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21.07.92 : Top-Schwergewitterlage in Mitteleuropa

Geschrieben von: org: Wetterfuchs
Datum: 23. Juli 2002, 13:29 Uhr


Der Juli gilt zu recht als ein besonders gewitterreicher Monat, bei dem auch Schwergewitter in Mitteleuropa immer wieder zu beobachten sind. Dieses Jahr hat sich bisher zumindest mit den beiden Tagen vom 09./10.Juli diese Tradition schon fortgesetzt. Gestern war der Tag, der die Erinnerung an einen der markantesten Gewitterlagen Mitteleuropas in den 90er-Jahren wachrief, die Gewitterlage vom 21.07.1992, genau vor 10 Jahren. Häufig sind es sonst nur vereinzelte Schwerpunkte, bei denen sich Schwergewitter zu entladen pflegen. Der 21.07.92 traf gleich mehrere Teile Mitteleuropas und ging in die Annalen als besonders schadensreich ein. Nachdem sich schon am 20.07.92 in Frankreich starke Gewitter gebildet hatten, überzogen sie am 21.07.92 besonders die Schweiz und Deutschland, am Folgetag wurde Österreich betroffen. Hier die Zeitungsmeldung der Süddeutschen Zeitung zum damaligen Geschehen in Süddeutschland :

Alles gab es damals : Tote, Hagel, Überschwemmungen, Sturmschäden. Und in der Schweiz wurde der 21.07.92 zum schadensreichsten Hageltag seit 1971.

In der nachfolgenden Schilderung nutze ich den glücklichen Umstand, daß damals bei der Deutschen Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt (DLR) ein wissenschaftliches Meßprojekt unter dem Namen "Cleopatra" lief, so daß an diesem Tag weit mehr als nur Routine-Meßdaten zur Verfügung standen. Die Ergebnisse dieses internationalen Projekts wurden später in einer Daten-CD mit dem Titel "The Severe Convective Storms in Central Europe on July 21, 1992" veröffentlicht. Zu den Daten trugen neben der DLR, Universitätsinstitute Deutschlands, die ETH Zürich und der DWD bei. Ein Teil der folgenden Abbildungen stammt aus dieser CD.

Die damalige synoptische Situation war "das" Lehrbeispiel für eine Schwergewitterlage in Mitteleuropa, dazu Bodenkarte, Höhenkarten und die aerologische Diagnose :

Bodenkarte (DWD) vom 21.07.92 00 UTC :

Südlich eines kräftigen Tiefs über dem Nordatlantik führte ein Randtief über den Britischen Inseln massiv subtropische Warmluft von Süden her nach Frankreich und Mitteleuropa. Der Druckgradient im leicht zyklonalen Warmluftbereich war schwach, neben einer schon existenten Konvergenzlinie über Westfrankreich war die Ausbildung weiterer Konvergenzlinien hochwahrscheinlich. Wie markant die Wetterlage war, kommt noch klarer in den Höheninformationen heraus :

Höhenkarte 500 hPa + Bodendruck 21.07.92 00 UTC aus der Re-Analyse (WZ):

Temperatur 850 hPa 21.07.92 00 UTC aus der Re-Analyse (WZ) :

Vor der Küste Westeuropas lag die Achse eines mächtigen Höhentroges mit ausgesprägter Trogvorderseite, deren südwestliche Strömung schon bis nach Deutschland hereinreichte. Aufgrund dieser Situation mußten deutliche Hebungsprozesse in Gang kommen. In 850 hPa waren die Temperaturen in Deutschland verbreitet über 15°C und die 20°C-Isotherme bewegte sich von Südfrankreich her auf Deutschland zu. Die Gewitterentwicklung in Deutschland setzte in den Mittagsstunden ein. Wo die Schwerpunkte liegen würden, kam schon in der aerologischen Diagnose heraus : Die Karte der 850 hPa-Äquivalentpotentiellen Temperatur (ETH) zeigte zum Mittagstermin eine breite Zone mit Werten von über 50°C, im zentralen Bereich Mitteleuropas sogar von über 60°C.

850 hPa Äquivalentpotentielle Temperatur 21.07.92 12 UTC :

Schon Werte ab 50°C in 850 hPa gelten als ziemlich sichere aerologische Anzeichen für schwere Gewitter. Äußerst hoch waren an fast gleicher Stelle mittags auch die CAPE-Werte (ETH) :

CAPE-Verteilung 21.07.92 12 UTC :

Die Differenz der äquivalentpotentiellen Temperaturen zwischen 500 und 850 hPa ist (wie der KO-Index des DWD) ein sehr gutes Maß für die zusätzlich noch vorhandene potentielle Instabilität, die bei Hebung frei werden würde :

Differenz äquivalentpotentielle Temperatur 500-850 hPa 21.07.92 00 UTC (ETH):

Die Werte von -10 und negativer waren außerordentlich hoch. Zum gleichen Ergebnis kam auch die direkte Betrachtung der Radiosondenaufstiege, hier mit den Beispielen Idar-Oberstein und München (ETH):

Radiosondenaufstieg Idar-Oberstein 21.07.92 12 UTC :

Radiosondenaufstieg München 21.07.92 12 UTC :

Der Verlauf der (blauen) Feuchtadiabaten mit ihrem großen Winkel gegenüber den unteren Temperaturlinien läßt direkt erahnen, daß bei Auslösung der Konvektion (thermisch oder durch erzwungene Hebung) die Cbs bis zur Tropopause steigen würden.

Die Entwicklung soll nun mit Satellitenbildern (SDUS) und Radarbildern verfolgt werden. Die ersten Anzeichen hochreichender Konvektion konnte man in den Vis-Bildern um 11.00 UTC entdecken :

Meteosat-Vis-Bild 21.07.92 11.00 UTC :

Quer über Frankreich sah man die breite Kaltfrontbewölkung mit eingelagerten Gewitterkernen, davor über Mitteleuropa ein weitgehend wolkenloser Bereich (starke Einstrahlung), jedoch nördlich der Mainlinie erste noch relativ engräumige neue Zellen (Orientierung : Kreuze längs 50°N). Die Lage der Zellen deckte sich gut mit einer schon präexistierenden neuen Boden-Konvergenzlinie im Windfeld. Nun ging alles sehr rasch, wie die 12 UTC-Karte zeigt :

Meteosat-Vis-Bild 21.07.92 12.00 UTC :

Die Zelle über Hessen explodierte regelrecht, nördlich und südlich davon waren neue Zellen entstanden und ebenfalls in Verstärkung. Der Vorgang führte um 13.00 UTC zu einem ersten Höhepunkt :

Meteosat-Vis-Bild 21.07.92 13.00 UTC :

Mehrerlei wurde sichtbar : Über Frankreich wuchs im südlichen Kaltfrontbereich eine sehr große Doppel-Zelle heran, die hessische Zelle war unter langsamer Ostverlagerung (rechtsabweichend von der Höhenströmung!) zu einem mächtigen Gebilde geworden und knapp westlich von Hamburg befand sich jetzt ebenfalls eine markante Zelle. Dazu nun ein Blick auf den Radarbereich Frankurt : Das Radarbild Frankfurt (PL-Bild, Demo-Version) von 13.08 UTC machte klar, daß sich unter dem mächtigen Wolkenschirm eine Squall-Line herausgebildet hatte :

Radarbild PL Frankfurt 21.07.92 13.08 UTC :

Man sieht eine Linie mit Hagelwarnpunkten. Aum kräftigsten erschien die Zelle am Südende der Squall-Line (Main-Knick), was am besten im Seitenriß erkennbar ist. Die Intensität der Reflektivität betrug dort 61 dBZ, was direkt auf Hagel hindeutete. Die Echo-Top-Darstellung war nicht minder beeindruckend und zeigte die Verbindung zum Satellitenbild auf :

Radarbild PE Frankfurt 21.07.92 13.05 UTC :

Die Squall-Line abdeckend reichte der Echo-Top-Schirm bis zur darstellbaren Höhe von 12 km (blau)(in Wirklichkeit noch etwa höher).

Für 14 UTC, also eine Stunde weiter, möchte ich nun das damals vorgelegene NOAA-Farbkomposit-Bild zeigen, das unglaublich beindruckende Details der jetzt voll in Gang gekommenden Schwergewitterlage verriet :

NOAA-Farbkomposit-Bild 21.07.92 14.07 UTC :

Die reine Kaltfrontbewölkung erschien als tiefes (gelbes), aber breites Wolkenband. Die Squall-Line über Deutschland wurde jetzt als Folge von 3 markanten Einzel-Zellstrukturen abgebildet. Man sieht, daß eine neue (dritte) Zelle bei Hannover die Verbindung zwischen der hessischen und hamburgischen Zelle zu schließen begann. Sehr schön die "Overshootings", für sich schon eindeutige Anzeichen für akute Schwergewitter darunter. Ein mächtiges zellulares Doppelsystem (als MCS) befand sich nun direkt vor der Kaltfront im Südwesten und bedrohte jetzt unmittelbar die westliche Schweiz. Dort, über dem Jura, waren inzwischen aber neue Zellen entstanden, ganz offensichtlich orographisch ausgelöst. Zu dieser Situation wieder Radarbilder : Die Squall-Line im Frankfurter Radarbild war unverändert stark ausgeprägt :

Radabild PL Frankfurt 21.07.92 14.22 UTC :

An der Squall-Line war ein Splitting der hohen Intensitäten eingetreten. Der rechte Teil erschien so stark wie vorher ("Severe Right Moving") mit dBZ-Werten der Warnpunkte bis 59. Die erstaunliche Konstanz dieser Zellstruktur am rechten Rand ließ zu recht die Vermutung aufkommen, daß des sich um eine Superzelle gehandelte. Dazu paßten auch vorher das PE-Bild und die Satellitenbilder.

Ein Blick auf das Hamburger Radar :

Radarbild PL Hamburg 21.07.92 13.53 UTC :

Auch in Hamburg die Erkenntnis, daß sich unter dem einheitlich wirkenden hohen Wolkenschirm eine Squall-Line mit mehreren sehr starken Zellen (multizellular) befand. Die Warnpunkte waren wie im Süden Hagelwarnpunkte, maximal bis 57 dBZ.

Das Satellitenbild von 15 UTC, wieder 1 Stunde später, deutete an, daß sich jetzt die Situation im Hamburger Raum abschwächte (Zerfaserung des Wolkenschirmes), die Superzelle am Main (weiterhin reine Ostverlagerung der Squall-Line) sich aber nach wie vor sehr aktiv (scharfe Ränder) zeigte. Der große MCS-Cluster vor der Schweiz war jetzt auch etwas weniger strukturiert, dafür hatten sich die Zellen über dem Schweizer Jura erheblich aufgebaut (neben neuen Zellen über dem Alpenraum) :

Meteosat-Vis-Bild 21.07.92 15.00 UTC :

Die (hier nicht gezeigte) Bodenkarte wies längs der Squall-Line im deutschen Bereich und auch über der Schweiz um diese Zeit große Temperaturunterschiede zwischen Vorderseite und Niederschlagsbereich mit Differenzen von z.T. deutlich über 10 K auf. Hohe Temperaturen von über 30°C ließen über der Schweiz kritische Entwicklungen erwarten. Doch vor der Betrachtung der Radarverhältnisse über der Schweiz ein letzter Radar-Blick auf Hamburg und Frankfurt :

Radarbild PL Hamburg 21.07.92 15.08 UTC :

Radarbild PL Frankfurt 21.07.92 15.23 UTC :

Auch das Radarbild offenbarte gewisse Abschwächungstendenzen im Hamburger Bereich, und : Die Gewitter waren offensichtlich um das Hamburger Stadtgebiet "herumgesprungen", die jetzt stärksten Zellen waren neu nordöstlich davon entstanden. Zusätzlich sah man eine der Squall-Line deutlich vorgelagert Zelle über Mecklenburg-Vorpommern, die anschließend nordwärts nach Boltenhagen zog und dort Hagel auslöste. Im Frankfurter Bereich bestätigte sich die erstaunliche Konstanz der Superzelle am Südrand der Squall-Line (60 dBZ im stärksten Warnpunkt).

Nun zu den Ereignissen über der Schweiz : Schon das IR-Satellitenbild von 16.00 UTC zeigte die ungeheure Dynamik der dortigen Gewitterentwicklung :

Meteosat-IR-Bild 21.07.92 16.00 UTC :

Während über Deutschland im Südbereich der alten, von einem inzwischen zusammengewachsenen riesigen Wolkenschirm überdeckten Squall-Line immer noch neue Aktivität zu erkennen waren, wurde die Schweiz von mehreren zusammenwachsenden kräftigten Zellen eingenommen. Unter diesem im Satellitenbild bald einheitlich erscheinenden MCS waren auch in der Schweiz die Radarstrukturen deutlich differenzierter. Ich zeige hier als Beispiele zwei sehr beeindruckende Radarbilder der Doppler-Radarstation der ETH Zürich. Sie hat einen Erfassungsbereich von zwar nur 120 km, löst dafür aber räumlich höher auf, insbesondere in radialer Richtung und kann zusätzlich echte Vertikalschnitte erzeugen. Hier das PPI-Bild ("Plan-Position-Indicator") von 16.20 UTC :

Radarbild ETH Zürich PPI 21.07.92 16.20 UTC :

Man erkennt klar den aktiven Vorderand des MCS mit Spitzenwerten der Radarreflektivität zwischen 52 und 60 dBZ. Im Südwesten von Zürich kristallisierte sich eine besonders starke Zellstruktur heraus, die dann auf Zürich zulief und die Stadt überollte. Dabei verwandelte sich das Ganze in eine Bow-Echo-Struktur, die letzten Endes für die dann aufgetretenen sehr starken Böen (über 60 Knoten) zuständig war. Im Vertikalschnitt (RHI = "Range Height Indicator") sah die Zelle vor dieser Entwicklung um 16.20 UTC noch folgendermaßen aus :

Radarbild ETH Zürich RHI 21.07.92 16.21 UTC :

Die sehr feine Auflösung des Züricher Forschungsradars ließ in klassischer Weise die Strukturen der starken Zelle deutlich heraustreten : Den nach vorne auswehenden Cb-Schirm und besonders den sehr starken Reflektionsbereich des Downdrafts mit dBZ-Werten bis über 60. Bei der Interpretion ist zu beachten, daß die Zelle hier nach links auf den Standort zukam (Bewegungsrichtung Nordost). Die Beteiligung solch starker Zellen (z.T. Superzellen) erklärte auch die ungeheuren Hagelschäden dieses Tages in der Schweiz. Allein in Basel wurden 10000 Autos beschädigt.

Von nun an bestimmte die hier im Süden in Gang gekommene, kaltfrontnahe Entwicklung, neben dem immer noch noch existenten und am Südrand aktiven MCS im Norden und in der Mitte Deutschlands, zunehmend das Bild im Satelliten- und Radarbereich. Dabei wanderte die Schwergewittersituation am Abend und in der frühen Nacht von der Schweiz in den bayerischen Bereich hinein. Zur Illustration zunächst das IR-Satellitenbild von 19.00 UTC :

Meteosat IR-Bild 21.07.92 19.00 UTC :

Der Cluster im Süden (MCS) war riesengroß geworden und baute ständig an seiner Südostflanke mit neuen Zellen an. Die neuen Zellen enststanden, wie zu erkennen, am Nordrand der Alpen. Etwa um diese Zeit sah das Münchener Radarbild folgendermaßen aus :

Radarbild PL München 21.07.92 19.22 UTC :

Im Westen des Münchener Radarbereichs tauchte das MCS auf mit aktiver Vorderkante. Aber davor, aus dem Allgäu herausgewachsen, hatte sich eine neue Linie gebildet. Erneut bestätigte sich die vertraute Struktur-Koppelung : Im Satellitenbild eine kreisförmige Zelle, im Radarbild eine linienartige Squall-Line-Struktur. Die vordere Linie wies jetzt schon Maximalwerte der Radarreflektivität von 56 auf. Nachfolgend holte das Hauptsystem die vorlaufende Linie ein und es entstand eine Gesamt-Squall-Line, die dann München etwa 21 UTC erreichte (57 dBZ) :

Radarbild PL München 21.07.92 20.52 UTC :

Die Squall-Line zog weiter ostwärts, sie regenierte alpennah nach wie vor und hatte schwere Wettererscheinungen zur Folge : Hagel (z.T. Tennisballgroß), sehr viele Blitze und örtlich extreme Starkniederschläge (z.B. Herzogenaurach mit 100 mm). Um 22 UTC besaß das südliche MCS seine größte Ausdehnung :

Meteosat-IR-Bild 21.07.92 22.00 UTC :

Während um diese Zeit das System im Norden schon weitgehend zerfallen war, überdeckte jetzt das südliche MCS das gesamte südliche und mittlere Mitteleuropa.

Es war ein meteorologisch unvergeßlicher, in seinen Auswirkungen tragischer Gewittertag, zusammen mit dem Tag davor und danach. Insgesamt waren in den 3 Tagen in Mittel- und Westeuropa 16 Menschen umgekommen. Nach damaliger Abschätzung betrug der Gesamtschaden in der Schweiz 60 Millionen SFR, in Deutschland 100 Millionen DM.

Wetterfuchs

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