befördern konnte.

Torricelli experimentierte mit unterschiedlichen Flüssigkeiten unter anderem auch Quecksilber. Er füllte dabei ein Glasrohr, welches auf einer Seite verschlossen war, mit Quecksilber und drehte es kopfüber in eine Schüssel mit dem gleichen Metall. Zu seiner Überraschung blieb die Quecksilbersäule in etwa immer gleich hoch, etwa 76 cm, egal wie tief er das Glasrohr in den Quecksilberbehälter eintauchte. Was er entdeckt hatte, war der sogenannte „Luftdruck“: Die Atmosphäre übt einen konstanten Druck aus, der auf die Oberfläche des Quecksilbers in der Schüssel wirkt und damit das flüssige Metall in das Rohr hineindrückt. Es war der erste klare Beweis dafür, dass die Luftmasse nicht nur „da“ war, sondern Gewicht hatte. Das Vakuum, das sich im Glasrohr befindet, bezeichnet man auch heute noch als „Toricellische Leere“.

Durch seine Entdeckung und der Weiterentwicklung des Quecksilberbarometers konnten viele weitere Beobachtungen gemacht werden. Der berühmte Physiker Blaise Pascal, ein Zeitgenosse Torricellis, trug beispielsweise dazu bei, die theoretischen Grundlagen des Barometers weiter zu entwickeln. Er entdeckte unter anderem durch Experimente, dass sich der Luftdruck mit der Höhe über dem Meeresspiegel änderte. Das Quecksilberbarometer revolutionierte damit die Sichtweise auf die Atmosphäre und legte den Grundstein zur modernen meteorologischen Forschung. Durch Beobachtungen ließ sich schon recht bald erkennen, dass Luftdruckschwankungen mit Wetterwechseln zusammenhingen. Wenn der Luftdruck fiel, wurde es meist regnerisch und windig, wenn der Luftdruck stieg, lockerten die Wolken häufig auf und die Sonne zeigte sich. Die moderne Wettervorhersage war geboren.

Die ersten Luftdruck-Messungen wurden demnach mit „Höhe der Quecksilbersäule“ erfasst und hatten die Einheit Millimeter. Auch in Wetterkarten wurden Isobaren mit der Einheit Millimeter eingezeichnet wie beispielsweise im ersten „Internationalen Dekadenbericht der Deutschen Seewarte“ (siehe auch Thema des Tages vom 06.08.2024). Erst später hat sich die Einheit Hektopascal durchgesetzt. Einige, vor allem amerikanische Wetterstationen, melden aber bis heute noch „inHg“ also Höhe der Quecksilbersäule (Hg) in der Längeneinheit inch (in).

Seite 1 des ersten Internationalen Dekadenberichts der Deutschen Seewarte: 1. Juli bis 10. Juli 1900. Karte des Luftdrucks und der Temperaturabweichung sowie Schiffsbeobachtungen. Quelle: DWD, DWDBib

Bis vor wenigen Jahrzehnten wurde auch im Deutschen Wetterdienst unter anderen noch Quecksilberbarometer zur Messung des Stationsdruckes verwendet. Mittlerweile werden andere Messprinzipien zur Beobachtung des Luftdruckes genutzt, da zum einen ein Quecksilberbarometer unhandlich und schwer zu transportieren ist. Zum anderen ist Quecksilber auch giftig und eine elektronische Übermittlung des Luftdruckes wäre nur über Umwegen möglich. Für den normalen Hausgebrauch ist das Quecksilberbarometer also nicht zu empfehlen. Wer sich nach dem gleichen Messprinzip ein Wasser-Barometer bauen möchte, braucht dafür den nötigen Platz. Die Wasserröhre müsste nämlich aufgrund des geringeren spezifischen Gewichtes des Wassers über 10 Meter hoch sein. Viel weniger Platz benötigen dabei Dosenbarometer, die bereits im 19. Jahrhundert erfunden wurden, oder auch elektronische Barometer, die mittlerweile so klein sind, dass sie sogar in der ein oder anderen Fitnessuhr zu finden sind.

Sonja Stöckle
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 31.01.2025
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Heikle Lawinenlage in den Hochlagen der Alpen

30. Januar 2025/in Thema des Tages, Wetter/von WINDINFO

Mehrere Lawinenabgänge in den Alpen haben in den vergangenen zwei Tagen die Rettungskräfte auf Trab gehalten. So riss am Dienstag im Kühtai, einem Wintersportgebiet in den Stubaier Alpen, ein Schneebrett ein mit fünf Bauarbeitern besetztes Baustellenfahrzeug etwa 30 Meter mit sich. Die Bauarbeiter konnten zum Glück das Fahrzeug selbstständig und nur leicht verletzt verlassen. In den französischen Alpen verunglückte am Dienstagnachmittag nahe Chamonix ein Skifahrer bei einem Lawinenabgang tödlich. Am gestrigen Mittwoch sind bei zwei Lawinenabgängen in den Savoyer Alpen weitere fünf Wintersportler ums Leben gekommen. Alle Unglücksopfer waren offenbar abseits der Pisten unterwegs. Auch in den österreichischen Alpen wurden zahlreiche Lawinenabgänge gemeldet, zum Glück bisher ohne tödlichen Ausgang.
Die steigende Zahl der registrierten Lawinenabgänge ist dabei auf eine Kombination verschiedener Faktoren zurückzuführen. Seit den Schneefällen von Anfang Januar kamen zunächst keine nennenswerten Niederschlagsmengen mehr in den Alpen hinzu. Zudem herrschte vielfach sonniges Wetter mit klaren Nächten vor. Dies führte dazu, dass sich die zumeist nur geringmächtige und für die Jahreszeit unterdurchschnittliche Schneedecke in der niederschlagsarmen Phase vor allem schattseitig markant aufbauend umgewandelt hat (tiefergehende Informationen zur Schneemetamorphose finden Sie u.a. im Thema des Tages vom 21.01.2020. Das heißt, die Schneedecke wurde lockerer und bindungsarm. Der zunächst gebundene Schnee an der Oberfläche (das sogenannte Schneebrett) verlor an Spannung, wodurch die Gefahrenstellen für Lawinenabgänge in dieser Periode insgesamt seltener wurden.

Am vergangenen Wochenende brachte dann eine Phase mit reger Tiefdruckaktivität auf dem Ostatlantik und in Westeuropa die Wetterumstellung. Mit dem Sturmtief IVO, das sich am Montag über den Britischen Inseln einfand, drehte die Höhenströmung auf südliche Richtung und führte feuchte Luftmassen heran. Von Sonntag bis Dienstag fiel auf den Bergen immer wieder Schnee, vor allem von Montagnachmittag bis Dienstagnachmittag schneite es teils ergiebig. Dabei summierten sich in Lagen oberhalb etwa 1800 bis 2200 m teils 30 bis 50 cm, in einigen Hochgebirgsregionen um den Alpenhauptkamm um 70 cm oder etwas mehr Neuschnee. In etwas tieferen Lagen hatte sich eine rund 10 bis 30 cm dicke Neuschneedecke ausgebildet.

Mit diesen Schneefällen stieg die Lawinengefahr in den neuschneereichen Gebieten deutlich an. In Kombination mit starkem bis stürmischem Wind aus südwestlichen Richtungen wurde viel Schnee verfrachtet. Dieser lagerte sich als mächtige Triebschneeansammlungen besonders im nordexponierten Gelände auf der oben beschriebenen ungünstigen, bindungsarmen Altschneeoberfläche ab. Innerhalb der vom Wind geformten Triebschneepakete weisen die Schneekristalle eine hohe Bindung auf und bilden somit gefährliche Schneebretter aus. Allein die Zusatzbelastung durch einzelne oder mehrere Wintersportler – wie die obigen Unglücke zeigten – können eine großflächige Bruchfortpflanzung in der kantigen, überdeckten Altschneeoberfläche bedingen und somit sehr leicht mittelgroße Schneebrettlawinen auslösen. Mit dem Ende der Niederschlagsperiode ließ auch der Wind deutlich nach bei zudem weiter sinkenden Temperaturen. Auf der windgepressten Triebschneedecke liegt also durchaus noch etwas Pulverschnee, wodurch für den Wintersportler unmittelbare und sichtbare Lawinengefahren wie Gleitrisse, Setzungsgeräusche oder frische Lawinen teils schwerer erkennbar sind. Umso wichtiger ist es auch in den kommenden Tagen mit schwacher Schneedeckenstabilität äußerst defensiv und zurückhaltend unterwegs zu sein oder besser noch, diese Gebiete konsequent zu meiden. Nachdem am gestrigen Mittwoch vor allem entlang des Hauptkamms noch vor einer großen Lawinengefahr (Stufe 4 von 5) gewarnt wurde, ist die Gefahrenlage etwas zurückgenommen wurden. Dennoch stufen aktuell die Lawinenwarndienste Bayerns und Tirols die Lawinengefahr in den Nordalpen oberhalb von etwa 2000 m als erheblich (Stufe 3), darunter als mäßig (Stufe 2) ein (für Details siehe Links zu den Lawinenwarndiensten).

Schneehöhenänderung über 12 Stunden von Freitag (31.01.2025) zwischen 0 und 12 UTC in den Nord- und Zentralalpen: Bräunliche Farben = Schneezuwachs

Am morgigen Freitag kommt mit einer Störung nochmal etwas Neuschnee in den Nordalpen hinzu. Die Neuschneeauflage dürfte meist nicht über 1 bis 5 cm hinaus gehen (siehe Abbildung 1). Lediglich in wenigen prädestinierten Nordstaulagen könnten vereinzelt die 5 cm überschritten werden.

Anschließend setzt sich zum Wochenende ruhiges Hochdruckwetter durch, wobei in den Hochlagen häufiger die Sonne zum Zuge kommt. Der Neuschnee und die Wetterbesserung dürfte daher viele Wintersportbegeisterte auf die Berge treiben. Die Lawinengefahr wird in den Folgetagen zwar etwas abnehmen, aber in den Hochlagen wohl weiter erheblich bleiben. Die Kombination von schönem Wetter und heikler Lawinensituation bildet dabei oft den Nährboden für viele tödlichen Unglücke. Statistisch gesehen passieren zwei Drittel aller Lawinenunglücke bei Gefahrenstufe 3. Die Schneedecke bleibt weiter störanfällig. Wie eine Mausefalle wartet sie darauf ausgelöst zu werden, sodass mit sehr großer Umsicht eine Tourenplanung im freien Gelände abseits der gesicherten Skipisten vorgenommen werden sollte.

M.Sc. (Meteorologe) Sebastian Altnau
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 30.01.2025
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Tag des Griesgrams

29. Januar 2025/in Thema des Tages, Wetter/von WINDINFO

Seit einigen Jahren schon ist der 29.01. der Tag des Griesgrams. Eingeführt wurde der Tag zu Ehren von William Claude Fields, einem amerikanischen Entertainer, Komiker und Schauspieler, der bereits 1946 verstarb. In seinen Rollen verkörperte er zumeist einen griesgrämigen Mann, der trotz allen Nörgelns immer noch etwas Liebenswertes an sich hatte. Nach seinem Tode rief ein Radiosender in den USA einen Gedenktag ins Leben, der seither als Tag des Griesgrams geführt wird.

Griesgrämig kann man auch beim Blick aufs Wetter werden. Tiefdruckgebiete bringen uns immer wieder feuchte Luft. Diese schlägt sich in Form dicker Wolken und Regen bei uns nieder.

Karte Europa und Nordatlantik mit Vorhersage des Bodendruckfelds und der Fronten für Mittwoch, 29.01.2025, mittags Quelle: DWD

Da aus Südwesten milde Luft herangeführt wird, fällt Schnee nur in den höchsten Lagen der südlichen Mittelgebirge. Unterhalb von 800 Meter liegt praktisch kein Schnee. Auch waren die Schneeepisoden in diesem Winter eher rar (siehe Thema des Tages vom 28.01.2025: https://www.dwd.de/DE/wetter/thema_des_tages/2025/1/28.html).

Deutschlandkarte mit den Schneehöhenmessungen von Mittwoch, dem 29.01.2025, 7 Uhr Quelle: DWD

Gute Laune kann einem bei fehlendem Schnee und entsprechender Gaudi im Winter nur noch die Sonne machen. Doch auch die ist gefühlt Mangelware. Regional war es in den vergangenen Tagen meist trüb, vor allem im Norden und Nordosten zeigte sich die Sonne nur selten. Und das ist auch in den kommenden Tagen so.

Deutschlandkarte mit der Prognose der Sonnenscheindauer für Donnerstag bis Sonntag (von links nach rechts) Quelle: DWD

Nach Süden und Westen hin lockern die Wolken eher mal auf. Im Norden und Osten ist es häufig grau.

Am Wochenende schwächt sich der Einfluss der Tiefdruckgebiete ab und aus Südwesten setzt sich hoher Luftdruck durch. Er sorgt für deutlich trockeneres Wetter. Allerdings drückt er die Luft auch nach unten, was wieder zu Nebel und Hochnebel führt. Der soll sich anfangs aber noch häufiger auflösen. Ob er dies im Laufe der nächsten Woche auch tut, ist noch fraglich.

Mit dem Zustrom kühlerer Luft werden die Nächte ab dem Wochenende zwar frostig, der Niederschlag fehlt aber und so ist nicht mit Neuschnee zu rechnen. Schneefans haben also durchaus einen Grund, griesgrämig zu sein und auch zu bleiben.

Dipl. Met. Jacqueline Kernn
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 29.01.2025
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Schneearmut im Winter 2024/2025

28. Januar 2025/in Thema des Tages, Wetter/von WINDINFO

Mit dem gestrigen 27.01.2025 sind nun 58 des 90 Tage andauernden meteorologischen Winters 2024/2025 (01.12.2024 bis 28.02.2025) vorbei. Damit haben wir bereits fast zwei Drittel des Winters hinter uns gebracht. In Sachen Schnee fällt das Fazit dazu bisher ziemlich mau aus, insbesondere im Flachland (siehe dazu auch das Thema des Tages „Winterzwischenbilanz | Großteil der Kälte eigenproduziert“ vom 26.01.2025). Während die Schneefans im mittleren und vor allem höheren Bergland bereits häufiger zum Zuge kamen, hatten in vielen tiefen Lagen Deutschlands vor allem diejenigen Glück, die mit Schnee nichts anfangen können (siehe dazu die Grafik zur Anzahl der Tage mit einer geschlossenen Schneedecke im Winter 2024/2025 bis einschließlich 27.01.2025).

Schneedeckentage in Deutschland im Winter 2024/2025

So leuchtet vor allem im Norden häufiger die 0 auf, womit es dort keinen Tag mit einer geschlossenen Schneedecke gab. Vereinzelt gilt das auch für Stationen im Südwesten (Oberrheingraben, Rhein-Main-Gebiet). Wenn sich dort Schneeflocken zeigten und diese vorübergehend liegen blieben, so waren sie spätestens am nächsten Morgen zum täglichen Messtermin um 7 Uhr MEZ wieder verschwunden („Stundenschnee“). Schlittenfahren auf den eh meist nur flachen Hügeln in diesen Regionen war damit bisher so gut wie unmöglich, was insbesondere bei Kindern natürlich Frust auslöste (bzw. immer noch auslöst). Für einige jüngere Kinder dieser Regionen ist Schnee ein ziemlich seltenes Ereignis, schaut man sich zusätzlich die Schneedeckentage vergangener Jahre an.

Ungerechterweise konnte man im Osten und im Südosten Deutschland etwas mehr Schnee erleben. Gebietsweise wurden dort selbst im Flachland mehrere Tage mit einer Schneedecke registriert, teils sogar mit einer zweistelligen Anzahl. Aber auch im Süden Deutschlands verwandelte der Schnee die Landschaften ein paar Mal in Weiß, die Straßen dagegen in Rutschbahnen. Auch im sonst eher schneearmen Rheinland konnte man sich gebietsweise über einige Schneetage freuen.

Schneesicherer waren natürlich die Berge. 30 bis 50, auf den meisten Gipfeln sogar die maximal möglichen 58 Schneedeckentage zeigen, dass dort über längere Zeit Schnee lag und aktuell liegt. Auf der anderen Seite wurden heute Morgen auf der Zugspitze, Deutschlands höchster Berg mit 2962 m, auch nur 104 cm Schnee gemessen. Für Januar ist das schon sehr wenig, aber immerhin kein Negativ-Rekord.

Wie geht es nun mit dem Winter bzw. dem Schnee weiter? Nach einem Wintereinbruch mit flächendeckenden Schneefällen bis ins Tiefland sieht es derzeit überhaupt nicht aus, weil die Temperaturen vorerst zu hoch sind und zum Wochenende hin auch die Niederschläge größtenteils nachlassen. Immerhin werden die Nächte frostig, wodurch Reif entstehen kann. Das würde die Landschaft zumindest ein bisschen Weiß aussehen lassen.

Für „Ski und Rodel gut“ müssen die Hoffnungen also auf den Februar oder den ersten meteorologischen Frühlingsmonat März gelegt werden. Eine milde Vorgeschichte mit wenig Schnee heißt noch nicht zwangsläufig, dass der Rest des Winters auch mild verläuft. So gab es beispielsweise im Februar 2013 nach einem bis dahin etwas zu mildem Winter eine zweiwöchige ausgeprägte Kältewelle mit allerdings auch wenig Schnee. Mit der richtigen Großwetterlage bzw. der Zufuhr kalter Polarmassen könnte sich das heutzutage immer noch wiederholen, dann vielleicht auch mit Schnee bis ins Tiefland.

Dipl.-Met. Simon Trippler
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 28.01.2025
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Wie Eis und Schnee die Straßen wirklich brüchig machen

27. Januar 2025/in Thema des Tages, Wetter, Wetterlexikon/von WINDINFO

Die äußerst milden Temperaturen dieser Tage erinnern eher an den Frühling, als an den Hochwinter, den man zu dieser Jahreszeit laut 100-jährigem Kalender eher erwarten müsste. Dennoch steuern wir mit großen Schritten dem Februar entgegen und die Tage werden bereits spürbar länger (hell). In Frankfurt am Main beispielsweise haben wir bei der Tageslänge, sprich der Zeit zwischen Sonnenaufgang und -untergang bereits die 9 Stunden geknackt und gewinnen pro Tag rund 3 min hinzu. Zum Vergleich: Am kürzesten Tag des Jahres, dem 21. Dezember, lag die Tageslänge bei gerade mal 8 Stunden und 4 Minuten. Und was ist dann ausgangs eines selbst noch so milden Winters jedes Jahres aufs Neue auf unseren Straßen und Wegen zu „bestaunen“? Richtig, eine Vielzahl von Schlaglöchern unterschiedlichster Größe. Aufgrund knapper Kassen werden diese meist nur notdürftig „geflickschustert“, aber darum soll es in diesem Artikel nicht gehen. Viel interessanter ist, was die Wissenschaftlergruppe um Robert Style und Kollegen an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich vor einiger Zeit herausgefunden hat.

Dabei geht es um den Prozess der „Frostsprengung“, der auch als „Kryoklastik“ bezeichnet wird. Vor allem in Regionen mit teils festen Niederschlägen (Schnee) und/oder Temperaturen, die häufig zwischen positiven und negativen Werten wechseln, spielt diese Art der Gesteinsverwitterung eine bedeutende Rolle. Bisher ist man fest davon ausgegangen, dass die Sprengkraft des Eises aus der Volumenausdehnung resultiert. Immerhin gewinnt es beim Übergang von Wasser zu Eis bis zu 9% an Volumen hinzu.

Doch der Reihe nach: Entgegen anderer Flüssigkeiten, die sich beim Gefriervorgang zusammenziehen, trifft dies auf Wasser nicht zu. Besagtes Molekül, dessen 3 Aggregatzustände (fest, flüssig, gasförmig) in vielen Bereichen der Meteorologie eine entscheidende Rolle einnehmen, besitzt seine höchste Dichte – sprich gleichzeitig auch seine geringste Ausdehnung – bei +4 Grad Celsius. Bei sinkender und/oder steigender Temperatur dehnt es sich aus. Diese Eigenschaft ist auch als „Anomalie des Wassers“ bekannt. Dadurch frieren beispielsweise Seen im Winter von oben zu und beim Baden im Sommer ist es mitunter noch ziemlich fußkalt, wohingegen das oberflächennahe Wasser schon angenehm warm ist.

Typisches Straßenbild ausgangs des Winters mit zahlreichen Schäden am Asphalt

Nun haben die Wissenschaftler unter Laborbedingungen aber nachgewiesen, dass es weniger die Ausdehnung des Eises beim Gefrierprozess, sondern viel mehr die Art und Weise des Eiswachstums ist, die den porösen Asphalt hauptursächlich sprengt. Ausgangspunkt dafür war ein Experiment mit Benzol anstelle Wassers, dessen Gefrierpunkt mit 5,5°C also in ähnlichen Bereichen liegt, das sich bei Kälte aber zusammenzieht. Trotzdem wurden im Endeffekt ähnliche Auswirkungen auf ein poröses Material beobachtet! Es muss also eine andere Erklärung geben.

Eis ist stets von einer dünnen Wasserschicht bedeckt, selbst bei sehr tiefen Temperaturen. Denken wir an das Schlittschuhlaufen, wo durch zusätzlichen Druck des Körpergewichtes über die Kufen und Reibungsprozesse beim Fahren der Wasserfilm noch vergrößert und so ein geschmeidiges Gleiten über das Eis erst ermöglicht wird. Die dünne Schicht kann jedoch gefrieren, wenn flüssiges Wasser aus der Umgebung nachströmt, um sie zu ersetzen. Dadurch entsteht ein Unterdruck, so dass zusätzliches Wasser (soweit verfügbar) angesaugt wird. Im Englischen spricht man vom sogenannten „cryosuction“ (Kältesog). Insbesondere bei porösen Stoffen passiert das leicht, da Flüssigkeit aus zahlreichen umliegenden Zwischenräumen und Kanälen kommen kann. Infogeldessen bildet sich an der Grenzschicht Eis/Wasser durch den fortwährenden Gefrierprozess, bei dem immer neues Wasser nachgeführt wird und der dünne Wasserfilm folglich stets erhalten bleibt beziehungsweise ersetzt wird zusätzliches Eis. Dieses besitzt dann an der „Nachführstelle“ eine höhere Mächtigkeit, drückt auf die Umgebung. Bei Platzmangel schließlich beginnt die Stelle aufzubrechen, weiteres Wasser kann potentiell nachströmen. Ohne diese „Zusatzeffekte“ käme der „Sprengvorgang“ zum Stillstand (Gleichgewicht), sobald das lokal verfügbare Wasser komplett gefroren wäre, bei intaktem Asphalt meist ohne nennenswerte Schäden.

Schematische Darstellung des Eiswachstums mit Sogwirkung unter gleichzeitiger Deformation des Belags

Wie ließ sich das nun im Detail nachweisen? Die Forscher von der ETH Zürich machten den Prozess erkennbar, indem sie zwischen zwei transparenten Objektträgern ein einfaches Modell des porösen Materials herstellten. Zwischen Abstandshaltern modellierten sie mit einem geeigneten Klebstoff eine einzelne Pore von einigen Millimetern Länge und Breite. Anschließend brachten sie innen auf der Unterseite der Pore eine dünne Schicht Silikon mit fluoreszierenden Teilchen auf. Das sollte bei der Visualisierung helfen. Sie füllten die Pore mit reinem Wasser, kühlten das eine Ende unter den Gefrierpunkt und erwärmten das andere, das als Reservoir diente. Dabei beobachtete das Team, wie sich das Silikon im Lauf der Zeit veränderte. Erst als das Wasser in der Pore zu einem langen Eiskristall gefroren war, begann die Silikonschicht sich allmählich zu verformen. Dieser Prozess setzte sich auch danach weiter fort. Das Eiskristall wurde immer breiter und drückte zunehmend stärker auf das Silikon. Zwischen diesem und dem Eis hatte sich ein Spalt mit einer sehr dünnen Wasserschicht gebildet, die für eine fortwährende Benetzung des Kristalls sorgte und dessen weiteres Wachstum ermöglichte. Allerdings geschah das viel langsamer als etwa bei Erde und Asphalt. Der Spalt war viel zu eng und lieferte nicht genügend Wasser nach. Erst mit polykristallinem Eis, wie es vorwiegend in der Natur vorkommt, gelang ein merklich schnelleres Wachstum über viele Kanäle, durch die das Wasser heranströmen kann. Das war der Durchbruch! Zudem besteht rasch entstehendes Eis aus mehr Kristallen als ein sich langsam bildendes. Insofern sind brisante Glättelagen, bei denen es nach Durchzug eines Regengebietes schlagartig aufklart, nicht nur für den Verkehr, sondern auch für den Fahrbelag sehr herausfordernd.

Zugegeben, im Großen und Ganzen scheinen die Studienergebnisse zunächst nur einen marginalen Unterschied akademischer Natur zu den bisherigen Theorien zur Frostsprengung zu liefern. Das Resultat bleibt in Form unansehnlicher und teils gefährlicher Risse und Löcher dasselbe. Aber gerade hinsichtlich zukünftiger Prävention oder zumindest Linderung können die Ergebnisse beispielsweise über die Eigenschaft des Straßenbelags und deren Ausbringung einen entscheidenden Mehrwert für die Zukunft bringen.

Dipl.-Met. Robert Hausen
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 27.01.2025

Winterzwischenbilanz – Großteil der Kälte eigenproduziert

26. Januar 2025/in Thema des Tages, Wetter/von WINDINFO

Einleitung

Der Januar ist fast zu Ende und damit auch zwei Drittel des meteorologischen Winters. Höchste Zeit einmal kurz Zwischenbilanz zu ziehen. Wenn man die letzten Wochen Revue passieren lässt, dann muss man ganz nüchtern feststellen, dass es richtigen Winter kaum gegeben hat. Dennoch gab es auch längere kalte Phasen, teils mit Dauerfrost auch in tiefen Lagen. Wie dies sein kann, soll in weiterer Folge näher erläutert werden.

Wie man kalte Luft bekommt | Advektion

Es gibt letztlich zwei Möglichkeiten, um Kälte zu erzeugen. Entweder kalte Luft wird von irgendwoher herangeführt (Advektion) oder die Kälte wird vor Ort selbst „produziert“. Advektion kalter Luft kann es entweder aus Norden geben (maritim geprägte, eher feuchte Kaltluft) oder aus Osten (kontinental geprägte, eher trockene Kaltluft). Die einzige Lage, bei der es durch Advektion kalter Luft aus Norden in Folge einer Grenzwetterlage nennenswert Schnee gegeben hat, war zu Beginn des Jahres mit Tief Charly (09.01.). Gebietsweise gab es dadurch über der Mitte des Landes auch in tiefen Lagen nennenswert Schnee. Davon abgesehen hat der Winter aber bisher nicht wirklich viel Schnee parat, wie auch die Karte mit der bisher höchsten Schneehöhe des Winters an ausgewählten Stationen zeigt (beachte: Es wird immer um 07 MEZ am Morgen gemessen). In tiefen Lagen stehen oft nur weniger klägliche Zentimeter zu Buche (wenn überhaupt), die auch oft nur von kurzer Dauer waren.

Die Grafik zeigt die im meteorologischen Winter 2024/25 (Dezember bis Februar) bisher gemessene höchste Schneedecke an ausgewählten Wetterstationen. Die Schneedecke wird immer morgens um 06 UTC (7 MEZ) gemessen.

Eine Ostlage, bei der kalte Luftmassen von Russland über Osteuropa bis nach Deutschland geführt werden, gab es in diesem Winter bisher noch gar nicht. Erschwerend kommt hinzu, dass sowohl der Dezember, als auch der Januar in diesen Regionen deutlich wärmer ausgefallen sind, als im vieljährigen Mittel, sodass selbst dort kaum Kaltluft vorhanden ist.

Wie man kalte Luft bekommt | Eigenproduktion

Trotzdem gab es auch in diesem Winter kältere Phasen, wie in der vergangenen Woche, als es in einigen Regionen im Tiefland mehrere Tage Dauerfrost (Eistage) gegeben hat. Dies kann man auch in der Bilanz der bisher in diesem Winter aufgetretenen Frost- und Eistage erkennen, die in der folgenden Grafik für ausgewählte Stationen dargestellt ist. An vielen Stationen in Deutschland gab es schon einen oder mehrere Dauerfrosttage. In Frankfurt am Main waren es bisher vier Stück, wobei 30 Frosttage zu Buche stehen (Schnitt Gesamtwinter Frankfurt 10 bzw. 44). Das sind zwar keine sonderlichen hohen Werte, aber sie zeigen, dass der Winter in Deutschland kein Totalausfall ist – zumindest von der Temperatur her.
Der Grund für die kalten Phasen war aber die „Eigenproduktion“ der Kaltluft und die schon mehrfach in den vergangenen Themen des Tages erläuterten Inversionswetterlagen.

Die Grafik zeigt die im meteorologischen Winter 2024/25 (Dezember bis Februar) bisher gemessene Anzahl an Eistagen (Tage mit Maxima unter 0 Grad, links) und Frosttagen (Tage mit Minima unter 0 Grad, rechts) an ausgewählten Wetterstationen.

Wie funktioniert die Eigenproduktion?

Immer wieder gab es in diesem Winter kräftige Hochdruckgebiete über Mitteleuropa und Deutschland. Im Winter führt dies aufgrund der langen Nächte dazu, dass sich die bodennahen Schichten sehr stark abkühlen können. Der fehlende Wind verhindert darüber hinaus, dass sich die bodennahe Kaltluft mit höheren Luftschichten mischen kann, sodass sich die bodennahe Kaltluft wie zäher Schleim halten kann – oft verbunden mit Nebel und Hochnebel. In höheren Lagen ist es dann im Gegenzug sehr mild.
Schön zu sehen ist dies, wenn man sich einfach mal zwei Zeitreihen in diesem Winter nebeneinanderlegt. In der Grafik ist dies beispielhaft für den Brocken und Mainz Lerchenberg geschehen. Dargestellt sind die Höchsttemperaturen an jedem Tag. Man erkennt insgesamt drei länger andauernde Inversionswetterlagen, bei denen es auf dem Brocken wärmer gewesen ist als in Mainz am ZDF Sendestudio.

Auf der Grafik sind die Zeitreihen der Maximumtemperatur für Mainz-Lerchenberg und den Brocken dargestellt, beginnend ab dem 1.Dezember.

Neue Temperaturrekorde oben wie unten

Durch die vorherrschenden Großwetterlagen gab es in diesem Januar nicht nur in tiefen Lagen neue Temperaturrekorde, sondern auch in höheren Lagen. Die folgende Karte zeigt erneut für ausgewählte Stationen die bisher in diesem meteorologischen Winter gemessene Maximumtemperatur. Es lässt sich kaum unterscheiden, welche Station eine Flachland- und welche eine Berglandstation ist.

Während in der vergangenen Woche (19.01.) bei der letzten kräftigen Inversionslage auf einigen Berggipfeln neue Januarrekorde aufgestellt wurden (z.B. Neuhaus am Rennweg: 13.0 °C (alt:11.5 °C) oder Schmücke :13.8 °C (alt: 10.8 °C)), fielen am gestrigen Samstag bei einer windigen Südwestlage dann in tiefen Lagen die Januarrekorde. Auf der Grafik sieht man die Nachmittagstemperaturen um 14 Uhr MEZ und eine Liste mit Stationen, die den bisherigen Rekord eingestellt oder in den meisten Fällen übertroffen haben. Man erkennt zudem, dass es sich bei den Wetterstationen zum Teil um sehr alte Messreihen handelt.

Ausblick

Auch in der Folge ist von wirklichem Winter nicht viel zu sehen. Die neue Woche startet mit einer sehr mild Südwestwetterlage bei der oft Höchstwerte im zweistelligen Bereich erwartet werden. In der zweiten Wochenhälfte beruhigt sich das Wetter zwar, die dann wieder einfließende Polarluft ist aber weder wirklich kalt, noch kann sie sich im Zuge einer neuen, starken Inversionslage vor Ort nennenswert abkühlen.

Dipl.-Met. Marcus Beyer
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 26.01.2025
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Phänomen Nebel – Teil 3: Verdunstungs- und Mischungsnebel

25. Januar 2025/in Klima, Thema des Tages, Wetter/von WINDINFO

In den ersten beiden Teilen dieser Themenreihe (Themen des Tages vom 5. und 15. Dezember 2024, siehe Links am Ende des Artikels) erläuterten wir den Strahlungs- und den Advektionsnebel, zwei Arten des Abkühlungsnebels. Wie der Name schon sagt, haben beide Nebelarten gemeinsam, dass sie durch Abkühlung einer Luftmasse unter den Taupunkt (d.h. Sättigungstemperatur, relative Luftfeuchtigkeit 100 %) entstehen. Es gibt allerdings noch weitere physikalische Prozesse, die zur Nebelbildung führen können, die wir im heutigen Thema des Tages beschreiben.

Verdunstungsnebel

Verdunstungsnebel entsteht in der Regel, wenn sehr kalte Luft (niedriger Taupunkt) über deutlich wärmeres Wasser strömt. Infolge des starken Taupunkts- bzw. Feuchtigkeitsgefälles zwischen der Wasseroberfläche und der kalten Luft setzt Verdunstung (d.h. Phasenübergang von Flüssigwasser zu Wasserdampf) des vergleichsweise warmen Wassers ein. Dies führt zu einer Wasserdampf-Anreicherung der wassernahen Luftschicht, die wegen ihrer kalten Temperatur wenig Feuchtigkeit speichern kann. Es kommt schnell zu einer Übersättigung, sodass Kondensation (d.h. Phasenübergang von unsichtbarem Wasserdampf zu Flüssigwasser) einsetzt. So bilden sich Nebeltröpfchen, die aber in der sehr trockenen Kaltluft umgehend erneut verdunsten. Es entsteht der Eindruck einer schwadenförmig rauchenden Wasseroberfläche.

Verdunstungsnebel ist häufig nach kalten Winternächten über Flüssen und Seen zu beobachten, wo er dann als „Flussnebel“ oder „Seenebel“ bezeichnet wird (Abbildung 1). Gerade in der Morgensonne kann er für eine mystische Stimmung sorgen. Auch nach einem sommerlichen Gewitter kann man manchmal Verdunstungsnebel beobachten. Durch die mitunter erhebliche Abkühlung der Luft nach einem Gewitter kann es dazu kommen, dass die Feuchtigkeit des gefallenen Regens vom zuvor stark aufgeheizten Asphalt oder Acker verdunstet und in der kühlen Luft zu Verdunstungsnebel führt.

Jeder von Ihnen hat Verdunstungsnebel auch schon tausendfach gesehen, ohne dass es Ihnen bewusst wurde. Der aufsteigende Dampf von einem Kochtopf ist im Kleinen nichts anderes als eine Form des Verdunstungsnebels. Die Luft in der Küche ist relativ zum kochenden Wasser oder der heißen Speise gesehen deutlich kühler, sodass ein Teil der Feuchtigkeit im Kochtopf verdunstet und als Dampf aufsteigt.

Mischungsnebel

Ein weiterer Nebeltyp ist der Mischungsnebel. Dieser entsteht bei gleichzeitiger Abkühlung der Luft und Erhöhung des Wasserdampfgehalts durch turbulente Durchmischung feuchtwarmer und kalter Luft. Dies ist insbesondere im Bereich von Fronten durch Verdunstung des Niederschlags der Fall. Fällt zum Beispiel an Warmfronten warmer Regen in den bodennahen Kaltluftkeil, steigt durch die starke Verdunstung des frontalen Niederschlags der Wassergehalt der kalten Luft an. In Verbindung mit Hebungsvorgängen oder Turbulenzen kann dieser Prozess dann zu Nebel führen (Abbildung 2). Er wird wegen seiner Entstehungsregion als „Frontnebel“ bezeichnet. Umgekehrt kann sich auch Nebel bilden, wenn eine warme, sehr feuchte bodennahe Luftschicht durch kalten Niederschlag unter den Taupunkt abgekühlt wird. Man spricht in diesem Fall vom sogenannten „Niederschlagsnebel“.

Ähnlich wie beim dampfenden Kochtopf können Sie auch Mischungsnebel leicht zuhause mit einem kleinen Experiment nachstellen. Gönnen Sie sich an einem feuchtkalten Tag ein warmes Bad oder eine ausgiebige Dusche. So erzeugen Sie nebenbei in Ihrem Badezimmer eine feuchtwarme Luftmasse. Öffnen Sie anschließend das Badfenster, so vermischt sich die feuchtwarme Badezimmerluft mit der deutlich kälteren Luft von draußen. Die Badezimmerluft wird dabei schlagartig abgekühlt, während die einströmende Außenluft mit Feuchtigkeit angereichert wird. Die erzeugte Mischluft ist rasch gesättigt (d.h. der Taupunkt wird unterschritten). Innerhalb weniger Sekunden ist das gesamte Badezimmer in dichten Nebel gehüllt.

Welche besonderen optischen Erscheinungen bei Nebel auftreten können und welche Prozesse dazu führen, dass sich Nebel wieder auflöst, wird im vierten und letzten Teil dieser Themenreihe erläutert.

Dr. rer. nat. Markus Übel (Meteorologe)
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 19.01.2025
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Tag der Wetterbeobachtung

25. Januar 2025/in Thema des Tages, Wetter/von WINDINFO

Die Beobachtung des Wetters wird seit jeher betrieben. Ableitungen und Lehren aus den Beobachtungen für das alltägliche Leben waren essenziell für das Überleben einer Gesellschaft. So kommt es nicht von ungefähr, dass mit den Bauernregeln versucht wurde, sich häufig wiederholende Begebenheiten und damit Regelmäßigkeiten anhand der Beobachtungen festzuhalten und an nachfolgende Generationen weiterzugeben.

Bauernregeln sind alte Volkssprüche, die Auskunft über das Wetter und die Folgen für die Landwirtschaft geben sollen. Sie sind meist recht kurz gehalten und in Reimform, dabei aber selten mit ausschmückenden Stilmitteln verfasst. Die Reimform erleichtert die Merkfähigkeit der eigentlichen Informationen und das Wissen konnte so gut an die Nachfahren weitergegeben werden. Zu den bekanntesten Bauernregeln gehören die Siebenschläfer-Regel sowie die Regeln zu den Hundstagen, den Eisheiligen und der Schafskälte. Andere Regeln berücksichtigen keine festen Tage oder Zeiträume, sondern beziehen sich eher auf die Tier- und Pflanzenwelt. Oder es sind einfach lustige kleine Gedichte ohne Bezug zur Wettervorhersage.

Für den heutigen Samstag gibt es beispielsweise die Bauernregeln: „St. Paulus kalt mit Sonnenschein, wird das Jahr wohl fruchtbar sein“ oder „wenn’s an Pauli regnet oder schneit, dann folget eine teure Zeit“.

Wetterbeobachter beschäftigen sich mit der Erfassung und Aufzeichnung von Wetterdaten wie Luftdruck, Temperatur, Windstärke, Niederschlagsmenge/-art oder Bedeckungsgrad mit Art der Wolken. Dazu werden diese Messgrößen an einem bestimmten Ort zu festgelegten Zeiten (heutzutage meist automatisch) erfasst. Daraus lassen sich unter anderem Zeitreihen erstellen. Die Beobachtungsdaten werden anschließend codiert und weltweit ausgetauscht, so erhält man ein Gesamtbild der aktuellen Wetterlage. Die regelmäßige Beobachtung des Wetters diente und dient auch heute noch dem Verständnis meteorologischer Zusammenhänge.

Auch jeder Einzelne von uns ist privat mehr oder weniger ein Wetterbeobachter. Jeder kennt sicherlich die alltägliche Situation, bei geplanten Aktivitäten im Freien immer wieder den Himmel im Blick zu behalten und das Wolkenbild zu betrachten für den Fall eines bald aufziehenden Niederschlagsgebiets. Heutzutage gibt es natürlich Hilfsmittel wie beispielsweise Radarbilder. Ein aufmerksamer Blick zum Himmel kann jedoch in keinem Fall schaden und vielleicht haben Sie ja mal Lust, die Wolkenbedeckung in Achteln des vom Betrachter sichtbaren Himmels zu schätzen. Dies gehört nämlich u.a. zur Aufgabe eines Wetterbeobachters. Das Ergebnis einer solchen Wolkenbeobachtung kann beispielsweise Folgendes sein: 4/8 Ac (Altocumulus, in mittlerer Höhe) und darunter 2/8 Sc (Stratocumulus, in niedriger Höhe). Bei dieser Wolkenkonstellation sind immer wieder sonnige Abschnitte zu erwarten und Aktivitäten im Freien steht nichts im Wege. Wetterbeobachter halten selbstverständlich auch geschätzte Sichtweiten fest und behalten annähernde Schauer oder Gewitter genauestens im Blick.

Und welches Wetter gibt es heute und in den kommenden Tagen zu beobachten? Welche der oben genannten Bauernregeln trifft für den heutigen Samstag also eher zu?
Auch am heutigen Samstag wird das Wettergeschehen in Deutschland durch die Ausläufer des Orkantiefs GILLES beeinflusst, welches inzwischen besser unter seinem internationalen Namen ÉOWYN bekannt ist. ÉOWYN zog am gestrigen Freitag über Irland und Teile Großbritanniens hinweg, die Auswirkungen waren dabei immens (siehe hierzu auch das Thema des Tages vom gestrigen Freitag). Inzwischen ist ÉOWYN ins Europäische Nordmeer vor die Küste Norwegens gelangt. Dessen Ausläufer erstrecken sich aber unter anderem auch bis Mitteleuropa.

Bodenanalysekarte am Samstag, den 25.01.2025, 06 UTC

Diese lenken vorübergehend sehr milde Luftmassen nach Deutschland. Zweistellige Höchsttemperaturen sind am heutigen Samstag somit keine Seltenheit. Am Oberrhein und bei Föhn an den Alpen werden auch vorfrühlingshafte Werte bis knapp 19 Grad erreicht. Im Nordwesten und bei sich länger haltendem Hochnebel in Südostbayern sind es hingegen „nur“ 6 bis 10 Grad.

Im Süden und Südosten lockert die Bewölkung auf und die Sonne kann sich auch einmal länger zeigen. Vor allem vom Westen bis in den Nordosten ist es hingegen bei meist dichter Bewölkung oftmals regnerisch. Zeit- und gebietsweise frischt der Süd- bis Südwestwind stark böig auf, in den Gipfellagen kann es auch stürmisch sein.

Wettervorhersage sowie Vorhersage der Tageshöchsttemperaturen in Deutschland am Samstag, den 25.01.2025

In der Nacht zum Sonntag kommen dann von Südwesten bis in den Osten und Nordosten hinein Regenfälle auf, die insbesondere im Südwesten teilweise kräftig sein können. Diese Regenfälle breiten sich im Laufe der Nacht allmählich südostwärts aus. Nur im äußersten Nordwesten und in Südostbayern gehen die Temperaturwerte bis in den leichten Frostbereich zurück, ansonsten bleibt es bei 7 bis 0 Grad frostfrei.

Wettervorhersage sowie Vorhersage der nächtlichen Tiefsttemperaturen in Deutschland in der Nacht zum Sonntag, den 26.01.2025

Am morgigen Sonntag ziehen die Niederschläge dann ostwärts ab, während die Schneefallgrenze auf 1000 bis 800 m absinkt, sodass es in den Alpen noch ein paar Zentimeter Neuschnee geben kann. Nachfolgend treten dann noch einzelne Schauer auf, Richtung Westen und Südwesten lockert die Bewölkung hingegen auf und die Sonne kommt zeitweise zum Vorschein. Bei Höchsttemperaturen von 4 bis 10 Grad, am Oberrhein bis 12 Grad wird es nicht mehr ganz so mild wie am heutigen Samstag. Bei mäßigem Süd- bis Südwestwind ist das dennoch alles andere als winterlich.

Wettervorhersage sowie Vorhersage der Tageshöchsttemperaturen in Deutschland am Sonntag, den 26.01.2025

Schon in der Nacht zum Montag kommt von Westen bereits neuer Regen auf, der im Laufe des Montags nach Osten und Süden durchzieht. Zudem ist der Süd- bis Südwestwind im Westen und Nordwesten durchaus lebhaft unterwegs. Einzelne Sturmböen sind dann möglich, die im Bergland vermehrt auftreten, exponiert sind auch einzelne schwere Sturmböen zu erwarten. Bei Höchsttemperaturen von 6 bis 13 Grad ist es zum Wochenstart dann wieder sehr mild.
Auch nachfolgend präsentiert sich das Wetter von seiner unbeständigen und windigen, aber vergleichsweise milden Seite.

M.Sc. Meteorologin Tanja Egerer
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 25.01.2025

Éowyn – eine erste Bilanz

24. Januar 2025/in Klima, Thema des Tages, Wetter/von WINDINFO

Dass „Éowyn” ein Orkan mit epischen Ausmaßen werden würde, war schon im Laufe dieser Woche klar. Bereits seit Mittwoch waren vom irischen Wetterdienst (Met Éireann) Warnungen der höchstmöglichen Stufe für ganz Irland ausgegeben worden. Am gestrigen Donnerstag zog dann auch der britische Wetterdienst mit Extremwarnungen für Nordirland und Teile von Schottland, Wales sowie Nordengland nach.

Das Ganze völlig zu Recht: In Irland ist man eigentlich sturmerprobt. Die Insel steht offen zum Atlantik. Im Winterhalbjahr treffen große atlantische Stürme dort oftmals zum ersten Mal auf Land und haben damit das Potential, entlang der Westküste in voller Intensität aufzuschlagen. Oftmals beschränkt sich dann aber das schlimmste Geschehen auch auf diese küstennahen Regionen, während weiter im Landesinneren die Windgeschwindigkeiten rasch abnehmen. Diesmal war aber alles anders. „Éowyn” fegte mit voller Wucht über die Insel hinweg. Selbst entlang der windabgewandten Ostküste traten – wie im gesamten Rest Irlands auch – Orkanböen mit Geschwindigkeiten von über 120 km/h auf!

Entlang der Westküste kam es dementsprechend noch zu viel extremeren Windgeschwindigkeiten. Vielfach wurden Orkanböen zwischen 130 und 150 km/h registriert. Spitzenreiter war die Wetterstation der Atmosphärenforschungseinrichtung „Mace Head” direkt an der Atlantikküste. Dort wurden um 5 Uhr Ortszeit 183 km/h gemessen. Dieser Wert wurde mittlerweile vom irischen Wetterdienst als vorläufiger neuer Rekord bestätigt und überbietet damit zunächst den alten Rekord aus dem Jahre 1945 um 1 km/h. Allerdings kam es kurz darauf zum Ausfall der Station – wie bei einigen anderen auch. Nach aktuellem Verständnis liegt aber möglicherweise ein durch den Sturm verursachtes Kommunikationsproblem vor, sodass eventuell noch weitere Daten nachgeliefert werden, die die Bilanz nochmals ändern könnten.

Abbildung 1: Maximale Windböen (km/h) der letzten 60 Minuten über Irland bis 6 Uhr MEZ.

Auch abseits des Stationsmessnetzes hat „Éowyn” umfangreichen Schaden angerichtet. Neben eingestelltem Flug- und Fährverkehr waren zahlreiche Straßen wegen Trümmern und umgestürzter Bäume unpassierbar. Zeitweise waren über 700 000 Menschen ohne Strom – immerhin etwa 14% der Gesamtbevölkerung Irlands! De facto war heute Morgen das gesamte öffentliche Leben lahmgelegt.

In den nächsten Stunden zieht das Tief weiter in Richtung Nordschottland und Shetland-Inseln. Dabei kommt es in Schottland, Nordengland und Wales sowie anfangs auch noch in Nordirland zu weiteren Orkanböen bis in den Abend hinein.

Ein Orkantief mit besonderen Eigenschaften

Wie konnte es soweit kommen? „Éowyn” bildete sich im Rahmen einer sogenannten Rapiden Zyklogenese, gerne auch als „Bombenzyklone” bezeichnet. Dabei kommt es zu heftigem Druckfall, in diesem Falle etwa 50 hPa innerhalb von 24 Stunden. Derartige Tiefs weisen oftmals nicht die klassischen Frontenstrukturen nach dem üblichen norwegischen Modell auf, sondern eine andere Struktur, die durch das Zyklonenmodell nach Shapiro-Keyser beschrieben wird. Dabei bildet sich ein ausgeprägter Warmfrontschirm, aber keine Okklusionsfront. Die Kaltfront ist eher schwach ausgeprägt und abgesetzt vom Tiefkern. Der Tiefkern selbst ist im Gegensatz zum klassischen Tief mit warmer Luft aufgefüllt, die dem Warmsektor entstammt.

Abbildung 2: Analyse des Orkantiefs „Éowyn” mit der Frontenstruktur einer Shapiro-Keyser-Zyklone.

Da derartige Tiefs oft an einem sehr starken Jetstream entstehen, wirken heftige dynamische Prozesse. Diese bewirken unter anderem ein Anzapfen trockener, stratosphärischer Luftmassen und ein enormes Absinken der Tropopause bis auf wenige Kilometer Höhe. Dieses Einmischen trockener Stratosphärenluft wird als „Dry Intrusion” bezeichnet und ist gut im Wasserdampfkanal eines Satelliten sichtbar. Des Weiteren bilden sich verschiedene Starkwindbänder in geringer Höhe aus. Unter anderem ein sogenannter „Cold Jet”, der hinter der Kaltfront auftritt, und senkrecht zu dieser ausgerichtet ist. Bei labil geschichteten Luftmassen kann dieser Starkwind bis zum Boden herabgemischt werden und für extreme Windböen sorgen. Noch seltener und gefährlich ist das Phänomen des sogenannten „Sting Jet”. Dabei rauscht – beschleunigt durch Verdunstungskälte – stratosphärische Luft schlagartig nach unten bis auf geringe Höhen. Auch hier kann ein Herabmischen diese Luftmassen bis zum Boden „durchschlagen” lassen und für noch höhere Windgeschwindigkeiten sorgen. Dieses Phänomen tritt aber äußerst selten, nur kurzzeitig und räumlich eng begrenzt auf. Das Auftreten eines solchen Sting Jets kann man auch nicht ohne weiteres erkennen und muss oft im Nachhinein noch untersucht werden.

Abbildung 3: Animation des Wasserdampfkanals 6.2 µm mit der Entwicklung von Tief „Éowyn”.

M.Sc. Felix Dietzsch
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 24.01.2025
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst

Éowyn – ein sehr gefährlicher Sturm für die Britischen Inseln

23. Januar 2025/in Klima, Thema des Tages, Wetter/von WINDINFO

In der Meteorologie ist vieles miteinander verknüpft. So kann man die Entwicklung von Sturm Éowyn, vom Britischen Wetterdienst benannt, mit dem massiven Kaltluftausbruch in den Süden der USA in Verbindung setzen. Durch die großen Temperaturunterschiede im Bereich der Kaltfront dort und auf dem Westatlantik gab es sehr gute Bedingungen für die Bildung eines Tiefs. Dieses Tief, Éowyn, zieht seit dem gestrigen Mittwoch rasch über den Nordatlantik nach Osten und erreicht Irland in der Nacht zum morgigen Freitag. Unglücklicherweise für Irland findet die Entwicklung des Tiefs erst kurz vor Erreichen der Insel ihren Höhepunkt.

Dieser Höhepunkt hat es in sich. Freitagfrüh simulieren die verschiedenen Wettermodelle für Éowyn, der dann knapp westlich von Irland liegt, einen Kerndruck zwischen 933 und 945 hPa. Dies sind außerordentlich niedrige Werte für diese Region. Der Irlandrekord für den niedrigsten Luftdruck liegt bei 931 hPa und stammt vom 28. November 1838. Doch nicht nur der absolute Luftdruck ist bemerkenswert, auch der Luftdruckfall ist enorm. Von Heute früh mit etwa 985 hPa geht es in 24 Stunden um 40 bis 50 hPa abwärts.

Aus diesem tiefen Luftdruck folgt ein extremer Luftdruckgradient an der Südseite des Tiefs, die zu sehr hohen Windgeschwindigkeiten führen wird. Dabei stellt sich für Irland und Nordirland nicht die Frage, ob Orkanböen auftreten, sondern inwieweit die Windgeschwindigkeiten oberhalb der Schwelle von 118 km/h für Orkanböen liegen werden. Es ist anzunehmen, dass der Schwellwert vor allem an der Westküste Irland verbreitet und deutlich überschritten wird. Das Modell des Deutschen Wetterdienstes ICON zeigt beispielsweise eine Wahrscheinlichkeit von 100 Prozent für Orkanböen über 140 km/h für diese Region. Das heißt, dass jedes Ensemblemitglied des Modells Böen größer dieser Geschwindigkeit berechnet. Der Blick auf die Hauptläufe der verschiedenen Modelle zeigt maximale Böen an der Westküste, die zwischen 180 und 210 km/h in den Simulationen liegen. Auch hier werfen wir einen Blick in die Geschichtsbücher. Der Rekord für Irland (seit 1942) datiert vom 18.01.1945 am Flughafen Foynes an der Westküste Irlands mit 182 km/h.

Entsprechend der eindeutigen Ergebnisse der Wettermodelle haben die nationalen Wetterdienste in Irland und Großbritannien bereits seit mehreren Tagen auf dieses potenziell verheerende Ereignis hingewiesen und mittlerweile Warnungen der höchsten Warnstufe herausgegeben. In Großbritannien sind vor allem Nordirland und weiter östlich gelegen Teile der Hauptinsel mit den Städten Glasgow und Edinburgh betroffen. Angesichts der Windgeschwindigkeiten muss mit zahlreichen umgestürzten Bäumen, unterbrochener Stromversorgung, umherfliegender Teile und in Küstennähe auch durch Überflutungen gerechnet werden. Die hohen Windgeschwindigkeiten treiben das Wasser an die Westküsten und der sehr hohe Seegang kann zum Überfluten von Schutzstrukturen führen.
Auf offener See westlich von Irland simulieren die Modelle zum Teil deutlich über 200 km/h Windgeschwindigkeiten als Böen und Windmittel von etwa 170 km/h. Dies lässt Vergleiche zu Hurrikanen zu, die zwar eine andere Entstehungsgeschichte, aber zum Teil ähnliche Windgeschwindigkeiten haben. Éowyn erreicht mit den genannten Werten auf der fünfstufigen Saffir-Simpson-Hurrikan-Windskala den Wert eines Hurrikans der Kategorie 2. Weil der Sturm so außergewöhnlich ist, wurde ein Flugzeug der „hurricane hunter“ aus den USA nach Irland verlegt. Das Flugzeug „Kermit the Frog“ wird Aufklärungsflüge in Éowyn fliegen, um dessen Stärke und Struktur besser bestimmen zu können.

Für Deutschland sind die Auswirkungen von Éowyn dagegen überschaubar. Zwar frischt am Freitag vor allem in der Westhälfte der südwestliche Wind auf, stürmisch wird es aber nur in exponierten Lagen und im höheren Bergland sowie an der Nordsee. Doch auch dort sind die Windgeschwindigkeiten viel geringer als über den Britischen Inseln. Bemerkenswerter sind da schon die Höchsttemperaturen, denn Éowyn führt milde Luft subtropischen Ursprungs in den Süden Deutschlands. Am Freitag werden am Oberrhein bis zu 12, am Samstag sogar bis 16 Grad erreicht.

MSc.-Met. Thore Hansen
Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 23.01.2025
Copyright (c) Deutscher Wetterdienst