11.09.2011: Kaltfront von Tief FRANK sorgt für schwere Unwetter
Wir blicken auf eines der heftigsten Gewitterereignisse im Jahr 2011 zurück. Es ereignete sich in der Ost- und Südhälfte Deutschlands. Das Zusammenströmen unterschiedlich temperierter Luftmassen initiierte eine breite Gewitterfront.
Abb. 1: Bodendruckkarten vom 10. bis 12.09.2011, je mittags um 14 Uhr MESZ mit schematischer Darstellung der Luftmassen: rot = schwülwarme Subtropikluft, grünblau = kühlere Atlantikluft
Am Samstag, den 10.09.2011 setzte an der Vorderseite des Tiefs FRANK von Südwesten her Warmluftadvektion ein. Vom Nordosten Deutschlands abgesehen gelangte subtropische Warmluft nach Deutschland, in der die Höchstwerte auf sommerlichem Niveau lagen. An Rhein, Neckar und Mosel wurden Höchstwerte von 30 Grad und etwas mehr erreicht. Abends näherte sich bereits die Kaltfront von Tief FRANK dem Nordwesten Deutschlands. In ihrem Vorfeld wurden ab dem späten Abend und in der Nacht zum Sonntag kräftige Gewitter ausgelöst, die aber lediglich den Nordwesten Deutschlands erreichten. So kam es beispielsweise in den frühen Morgenstunden des Sonntags etwa auf einer Linie Bremen Hamburg Nordwestmecklenburg zu Gewittern, die jedoch nicht das Ausmaß erreichten, welches der Südosthälfte am Nachmittag des 11.09.2011 bevorstand.
Während die Kaltfront bis in die Mittagsstunden des 11.09. den Nordwesten und Teile des Nordens bereits überquert hatte und rückseitig stabile Atlantikluft einsickerte, lagen die Gebiete etwa südöstlich einer gedachten Linie Trier Kassel Göttingen Usedom in energiereicher, subtropischer Warmluft. Hier lag ein Gemisch aus hochreichender Labilität und mäßiger Windscherung, sprich Windrichtungs- und/oder Windgeschwindigkeitsänderung mit der Höhe vor. So zeigte beispielsweise der Radiosondenaufstieg von Meinigen um 14 Uhr MESZ CAPE-Werte (Maß für den potenziellen Energiegehalt einer Luftmasse) in einer Größenordnung von nahe 1200 J/kg und rechtsdrehenden Wind in den untersten Schichten. Hinzu kam eine ansehnliche Windgeschwindigkeitszunahme mit der Höhe.
Abb. 2: Niederschlagsradarbild vom 11.09.2011 um 18:30 Uhr MESZ (1 Radarpixel = 2 Quadratkilometer), welches die Schwergewitterfront bereits über dem Osten Sachsen-Anhalts und dem Nordwesten Sachsens zeigt.
Der Schwerpunkt der heftigsten Entwicklungen war im unmittelbaren Vorfeld der Kaltfront zu finden, etwa von Rheinland-Pfalz über Hessen, Franken, Sachsen-Anhalt und Thüringen bis nach Brandenburg. Hier kam es zur Ausbildung zahlreicher Schwergewitter. Einige Gewitter entwickelten sich rasch zu Superzellen, welche durch Großhagel, orkanartige Böen und enorme Regenmassen in sehr kurzer Zeit sowie durch einzelne Tornados gebietsweise schwere Schäden anrichteten. Es gab Verletzte und das Schadensausmaß war in einigen Orten enorm: Die Ziegel kompletter Dächer wurden von großem Hagel durchschlagen, Verkleidungen und Wärmedämmung ganzer Häuser wurden zerstört, Dächer wurden durch schwere Windböen abgedeckt und zahlreiche Bäume abgeknickt und entwurzelt. Ganze Straßenzüge und hunderte Keller liefen voll und waren überschwemmt, Autobahnen gesperrt und tief im Schlamm versunken. Es kam zu Hangabrutschen, örtlich wurden ganze Felder weggeschwemmt und der Hagel lag 20 bis 40 Zentimeter hoch. Auf der durch Hagel und Starkregen überschwemmten Autobahn A14 mussten einige Autofahrer mit Schlauchbooten von den Autodächern gerettet werden. Zum jetzigen Stand der Untersuchungen und Beobachtungen bildete sich östlich von Elsnigk und südlich von Reppichau ein Tornado.
Wir wollen in diesem Bericht auf die mutmaßlich heftigste Entwicklung in Sachsen-Anhalt im Salzlandkreis eingehen. Hier führte Großhagel im Zusammenspiel mit schweren Sturmböen zu weitreichenden Verwüstungen. In der Ortschaft Peißen bei Bernburg (Saale) setzte der Hagelsturm gegen 17:50 Uhr MESZ ein und es wurden innerhalb nur weniger Minuten rund 90 Prozent aller Dächer durch den Großhagel beschädigt. Dachpfannen wurden in großem Umfang zerschlagen, Putz von den Häuserwänden geschlagen, Rollläden und unzählige Fensterscheiben zerschlagen. Auch an zahlreichen PKW sowie in der Land- und Forstwirtschaft richtete der Hagelsturm immensen Schaden an. Es gab zudem ein Todesopfer, zahlreiche Verletzte und Schäden in dreistelliger Millionenhöhe.
Abb. 3: Niederschlagsradaranimation vom 11.09.2011 von 16:00 bis 20:30 Uhr MESZ für den Sachsen-Anhalt und Umgebung mit Temperatur- und Windrichtungsverlauf an einigen Messstationen. Das schwer getroffene Peißen bei Bernburg (Saale) ist in der Bildmitte markiert. 1 Radarpixel = 2 Quadratkilometer
In der obigen Radaranimation sieht man die extrem starken Signale im Niederschlagsradar. Die Analyse der MeteoGroup Unwetterzentrale errechnete eine Zuggeschwindigkeit der Hagelzelle von rund 90 Kilometern pro Stunde.
Abb. 4: Niederschlagsradaranimation vom 11.09.2011 von 16:00 bis 18:30 Uhr MESZ für den Raum Südharz mit Temperatur- und Windrichtungsverlauf an einer Messstation. Peißen bei Bernburg (Saale) ist am rechten Bildrand markiert. 1 Radarpixel = 2 Quadratkilometer
In Abbildung 4 zeigen wir eine etwas vergrößerte Darstellung des Gebietes mit Peißen bei Bernburg (Saale) am rechten Bildrand. Um 17:15 Uhr MESZ näherten sich die intensiven Echos im Radar dem Salzlandkreis. Die uns vorliegenden Wetterstationsdaten deuteten auf günstigste Voraussetzungen für eine weitere Verstärkung dieser Gewitterfront. So meldeten die Stationen vor der Front sehr warme Luft mit Temperaturen von 25 bis 28 Grad bei nördlichen bis östlichen Winden. Es wurde also feuchtwarme Luft genau in diese Front hineingeführt.
Abb. 5: Temperatur- und Windrichtungsveränderung vom 11.09.2011, 17 Uhr bis 19 Uhr MESZ in Sachsen-Anhalt und Umgebung. Peißen bei Bernburg (Saale) ist in der Bildmitte markiert.
Um 17:45 Uhr MESZ verstärkten sich die Temperatur- und Strömungsverhältnisse. Vor der Gewitterfront wehte der Wind aus Nordost bis Ost mit vielfach 26 Grad, hinter der Front war eine drastische Windrichtungsänderung auf Nordwest und ein Temperatursturz um 10 bis 12 Grad binnen weniger Minuten festzustellen, wie die Abbildung 5 eindrucksvoll zeigt.
Vorhersage des Unwetters für Peißen bei Bernburg (Saale)
Aufgrund der uns vorliegenden Analyse im Bezug auf Zuggeschwindigkeit und Zugrichtung der Hagelzelle sowie der vorliegenden brisanten Wind- und Temperaturmessungen konnte für den Ort Peißen 35 Minuten vor Beginn des Unwetters eine Unwetterwarnung vor schwerem Gewitter mit Starkregen und Hagel ausgegeben werden. Umgehend erfolgte der Versand von Warnungen vor einem starken Unwetter via SMS, E-Mail und Fax. Die Radaranimation (Abb. 3) verdeutlicht die Schnelligkeit, mit der dieser Hagelsturm von Südwest nach Nordost über die Landschaft hinweg raste und veranschaulicht, wie überaus wichtig ein schnell agierendes Warnsystem ist, damit möglichst früh vor solchen Extremereignissen gezielt gewarnt werden kann.
Bereits 23 Stunden vor Ereignisbeginn gaben die Meteorologen der MeteoGroup Unwetterzentrale eine entsprechende Vorwarnung heraus (siehe nachfolgend). Wenige Minuten vor Eintreffen des Unwetters folgte noch eine Unwetterwarnung der höchsten Warnstufe VIOLETT, in der vor großem Hagel gewarnt werden konnte, da sich die verantwortliche Gewitterzelle erst wenige Kilometer vor Peißen exorbitant verstärkte. Dieses Phänomen, dass Gewitterzellen pulsieren, sprich in ihrer Intensität schwanken, tritt nicht selten auf.
Vorwarnung vor Gewitter (für die Warnstufe ROT)
- ausgegeben am: 10.09.2011 um 18:56 Uhr MESZ
- knapp 23 Stunden vor Ereignisbeginn
- gültig von: 11.09.2011 um 17:00 Uhr MESZ
- gültig bis: 12.09.2011 um 01:00 Uhr MESZ
- Warntext: Ab Sonntagnachmittag und zum Abend hin sind Starkregenschauer und Gewitter möglich. Örtlich kann es zu kräftigen Gewittern kommen, die mit sehr starkem Regen einhergehen. Dabei können in 1 bis 2 Stunden 20 bis 40 Liter Regen pro Quadratmeter zusammenkommen. Eng begrenzt sind auch Hagelschlag und schwere Sturmböen möglich. Im Laufe der nacht zum Montag beruhigt sich das Wetter wieder.
Abb. 6: Vertikalscan des Radarstandortes Berlin vom 11.09.2011 um 18:45 Uhr MESZ. 1 Radarpixel = 2 Quadratkilometer
Der Vertikalscan des Radars Berlin zeigte hochreichende Hagelschlote (rote Signaturen) an. Dabei wurden die Hagelmassen bis in rund 12 Kilometer Höhe in der Gewitterfront hinauf transportiert: untrügliche Anzeichen für Großhagel bzw. sehr intensiven Hagelfall. Es wurden uns Meldungen über Hagel von bis zu 7 Zentimeter Durchmesser der Hagelsteine gemeldet.
Kurzer Überblick - Entstehung von Großhagel
Zur Bildung von Großhagel müssen bestimmte Faktoren zusammenspielen: Die Gewitterwolke muss hochreichend sein, d.h., ihre vertikale Ausdehnung muss bis in die obere Troposphäre reichen. In diesem Fall reichte die vertikale Ausdehung bis in eine Höhe von rund 12 Kilometern. Innerhalb dieser mächtigen Gewitterwolke müssen zudem sehr starke Auf- und Abwinde herrschen, die über 100 Kilometer pro Stunde an Geschwindigkeit erreichen können. Einmal an so genannten Kristallisationskernen entstandene Hagelkörner, werden durch diese Auf- und Abwinde wie in einem Aufzug in der Gewitterwolke mehrfach hoch- und wieder heruntergerissen. Im oberen Teil der Gewitterwolke (in der Fachsprache Cumulonimbus capillatus genannt) herrschen Temperaturen von -30 bis -60 Grad).
In diesem Kreislauf kann immer mehr unterkühltes Wasser an den Hagelkörnern anfrieren, wodurch sie stetig weiter wachsen. Betrachtet man ein Hagelkorn aus der Nähe, lassen sich nicht selten sehr gut die einzelnen Anlagerungsschichten erkennen. Nach einer unbestimmten Zeit sind die Hagelkörner zu schwer, um in der Wolke gehalten zu werden und stürzen zu Boden. Besonders zerstörerisch ist Großhagel, wenn er mit orkanartigen Fallwinden, so genannten Downbursts oder Mikrobursts einhergeht. Ein heftiges Hagelunwetter ist die Folge. Bei besonders großem Hagel findet auch die Benennung "Hagelsteine" oder "Hagelschlosse" in der Meteorologie Verwendung.
Abb. 7: Gewitterwolke mit Amboss (Cumulonimbus capillatus) vom Flugzeug aus fotografiert.
In Deutschland treten schwere Hagelschauer am häufigsten in den Sommermonaten auf. Wie groß Hagelkörner maximal werden können, lässt sich nicht sicher sagen. Am 28.06.2006 kam es im baden-württembergischen Villingen-Schwenningen zu einem Hagelunwetter mit Hagelschlossen bis zu 12 Zentimeter Durchmesser. In South Dakota in den USA wurde im Juli 2010 ein Hagelkorn mit einem Durchmesser von 20,3 Zentimeter offiziell zum bisher größten gefundenen Hagelkorn erklärt. Bei solch großen Hagelschlossen sind verheerende Schäden selbst an massiven Gebäuden zu erwarten.
Nachfolgend haben wir noch einige Messwerte für Sie bereitgestellt, welche die Heftigkeit dieses Ereignisses dokumentieren:
Abb. 8: Spitzenwindböen vom 11.09.2011
Dies sind die Spitzenböen in Kilometer pro Stunde, welche das Unwetter hinterließ. Punktuell kann es zwischen den Wetterstationen noch wesentlich stärkere Böen gegeben haben.
Abb. 9: Hochaufgelöste Niederschlagssummenkarte vom 11.09.2011 (1 Pixel = 500 Quadratmeter)
Die Niederschlagssummenkarte zeigt die vom Regenradar und von Wetterstationsmesswerten ermittelten Regenmengen. Eindrucksvoll sind die Zugbahnen der Unwetter zu erkennen. Während im Süden Sachsen-Anhalts eine breite Gewitterzone mit Starkregen und Hagel wütete, kann man im Norden sehr schmale Ereignisse erkennen. Hier ist es nur strichweise zu unwetterartigen Ausmaßen gekommen.
Abb. 10: Hagelwahrscheinlichkeit abgeleitet aus einem speziellen MeteoGroup-Radaranalyseverfahren vom 11.09.2011
Die Karten in Abbildung 9 zeigen die jeweiligen Hagelwahrscheinlichkeiten für Hagelkorngrößen von 1,0 bis über 3,5 Zentimeter Durchmesser. Im Vergleich zur Niederschlagssummenkarte, welche großflächig hohe Niederschlagssummen zeigt, wird hier nur strichweise Großhagel geortet. Dies belegt, wie überaus wichtig es ist, solche kleinräumigen Hagelereignisse schnell und präzise zu bewarnen.
Die Meteorologen der Unwetterzentrale geben nur sehr selten die höchste Warnstufe VIOLETT aus. Sie ist solchen Extremereignissen vorbehalten, die unseren Kriterien der folgenden Auswirkungen entsprechen.
UWZ-Auswirkungen der Warnstufe VIOLETT bei Gewitter
- Gefahr von Verletzungen für Mensch und Tier durch herabfallende Hagelsteine oder durch umherfliegende Trümmer.
- Ganze Dächer können abgedeckt und große Bäume entwurzelt werden.
- Schwere Schäden durch Hagelschlag an Autos, Gebäuden, Gewächshäusern etc.
- Große Wahrscheinlichkeit von überfluteten Kellern, Straßen und Überschwemmungen an Bächen, kleinen Flüssen, in Senken und Mulden.
- Erhöhte Gefahr durch Erdrutsche und Sturzbäche.
- Neben extremen Regenfällen, die binnen weniger Minuten zu verheerenden Überschwemmungen führen können, ist auch extremer Hagel möglich, der auf den Straßen Glätte verursachen kann. Das öffentliche Leben und die Infrastruktur, einschließlich Schienen-, Luft- und Schiffsverkehr, können zum Erliegen kommen. Besonders in bergigen Gebieten ist mit schwersten Schäden zu rechnen.
- Durch Hagelschlag, Orkanböen und Wolkenbrüche sind erhebliche Ernteeinbußen möglich, landwirtschaftliche Flächen und Wälder können schwere Schäden nehmen.
- Wasser-, Strom-, Gasversorgung und Telefonnetze können insbesondere in ländlichen Gebieten für längere Zeit ausfallen.
- In Gewitternähe verbreitet sehr starke Schäden durch Sturm- oder Orkanböen vor allem an Campingplätzen, Parkanlagen und auf Feldern.
- Erhöhte Gefahr vor Blitzeinschlag.
- Gefahr von Tornados.
Schadensausmaß
Wir haben nachfolgend noch einige Schadensbilder aus Peißen bei Bernburg (Saale) und Scheuder, das liegt etwa acht Kilometer Luftlinie östlich von Köthen (Anhalt), für Sie bereitgestellt, mit freundlicher Genehmigung von Janette Mädchen.
Abb. 11: Peißen - zerstörte Fassaden und Dächer
Abb. 12: Peißen - zerstörte Fassaden und notdürftig abgedichtete Dächer
Abb. 13: Peißen - heftige Hagelschäden an Pkw; zerstörte und eingedrückte Windschutzscheibe: Hagelkörner von 7 cm Durchmesser können eine Fallgeschwindigkeit von rund 130 km/h und mehr erreichen. Je nach Stärke von Fallwinden aus einer Gewitterwolke heraus kann die Geschwindigkeit noch übertroffen werden.
Abb. 14: Peißen - Schwere Hagelschäden an Dächern, Fassaden und Rollläden
Abb. 15: Peißen - abgeschlagener Seitenspiegel, zerstörte und eingedrückte Windschutzscheibe
Abb. 16: Peißen - Dellen und Risse an Rollläden
Abb. 17: Scheuder - abgeschlagener Putz, zerstörte und notdürftig abgedichtete Fensterscheiben
Abb. 18: Scheuder - zerstörte Dächer, zerschlagene Dachpfannen
Fazit: Präzise und frühzeitige Unwetterwarnungen, selbst vor kleinräumigen Extremereignissen sind möglich!
Lassen auch Sie sich frühzeitig vor Unwettern warnen. Näheres zu den Produkten und Services der Unwetterzentrale entnehmen Sie bitte unserem Portal www.unwetterzentrale.de -> Services.
Diese Zusammenstellung wurde von Andreas Wagner, Fabian Ruhnau und Stefan Laps, Meteorologen der MeteoGroup-Unwetterzentrale, im September 2011 erstellt.
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