Fronten
Eine Front ist in der Meteorologie definiert als schmale Grenzzone zwischen verschiedenen Luftmassen, wobei es im Frontbereich zu relativ sprunghaften Änderungen des Luftdrucks, der Temperatur, der Feuchte und des Windes kommt. Mit einer Front ist reibungsbedingt eine linienhafte Windkonvergenz verbunden, die sich bei zusätzlich auftretender Hebung noch verschärft. An einer Front treten auch charakteristische Änderungen der Wolkenformationen und Witterungsbedingungen auf. Idealisiert wird die Front im Raum als Fläche und in der Fläche als Linie dargestellt.
Kaltfront
Die Kaltfront ist eine Luftmassengrenze, der im Allgemeinen eine Abkühlung folgt. Dabei schiebt sich kalte Luft keilförmig unter die wärmere Luftmasse. Die Front stellt die Schnittlinie der Frontfläche mit der Erdoberfläche dar. Ist diese Abkühlung nur auf höhere Schichten begrenzt, spricht man von einer Höhenkaltfront.
Im Bereich der Kaltfront kommt es im Sommer häufig zu einer kräftigen Labilisierung. Starke Quellbewölkung, einsetzende Schauer mit Gewittern und teilweise heftige Böen deuten auf die Kaltfrontpassage hin. Rückseitig der Kaltfront dreht der Wind markant, der Luftdruck steigt deutlich an, Temperatur und Taupunkt gehen zurück. Die Bewölkung lockert rasch auf und die Sicht ist in der Regel recht gut (Rückseitenwetter).
Vor allem im Winter, wenn relativ milde Meeresluft auf ausgekühlte, kältere Luftmassen trifft, kann es nach Kaltfrontpassage zu einer Temperaturerhöhung in Bodennähe kommen. Man spricht dann von einer maskierten Kaltfront.
Ana-Kaltfront
Im Lebenszyklus einer Kaltfront treten häufig zwei Erscheinungsformen auf, die Ana-Kaltfront und die Kata-Kaltfront. Bei der Ana-Kaltfront bewegt sich die Warmluft relativ zur Frontverlagerung auf die Kaltfront zu. Dabei gleitet die Warmluft auf die einfliessende Kaltluft auf (siehe Abb. 1) , weshalb die Ana-Kaltfront auch als Aufgleitfront (griech.: ana – hinauf) bezeichnet wird. Gleichzeitig schiebt sich die Kaltluft keilförmig unter die Warmluft und sinkt hinter der Bodenfront ab. Durch die relativ langsame Verlagerung wird sie im Englischen auch als „Slow Moving Front“ oder nach Bergeron (1928) als Kaltfront erster Art bezeichnet.
Die Wetteraktivität an Fronten wird durch unterschiedlich starke Vertikalbewegungen der Luft verursacht. Direkt im Bereich der Ana-Kaltfront ist die Vertikalbewegung am stärksten, sodass sich häufig parallel zur Bodenfront eine wenige Kilometer breite konvektive Linie mit schauerartig verstärkten Niederschlägen ausbildet. Postfrontal (d.h. hinter der Front) ist die Vertikalbewegung deutlich schwächer, sodass sich dort nur schwache bis mässige und grossflächige Niederschlagsfelder ausbilden.
Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal zur Kata-Kaltfront ist, dass der Grossteil der Niederschläge an und hinter der Kaltfront auftritt (siehe Abb. 2). Damit fällt der Niederschlag in die einfliessende Kaltluft, wo es durch Verdunstung der Hydrometeore zu einer weiteren Abkühlung kommt. Somit ist bei Frontdurchgang mit einer deutlichen Abkühlung zu rechnen. Dafür ist der Feuchterückgang an der Front meist nur gering, sodass die Sicht häufig herabgesetzt ist.
Durch erhöhte Baroklinität in den untersten Atmosphärenschichten bildet sich vor der Front häufig ein Starkwindband in der unteren Troposphäre aus (Low Level Jet), sodass der Wind an der Front bei Schauern teilweise auffrischen kann.
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal zwischen Ana-Kaltfront und Kata-Kaltfront ist die Lage der Bodenfront relativ zum Jetstream, einem schmalen, bandartigen Starkwindfeld in der oberen Troposphäre im Bereich der Frontalzone. Im frühen Stadium einer Tiefdruckentwicklung liegt der Jetstream noch nahezu parallel zur Kaltfront und zur aufgleitenden Warmluft an der Front, sodass sich zunächst eine Ana-Kaltfront ausbildet. Im weiteren Verlauf vergrössert sich in der Nähe des Tiefdruckzentrums der Winkel zwischen Jetstream und Kaltfront, wodurch das Überströmen der trockenen Höhenluft verursacht wird. Die Front entwickelt sich allmählich zur Kata-Kaltfront, während in weiterer Entfernung zum Tiefdruckzentrum weiterhin eine Ana-Kaltfront bestehen kann.
Kata-Kaltfront
Bei der Kata-Kaltfront bewegt sich die Warmluft relativ zur Frontverlagerung von der Kaltfront weg. Dabei gleitet die Warmluft in der mittleren Troposphäre relativ zur einfliessenden Kaltluft ab, weshalb die Kata-Kaltfront auch als Abgleitfront (griech.: kata – hinab) bezeichnet wird. Durch ihre relativ schnelle Verlagerung wird sie im Englischen auch als „Fast Moving Front“ oder nach Bergeron (1928) als Kaltfront zweiter Art bezeichnet.
Ein entscheidender Prozess ist bei Kata-Kaltfronten das Überströmen der trockenen Höhenluft (siehe Abb. 1). Dadurch wird die in der unteren Troposphäre an der Kaltfront aufgleitende Warmluft in Verlagerungsrichtung der Front umgelenkt. Als Folge bildet sich die Bewölkung vornehmlich präfrontal (d.h. vor der Front) und erreicht bedingt durch das Überströmen der trockenen Höhenluft oft nur eine Höhe von drei bis fünf Kilometern.
Das wichtigste Unterscheidungsmerkmal zur Ana-Kaltfront ist, dass der Grossteil der Niederschläge an und vor der Kaltfront auftritt. In etwas Entfernung zur Front ist meist grossflächiger und gleichmässig fallender Niederschlag vorzufinden. Durch das Absinken der trockenen und relativ kalten Höhenluft an der Front wird die vertikale Temperatur- und Feuchteabnahme unmittelbar vor der Front erhöht (potenzielle Instabilität), wodurch sich vermehrt Cumulusbewölkung ausbildet. Im Sommer können dort mitunter kräftige Gewitter entstehen.
Der Niederschlag fällt vor der Front in den Warmluftbereich, sodass sich durch Verdunstung der Hydrometeore die Warmluft abkühlt. Daher ist der Temperaturrückgang bei Frontdurchgang geringer als an der Ana-Kaltfront. Die hinter der Front absinkende Kaltluft sorgt für eine rasche Wetterbesserung mit guter Sicht und die Bodenfront ist anhand eines deutlichen Feuchterückgangs erkennbar.
Durch die relativ schnelle Frontverlagerung ist die Frontpassage häufig mit kräftigen Böen bis Sturmstärke verbunden. Im Winterhalbjahr kann sogar Orkanstärke erreicht werden.
Warmfront
Luftmassengrenze, hinter der wärmere Luft folgt.
An einer Warmfront gleitet wärmere Luft auf die Vorderseitenkaltluft auf. Verbunden damit ist eine typische Aufgleitbewölkung, die sich zuerst durch einzelne hohe Cirruswolken, Altocumulus, Stratus und schliesslich durch Nimbostratus mit kräftigen, zum Teil länger andauernden Niederschlägen bemerkbar macht.
Nach einer Warmfrontpassage steigen die Temperaturen nur noch wenig an, die Niederschläge lassen nach, die Bewölkung lockert auf, die Sicht bleibt jedoch mässig bis schlecht.
Im Vergleich zu einer Kaltfront ist die Warmfront ruhiger. Sie entsteht aus warmen Luftmassen. Dadurch, dass warme Luftmassen leichter sind als kalte, können sie auf den kalten Luftmassen gleiten. Durch die kalte Luft kondensiert die Feuchtigkeit in den warmen Luftmassen.
Cirruswolken kündigen das Auftreten einer Warmfront an. Allerdings bilden sich eine Vielzahl an unterschiedlichen Wolkentypen im Bereich der warmen Luftmassen. Lang anhaltender, gleichbleibender Landregen
Okklusion
Eine Okklusion ist eine Front, die nur durch Vereinigung einer Kaltfront mit einer Warmfront entstehen kann. Okklusionen können grundsätzlich nur im Reifestadium eines Tiefdruckgebietes vorhanden sein. Ursache für die Okklusionsentstehung ist die Tatsache, dass aufgrund des unterschiedlichen Frontenaufbaus eine Kaltfront schneller als die ihr vorgelagerte Warmfront im selben Drehsinn um das Tief zirkuliert.
Der Abstand zwischen Warm- und Kaltfront ist dabei im Tiefzentrum viel geringer als in den Aussenbereichen des Tiefs. Deshalb holt die Kaltfront die Warmfront in der Nähe des Tiefzentrums viel eher ein als in den äusseren Bereichen. Der zwischen den Fronten liegende Warmsektor wird im Laufe dieser Entwicklung immer mehr eingeengt, bis er vom Boden abhebt. Damit ist dann die Frontumwandlung abgeschlossen und aus ursprünglich zwei Fronten wurde eine einzige Bodenfront, die Okklusion.
Das Zusammentreffen der Fronten nennt man Okkludieren, den Punkt, an dem sich die beiden Fronten vereinigen, den Okklusionspunkt.
Bei der Kaltfrontokklusion ist die Luft hinter der Kaltfront kälter als die Luft vor der Warmfront. So werden beide Luftmassen vor der Kaltfront angehoben, da sie durch die höhere Temperatur die geringere Dichte aufweisen. Die Warmfront wird auf der Bodenwetterkarte „überrollt“ und bildet einen Knick zur Linie, die von Okklusion und Kaltfront gebildet wird. In mittleren Breiten-graden treten Kaltfrontokklusionen bevorzugt in den Sommermonaten auf.
Umgekehrt bei der Warmfrontokklusion: Hier liegt vor der Warmfront sehr kalte Luft, hinter der Kaltfront nur kühle Luft. Diese gleitet beim Okklusionspunkt wie die Warmfront auf die kalte Luft auf. Die Frontenlinie der Warmfront wird auf der Karte deshalb nicht verändert, Okklusions- und Warmfront bilden eine durchgehende Linie. Durch die kalte Luft vor dem Frontendurchgang wird ausserdem der Boden abgekühlt, dadurch ist die Konvektion hinter der Okklusion gering, und es entstehen nur wenige neue Quellwolken. In mittleren Breitengraden treten Warmfront-okklusionen bevorzugt in den Wintermonaten auf.
