Nachricht

Jun 01, 2023

Wie sich Gewitter entwickeln, organisieren und verstärken

Möchten Sie als Erster Wetternachrichten sehen? Abonnieren Sie unseren wöchentlichen E-Mail-Wetter-Newsletter mit dem Wetterjournalisten Kevin Myatt. Blumenkohl-Cumulus-Wolken in den Himmel blasen sehen und hören

Möchten Sie als Erster Wetternachrichten sehen? Abonnieren Sie unseren wöchentlichen E-Mail-Wetter-Newsletter mit dem Wetterjournalisten Kevin Myatt.

Blumenkohl-Cumulus-Wolken in den Himmel blasen zu sehen und entferntes Donnergrollen zu hören, gehört in Virginia (und vielen anderen Teilen der USA) ebenso zum Sommer wie Sonnenbräune, Schwimmbäder und Urlaub.

Wir können es oft fast als selbstverständlich betrachten, ohne groß darüber nachzudenken, wie ein sonniger, schwüler Tag ohne Anzeichen von Wolken zu einem Tag mit bedrohlichen dunklen Wolken, durch die Luft tanzenden elektrischen Strömen, dröhnendem Grollen, baumbiegenden Winden usw. werden kann riesige Regentropfen.

Im Südwesten und im Süden von Virginia kam es in diesem Sommer in den letzten Wochen zu mehreren Gewitterwellen, die von örtlich begrenzten Regengüssen bis hin zu windigen Sturmböen am Freitag reichten (möglicherweise grenzwertig für Derecho). Da unser Augustwetter nach dem kurzen Hitzeschub der letzten Woche (wird weiter unten in dieser Kolumne besprochen) im Allgemeinen in eine Periode ziemlich normaler Temperaturen eintritt und es für den Rest dieser Woche und darüber hinaus zeitweise Gewitter gibt, finden Sie hier eine Einführung in die Entwicklung und Organisation von Gewittern mit vielen Gewittern interessante Fotos von Lesern und Mitarbeitern von Cardinal News.

Verpassen Sie keine Geschichte mehr. Melden Sie sich für den kostenlosen täglichen Newsletter von Cardinal an.

Die Entwicklung eines Gewitters erfordert zumindest ausreichend Feuchtigkeit und genügend Auftrieb und/oder Instabilität, damit Aufwinde diese Feuchtigkeit in Form von wogenden Cumulonimbus-Wolken hoch in die Atmosphäre treiben können.

Atmosphärischer Auftrieb kann bei verschiedenen Arten von Wettersystemen auftreten – beispielsweise bei Kalt- oder Warmfronten oder bei Ausströmungsgrenzen, die die Luft wie ein Bulldozer vor sich her nach oben pflügen. Winde, die über bergiges Gelände nach oben wehen, sind eine weitere potenzielle Auftriebsquelle.

Unter Instabilität versteht man die Eigenschaft, dass wärmere Luft in darüber liegende kühlere Luft aufsteigt. Wenn sich in der Luft eine Schicht warmer und/oder trockener Luft befindet, kann die Aufwärtsbewegung warmer, feuchter Luft oft behindert werden – dies wird als „Kappe“ bezeichnet und kann die Entwicklung eines Gewitters verlangsamen oder blockieren. (Oder wenn die Aufwinde stark genug sind, um durch die Kappe zu blasen, kann das ein Zeichen für ein höheres Risiko starker bis schwerer Stürme sein.)

Manchmal kann es schon ausreichen, genug Feuchtigkeit und ein angemessenes Maß an Instabilität zu haben – es handelt sich hierbei um sommerliche „Puls“-Gewitter, die mit der Nachmittagshitze aufsteigen und über einer Stelle schnell abklingen. Das gilt auch für Feuchtigkeit und ausreichend Auftrieb – Gewitter in kühleren Jahreszeiten entstehen oft auf diese Weise mit geringer Instabilität, aber einer starken Kaltfront oder ähnlichem, die Luft anhebt. Aber natürlich ist es wahrscheinlicher, dass sich Stürme bilden und stärker ausfallen, wenn reichlich Feuchtigkeit, starker Auftrieb und ein hohes Maß an Instabilität vorhanden sind.

Das bringt uns zur Bedeutung der atmosphärischen Scherung.

Scherung bezieht sich auf die Änderung der Windrichtung und/oder -geschwindigkeit mit der Höhe.

Feuchtigkeit, Auftrieb und Instabilität erzeugen die Aufwinde. Scherung ist der Hauptmechanismus für die Organisation dieser Aufwinde.

Wenn in der Höhe leichte Winde mit sehr geringer Höhenänderung herrschen, treten Gewitter-Abwinde auf, die auftreten, sobald die Feuchtigkeit in der kühleren Luft kondensiert und zu fallen beginnt. Sie stürzen sich direkt in die Aufwinde, die den Sturm speisen, und vernichten sie schnell, wodurch der Sturm in kurzer Zeit stirbt. Die gesamte angehobene Feuchtigkeit regnet über ein Gebiet hinaus, begleitet von einigen Windböen und manchmal auch Hagel. Hierbei handelt es sich um die zuvor erwähnten Pulsstürme, die in Virginia-Sommern häufig auftreten, in diesem Sommer jedoch nicht besonders häufig sind und eine etwas stärkere Strömung in der oberen Luft aufweisen, als wir es oft sehen.

Je größer die Verschiebung zwischen dem Wind an der Oberfläche und den Winden in verschiedenen Schichten in der Höhe ist, desto mehr werden Aufwinde und Abwinde getrennt. Dadurch kann ein Sturm stärker werden und länger anhalten.

Stürme mit mäßiger Scherung entwickeln sich häufig zu verschiedenen Formen mehrzelliger Cluster, in denen mehrere Stürme mit zumindest teilweise getrennten Auf- und Abwinden verbunden sind. Die Scherung reicht nicht aus, um die Stürme in einzelne Zellen aufzuteilen, sie ist jedoch stark genug, um die Stürme länger am Laufen zu halten als Impulsstürme.

Unterstützen Sie unseren Journalismus, indem Sie jetzt Ihre Spende steuerlich absetzen.

Vielen Dank für Ihre Unterstützung von Cardinal News.

Eine viel stärkere atmosphärische Scherung kann Superzellen oder langlebige, diskrete Stürme erzeugen, die weiter rotieren. Gut organisierte Superzellen können stundenlang bestehen, und aufgrund ihrer kontinuierlichen, gut organisierten, rotierenden Aufwinde ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Sturm sehr großen Hagel (Golfball- bis Softball-Größe) oder Tornados – insbesondere weitläufige, heftige Tornados – erzeugt, sehr groß erhöht.

Zwar gibt es eindeutige Fälle, in denen es sich bei Stürmen offensichtlich um Superzellen handelt – und einige extreme Stürme überqueren mehrere Staatsgrenzen, wie der Sturm, der im März 2006 von Nordost-Oklahoma nach Südwest-Michigan zog und im Dezember 2021 von Little Rock fast nach Louisville –, aber die Abgrenzung ist häufig Trüber, da Stürme mit geringfügiger Scherung oder kurzzeitiger Aufnahme von Rotation von lokalen Grenzen Superzellenstrukturen bilden oder für kurze Zeit wie eine Superzelle wirken können, selbst wenn die gesamte atmosphärische Umgebung diese rotierenden Aufwinde nicht aushalten kann. Dies war am 14. Juli in der Gegend von Roanoke der Fall, als mehrere Fotos in dieser Kolumne aufgenommen wurden.

Alle Aufwinde in der nördlichen Hemisphäre haben zumindest eine gewisse Tendenz zur Rotation, normalerweise gegen den Uhrzeigersinn, zumindest teilweise für kurze Zeit. Es gibt Fälle, in denen eine extrem hohe Instabilität einen Mangel an Scherung überwindet und eine schnelle Rotation verursacht, da Aufwinde sehr schnell nach oben ausbrechen. Der Tornado EF-5 Jarrell, Texas, von 1997 entstand in einer Umgebung mit extrem hoher Instabilität und sehr geringer atmosphärischer Scherung.

Die Vorhersage von Gewittern ist ein schwieriger Balanceakt, bei dem die Auswirkungen von Feuchtigkeit, Instabilität, Auftrieb und Scherung abgewogen werden müssen. Selten kommt es vor, dass alle vier offensichtlich stark sind und schwere Stürme der Spitzenklasse nahezu sicher sind. Häufiger variieren die Faktoren im Ausmaß, und Prognostiker müssen feststellen, ob ein oder mehrere starke Faktoren das Fehlen eines anderen ausgleichen können oder ob dieser Mangel das Sturmrisiko in Bezug auf Intensität oder Flächenabdeckung verringert.

Dies ist also nur eine stark verallgemeinerte Beschreibung der Entstehung, Organisation und Intensivierung von Gewittern.

Gewitter werden „Gewitter“ genannt, weil die Geräusche dadurch entstehen, dass Blitze die Luft schnell erhitzen, sich dann schnell abkühlen und zusammenziehen und das grollende Geräusch erzeugen, das wir Donner nennen.

Blitze entstehen durch elektrische Ströme zwischen entgegengesetzt geladenen Teilchen. Positive und negative Ladungen neigen dazu, sich zu trennen, wenn Eiskristalle hoch in der Atmosphäre aneinander reiben, wo die Aufwinde Feuchtigkeit angehoben haben, selbst wenn es in Bodennähe heiß ist. Geladene Wolkenregionen induzieren entgegengesetzte Ladungen am Boden. Blitze bewegen sich zwischen entgegengesetzt geladenen Teilen derselben Wolke, zwischen entgegengesetzt geladenen Teilen verschiedener Wolken oder, was für uns am gefährlichsten ist, zwischen Wolke und Boden.

Apropos Eiskristalle in der Luft: Hagel entsteht, wenn starke Aufwinde Regentropfen hoch in den Himmel heben, wo es kälter ist und sie zu Eiskügelchen gefrieren. Wenn die Aufwinde stark genug sind, können diese in Hagelkörner verwandelten Regentropfen mehrmals zu Schichten unter dem Gefrierpunkt wandern und dabei Eisschichten hinzufügen – ein aufgeschnittenes Hagelkorn sieht oft aus wie eine Zwiebel. In den stärksten Superzellen mit intensiven, lang anhaltenden Aufwinden können Hagelkörner einen Durchmesser von 3 Zoll oder mehr erreichen. Manche Hagelkörner werden auch zackig, da mehrere kleinere Hagelkörner teilweise schmelzen und miteinander verschmelzen.

Zumindest kurzzeitig sind bei fast jedem Gewitter starke Abwinde möglich. Ein kurzlebiger Impulssturm kann beim Zusammenbruch manchmal einen großen, schädlichen Windstoß ausstoßen. Mehrzellige Stürme, die eine Linie oder einen Cluster bilden, erzeugen oft eine „Böenfront“ aus starken Winden, die vor der Linie wehen – im Extremfall kann dies zu einem Derecho werden, der sich über viele hundert Kilometer erstreckt und ununterbrochen schädliche Winde ausströmt.

Manchmal kommt es auch zu Mikroböen, starken Windböen unter einem Gewitter, die sich von einem zentralen Punkt aus ausbreiten, nachdem sie die Oberfläche getroffen haben. Die schlimmsten Mikroexplosionen können Schäden anrichten, die einem Tornado ähneln, allerdings in einem divergierenden und nicht konvergierenden Muster. Im Jahr 1983 landete Präsident Ronald Reagan an Bord der Air Force One auf dem Luftwaffenstützpunkt Andrews, nur sechs Minuten vor einem Mikroausbruch mit getakteten Windböen von 149 Meilen pro Stunde.

Gut organisierte Superzellen haben sowohl vordere als auch hintere Flankenabwinde, die den rotierenden Aufwind, auch Mesozyklon genannt, umgeben und seine Fortsetzung unterstützen. Der Abstieg des Abwinds an der Hinterflanke kann einen „freien Spalt“ nahe der Rückseite des Sturms erzeugen, wobei der Wind den Mesozyklon umhüllt, um seine Intensivierung zu unterstützen, was manchmal zu einem Tornado führt.

Oft wird davon ausgegangen, dass alle strukturellen Schäden, die über das Abblasen von Dachschindeln oder Baumästen hinausgehen, durch einen Tornado verursacht worden sein müssen, aber verschiedene Formen von Gewitterabwinden können Geschwindigkeiten von mehr als 100 Meilen pro Stunde erreichen und ähnliche Schäden wie ein Tornado verursachen oder sogar entstehen das Erscheinen wechselnder oder wirbelnder Winde für einen Beobachter, wenn sich der Sturm relativ zu einem Ort bewegt. Nach einem Sturm durchgeführte Untersuchungen durch Meteorologen des National Weather Service konzentrieren sich auf das Muster der Sturmschäden, um festzustellen, ob sie das Ergebnis eines Tornados oder einer Form von Abwindwinden waren, die oft als „geradlinige“ Winde bezeichnet werden.

Ein Sturm wird als „schwer“ eingestuft, wenn schädlicher Wind (Windböen von 58 Meilen pro Stunde oder mehr) und/oder großer Hagel (1 Zoll oder größer im Durchmesser) aufgrund von Oberflächenberichten oder Radar beobachtet oder vermutet werden, dass sie in einem Sturm vorhanden sind.

Häufige Blitze und starker Regen machen einen Sturm zwar nicht zu einem schweren Sturm, können aber äußerst gefährlich und tödlich sein.

Ein Sturm muss nicht völlig schwerwiegend sein, um eine Gefahr für Leben und Eigentum darzustellen. Blitze treten bei den schwächsten und kürzesten Gewittern auf – der erste Blitz verwandelt einen Schauer in ein Gewitter (das Wort „Gewitter“ wird umgangssprachlich manchmal für ein sehr schwaches Gewitter verwendet). Leichte Windböen im Bereich von 30 bis 55 Meilen pro Stunde können durchaus dazu führen, dass Bäume mit schwächerem Wurzelsystem oder in feuchtem Boden umgestürzt werden oder Äste über Stromleitungen oder Straßen hinweggerissen werden. Und selbst eine schmale Regensäule kann eine Straße so weit überschwemmen, dass ein Fahrzeug sie nicht mehr sicher passieren kann.

Während Warnungen vor schweren Gewittern und Tornados auf jeden Fall beachtet werden sollten, indem man sich in das Innere eines Gebäudes aufhält und sich nicht in der Nähe von Fenstern aufhält, ist es immer vernünftig, sich in das Innere eines Gebäudes zu begeben, wenn Donner zu hören ist, sich der Himmel plötzlich verdunkelt oder eine Wettergefahr wahrgenommen wird.

Der Einfall der „Hitzekuppel“ letzte Woche dauerte im Südwesten und im Süden Virginias nur drei Tage – den 27., 28. und 29. Juli –, bevor es schnell zu einem ähnlichen Wettermuster zurückkehrte, das von Nordwestströmungen dominiert wurde und den größten Teil dieses Sommers erträglich gehalten hat Die regionalen Temperaturen werden sich voraussichtlich von den regionalen Temperaturen abheben, und es ist wahrscheinlich, dass dies auch in den nächsten Wochen und möglicherweise noch länger der Fall sein wird.

Anscheinend betrug die höchste gemeldete und offiziell gemessene Temperatur in unserer Region am Freitag, dem 28. Juli, in South Boston im Halifax County 98 Grad. Danville erreichte am Donnerstag 96 Grad und am Freitag 97 Grad, Roanoke am Freitag und Samstag 96 Grad und Clarksville im Mecklenburg County 96 Grad am Donnerstag und Freitag.

Eine schnelle Untersuchung regionaler Stationen in Südwest- und Süd-Virginia ergab offiziell keinen anderen Ort, an dem die Temperatur über 95 Grad lag. Bemerkenswert war, dass Blacksburg sowohl am Freitag als auch am Samstag seine ersten 90-Grad-Messwerte des Jahres aufzeichnete. 90-Grad-Wetter ist für einen Sommer in Blacksburg keine Selbstverständlichkeit – Blacksburgs längste Serie ohne 90-Grad-Temperatur, 1.475 Tage oder etwas mehr als vier Jahre, ist relativ neu und endete am 23. Juli 2016. Blacksburg hätte es auch fast geschafft zwei Jahre ohne einen 90-Grad-Tag vor dem 19. Juli 2019.

Zum jetzigen Zeitpunkt gibt es keine Anzeichen dafür, dass der Hitzedom über den südlichen und südwestlichen Teilen der USA in den kommenden Tagen eine so starke Bewegung über uns auslösen wird wie letzte Woche, auch wenn es bis dahin möglicherweise wieder etwas heißer wird nächste Woche mit einem hohen Gebäude westlich des Atlantiks. Gelegentliche Kaltfronten und Unruhen aus dem Nordwesten unterbrechen den Übergang zu höheren Temperaturen und lösen zeitweise Schauer und Gewitter aus.

Es ist noch ein bisschen zu früh, um verbindlich zu sagen, dass das heißeste Wetter der Saison eingetreten ist, aber wenn man bedenkt, dass der klimatologische Höhepunkt der Sommerhitze in unserer Region vorbei ist und sich keine Anzeichen einer echten Hitzewelle am Horizont abzeichnen, könnten wir es durchaus gesehen haben Unsere heißesten Tage im Jahr 2023.

Die gleichen atmosphärischen Muster, die unser Hitzekuppelerlebnis verkürzt haben, lenken vorerst auch jede Bedrohung durch tropische Systeme von den USA weg in den offenen Atlantik.

Ein Tiefdruckgebiet, das an der Küste der Carolinas entlangzog, zeigte am Wochenende zwar einige leicht tropische Merkmale, hat sich aber inzwischen weit ins Meer verlagert.

Indem ich heute über Gewitter schreibe, habe ich ein Versprechen von letzter Woche gebrochen, diese Woche tiefer in das Thema Hurrikansaison einzutauchen. Aber das kommt noch, nächste Woche.

Der Journalist Kevin Myatt schreibt seit 19 Jahren über das Wetter. Seine wöchentliche Kolumne wird von Oakey's gesponsert, einem familiengeführten Bestattungsunternehmen in lokalem Besitz mit Standorten im gesamten Roanoke Valley.

Kevin Myatt schrieb 19 Jahre lang das Weather Journal in der Roanoke Times. Er hat Schüler im Sturm geführt... Mehr von Kevin Myatt