Hallochen auch!
Vorwort:
in den kommenden Tagen werden die Modellgucker unter Euch sicherlich verstärkt auf den Niederschlag schauen, denn bei schwacher Druckverteilung und leicht zyklonalem Einfluss in immer wärmerer, aber feucht-labiler Luft werden Schauer und Gewitter häufig die Begleiter bei unseren Flugunternehmungen sein. Anhand aktueller Modellkarten (Niederschlag) möchte ich erklären, warum Gewitter (Niederschlag) so unpräzise vorhersehbar ist.
Ich beziehe mich dabei praxisnah auf die Wetterlage der kommenden Tage wo wir täglich mit Schauern- und Gewittern rechnen müssen (v.a. Süddeutschland/Alpen). Frontgewitter oder präfrontale Konvergenzzonen lasse ich außen vor. Ich verwende dafür stellvertretend für alle Wettermodelle das grobmaschige GFS-Modell. Zwar lassen sich mit allen engmaschigeren Modellen (GFS,NMM,etc.) auch deutlich bessere Ergebnisse erzielen, die Grundproblematik der Niederschlags/Gewitterprognose bleibt jedoch auch dort bestehen.
Niederschlag, einer, wenn nicht der schwierigste Parameter mit dem sich die Modellprogrammierer (und Prognostiker) beschäftigen müssen. Temperatur, Taupunkt, Wind, Luftdruck etc. lässt sich als physikalische Größe erfassen und auch im Modell recht zuverlässig simulieren/prognostizieren. Niederschlag hingegen ist keine vorhersagbare Größe. Sie muss aus den anderen physikalischen Werten zusammengesetzt werden. Ist einer dieser Werte falsch bzw. abweichend vom späteren IST-Wert, geht auch die Trefferquote der Niederschlagsprognose in den Keller.
Anders als bei durchziehenden Fronten, die sich doch recht gut im zeitlichen Ablauf erfassen lassen, haben wir bei Schauern- und Gewittern sehr viele Unsicherheitsfaktoren die eine Gewitterprognose selbst am Vortag noch in die Hose gehen lassen können.
Lokale Gewitterprognosen unterliegen IMMER sehr großer Unsicherheit!
Unsicherheitsfaktor:
- Niederschlag Vortag?
- Früh-/Hochnebel?
- Restbewölkung (mittelhoch/hoch)?
- Sonneneinstrahlung?
- Thermikbeginn?
- Windstärke und Richtung?
- Fronten (Höhenkalt-/warmluft)?
- Sperrschichten vorhanden?
- Abschattungen vorhanden?
- Geländeform geeignet? (Tal / Berg)
- Störung durch "Wetter" in der Nähe (Kaltluft/Wind/Abschattungen/Luftmassensinken etc.)
- Drucktendenzen? - Steigernder Druck (Stabilisierung), fallender Luftdruck (Stabilisierung)
Zusammengefasst: Ohne ausreichende Einstrahlung keine ausreichende Erwärmung und ohne Erreichen der Auslösetemperatur kann kein Aufwind aufsteigen. Kein aufsteigendes Warmluftpaket, keine Hebung und ohne Hebung keine Kondesation. Ohne Kondensation der Luftfeuchte keine Freisetzung von Wärmeenergie.
Wichtig: Die Hebung durch Thermik kann entfallen, wenn durch Wind am Gelände Hebung erzeugt wird. Auch zwei zusammentreffende Luftströmungen (Konvergenz) bedeuten Hebungsantrieb.
Sind diese Bedingungen nicht zu 100% erfüllt, kann sich niemals ein Schauer-Gewitter bilden auch wenn die Voraussetzungen potentiell gegeben sind.
Grund: Fehlender Hebungsantrieb. Es kann noch so feucht und labil sein, ohne Hebungsantrieb (thermisch/dynamisch(Wind)) keine Gewitterauslöse. Das kann z.b. ein kleines Bergwindlein am Abend sein, dass im Tal flächig die Luftmasse zur Hebung bringt (Umkehrthermik), oder ein Kaltluftausfluss eines anderen Gewitters. Die Luft muss nur irgendwie angehoben werden, egal wie.
Sind die Bedingungen erfüllt setzt sind es drei Hauptzutaten die ein Schauer/Gewitter entstehen lassen können:
Feuchte, Hebung, Labilität
Steht genug Feuchte zur Verfügung, kann sich genug Hebungantrib entwickeln und ist es ausreichend labil, kann sich hochreichende Feuchtekonvektion etablieren und im günstigsten Fall steht soviel Auftriebsenergie bereit (durch Kondensation) dass sich vermehrte Quellwolken zu großen Batzen organisieren und einen Cumulonimbus, unseren Schauer oder ein Gewitter bilden. Niederschlag fällt.
Die Wettermodelle dahingehend sind dumm. Sie können nur sehr grob in einem sehr weitmaschigem Raster für "Niederschlagssignale" aus den dafür benötigten Parametern eruieren. Daher kommen auch bei sommerlichen Gewitterwetterlagen sehr stark überzogene Niederschlagsprognosen zustande. Sie suggerieren dem Ungeübten ein großes Ereignis das voraussehbar nur selten zu erwarten ist. Allerdings muss auch gesagt werden, dass lokale Extremereignisse kaum vorhergesagt werden können. Wobei das auch falsch ist. In der Kürzestfrist bzw. im Nowcasting kann man entsprechende Entwicklungen je nach Lage etwa 1-3h vorhersehen.
So, nun zu einem Kartenbeispiel anhand der aktuellen Wetterentwicklung wo wir heute die Theorie überprüfen können.
Anhand folgender Animation erkennt Ihr ein typisches sommerliches Niederschlagssignal das auf tageszeitlicher Schauer- und Gewitterbildung beruht.
Kurz zur Kartenerklärung:
Diese Wetterkarte zeichnet den Niederschlag ein der jeweils in sechs Stunden BIS ZUM ZIELTERMIN fällt. Rot gepunktete Bereiche zeigen Schauer- und Gewitteraktivität.
Die Niederschlagsphasen am Beispiel für Montag:
00 bis 06z:
Wenig Niederschlag, meist resulitierend aus dem abregnenden Rest nächtlicher Gewitter:
06 bis 12z:
Niederschlagssignale nehmen zu. Daran erkennt man, dass teilweise schon am frühen Vormittag erste Niederschläge möglich sind. Sie entwickeln sich aus dickeren Quellwolken die bis am Mittag schon recht hochreichend sind und evtl. schon Überentwicklungen (Schauer/Gewitter) auslösen.
12z bis 18z:
Sehr verbreitet sind nun Niederschläge simuliert. Sie resultieren aus den entstehenden Gewittern deren Niederschlags zwischen 12 und 18z (14-20h MESZ) niedergegangen sind. Deutlich erkannt man auch, dass die Bereich sehr flächig Gewitter machen. In der Praxis jedoch wird so flächig niemals die Gewitteraktivität sein, nicht bei der zu erwartenden Wetterlage.
18 bis 00z:
Der Niederschlag wird immer weniger, die Schauer- und Gewitter zerfallen und regnen ab. Es ist der restliche Niederschlag der mit dem Abwind den Boden erreicht.
Übrigens:
Es gibt auch noch Modelle die mit einer engeren Maschenweite rechnen und so z.B. auch für die Alpen eine etwas besser Auflösung ermöglichen. Am Grundprinzip der geschilderten Unsicherheiten bei Schauern/Gewittern ändert dies jedoch auch nichts. Selbst das oftmals gelobte NMM von Meteoblue (ein durchaus gutes Modell) verhaut Schauer- und Gewitterlagen, wie jedes andere Lokalmodell auch.
Fazit:
Schauer und Gewitter abseits von zeitlich erfassbarem Frontenwetter unterliegen zu großen Unsicherheiten so dass man in aller Regel nur eine pauschale, grobe Prognose abgeben kann. Zwar sind erfahrungsgemäß gewisse Gebirgsketten und Berge besonders gewitteranfällig und bei bestimmten Situationen lassen sich die Hotspots etwas besser sondieren, die Problematik von unmachbaren Lokalprognosen bleibt besonders für uns Piloten stehts erhalten. Das Gewitter kommt wenn es nicht soll, es kommt nicht wenn vor dicksten Unwettern zur Abstinenz aufgerufen wird.
Einen schönen Start in die kurze Woche,
Stefan
Vorwort:
in den kommenden Tagen werden die Modellgucker unter Euch sicherlich verstärkt auf den Niederschlag schauen, denn bei schwacher Druckverteilung und leicht zyklonalem Einfluss in immer wärmerer, aber feucht-labiler Luft werden Schauer und Gewitter häufig die Begleiter bei unseren Flugunternehmungen sein. Anhand aktueller Modellkarten (Niederschlag) möchte ich erklären, warum Gewitter (Niederschlag) so unpräzise vorhersehbar ist.
Ich beziehe mich dabei praxisnah auf die Wetterlage der kommenden Tage wo wir täglich mit Schauern- und Gewittern rechnen müssen (v.a. Süddeutschland/Alpen). Frontgewitter oder präfrontale Konvergenzzonen lasse ich außen vor. Ich verwende dafür stellvertretend für alle Wettermodelle das grobmaschige GFS-Modell. Zwar lassen sich mit allen engmaschigeren Modellen (GFS,NMM,etc.) auch deutlich bessere Ergebnisse erzielen, die Grundproblematik der Niederschlags/Gewitterprognose bleibt jedoch auch dort bestehen.
Niederschlag, einer, wenn nicht der schwierigste Parameter mit dem sich die Modellprogrammierer (und Prognostiker) beschäftigen müssen. Temperatur, Taupunkt, Wind, Luftdruck etc. lässt sich als physikalische Größe erfassen und auch im Modell recht zuverlässig simulieren/prognostizieren. Niederschlag hingegen ist keine vorhersagbare Größe. Sie muss aus den anderen physikalischen Werten zusammengesetzt werden. Ist einer dieser Werte falsch bzw. abweichend vom späteren IST-Wert, geht auch die Trefferquote der Niederschlagsprognose in den Keller.
Anders als bei durchziehenden Fronten, die sich doch recht gut im zeitlichen Ablauf erfassen lassen, haben wir bei Schauern- und Gewittern sehr viele Unsicherheitsfaktoren die eine Gewitterprognose selbst am Vortag noch in die Hose gehen lassen können.
Lokale Gewitterprognosen unterliegen IMMER sehr großer Unsicherheit!
Unsicherheitsfaktor:
- Niederschlag Vortag?
- Früh-/Hochnebel?
- Restbewölkung (mittelhoch/hoch)?
- Sonneneinstrahlung?
- Thermikbeginn?
- Windstärke und Richtung?
- Fronten (Höhenkalt-/warmluft)?
- Sperrschichten vorhanden?
- Abschattungen vorhanden?
- Geländeform geeignet? (Tal / Berg)
- Störung durch "Wetter" in der Nähe (Kaltluft/Wind/Abschattungen/Luftmassensinken etc.)
- Drucktendenzen? - Steigernder Druck (Stabilisierung), fallender Luftdruck (Stabilisierung)
Zusammengefasst: Ohne ausreichende Einstrahlung keine ausreichende Erwärmung und ohne Erreichen der Auslösetemperatur kann kein Aufwind aufsteigen. Kein aufsteigendes Warmluftpaket, keine Hebung und ohne Hebung keine Kondesation. Ohne Kondensation der Luftfeuchte keine Freisetzung von Wärmeenergie.
Wichtig: Die Hebung durch Thermik kann entfallen, wenn durch Wind am Gelände Hebung erzeugt wird. Auch zwei zusammentreffende Luftströmungen (Konvergenz) bedeuten Hebungsantrieb.
Sind diese Bedingungen nicht zu 100% erfüllt, kann sich niemals ein Schauer-Gewitter bilden auch wenn die Voraussetzungen potentiell gegeben sind.
Grund: Fehlender Hebungsantrieb. Es kann noch so feucht und labil sein, ohne Hebungsantrieb (thermisch/dynamisch(Wind)) keine Gewitterauslöse. Das kann z.b. ein kleines Bergwindlein am Abend sein, dass im Tal flächig die Luftmasse zur Hebung bringt (Umkehrthermik), oder ein Kaltluftausfluss eines anderen Gewitters. Die Luft muss nur irgendwie angehoben werden, egal wie.
Sind die Bedingungen erfüllt setzt sind es drei Hauptzutaten die ein Schauer/Gewitter entstehen lassen können:
Feuchte, Hebung, Labilität
Steht genug Feuchte zur Verfügung, kann sich genug Hebungantrib entwickeln und ist es ausreichend labil, kann sich hochreichende Feuchtekonvektion etablieren und im günstigsten Fall steht soviel Auftriebsenergie bereit (durch Kondensation) dass sich vermehrte Quellwolken zu großen Batzen organisieren und einen Cumulonimbus, unseren Schauer oder ein Gewitter bilden. Niederschlag fällt.
Die Wettermodelle dahingehend sind dumm. Sie können nur sehr grob in einem sehr weitmaschigem Raster für "Niederschlagssignale" aus den dafür benötigten Parametern eruieren. Daher kommen auch bei sommerlichen Gewitterwetterlagen sehr stark überzogene Niederschlagsprognosen zustande. Sie suggerieren dem Ungeübten ein großes Ereignis das voraussehbar nur selten zu erwarten ist. Allerdings muss auch gesagt werden, dass lokale Extremereignisse kaum vorhergesagt werden können. Wobei das auch falsch ist. In der Kürzestfrist bzw. im Nowcasting kann man entsprechende Entwicklungen je nach Lage etwa 1-3h vorhersehen.
So, nun zu einem Kartenbeispiel anhand der aktuellen Wetterentwicklung wo wir heute die Theorie überprüfen können.
Anhand folgender Animation erkennt Ihr ein typisches sommerliches Niederschlagssignal das auf tageszeitlicher Schauer- und Gewitterbildung beruht.
Kurz zur Kartenerklärung:
Diese Wetterkarte zeichnet den Niederschlag ein der jeweils in sechs Stunden BIS ZUM ZIELTERMIN fällt. Rot gepunktete Bereiche zeigen Schauer- und Gewitteraktivität.
Die Niederschlagsphasen am Beispiel für Montag:
00 bis 06z:
Wenig Niederschlag, meist resulitierend aus dem abregnenden Rest nächtlicher Gewitter:
06 bis 12z:
Niederschlagssignale nehmen zu. Daran erkennt man, dass teilweise schon am frühen Vormittag erste Niederschläge möglich sind. Sie entwickeln sich aus dickeren Quellwolken die bis am Mittag schon recht hochreichend sind und evtl. schon Überentwicklungen (Schauer/Gewitter) auslösen.
12z bis 18z:
Sehr verbreitet sind nun Niederschläge simuliert. Sie resultieren aus den entstehenden Gewittern deren Niederschlags zwischen 12 und 18z (14-20h MESZ) niedergegangen sind. Deutlich erkannt man auch, dass die Bereich sehr flächig Gewitter machen. In der Praxis jedoch wird so flächig niemals die Gewitteraktivität sein, nicht bei der zu erwartenden Wetterlage.
18 bis 00z:
Der Niederschlag wird immer weniger, die Schauer- und Gewitter zerfallen und regnen ab. Es ist der restliche Niederschlag der mit dem Abwind den Boden erreicht.
Übrigens:
Es gibt auch noch Modelle die mit einer engeren Maschenweite rechnen und so z.B. auch für die Alpen eine etwas besser Auflösung ermöglichen. Am Grundprinzip der geschilderten Unsicherheiten bei Schauern/Gewittern ändert dies jedoch auch nichts. Selbst das oftmals gelobte NMM von Meteoblue (ein durchaus gutes Modell) verhaut Schauer- und Gewitterlagen, wie jedes andere Lokalmodell auch.
Fazit:
Schauer und Gewitter abseits von zeitlich erfassbarem Frontenwetter unterliegen zu großen Unsicherheiten so dass man in aller Regel nur eine pauschale, grobe Prognose abgeben kann. Zwar sind erfahrungsgemäß gewisse Gebirgsketten und Berge besonders gewitteranfällig und bei bestimmten Situationen lassen sich die Hotspots etwas besser sondieren, die Problematik von unmachbaren Lokalprognosen bleibt besonders für uns Piloten stehts erhalten. Das Gewitter kommt wenn es nicht soll, es kommt nicht wenn vor dicksten Unwettern zur Abstinenz aufgerufen wird.
Einen schönen Start in die kurze Woche,
Stefan
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