Starkniederschlag - boris
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Tendenzen und Warnung Ob die Starkniederschläge aufgrund der globalen Erwärmung zugenommen haben und weiter zunehmen werden, lässt sich wegen Starkniederschlag der Seltenheit der Extremereignisse nicht mit Sicherheit sagen. Untersuchungen von häufifi geren Ereignissen, die nicht notwendigerwei- Beeindruckende Gewitterwolken sind sicht- se zu Schäden führen, konnten in verschiede- bare Anzeichen für möglichen Starknieder- nen Regionen von Zentral- und Nordeuropa schlag (Abb. 1). Der wesentliche Anteil an eine zunehmende Häufifigkeit von intensiven Wasser in der Atmosphäre kommt jedoch Niederschlägen in den vergangenen Jahrzehn- nicht in den Wolken als sichtbare Wassertröpf- ten nachweisen. Dies gilt für Herbst und Win- chen vor, sondern unsichtbar als gasförmiger ter; für den Sommer ist kein Trend erkennbar. Wasserdampf. Die Hebung dieser feuchten Für die Zukunft wird davon ausgegangen, Luftmassen kann zu Starkniederschlag führen, dass die globale Klimaänderung die Häufifig- weil mit der Abkühlung viel Wasserdampf zu Abb. 6: Hagelereignis in Interlaken am 19. Juni 2007 (Foto: Pascal Blanc) keit, die Dauer, die Ausdehnung und das sai- Wassertröpfchen kondensiert. Beide Faktoren, sonale Auftreten von Starkniederschlägen Hebung und grosse Mengen Feuchtigkeit, verändern kann. Verlässliche Aussagen kön- führten beispielsweise in Camedo (Tessin) nen zurzeit aber noch nicht gemacht werden. zum höchsten, je an einem Tag gemessenen MeteoSchweiz ist als nationaler Wetter- und Starkniederschlag von 455 mm. So viel reg- Niederschlagsdauer Niederschlagsmenge Messstation Zeitraum Klimadienst für die rechtzeitige Warnung der net es in Ackersand (Wallis) durchschnittlich 10 Minuten 33.6 mm 29. August 2003 Behörden und der Bevölkerung bei wetterbe- in einem ganzen Jahr (Tab 1). Abb. 1: Wärmegewitter mit Blick von Zimmerwald BE in Richtung Südosten (Foto: P. Gyarmati) Locarno-Monti Locarno Monti (Tessin) 366 m ü.M. © Hydrologischer Atlas der Schweiz • Geographisches Institut der Universität Bern, Hallerstrasse 12, 3012 Bern • Matthias Probst dingten Ereignissen zuständig. Zur Erkennung und Vorhersage von meteorologischen Ex- Starkniederschlag wird defifiniert als Nieder- tremereignissen verwendet MeteoSchweiz schlag, der im Verhältnis zu seiner Dauer eine verschiedene Wettermodelle, welche nach hohe Niederschlagsintensität hat und daher Ereignissen immer wieder überprüft und an- selten auftritt. Als Starkniederschlag einge- gepasst werden. ordnete Ereignisse umfassen meistens eine 1 Stunde 91.2 mm Locarno-Monti Locarno Monti (Tessin) 28. August 1997 366 m ü.M. 1 Tag 455 mm Camedo (Tessin) 26. August 1935 550 m ü.M. Dauer von 10 Minuten bis 5 Tage und treten Hagelschäden jährlich nur vereinzelt auf. Starkniederschlä- Hagel ist eine Begleiterscheinung von Stark- ge führen vor allem in Gewässern mit klei- niederschlag und entsteht in der Schweiz 2 Tage 612 mm Mosogno (Tessin) 23. / 24. September 760 m ü.M. 1924 Camedo (Tessin) 3. – 5. September 550 m ü.M. 1948 Camedo (Tessin) April 1986 nem Einzugsgebiet zu Hochwasser und ver- Abb. 7: Hagelschaden an Birnen am 7. Juli 2011 in Samstagern ZH (Foto: Schweizer Hagel) durchschnittlich nur bei jedem zehnten Schau- ursachen Bodenerosion, Rutschungen sowie er- oder Gewitterereignis. In Europa gehört Murgänge. Wenn Starkniederschläge mit die Schweiz zu den Ländern mit der grössten Blitzen, Sturmböen oder Hagel einhergehen, Hagelgefahr. Jährlich werden hierzulande können sie zudem Menschenleben fordern Schäden in zweistelliger Millionenhöhe verur- und hohe Schäden anrichten. 3 Tage 1 Monat 768 mm 1239 mm 550 m ü.M. sacht, vor allem an landwirtschaftlichen Kulturen (Abb. 6 und 7), aber auch an Fahrzeugen Die Niederschlagsmenge für einen bestimm- und Gebäuden. Bei einem Wärmegewitter ten Ort wird in der Regel als Niederschlags- sind die Schäden durch Hagel lokal begrenzt. höhe in Millimeter von flüssigem Niederschlag Dagegen können bei einem Kaltfrontdurch- über der Erdoberflfläche angegeben. Wobei höchster mittlerer zug Hagelzüge bilden, die sich als mehrere Ki- eine Niederschlagshöhe von 1 Millimeter der Jahresniederschlag lometer breites Band über das ganze Schwei- Niederschlagsmenge von 1 Liter pro Quadrat- zer Mittelland von Südwesten nach Nordosten ziehen. Begünstigt durch die Hebungseffekte Geffahr eines Hagelschlags sehhr hoch an Bergflflanken tritt Hagelschlag vermehrt im Voralpenraum auf (Abb. 8). gering Abb. 8: Hagelgefahr in der Schweiz (© Schweizer Hagel 2011) Die Karte basiert auf Schadenauswertunngeeen der letzten fünfzig Jahre und Niederschlagsdaten aus Radarmessungen. 1 Jahr 4173 mm Säntis (St. Gallen) 1922 2502 m ü.M. meter entspricht. Der tiefste gemessene mitt- tiefster mittlerer lere Jahresniederschlag in der Schweiz be- Jahresniederschlag 2837 mm Säntis (St. Gallen) 1981 – 2010 2502 m ü.M. 545 mm Ackersand (Wallis) 1981 – 2010 700 m ü.M. trägt 545 mm, der höchste 2837 mm (Tab. 1). Tab. 1: Gemessene Niederschlagsrekorde in der Schweiz (MeteoSchweiz, Februar 2013) Transfer Fokus Woher die Feuchtigkeit kommt ven, kleinräumigen Wärmegewittern am Aus welchem Gebiet wie viel Feuchtigkeit in späteren Nachmittag. Auf der Wetterkarte die Schweiz transportiert wird, hängt von der sind die geringen Luftdruckgegensätze über grossräumigen Wetterlage mit ihren Winden West- und Mitteleuropa am grossen Abstand ab. Im Durchschnitt stammen 40 % des Nie- kalt fig zu intensiNordatlantik 40 % Nordund Ostsee 15 % T derschlags in der Schweiz aus dem Nordatlan- Die horizontale Luftbewegung ist daher nur tik. Andere wichtige Herkunftsgebiete sind schwach und das lokale Wettergeschehen das Mittelmeergebiet, das mitteleuropäische wird von anderen Faktoren, wie Sonnenein- Festland und Nordeuropa (Abb. 2). Aus die- strahlung, Vegetation, Wasseroberfläche Abb. 2: Feuchtequellen q der Schweiz Abb. 5: 5b-Wetterlage 5b Wetterlage g (Blanc ( P.,, Schädler B.,, sen Gebieten gelangt die Feuchtigkeit als oder Relief bestimmt. 1995 – 2002 (nach ( Sodemann et al.,, 2010)) 2013)) Mittelmeer 25 % © Kartengrundlage Atlas der Schweiz nem Raum begünstigt lokal unterschiedliche Entscheidend für die Bildung von Starkregen Erwärmungen durch die Sonne. Die aufge- ist die Hebung der feuchten Luftmassen. So führen die folgenden drei Prozesse zu Wolkenund Niederschlagsbildung. Bei der Konvek- –40°C H Abw Abw bwinndde Luft und warme Luftmassen steigen auf, da sie wegen ihrer geringeren Dichte leichter tion steigen warme Luftmassen in kältere sind als kalte (Konvektion). Weil wärmere Umgebungsluft auf. Bei der Advektion wer- Luftmassen mehr Feuchtigkeit aufnehmen Die grössten Starkniederschläge mit längerer tet wird. Das intensive Wärmegewitter zieht Dauer (ein bis mehrere Tage) entstehen beim nur über ein kleinräumiges Gebiet und löst Aufgleiten feuchter Luftmassen am Alpen- sich nach wenigen Stunden auf. nord- und Alpensüdrand. Diese orographische 10 vom Atlantik in die Schweiz (Abb. 4). Dies er- steigen gezwungen. Infolge der weiteren Ab- höht die Gefahr von Starkniederschlag, beson- kühlung kondensiert noch mehr Wasserdampf ders am Alpennordrand, wo die feuchten Luft- und es bildet sich zusätzlicher Niederschlag. massen aufgleiten. Der Niederschlag und das So tritt besonders intensiver Niederschlag auf 4 insgesamt wechselhafte Wetter werden bei der Alpensüdseite bei der Entstehung und In- 2 Westwindlage durch den häufigen Durchzug tensivierung eines Tiefdruckwirbels über dem von Zyklonen (Tiefdruckwirbeln) mit ihren Golf von Genua auf. Die Verdunstung über Warm- und Kaltfronten verursacht (Abb. 4). dem Mittelmeer bei warmen Wasser- und Erdoberfläche © Kar tengrundlage Atlas der Schweiz den durch die horizontale Bewegung der Luft können, steigen mit den Luftmassen grosse unterschiedlich warme Luftmassen herange- Mengen Wasserdampf auf, welche durch die Abb. 3: Wetterlage g und Entstehungg von Wärmegewittern g führt. Dabei gleiten wärmere Luftmassen über Abkühlung in der Höhe zu Wassertröpfchen kältere auf. Bei der orographischen Hebung kondensieren und Quellwolken bilden. Bei müssen die Luftmassen beim Anströmen auf der Kondensation wird zudem Wärme frei, stehung von Starkniederschlag in der Schweiz der Alpen werden die Luftmassen zum Auf- T Flachdrucklage im Sommer und Landregen erheblich und hat für die Enteine grosse Bedeutung. Durch den Staueffekt 8 6 T T Advektion und Konvektion bei Schauer und Landregen lage bringt immer wieder feuchte Luftmassen Aufw win innde d 0°C T Orographischer Einfluss fl Hagel, heftigen Sturmböen und Blitzen beglei- Die ganzjährig häufifig auftretende Westwind- H heizte Erdoberflfläche erwärmt die bodennahe ges Gewitter aus, welches im Extremfall von 12km 12k m Kooonnvveeekkttio K tion ion Hebung von Luftmassen schlag von mehreren Tagen entwickeln. Hebung verstärkt Wärmegewitter, Schauer Die Topografie fi der Schweiz mit verschiedenen Hangneigungen und Expositionen auf klei- nen Wassertröpfchen und Eiskörner fallen © Kar tengrundlage Atlas der Schweiz gasförmiger Wasserdampf und in Wolken als schwebende Wassertröpfchen in die Schweiz. ter orographischem Einfluss fl ein Starknieder- durch die Wolke und lösen ein kurzes, hefti- Festland 20 % der einzelnen Isobaren erkennbar (Abb. 3). durch Blitze abbauen. Die grösser geworde- 0km Entstehung von Wärmegewittern T T Lufttemperaturen ist hoch, eine südliche StröAn der Kaltfront kommt dichte Kaltluft ge- mung mit hohen Temperaturen kann viel gen die leichte Warmluft einfach voran (Ad- Feuchtigkeit transportieren und diese feuch- vektion) und bildet daher eine steil ansteigen- ten Luftmassen gleiten am Alpensüdrand auf. de und mächtige Front. Die davor liegende Wie stark diese Stauniederschläge sind und feuchte Warmluft wird rasch in die Höhe ver- wie lange sie anhalten, hängt zusätzlich von ein Gebirge aufsteigen. Mit der Hebung küh- was die Aufwinde in der Wolke verstärkt len die feuchten Luftmassen ab und bilden und die Luftmassen weiter aufsteigen lässt. drängt und abgekühlt. In kurzer Zeit konden- der Zugbahngeschwindigkeit und der Dyna- Wassertröpfchen durch die Anlagerung von An der Basis der Wolke wird fortlaufend feuch- siert viel Wasserdampf, wobei die frei werden- mik des Tiefdruckgebietes ab. Beispielsweise Millionen von Wassermolekülen an schweben- te Warmluft angesogen, wodurch Haufenwol- de Kondensationswärme das Aufsteigen der erhöht sich die Niederschlagsintensität, wenn de Kondensationskerne, die aus Salzkristallen, ken (Cumulonimbus) von bis zu 12 Kilometer feuchten Warmluft verstärkt (Konvektion). Es sich der Tiefdruckwirbel nur langsam über den Staubpartikeln oder Eiskeimen bestehen kön- Höhe heranwachsen können (Abb. 1 und 3). bilden sich mächtige Haufenwolken (Cumu- Golf von Genua verlagert oder dort sogar nen. Die Wassertröpfchen in einer Wolke sind In solchen Wolkentürmen entwickeln sich Auf- in Bewegung, kollidieren und verbinden sich winde mit einer Geschwindigkeit von bis zu T H © Kar tengrundlage Atlas der Schweiz H Westwindlage luswolken), die zu kurzem, heftigen Starkre- verbleibt und wenn die Luftmassen im Tief- Kaltfront mit Blick vom Pfannenstiel ZH in gen, dem Schauer, führen. Der Durchzug von druckwirbel räumlich konzentriert und mit Richtung Süden (© MeteoSchweiz) Kaltfronten ist selten von Blitz, häufifig jedoch hoher Geschwindigkeit aufsteigen. Betroffen zu Regentropfen. Rund eine Million Wasser- 150 km/h, welche die Wassertröpfchen nach tröpfchen bilden einen Regentropfen mit ei- oben transportieren. Diese gefrieren bei Mi- von unvermittelt einsetzenden starken Böen sind vor allem die südlichen Alpentäler und nem Durchmesser von 2 mm. Nicht jede Wol- nustemperaturen zu Eiskörnern, welche durch sowie gelegentlich von Hagel begleitet. die Poebene. ke führt zwangsläufig zu Niederschlag. Erst das Eigengewicht und die Aufwinde immer ab einer Wolkenmächtigkeit von mindestens wieder hinunterfallen und aufsteigen. Dabei An der Warmfront kann die Warmluft über Der Tiefdruckwirbel kann bei einer sogenann- 1.5 Kilometer können sich genügend grosse frieren immer weitere Wassertröpfchen an den die dichte Kaltluft nur langsam und flach fl an- ten 5b-Wetterlage aber auch vom Golf von Regentropfen bilden. Für intensive Nieder- Eiskörnern an. Das Auf und Ab kann sich un- steigend aufgleiten (Advektion). In der Warm- Genua in einem Bogen über die Adria um schläge muss die Wolkenmächtigkeit sogar terschiedlich lang wiederholen, wodurch ver- luft kondensiert der Wasserdampf daher die Alpenostseite herum ziehen und «über mehrere Kilometer erreichen. schieden grosse Eiskörner gebildet werden. langsam, aber kontinuierlich. Es bilden sich die Hintertüre» in Polen, Tschechien, Öster- Durch die fallenden Eiskörner und Regen- Schichtwolken (Stratuswolken) begleitet von reich, Deutschland und in der Ostschweiz zu Konvektion bei Wärmegewittern tropfen sowie durch die stark abgekühlte Luft einem mehrere Stunden oder Tage andauern- Starkregen führen (Abb. 5). in der Höhe (–50 °C in 12 km Höhe) entstehen den, schwachen Landregen mit kleinen Trop- Im Sommer führen vorherrschende Flach- Abwinde. Die starken Auf- und Abwinde er- drucklagen, intensive Sonneneinstrahlung zeugen elektrische Spannungen, welche sich fen. Führt die Warmluft hinter der Warmfront Zyklon mit Schauer an der Kaltfront und Landregen an der Warmfront (nach VBS/DDPS ZEM, 2011) Abb. bb 4: Wetterlage ette age uundd Entstehung tste u g von o Schauer Sc aue und u d Landregen a d ege sehr viel Feuchtigkeit heran, so kann sich unWissen Arbeitsblatt: Starkniederschlag Starkniederschläge können zu Hochwasser, Murgängen und Rutschungen führen und so Menschenleben gefährden und hohe SchadensSchadens summen zur Folge haben. Von Starkniederschlägen ausgelöste Hochwasser verursachen weltweit und in der Schweiz 70 – 80 Prozent dder er Schadenssummen aller Naturereignisse. In der Schweiz bestehen aus verschiedenen Gründen «ideale» ideale Bedingungen für Starkniedersch Starkniederschläge. läge. Fokus Welche Voraussetzungen begünstigen Starkniederschläge in der Schweiz? Beziehen Sie in Ihre Überlegungen meteorologische Aspekte der Niederschlagsbildung mit ein. Wissen Überprüfen Sie Ihre Hypothesen zu den Ursachen von Starkniederschlägen in der Schweiz. Stellen Sie die wissenschaftlichen Kennt Kenntnisse nisse Ihren Hypothesen gegenüber. Transfer Die Schweiz gehört zu den Ländern mit der grössten Hagelgefahr Europas. Jährlich werden hierzulande Schäden in zweistelliger Mi Milliollio nenhöhe verursacht. Wie hoch ist die Hagelgefahr in Ihrer Wohnregion? Begründen Sie Ihre Einstufung aus meteorologischer Sicht. Literatur Weingartner R., Spreafico M., 2005: Hydrologie der Schweiz. Berichte des BWG, Serie Blanc P., Schädler B., 2013: Das Wasser in der Schweiz – ein Überblick. Schweizerische Hydrologische Kommission. Bern. Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz, 2006: Starkniederschlagsereignis August 2005. Zürich. Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz (Jahr unbekannt): Typische Wetterlagen im Alpenraum. Zürich Bundesamt für Umwelt BAFU, 2004 – 2013: Wege durch die Wasserwelt. Hydrologische Exkursionen in der Schweiz. Bern. Bundesamt für Umwelt BAFU, 2012: Auswirkungen der Klimaänderung auf Wasserressourcen und Gewässer. Bern. Bundesamt für Umwelt BAFU, 1992 – 2010: Hydrologischer Atlas der Schweiz. Bern. Probst M., 2011: Wetterwissen.ch. Zentrum elektronische Medien (VBS/DDPS ZEM). Bern. Schweizer Hagel-Versicherungs-Gesellschaft, 2005: Jubiläumsschrift zum 125jährigen Bestehen der Schweizer Hagel-VersicherungsGesellschaft. Zürich. Sodemann H. et al., 2010: Seasonal and inter-annual variability of the moisture sources for Alpine precipitation during 1995 – 2002. International Journal of Climatology. Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen, 2007: Wegleitung Objektschutz gegen meteorologische Naturgefahren. Bern. Wasser, Nr. 7. Bern.
