logging in or signing up Tornados Lars Lowinski WoodRock Download Post to : URL : Related Presentations : Share Add to Flag Embed Email Send to Blogs and Networks Add to Channel Uploaded from authorPOINT Insert YouTube videos in PowerPont slides with aS Desktop Copy embed code: (To copy code, click on the text box) Embed: URL: Thumbnail: WordPress Embed Customize Embed The presentation is successfully added In Your Favorites. Views: 509 Category: Education License: All Rights Reserved Like it (0) Dislike it (0) Added: June 18, 2007 This Presentation is Public Favorites: 0 Presentation Description No description available. Comments Posting comment... Premium member Presentation Transcript Superzellen + Tornados: Superzellen + Tornados Lars Lowinski Medienmeteorologe Meteos GmbH München ll@meteos.com Übersicht: Übersicht Definitionen Tornado/Superzelle Entstehung/Klassifikation von Tornados Tornadoklimatologie Deutschland Vergangene Tornadolagen Tornados und Klimawandel Was ist ein Tornado?: Was ist ein Tornado? „ A violently rotating column of air, in contact with the ground, either pendant from a cumuliform cloud or underneath a cumuliform cloud, and often (but not always) visible as a funnel cloud.' (Glickman, 2000) „Eine vehement rotierende Luftsäule mit Bodenkontakt, verbunden mit einer kumuliformen Wolke oder unter einer kumuliformen Wolke, dabei oft (aber nicht immer) als Trichterwolke sichtbar.' Was ist ein Tornado?: Was ist ein Tornado? „Wind- und Wasserhosen sind große Luftwirbel mit vertikaler Achse, die vom Rande einer Cumulo-Nimbuswolke meist bis zum Erdboden herabreichen, in ihrem Inneren durch Kondensation in Form eines herabhängenden Zapfens, Trichters, Schlauches oder Säule, im unteren Teil auch durch Staub, ganz oder teilweise sichtbar sind und in einer meist nach Hektometern zählenden Spurbreite durch stürmisches Hinzuströmen der Luft zu dem stark luftverdünnten Raum um die Wirbelachse gewöhnlich derartige Verwüstungen verursachen, wie sie auch bei den schwersten Stürmen größerer Ausdehnung nicht beobachtet werden.' (Wegener, 1917) Was ist ein Tornado?: Was ist ein Tornado? TORNADO = TROMBE = WINDHOSE Windhose NICHT schwächere Variante Trennung Großtrombe / Kleintrombe © Hardy Schmidt Großtrombe + Kleintrombe: Großtrombe + Kleintrombe Kleintrombe z.B. Staubteufel, bei Schönwetter durch lokale bodennahe Überhitzung Großtrombe z.B. Tornado, Wasserhose; unter Quellwolken bei Schauern/Gewittern Böenfrontwirbel (Gustnadoes): Böenfrontwirbel (Gustnadoes) Meist schwache Wirbel entlang der Böenfront eines Gewitters, hervorgerufen durch Windscherung an der Grenze des Abwindbereiches Kommt der Böenfrontwirbel unter einen Aufwind einer konvektiven Wolke, kann er sich zum Tornado entwickeln Was ist ein Tornado?: Was ist ein Tornado? Nicht-Superzellen-Tornados „Landspouts'; Wasserhosen Meist schwach und relativ kurzlebig Superzellentornados Tornados verbunden mit rotierendem Aufwind teils stark und langlebig © Jan Thomsen Tornadointensitäten: Tornadointensitäten Die Fujita-Skala 1971 von Dr. Theodore Fujita an der University of Chicago entwickelt Basiert auf Abschätzung der Stärke eines Tornados anhand der aufgetretenen Gebäudeschäden. Gibt nur einen Eindruck über die vermutlich aufgetreten Windgeschwindigkeiten wieder. Die (in der Praxis) angewendete Skala hat 6 Stufen: F0 bis F5 (theoretisch von F-2 bis F12 andgt; Schallgeschwindigkeit) Tornadointensitäten: Tornadointensitäten Die Fujita-Skala F0 : 62 – 120 km/h F1 : 121 – 187 km/h F2 : 188 – 254 km/h F3 : 255 – 326 km/h F4 : 327 – 422 km/h F5 : 430 - andgt; 500 km/h schwach stark verheerend Weitere Skala aus England (TORRO-Skala) vom Aufbau ähnlich, jedoch mit doppelt so vielen Intensitätsabstufungen (T0 bis T11) Tornadointensitäten: Tornadointensitäten Die Fujita-Skala F0 : Leichte Schäden an Dächern, Holzzäune werden umgeworfen, Äste abgerissen F1 : Dächer stärker beschädigt, einzelne Bäume entwurzelt/geknickt F2 : Einsturz einzelner (nicht-massiver) Gebäude, Autos werden angehoben F3 : Schwere Schäden an Massivbauten, Einsturz vieler Gebäude, meisten Bäume umgeweht/zerstört F4 : Autos/LKW weggeschleudert, Totalschäden an Massivbauten, Baumstämme oft entrindet F5 : Totalschäden an Massivbauten Tornadointensitäten: Tornadointensitäten Die Fujita-Skala © Tordach Tornadokennzahlen: Tornadokennzahlen Windgeschwindigkeiten bis über 500 km/h Durchmesser: wenige Meter bis über 2 km Zugstrecken: ca. 50 m bis über 100 km Lebensdauer: 1 Minute bis über 1 h Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? „A supercell is a convective storm that possesses a deep, persistent mesocyclone' (Doswell und Burgess, 1993) „Eine Superzelle ist ein konvektiver Sturm (Gewitterzelle) mit einer hochreichenden, persistenten (längerlebigen) Mesozyklone' Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Mesozyklone Kleinskalige (wenige km Durchmesser) Rotation, die eng mit dem Aufwindbereich einer Gewitterzelle verbunden ist Definition: hochreichend: wenigstens 1/3 der Zelle persistent: mindestens 10-20 Minuten Scherung: Stärke der Rotation Slide16: Exkurs – Entstehung von Konvektion Feuchte Labilität Hebung Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Exkurs – Labilität Luftpakete wärmer/leichter als Umgebung Potentielle Energie andgt; kinetische (Bewegungsenergie) Convective available potential energy (CAPE) Freiwerdende latente Wärme CAPE gibt Auskunft über Stärke des Aufwinds (wenn Konvektion ausgelöst wird!) Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? © NSSL – NWS Exkurs – Labilität Thermodynamisches Diagramm (Skew-T) CIN: Convective Inhibition LCL: Lifted Condensation Level LFC: Level of free Convection Paket muss über LFC gehoben werden CAPE CIN Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? © NSSL – NWS Feuchte Labilität CAPE andgt; kein unmittelbarer Verbrauch der Energie Hebung (Kaltfront, Warmfront, Konvergenzlinien, Land-/Seewindzirkulation, „upslope flow', Jet streaks, ...) CAPE CIN Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Exkurs – Gewitterzelle 1. Stadium aufwinddominiert 2. Stadium Aufwind-/Abwindpaar 3. Stadium abwinddominiert Lebensdauer durchschnittlich 20 – 30 Minuten © NSSL – NWS Norman, OK Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Konvektive Modi Einzelzelle Multizelle (Cluster, Squall-Line, Bogenechos) Superzelle Klassifikation willkürlich – Natur kennt diese Grenzen nicht Unterschied Gewitter / Schwergewitter? Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Windscherung beeinflusst: Grad der Organisierung Lebensdauer Stärke von Auf- und Abwinden Verlagerung Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Windscherung Änderung von Windrichtung- und/oder Windgeschwindigkeit mit zunehmender Höhe Vorticity (Wirbelhaftigkeit) in Strömung eingebettet Vorticity wird vom Aufwind einbezogen (crosswise/streamwise) Rotation entsteht (v.a. in mittlerer Höhe) Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Voraussetzungen für Schwergewitter/Superzellen Ausreichend Labilität (CAPE) + Hebung/Auslösung Hochreichende Windscherung (mind. 35-40 Knoten in 0-6 km) Genügend Vorticity in der einströmenden Luft (Helizität) Aufwind in Umgebung mit hochreichender, starker Scherung Aufwind in Umgebung mit ausreichender Helizität im Bereich 0-3 km Rotation kann Intensität des Aufwindes gegenüber Labilität allein um den Faktor 2 oder mehr verstärken ! Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Arten von Superzellen LP : „Low precipitation supercell' CL : „Classic supercell' HP : „High precipitation supercell' low-topped-/Mini supercell (Flache, kleine Superzellen) Klassifikation willkürlich Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Wenig Niederschlag; Gefahr von großem Hagel; auf Radar nicht gut erkennbar Struktur sehr gut sichtbar © UNIVERSITY OF ILLINOIS © UNIVERSITY OF ILLINOIS © MIKE HOLLINGSHEAD – Extremeinstability.com Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? © NOAA-NWS Größtes Risiko von (signifikanten) Tornados Klassische „Great Plains'-Superzelle, aber überall möglich Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? © NOAA-NWS Hohes Risiko von großem Hagel, Orkanböen, Sturzregen Mesozyklone oft mit Regen „gefüllt' Häufigster SZ-Typ in den USA und wahrsch. auch in EUR © NOAA-NWS Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? © NOAA-NWS Superzellen und Tornados: Superzellen und Tornados Superzellen intensiver als „herkömmliche' Zellen Rotierender Aufwind liefert dynamischen Beitrag zur Intensivierung (CAPE zweitrangig) Oft (ca. 90% ) heftige Wettererscheinungen (großer Hagel, Sturm- und Orkanböen) Hagel andgt; 4 cm oft aus Superzellen Draufsicht; © University of Urbana-Champaign Tornados in weniger als 30% aller Superzellen! WARUM? Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados „Zutaten' für Tornadogenese Bildung eines langlebigen, rotierenden Aufwindes andgt; MESO viel bodennahe Windscherung (Helizität, Richtungsscherung) Aufbau eines speziellen, rückseitigen, rotierenden Abwindes (RFD) Konzentration dieser Rotation des RFD´s unter dem Aufwind Sind Superzellen entstanden, so ist extremes Wetter sehr wahrscheinlich Tornadoprozess vollzieht sich in kleinem Teil der Superzelle, im unteren Bereich des Aufwindes „Tornado cyclone' (1-2 km breit, dicht über der Erdoberfläche) Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados RFD Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados Rückseitiger Abwind (Rear Flank Downdraft, RFD) in tornadischen Superzellen ist „anders' als bei nichttornadischen Superzellen oder Einzelzellen Der RFD wird um die Mesozyklone herumgeführt und bringt Rotation in Bodennähe Am Boden zieht ein Teil des RFD´s wieder in den Aufwindbereich Beschaffenheit des RFD entscheidend für Tornadostärke /-dauer andgt; andgt; Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados Studie über 30 Superzellen, welche Tornados produzierten, ergab: RFD feuchter und wärmer (andgt;labiler) So kann mehr helizitätsreiche Luft aus dem RFD in den Aufwind zurückfließen und dort konzentriert werden Ist der RFD zu kalt/stark, kann der Aufwind abgeschnitten werden Tornado Cyclone RFD Aufwind/MESO Regen/ Hagel Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados Günstige Bedingungen für labile RFD`s/ Mesozyklonentornados: viel CAPE nahe über dem Erdboden (andgt; tiefer LFC) viel Scherung nahe über dem Erdboden (0-1km) kleiner T/Td-Spread (tiefe LCL, wenig Kaltluftbildung) Tornado Cyclone RFD Aufwind/MESO Regen/ Hagel Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados Konzeptionelles Modell Doppler-Radar Draufsicht; © University of Urbana-Champaign © NOAA-NWS Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados Nicht-Superzellen-Tornados Windscherung unwichtig (bei NST oft sehr wenig Scherung) Bilden sich meist entlang markanter Konvergenzlinien Horizontale Scherung im Umfeld der Konvergenz (keine vertikale Scherung „Misozyklone' © James LaDue - WDTB Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Detaillierteste Tornadoklimatologie in den USA seit 1950 Tornadoforschung / -statistik in Deutschland wieder belastbar Erste Klimatologien für Deutschland schon durch A. Wegener (1917) Neuere Statistiken für D, A und CH seit 1997 durch Tordach-Netzwerk (www.tordach.org) Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Tornados seit 855 (863 Ereignisse) © Tordach Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Tornados seit 1950 (442 Ereignisse) © Tordach Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Beobachtungshäufigkeit (Ereignisse /10.000 km^2/Jahr) Maxima korrelieren oft mit dicht besiedelten Regionen Maximum im Nordwesten © Tordach Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Verteilung im Jahr © Tordach Verteilung nach Tageszeit Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Tornados 1680-1999 Paul (2001) Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Regionen mit erhöhter Tornadohäufigkeit? Bevölkerungsdichte Relief Lücken in Datenreihen Viele signifikante Tornados seit 1850 in einem Streifen von Paris bis Hamburg Historische Tornados: Historische Tornados 29. Juni 1764 : F5 Woldegk, MECK-POM 23. April 1800: F5 Hainichen, Etzdorf, SAC 1. Juli 1891: F4 Süchteln, Anrath, NRW 14. Juli 1894: F3/F4 Forstinning bis Forstern, BAY 7. August 1898: F4 Köln-Bayenthal, NRW 1. Juni 1927: F4 bei Lingen, NDS, Ausbruch 17. Juni 1931: F3 in Plettenberg, NRW 10. Januar 1936: F4 bei Düsseldorf, NRW 16. September 1964: Zwei F3 bei Nienburg, NDS 10. Juli 1968: F4 in Pforzheim, BAW 23. Juni 2004: F3 in Micheln, SAH Historische Tornados: Historische Tornados 10. August 1925 Mind. 1 F4 Tornado (Borculo) 1 F3 Tornado (Uetersen) 12 weitere Tornados unbekannter Intensität Mehrere Gewitterfallwinde (Downbursts) 6 Tote, über 80 Verletzte Fotos: Stormrampmuseum Borculo; Historische Vereniging Borculo Historische Tornados: Historische Tornados 1. Juni 1927 2 F4 Tornados (Neede, Auen-Holthaus) 2 F3 Tornados (Esche, Lingen) Mindestens 2 langlebige Superzellen Outbreak vom 31.05 bis 2.06, mind. 5 Tornados andgt;F2, mehrmals großer Hagel + schwere Fallwinde (Downbursts) 11 (26) Tote ! Fotos: Stormrampmuseum Borculo; Historische Vereniging Borculo Historische Tornados: Historische Tornados 23.-25. Juni 1967 23.06: großer Hagel und mehrere schwache Tornados in Nordfrankreich 24.06: 2 Tornados der Kategorie F4,F5, Hagel bis 8 cm 25.06: 5 Tornados F3/F4 in F, B und NL, Hagel bis 8 cm 15 Tote; hunderte Verletzte Aus „DE ZWARE WINDHOZEN VAN 25 JUNI 1967' H.R.A.Wessels, KNMI Historische Tornados: Historische Tornados 23.-25. Juni 1967 23.06: großer Hagel und mehrere schwache Tornados in Nordfrankreich 24.06: 2 Tornados der Kategorie F4,F5, Hagel bis 8 cm 25.06: 5 Tornados F3/F4 in F, B und NL, Hagel bis 8 cm 15 Tote; hunderte Verletzte © Dessens, Snow (1989) Historische Tornados: Historische Tornados Wetterlage – 500/850 hpa Markanter Trog Irland Kurzwelle eingelagert Starke SSW-Höhenströmung Advektion gut durchmischer Wüstenluft in mittleren Schichten © KNMI © WETTERZENTRALE Historische Tornados: Historische Tornados Wetterlage – Boden Tief bei Irland Wellende Front F / BENELUX Mesotief Nordfrankreich Ostwindregime entlang Front © KNMI Historische Tornados: Historische Tornados 21 Wetterlagen mit signifikanten Tornados 1925 – 2004 500 hpa-Windrichtungen Historische Tornados: Historische Tornados 21 Wetterlagen mit signifikanten Tornados 1925 – 2004 500 hpa-Windgeschwindigkeiten Historische Tornados: Historische Tornados 21 Wetterlagen mit signifikanten Tornados 1925 – 2004 850 hpa-Luftmassen Historische Tornados: Historische Tornados 21 Wetterlagen mit signifikanten Tornados 1925 – 2004 Bodentemperatur-/Taupunkt der Umgebung Historische Tornados: Historische Tornados 500 hpa-Muster SW-Höhenströmung Trog SW-NE Hohes Geopotential über dem Mittelmeerraum Gatzen, Lowinski (2005) Historische Tornados: Historische Tornados Bodenkarte Wellen SW-NE Mesotief über Nord-F oder Benelux Ostwindregime über D 1. Juni 1927, mittags T Gatzen, Lowinski (2005) Worst Case - Szenario ??: Worst Case - Szenario ?? Bodenkarte Wellen SW-NE Mesotief über Nord-F oder Benelux Ostwindregime über D Erhöhte Scherung Feuchtekonvergenz Gatzen, Lowinski (2005) Tornados und Klimawandel: Tornados und Klimawandel Tornadomeldungen Deutschland 1. Anstieg um 1880 (Wegener) 2. Anstieg ab 1930 (Letzmann) Ab ca. 1995: Anstieg durch Internet, Tordach, Skywarn, Stormchaser © Tordach Tornados und Klimawandel: Tornados und Klimawandel Tornadointensitäten USA 1920- 2000 Immer mehr stärkere Tornados? 1930er: ca.130 T Heute: 1000-1200 T Mehr schwächere Ereignisse Sorgfältigere Beobachtung/ Forschung © Tordach Tornados und Klimawandel: Tornados und Klimawandel Tornadointensitäten D 1880- 2002 Deutlicher Anstieg schwacher T´s Prozentuale Abnahme der starken + verheerenden T´s Sorgfältigere Beobachtung/ Forschung KEIN TREND ZUR ZUNAHME DURCH G.E. © Tordach Tornados und Klimawandel: Tornados und Klimawandel Tornadointensitäten D aus 557 Fällen Anzahl Fälle nach F-Klasse Wiederkehrperiode F0 : 93 - andlt; 1 Jahr F1 : 263 - andlt; 1 Jahr F2 : 148 - ca. 1 Jahr F3 : 40 - ca. 3 Jahre F4 : 8 - Jahrzehnte F5 : 2 - ca. 100 Jahre Slide64: VIELEN DANK! You do not have the permission to view this presentation. In order to view it, please contact the author of the presentation.
Tornados Lars Lowinski WoodRock Download Post to : URL : Related Presentations : Share Add to Flag Embed Email Send to Blogs and Networks Add to Channel Uploaded from authorPOINT Insert YouTube videos in PowerPont slides with aS Desktop Copy embed code: (To copy code, click on the text box) Embed: URL: Thumbnail: WordPress Embed Customize Embed The presentation is successfully added In Your Favorites. Views: 509 Category: Education License: All Rights Reserved Like it (0) Dislike it (0) Added: June 18, 2007 This Presentation is Public Favorites: 0 Presentation Description No description available. Comments Posting comment... Premium member Presentation Transcript Superzellen + Tornados: Superzellen + Tornados Lars Lowinski Medienmeteorologe Meteos GmbH München ll@meteos.com Übersicht: Übersicht Definitionen Tornado/Superzelle Entstehung/Klassifikation von Tornados Tornadoklimatologie Deutschland Vergangene Tornadolagen Tornados und Klimawandel Was ist ein Tornado?: Was ist ein Tornado? „ A violently rotating column of air, in contact with the ground, either pendant from a cumuliform cloud or underneath a cumuliform cloud, and often (but not always) visible as a funnel cloud.' (Glickman, 2000) „Eine vehement rotierende Luftsäule mit Bodenkontakt, verbunden mit einer kumuliformen Wolke oder unter einer kumuliformen Wolke, dabei oft (aber nicht immer) als Trichterwolke sichtbar.' Was ist ein Tornado?: Was ist ein Tornado? „Wind- und Wasserhosen sind große Luftwirbel mit vertikaler Achse, die vom Rande einer Cumulo-Nimbuswolke meist bis zum Erdboden herabreichen, in ihrem Inneren durch Kondensation in Form eines herabhängenden Zapfens, Trichters, Schlauches oder Säule, im unteren Teil auch durch Staub, ganz oder teilweise sichtbar sind und in einer meist nach Hektometern zählenden Spurbreite durch stürmisches Hinzuströmen der Luft zu dem stark luftverdünnten Raum um die Wirbelachse gewöhnlich derartige Verwüstungen verursachen, wie sie auch bei den schwersten Stürmen größerer Ausdehnung nicht beobachtet werden.' (Wegener, 1917) Was ist ein Tornado?: Was ist ein Tornado? TORNADO = TROMBE = WINDHOSE Windhose NICHT schwächere Variante Trennung Großtrombe / Kleintrombe © Hardy Schmidt Großtrombe + Kleintrombe: Großtrombe + Kleintrombe Kleintrombe z.B. Staubteufel, bei Schönwetter durch lokale bodennahe Überhitzung Großtrombe z.B. Tornado, Wasserhose; unter Quellwolken bei Schauern/Gewittern Böenfrontwirbel (Gustnadoes): Böenfrontwirbel (Gustnadoes) Meist schwache Wirbel entlang der Böenfront eines Gewitters, hervorgerufen durch Windscherung an der Grenze des Abwindbereiches Kommt der Böenfrontwirbel unter einen Aufwind einer konvektiven Wolke, kann er sich zum Tornado entwickeln Was ist ein Tornado?: Was ist ein Tornado? Nicht-Superzellen-Tornados „Landspouts'; Wasserhosen Meist schwach und relativ kurzlebig Superzellentornados Tornados verbunden mit rotierendem Aufwind teils stark und langlebig © Jan Thomsen Tornadointensitäten: Tornadointensitäten Die Fujita-Skala 1971 von Dr. Theodore Fujita an der University of Chicago entwickelt Basiert auf Abschätzung der Stärke eines Tornados anhand der aufgetretenen Gebäudeschäden. Gibt nur einen Eindruck über die vermutlich aufgetreten Windgeschwindigkeiten wieder. Die (in der Praxis) angewendete Skala hat 6 Stufen: F0 bis F5 (theoretisch von F-2 bis F12 andgt; Schallgeschwindigkeit) Tornadointensitäten: Tornadointensitäten Die Fujita-Skala F0 : 62 – 120 km/h F1 : 121 – 187 km/h F2 : 188 – 254 km/h F3 : 255 – 326 km/h F4 : 327 – 422 km/h F5 : 430 - andgt; 500 km/h schwach stark verheerend Weitere Skala aus England (TORRO-Skala) vom Aufbau ähnlich, jedoch mit doppelt so vielen Intensitätsabstufungen (T0 bis T11) Tornadointensitäten: Tornadointensitäten Die Fujita-Skala F0 : Leichte Schäden an Dächern, Holzzäune werden umgeworfen, Äste abgerissen F1 : Dächer stärker beschädigt, einzelne Bäume entwurzelt/geknickt F2 : Einsturz einzelner (nicht-massiver) Gebäude, Autos werden angehoben F3 : Schwere Schäden an Massivbauten, Einsturz vieler Gebäude, meisten Bäume umgeweht/zerstört F4 : Autos/LKW weggeschleudert, Totalschäden an Massivbauten, Baumstämme oft entrindet F5 : Totalschäden an Massivbauten Tornadointensitäten: Tornadointensitäten Die Fujita-Skala © Tordach Tornadokennzahlen: Tornadokennzahlen Windgeschwindigkeiten bis über 500 km/h Durchmesser: wenige Meter bis über 2 km Zugstrecken: ca. 50 m bis über 100 km Lebensdauer: 1 Minute bis über 1 h Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? „A supercell is a convective storm that possesses a deep, persistent mesocyclone' (Doswell und Burgess, 1993) „Eine Superzelle ist ein konvektiver Sturm (Gewitterzelle) mit einer hochreichenden, persistenten (längerlebigen) Mesozyklone' Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Mesozyklone Kleinskalige (wenige km Durchmesser) Rotation, die eng mit dem Aufwindbereich einer Gewitterzelle verbunden ist Definition: hochreichend: wenigstens 1/3 der Zelle persistent: mindestens 10-20 Minuten Scherung: Stärke der Rotation Slide16: Exkurs – Entstehung von Konvektion Feuchte Labilität Hebung Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Exkurs – Labilität Luftpakete wärmer/leichter als Umgebung Potentielle Energie andgt; kinetische (Bewegungsenergie) Convective available potential energy (CAPE) Freiwerdende latente Wärme CAPE gibt Auskunft über Stärke des Aufwinds (wenn Konvektion ausgelöst wird!) Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? © NSSL – NWS Exkurs – Labilität Thermodynamisches Diagramm (Skew-T) CIN: Convective Inhibition LCL: Lifted Condensation Level LFC: Level of free Convection Paket muss über LFC gehoben werden CAPE CIN Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? © NSSL – NWS Feuchte Labilität CAPE andgt; kein unmittelbarer Verbrauch der Energie Hebung (Kaltfront, Warmfront, Konvergenzlinien, Land-/Seewindzirkulation, „upslope flow', Jet streaks, ...) CAPE CIN Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Exkurs – Gewitterzelle 1. Stadium aufwinddominiert 2. Stadium Aufwind-/Abwindpaar 3. Stadium abwinddominiert Lebensdauer durchschnittlich 20 – 30 Minuten © NSSL – NWS Norman, OK Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Konvektive Modi Einzelzelle Multizelle (Cluster, Squall-Line, Bogenechos) Superzelle Klassifikation willkürlich – Natur kennt diese Grenzen nicht Unterschied Gewitter / Schwergewitter? Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Windscherung beeinflusst: Grad der Organisierung Lebensdauer Stärke von Auf- und Abwinden Verlagerung Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Windscherung Änderung von Windrichtung- und/oder Windgeschwindigkeit mit zunehmender Höhe Vorticity (Wirbelhaftigkeit) in Strömung eingebettet Vorticity wird vom Aufwind einbezogen (crosswise/streamwise) Rotation entsteht (v.a. in mittlerer Höhe) Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Voraussetzungen für Schwergewitter/Superzellen Ausreichend Labilität (CAPE) + Hebung/Auslösung Hochreichende Windscherung (mind. 35-40 Knoten in 0-6 km) Genügend Vorticity in der einströmenden Luft (Helizität) Aufwind in Umgebung mit hochreichender, starker Scherung Aufwind in Umgebung mit ausreichender Helizität im Bereich 0-3 km Rotation kann Intensität des Aufwindes gegenüber Labilität allein um den Faktor 2 oder mehr verstärken ! Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Arten von Superzellen LP : „Low precipitation supercell' CL : „Classic supercell' HP : „High precipitation supercell' low-topped-/Mini supercell (Flache, kleine Superzellen) Klassifikation willkürlich Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? Wenig Niederschlag; Gefahr von großem Hagel; auf Radar nicht gut erkennbar Struktur sehr gut sichtbar © UNIVERSITY OF ILLINOIS © UNIVERSITY OF ILLINOIS © MIKE HOLLINGSHEAD – Extremeinstability.com Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? © NOAA-NWS Größtes Risiko von (signifikanten) Tornados Klassische „Great Plains'-Superzelle, aber überall möglich Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? © NOAA-NWS Hohes Risiko von großem Hagel, Orkanböen, Sturzregen Mesozyklone oft mit Regen „gefüllt' Häufigster SZ-Typ in den USA und wahrsch. auch in EUR © NOAA-NWS Was ist eine Superzelle?: Was ist eine Superzelle? © NOAA-NWS Superzellen und Tornados: Superzellen und Tornados Superzellen intensiver als „herkömmliche' Zellen Rotierender Aufwind liefert dynamischen Beitrag zur Intensivierung (CAPE zweitrangig) Oft (ca. 90% ) heftige Wettererscheinungen (großer Hagel, Sturm- und Orkanböen) Hagel andgt; 4 cm oft aus Superzellen Draufsicht; © University of Urbana-Champaign Tornados in weniger als 30% aller Superzellen! WARUM? Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados „Zutaten' für Tornadogenese Bildung eines langlebigen, rotierenden Aufwindes andgt; MESO viel bodennahe Windscherung (Helizität, Richtungsscherung) Aufbau eines speziellen, rückseitigen, rotierenden Abwindes (RFD) Konzentration dieser Rotation des RFD´s unter dem Aufwind Sind Superzellen entstanden, so ist extremes Wetter sehr wahrscheinlich Tornadoprozess vollzieht sich in kleinem Teil der Superzelle, im unteren Bereich des Aufwindes „Tornado cyclone' (1-2 km breit, dicht über der Erdoberfläche) Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados RFD Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados Rückseitiger Abwind (Rear Flank Downdraft, RFD) in tornadischen Superzellen ist „anders' als bei nichttornadischen Superzellen oder Einzelzellen Der RFD wird um die Mesozyklone herumgeführt und bringt Rotation in Bodennähe Am Boden zieht ein Teil des RFD´s wieder in den Aufwindbereich Beschaffenheit des RFD entscheidend für Tornadostärke /-dauer andgt; andgt; Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados Studie über 30 Superzellen, welche Tornados produzierten, ergab: RFD feuchter und wärmer (andgt;labiler) So kann mehr helizitätsreiche Luft aus dem RFD in den Aufwind zurückfließen und dort konzentriert werden Ist der RFD zu kalt/stark, kann der Aufwind abgeschnitten werden Tornado Cyclone RFD Aufwind/MESO Regen/ Hagel Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados Günstige Bedingungen für labile RFD`s/ Mesozyklonentornados: viel CAPE nahe über dem Erdboden (andgt; tiefer LFC) viel Scherung nahe über dem Erdboden (0-1km) kleiner T/Td-Spread (tiefe LCL, wenig Kaltluftbildung) Tornado Cyclone RFD Aufwind/MESO Regen/ Hagel Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados Konzeptionelles Modell Doppler-Radar Draufsicht; © University of Urbana-Champaign © NOAA-NWS Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados Nicht-Superzellen-Tornados Windscherung unwichtig (bei NST oft sehr wenig Scherung) Bilden sich meist entlang markanter Konvergenzlinien Horizontale Scherung im Umfeld der Konvergenz (keine vertikale Scherung „Misozyklone' © James LaDue - WDTB Entstehung von Tornados: Entstehung von Tornados Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Detaillierteste Tornadoklimatologie in den USA seit 1950 Tornadoforschung / -statistik in Deutschland wieder belastbar Erste Klimatologien für Deutschland schon durch A. Wegener (1917) Neuere Statistiken für D, A und CH seit 1997 durch Tordach-Netzwerk (www.tordach.org) Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Tornados seit 855 (863 Ereignisse) © Tordach Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Tornados seit 1950 (442 Ereignisse) © Tordach Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Beobachtungshäufigkeit (Ereignisse /10.000 km^2/Jahr) Maxima korrelieren oft mit dicht besiedelten Regionen Maximum im Nordwesten © Tordach Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Verteilung im Jahr © Tordach Verteilung nach Tageszeit Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Tornados 1680-1999 Paul (2001) Tornadoklimatologie: Tornadoklimatologie Regionen mit erhöhter Tornadohäufigkeit? Bevölkerungsdichte Relief Lücken in Datenreihen Viele signifikante Tornados seit 1850 in einem Streifen von Paris bis Hamburg Historische Tornados: Historische Tornados 29. Juni 1764 : F5 Woldegk, MECK-POM 23. April 1800: F5 Hainichen, Etzdorf, SAC 1. Juli 1891: F4 Süchteln, Anrath, NRW 14. Juli 1894: F3/F4 Forstinning bis Forstern, BAY 7. August 1898: F4 Köln-Bayenthal, NRW 1. Juni 1927: F4 bei Lingen, NDS, Ausbruch 17. Juni 1931: F3 in Plettenberg, NRW 10. Januar 1936: F4 bei Düsseldorf, NRW 16. September 1964: Zwei F3 bei Nienburg, NDS 10. Juli 1968: F4 in Pforzheim, BAW 23. Juni 2004: F3 in Micheln, SAH Historische Tornados: Historische Tornados 10. August 1925 Mind. 1 F4 Tornado (Borculo) 1 F3 Tornado (Uetersen) 12 weitere Tornados unbekannter Intensität Mehrere Gewitterfallwinde (Downbursts) 6 Tote, über 80 Verletzte Fotos: Stormrampmuseum Borculo; Historische Vereniging Borculo Historische Tornados: Historische Tornados 1. Juni 1927 2 F4 Tornados (Neede, Auen-Holthaus) 2 F3 Tornados (Esche, Lingen) Mindestens 2 langlebige Superzellen Outbreak vom 31.05 bis 2.06, mind. 5 Tornados andgt;F2, mehrmals großer Hagel + schwere Fallwinde (Downbursts) 11 (26) Tote ! Fotos: Stormrampmuseum Borculo; Historische Vereniging Borculo Historische Tornados: Historische Tornados 23.-25. Juni 1967 23.06: großer Hagel und mehrere schwache Tornados in Nordfrankreich 24.06: 2 Tornados der Kategorie F4,F5, Hagel bis 8 cm 25.06: 5 Tornados F3/F4 in F, B und NL, Hagel bis 8 cm 15 Tote; hunderte Verletzte Aus „DE ZWARE WINDHOZEN VAN 25 JUNI 1967' H.R.A.Wessels, KNMI Historische Tornados: Historische Tornados 23.-25. Juni 1967 23.06: großer Hagel und mehrere schwache Tornados in Nordfrankreich 24.06: 2 Tornados der Kategorie F4,F5, Hagel bis 8 cm 25.06: 5 Tornados F3/F4 in F, B und NL, Hagel bis 8 cm 15 Tote; hunderte Verletzte © Dessens, Snow (1989) Historische Tornados: Historische Tornados Wetterlage – 500/850 hpa Markanter Trog Irland Kurzwelle eingelagert Starke SSW-Höhenströmung Advektion gut durchmischer Wüstenluft in mittleren Schichten © KNMI © WETTERZENTRALE Historische Tornados: Historische Tornados Wetterlage – Boden Tief bei Irland Wellende Front F / BENELUX Mesotief Nordfrankreich Ostwindregime entlang Front © KNMI Historische Tornados: Historische Tornados 21 Wetterlagen mit signifikanten Tornados 1925 – 2004 500 hpa-Windrichtungen Historische Tornados: Historische Tornados 21 Wetterlagen mit signifikanten Tornados 1925 – 2004 500 hpa-Windgeschwindigkeiten Historische Tornados: Historische Tornados 21 Wetterlagen mit signifikanten Tornados 1925 – 2004 850 hpa-Luftmassen Historische Tornados: Historische Tornados 21 Wetterlagen mit signifikanten Tornados 1925 – 2004 Bodentemperatur-/Taupunkt der Umgebung Historische Tornados: Historische Tornados 500 hpa-Muster SW-Höhenströmung Trog SW-NE Hohes Geopotential über dem Mittelmeerraum Gatzen, Lowinski (2005) Historische Tornados: Historische Tornados Bodenkarte Wellen SW-NE Mesotief über Nord-F oder Benelux Ostwindregime über D 1. Juni 1927, mittags T Gatzen, Lowinski (2005) Worst Case - Szenario ??: Worst Case - Szenario ?? Bodenkarte Wellen SW-NE Mesotief über Nord-F oder Benelux Ostwindregime über D Erhöhte Scherung Feuchtekonvergenz Gatzen, Lowinski (2005) Tornados und Klimawandel: Tornados und Klimawandel Tornadomeldungen Deutschland 1. Anstieg um 1880 (Wegener) 2. Anstieg ab 1930 (Letzmann) Ab ca. 1995: Anstieg durch Internet, Tordach, Skywarn, Stormchaser © Tordach Tornados und Klimawandel: Tornados und Klimawandel Tornadointensitäten USA 1920- 2000 Immer mehr stärkere Tornados? 1930er: ca.130 T Heute: 1000-1200 T Mehr schwächere Ereignisse Sorgfältigere Beobachtung/ Forschung © Tordach Tornados und Klimawandel: Tornados und Klimawandel Tornadointensitäten D 1880- 2002 Deutlicher Anstieg schwacher T´s Prozentuale Abnahme der starken + verheerenden T´s Sorgfältigere Beobachtung/ Forschung KEIN TREND ZUR ZUNAHME DURCH G.E. © Tordach Tornados und Klimawandel: Tornados und Klimawandel Tornadointensitäten D aus 557 Fällen Anzahl Fälle nach F-Klasse Wiederkehrperiode F0 : 93 - andlt; 1 Jahr F1 : 263 - andlt; 1 Jahr F2 : 148 - ca. 1 Jahr F3 : 40 - ca. 3 Jahre F4 : 8 - Jahrzehnte F5 : 2 - ca. 100 Jahre Slide64: VIELEN DANK!