Wetternachhersage

Das Bild der Höhenströmung verdeutlicht, wie das Tief, das im Gegenuhrzeigersinn umflossen wird, über der warmen Adria aus Süden sehr feuchte Luftmassen über die Österreichischen Alpen und anschliessend von Nordosten her wieder zurück an den Alpennordhang führt. Einmalig ist, dass fast am gesamten Alpennordhang flächig innerhalb von 48 Stunden mehr als 100 Liter Regen pro m2 gefallen sind. So sind zum Beispiel an einigen ausgewählten Stationen Rekordmengen gemessen worden. Die statistische Wiederkehrdauer für diese Stationen beträgt weit mehr als 300 Jahre, nur in Einsiedeln muss etwa alle hundert Jahre mit einem ähnlichen Ereignis gerechnet werden. Da das Ereignis im Grunde bereits am Freitag mit kräftigen Niederschlägen begonnen hat, sind auch die 4-tägigen Niederschlagsmengen ähnlich rekordverdächtig. Zu diesen enormen Niederschlagsmengen kam die unheilvolle Vorgeschichte. Einerseits lag die Schneefallgrenze meist über 3000 Meter, weshalb die Wassermengen kaum in Form von Schnee gebunden wurden. In den betroffenen Regionen war zudem der August bereits vor dem Unwetterereignis nass. Es fielen hier vorgängig Niederschlagssummen in der Grössenordnung der üblichen Augustmengen. Die dadurch wassergesättigten Böden vermochten die Regenfluten des Unwetters kaum mehr abzufangen; das Wasser floss rasch ab und liess Bäche und Flüsse innert kurzer Frist auf die bekannten Rekordmarken anschwellen. Dieser Umstand war möglicherweise auch die Ursache für die Überschwemmungen und Rutschungen in den anderen vom Unwetter betroffenen Gebieten, welche zwar grosse Niederschlagsmengen verzeichneten, aber unter den bekannten Rekordmarken blieben.

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Witterungsverlauf
Bereits an den Tagen vor dem Ereignis regnete es besonders in der Zentral- und Ostschweiz schon recht häufig. An mehreren Stationen wurden vom 14.– bis 18. August 2005 über 40 mm Regen gemessen. Am Freitag, 19. August 2005, konnte ein Tief mit Kern über den Niederlanden identifiziert werden. Es wurde durch einen Höhentrog überlagert, dessen Achse etwa auf dem Nullmeridian lag. Im Bereich einer südwestlichen Höhenströmung kam es zu verbreiteten Niederschlägen mit oft konvektivem Charakter. Probleme traten aber nur sehr lokal auf. Am Samstag, 20. August 2005 war das Tief im Raum der Benelux-Länder noch knapp zu erkennen, der Schwerpunkt der zyklonalen Aktivität hatte sich aber nach Norditalien verlagert. Dort entwickelte sich ein sekundäres Bodentief. Im Höhenfeld konnte ein Abschnürprozess ausgemacht werden, wobei der Kern des Höhentiefs wenig südlich von Paris lag. In der Schweiz kamen nordöstliche Winde auf, nur in grosser Höhe herrschte noch Südwind. Am Sonntag, 21. August 2005 vertiefte sich das Tief weiter, sein Kern lag über dem Golf von Genua, und in der Höhe entstand eine stark zyklonale Situation. Dabei waren nun Boden- und Höhentief nahezu konzentrisch – aus der Sicht der konventionellen Synoptik ein Hinweis darauf, dass keine schnelle Weiterentwicklung zu erwarten war. In der Nacht zum 22. August 2005 erreichte das Höhentief seine maximale Ausprägung. Gleichzeitig bewegte sich das ganze System ostwärts, so dass es am 22. August 2005 immer noch konzentrisch über der nördlichen Adria lag. Damit drehten die Höhenwinde auf der Alpennordseite auf Nord, so dass zunehmend Stau eintrat. Am 23. August 2005 kam die Tiefdruckzone über Ungarn zu liegen. Die feuchtesten Luftmassen lagen nun nicht mehr über der Schweiz, wo lediglich noch das Prättigau nennenswerte Niederschläge erhielt. Die nordalpinen Teile Bayerns und Österreichs waren aber vom Starkregen immer noch betroffen. In vielen Kommentaren wurde dieser Wetterlagenverlauf im Sinne der veralteten Systematik von J. van Bebber (zitiert nach Liljequist und Cehak, 1974) als Vb-Lage bezeichnet. In diesem Sinne ist zu bemerken, dass das hier beschriebene Tief von Norditalien her nur unwesentlich nordwärts, sondern ostnordöstlich abzog. Es erfasste Polen nur am Rande und zog zur Ukraine, wo es sich auffüllte. Diese Zugbahn liegt zwischen Vb und Vd und ist von van Bebber nicht beschrieben worden.

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Niederschlagsverlauf
Am 19. und 20. August 2005 erfolgten teilweise konvektiv geprägte Niederschläge. Sie behelligten besonders das nördliche Alpenvorland und führten bereits zu ersten lokalen Schäden. Eine flächige Regenzone zog allerdings im Laufe des 20. August 2005 über Graubünden nordostwärts und brachte bis zu 36 mm Niederschlag (Station Weissfluhjoch). Sie verursachte ausserdem eine merkliche Niederschlagsabkühlung, sodass es in der Region Davos vorübergehend bis etwa 2000 Meter schneite. Es scheint, dass der schmelzende Schnee für die nachfolgenden Ereignisse in dieser Region nicht unbeachtet bleiben darf. Es ist aber für das ganze Schadenereignis als einziges wesentliches Phänomen dieser Art identifiziert worden. Der Verlauf der stärksten Niederschläge in den  erschiedenen Regionen zeigt eine recht klare Struktur. Bis zum 20. August 2005 wurden keine besonders starken und flächigen Summen registriert. Das Regime war noch weitgehend konvektiv orientiert, die grossräumige Hebung spielte keine entscheidende Rolle. Auch konnten keine Staueffekte beobachtet werden. Am 21. August 2005 war vor allem die Region Berner Oberland – Zentralschweiz betroffen, und zwar vor allem in der zweiten Tageshälfte. Dies hängt ziemlich sicher mit der Position des Tiefs und der Ausrichtung der Höhenströmung – verbunden mit der Anströmung sehr feuchter Luft – zusammen. Am 22. August 2005 lag der Schwerpunkt des Regens weiter östlich. Auch die Ostschweiz war nun beeinträchtigt. Gleichzeitig wurde der Streifen der Starkniederschläge schmaler und betraf in der westlichen Landeshälfte noch das Hauptanstiegsgebiet der Nordalpen. In dieser Phase wurden die Niederschläge weiter östlich auch über den ersten Alpenkamm bis ins Unterengadin transportiert. In allen Höhenlagen herrschten nun nördliche Winde, das Tief lag ja recht genau östlich der Schweiz. Am 23. August 2005 war nur noch der äusserste Osten des Landes erfasst, am meisten die Region Prättigau. Die Höhenwinde zeigten nun Westkomponente, sodass weniger feuchte Luft von ausserhalb des Tiefs nachfliessen konnte. Das Hauptereignis betraf damit die Zeit vom 21. Augus mittags bis 23. August 2005 morgen Insgesamt dauerte die Phase relevanter Niederschläge volle vier Tage.

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Warmlufteffekte und Stabilität
Normalerweise fallen bei einem grösseren Ereignis dieser Art zuerst Niederschläge in der Warmluft, allenfalls in Verbindung mit Gewittern. Dann erfolgt Kaltadvektion, sodass die Schneefallgrenze typischerweise um etwa 1‘000 Meter sinkt. Das war diesmal nicht so. Das Geopotential auf 500 hPa zeigt einen eher geringen Abfall. Die Schweiz gelangte also nie ins Zentrum des Höhentiefs. Auf 850 hPa erfolgte der wesentliche Abbau am 21. August 2005, was zeigt, dass die Zyklogenese über Norditalien stark auf die Alpennordseite übergriff. Die Schichtdicke wurde am 20. August 2005 etwas abgebaut, was auf Abkühlung hinweist. Durch Warmadvektion erfolgte am 21. August 2005 bereits wieder eine Zunahme. 420 – 425 dam entsprechen einem normalen sommerlichen Standard. Die feuchtpotentielle Temperatur gibt einen weiteren Hinweis auf die Advektion: besonders massiv ist die Warmadvektion auf 500 hPa vom 20. auf den 21. August 2005. Die Stabilität ist zu Beginn negativ (DeltaT <0), was auf ein beträchtliches Gewitterpotential schliessen lässt. Am 21. August 2005 sind Gewitter nicht möglich, am 22. August 2005 wenigstens denkbar. Die Schneefallgrenze zeigt am 20. August 2005 ein  deutliches Absinken in Graubünden, von 21.12 UTC bis 22.12 UTC fällt ihr Anstieg mit der bereits erwähnten Advektion warmer Luft zusammen.

In Bezug auf den Niederschlagscharakter kann das Ereignis damit vorerst in drei Abschnitte aufgeteilt werden:
- am 19. und 20. August 2005 teils gewittrige Niederschläge;
- am 21. August 2005 flächiger Regen infolge Warmadvektion;
- am 22. August 2005 Strömungsniederschlag infolge Nordstau in sommerlicher Warmluft, eventuell gewittrig durchsetzt.

 

Bezüglich Konvektivität können diese Aussagen mit Hilfe der Blitzregistrierungen überprüft werden. Am 19. August 2005 erfolgt ein mässiges Auftreten von Einschlägen im Norden, am 20. August 2005 ein starkes Auftreten im Süden. Vom 21 bis –23. August 2005 wurden keine Blitze mehr registriert, ausgenommen wenig Fernblitze am 21. August 2005 im Süden. Die Wolkenformen auf den Satellitenbildern zeigen diesen Verlauf ebenfalls. Ausserdem lässt sich am 22. August 2005 in der zweiten Tageshälfte konvektive Tätigkeit knapp nordöstlich der Schweiz feststellen. Es scheint jedoch, dass diese Zellen a) im weiteren Verlauf mit nördlichen Winden östlich der Schweiz durchgezogen sind und b) wahrscheinlich im Alpenvorland mit schichtartigen Wolken durchsetzt waren und somit unterdrückt wurden. Zusammenfassend lassen sich die zunächst gemachten Aussagen für die Region Nordschweiz wie folgt bereinigen:

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•  am 19. August 2005 teils gewittrige Niederschläge;

•  am 20. August 2005 praktisch keine Gewitter mehr;

•  am 21. August 2005 flächiger Regen infolge Warmadvektion;

•  am 22. August 2005 Strömungsniederschlag in sommerlicher Warmluft.

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Zykonale Prozesse und Mittelmeerluft
Wie oben beschrieben, koppelte sich am 20. August 2005 ein markantes Höhentief von einem grösseren Trog ab. Dieses Tief verstärkte sich über Norditalien bis zum 21. August 2005 und erzeugte dabei eine kräftige Zyklonalität, die weit über die Schweiz nach Norden reichte. Dadurch wurden die subtropischen Warmluftmassen mit feuchtpotentiellen Temperaturen von 15 bis 18°C – die in der Startphase recht homogen über Mitteleuropa und dem nördlichen Mittelmeerraum lagen – zu Hebung gezwungen und somit angefeuchtet. Trotz vorübergehender Warmadvektion war die Höhenströmung stets zyklonal gekrümmt, was die Hebungsprozesse unterstützt. Die nicht stark ausgeprägte Kaltadvektion von Frankreich her sorgte ausserdem zur Ausbildung einer Okklusion, die am 21. August 2005 mit östlichen Winden zur Schweiz gelangte. Am 22. August2005 entstand zudem noch orografische Hebung am Alpennordhang.  Oft wird darauf hingewiesen, dass sich die atlantischen Luftmassen über dem warmen Mittelmeer mit Feuchtigkeit vollgesogen hätten, was die starken Niederschläge bewirkt habe. Dass dieser Prozesse allein für die aussergewöhnlichen Niederschläge verantwortlich gemacht werden kann, ist eher unwahrscheinlich. So haben z.B. Jung et al (2005) gezeigt, dass die ausserordentliche Erwärmung des Mittelmeers im Sommer 2003 nur zu eher kleinen Änderungen im Niederschlagsregime in Europa geführt hat. Andererseits ist es natürlich klar, dass die Tatsache, dass die Luft das Mittelmeer überströmt, für den Niederschlag im Alpenraum wesentlich ist. In einem numerischen Experiment hat Niedermann (2001) gezeigt, dass sich ohne Mittelmeer (also, wenn die entsprechende Fläche mit «Vegetation» bedeckt wäre), das Niederschlagsregime im Alpenraum wesentlich ändern würde. Die Diskussion in Kapitel 6 zeigt, dass auch die Präsenz der Alpen für das hier betrachtete Niederschlagsereignis von grosser Bedeutung war. Zusammenfassend ist es also mit Sicherheit nicht das Anfeuchten der Luft über dem Mittelmeer allein, das zum starken Niederschlag geführt hat. Vielmehr braucht es für ein Ereignis dieser Grössenordnung beides, die Wasseraufnahme der Luft auf der einen Seite wie auch einen Auslöseprozess (Hebung über den Alpen) auf der anderen Seite.