Hurrikan Ophelia: vom Wirbelsturm zum Sturmwirbel

Bild: Ein ,arktischer Wirbelsturm' [ein Polartief] im Seegebiet zwischen Grönland und Nordskandinavien. Wassertemperatur: ca. +2°C! Wo ist der Unterschied zu einem tropischen Wirbelsturm, außer natürlich bzgl. der Temperatur?

Dipl.-Met. Hans-Dieter Schmidt
Während der letzten Tage kam es auf dem Ostatlantik zu einem Wetterereignis, welches so ungewöhnlich ist, dass es verwundert, darüber noch nichts gelesen zu haben. Zunächst wie üblich hat sich im Seegebiet vor der afrikanischen Küste der Hurrikan Ophelia gebildet, also nur wenig weiter nördlich als die Hurrikane Irma und Maria, die in der Karibik so schwere Schäden angerichtet haben. Der Hurrikan Ophelia zeigte jedoch ein gänzlich anderes Verhalten. Er zog direkt nach Norden bis Nordosten und traf am 16.Oktober, einem Montag, auf Irland.


Zunächst muss geklärt werden, worin der Hauptunterschied zwischen einem tropischen [oder auch arktischen!] Wirbelsturm und einem Sturmwirbel der Westwindzone besteht. Ersterer bezieht seine Energie aus dem vertikalen Temperaturgradienten zwischen Boden und Höhe. Nimmt die Temperatur besonders stark mit der Höhe ab, sprechen die Meteorologen von einer labil geschichteten Atmosphäre. Sind gleichzeitig auch hohe Mengen an Feuchtigkeit in der Luft, bilden sich dabei große Gewittercluster, die sich u. U. Zu einem Wirbelsturm entwickeln. Horizontal befindet sich das Gebilde dann in einem ausgeglichenen Temperaturfeld ohne Gegensätze. Man spricht von einem „Labilitätswirbel“. Ausschließlich von Bedeutung ist dabei aber der vertikale Temperaturgegensatz. Dieser kann im Winter aber auch über eisfreien Meeresgebieten der Arktis sehr groß werden, wenn nämlich ein Kaltluftkörper aus dem Inneren der Arktis auf das offene Wasser zieht. Dann gibt es auch dort Labilitätswirbel, die man „Polartief“ nennt. Die viel treffendere Bezeichnung „arktischer Wirbelsturm“ hat sich bisher aber nicht durchgesetzt. Wer mehr dazu wissen will, kann nach dem Suchbegriff „Polartief“ googeln. Es ist jedenfalls ein nicht auszurottendes Ammenmärchen, dass die „Wassertemperatur mindestens 26°C betragen muss“.

Ein Sturm- oder Orkanwirbel der gemäßigten Breiten bezieht seine Energie aus dem horizontalen Temperaturgegensatz zwischen niedrigen und hohen Breiten. Sie weisen eine warme Vorder- und kalte Rückseite auf. Deren Zentrum ist mit hochreichend kalter Luft angefüllt, während ein Wirbelsturm durch die Massen an freiwerdender latenter Wärme einen warmen Kern aufweist.

Nun zurück zum Hurrikan Ophelia. Seine Zugbahn nach Norden bis Nordosten ist in der Tat sehr ungewöhnlich. Häufiger kommt es vor, dass ein Hurrikan, wenn er sich in dem erwähnten Seegebiet gebildet hat, nach Westen Richtung Nordamerika zieht, dann nach Norden einbiegt und sich bei günstiger Lage relativ zu den Wetterphänomenen der Westwindzone in eine außertropische Zyklone umwandelt. Der Hurrikan Ophelia hat aber, salopp gesagt, die Abkürzung genommen und ist gleich nach Norden gezogen und hat sich dabei ebenfalls umgewandelt. Was aber heißt „umwandeln“?

Es heißt, dass sich aus einem Wirbelsturm, also einem Zyklon mit einem warmen Kern in einem ausgeglichenen horizontalen Temperaturfeld ein Sturmwirbel, also eine Zyklone mit kaltem Kern entwickelt. Eine sehr gute theoretische Beschreibung, auch mit praktischen Beispielen, findet sich hier.

Der Hurrikan Ophelia nun hat diese Entwicklung ebenfalls durchlaufen. Hier folgt eine Reihe von Abbildungen, die diesen Übergang dokumentieren.

Die Satellitenbilder zeigen den Ablauf alle 6 Stunden. Die Karten zeigen 12-stündig die Lage im 850-hPa-Niveau (Mitte) und im 500-hPa-Niveau (rechts).

[Hinweis: Alle Zeitangaben erfolgen hier in UTC. Dabei gilt MESZ = UTC plus 2 Stunden. Die Quelle aller Satellitenbilder ist der Verein Berliner Wetterkarte e. V. Quelle der Grafiken ist die Wetterzentrale.de.]

Abb. 1 vom 15. 10. 2017, 00/01.30 UTC: Im Satellitenbild ist am linken Bildrand Ophelia noch eindeutig als Hurrikan erkennbar, vor allem dank des ausgeprägten ,Auges‘ (ganz links im Bild). Im 850-hPa-Niveau zeigt sich der horizontale Temperaturgegensatz eines Kurzwellentroges der Westwindzone weit nordwestlich des Wirbels.
Abb. 2: Auch um 06 UTC zeigt sich im Satellitenbild die Wirbelsturm-Struktur, doch kommt der Sturm jetzt in Kontakt mit der Bewölkung vorderseitig des Kurzwellentroges.
Abb. 3 vom 15. 10. 2017, 12 UTC: Der Beginn der Umwandlung (Transition) in eine außertropische Zyklone ist jetzt im Gange: rudimentär ist das Auge noch erkennbar, aber die Wolkenformation ist bereits integraler Bestandteil des Wolkenbandes der Westwindzone. Im 850-hPa-Niveau zeigt sich der Sturm bereits im Bereich des horizontalen Temperaturgegensatzes der Westwindzone.
Abb. 4: Das Satellitenbild von 18 UTC zeigt, dass Ophelia seine tropischen Eigenschaften immer mehr verliert. Die Kaltluft macht sich auf den Weg in das Zentrum von Ophelia. Ein Auge ist dabei nicht mehr zu erkennen.
Abb. 5 vom 16. 10. 2017, 00 UTC: Der Übergang in eine außertropische Zyklone ist abgeschlossen. Das Satellitenbild zeigt die eindeutige Struktur einer außertropischen Sturmzyklone. Im 850-hPa-Niveau weist diese jetzt einen kalten Kern auf, auch im 500 hPa-Niveau hat sich das Geopotential im Bereich von Ophelia deutlich erniedrigt. Der Sturm müsste jetzt korrekt als ,Ex-Hurrikan Ophelia‘ bezeichnet werden.

WICHTIG: Bereits zu diesem Zeitpunkt, also vor dem Übergreifen auf Irland, war Ophelia kein Hurrikan mehr! Natürlich hört man es in den Medien ganz anders – sonst wäre es ja keine Sensation!

Der Vollständigkeit halber hier noch die folgende Abbildung:

Abb. 6: Die Struktur unterscheidet sich in nichts mehr von einem ,normalen‘ außertropischen Orkantief. Die mitgeführte Warmluft ist zu diesem Zeitpunkt ,verbraucht‘, d. h. fast vollständig dynamisch gehoben, so dass sich der Wirbel nun stark abschwächt.

Die höchsten aufgetretenen Windgeschwindigkeiten in den Böen (km/h) zeigt diese Grafik:

Quelle: www.wetteronline.de

Fazit: Der Sturm Ophelia ist lediglich hinsichtlich des Verlaufes seiner Entwicklung recht ungewöhnlich, in keiner Weise aber hinsichtlich seiner Auswirkungen. Winterliche Orkane sind in ganz West- und Mitteleuropa an der Jahresordnung, und es wäre schon sehr ungewöhnlich, wenn im kommenden Winter kein solches Gebilde mehr auftreten würde.

Der Weihnachtsorkan Lothar im Jahre 1999 wies in Süddeutschland deutlich höhere Windgeschwindigkeiten auf, vor allem auf den Bergen. Und die Windspitzen der Hurrikane Irma und Maria in der Karibik dürfte nochmals erheblich stärker, vielleicht sogar doppelt so hoch ausgefallen sein.

Aber auch wenn Ophelia beim Auftreffen auf Irland ein durch und durch baroklines [d. h. im Bereich eines horizontalen Temperaturgegensatzes liegendes] Gebilde war, so kam der Sturm doch immer noch mit außerordentlich hohem Luftdruckgradient daher. Die Ursache für diese starke Entwicklung ist Folgende:

Auf der Vorderseite eines progressiv (= sich nach Osten verlagernden) Kurzwellentroges wird die dort liegende Warmluft dynamisch gehoben. Dieser Vorgang passiert täglich mehrmals das ganze Jahr über. Entscheidend für die Stärke der Entwicklung ist u. A. der Temperaturgegensatz zwischen Warm- und Kaltluft. Hierbei ist aber zu beachten, dass nicht nur die fühlbare, sondern auch die latente Temperatur der Warmluft eine Rolle spielt. Um beide Größen zu kombinieren, fasst man sie zur sog. ,pseudopotentiellen Temperatur‘ zusammen. Diese gibt einen viel besseren Einblick in den tatsächlichen Temperaturgegensatz.

Ein tropisches Wettersystem nun setzt viel mehr latente Wärme um als ein ,normaler‘ Warmluftkörper auf einer Trogvorderseite. Die pseudopotentielle Temperatur in einem Hurrikan ist also deutlich höher und stellt einen massiven zusätzlichen Energieimpuls dar. Gelangt ein solcher ,Super-Warmluftkörper‘ auf die Vorderseite eines Kurzwellentroges, sind die Hebungsvorgänge ungleich intensiver als bei einem ,normalen‘ Warmluftkörper.

Genau dies war hier auch der Fall. Irland ist also von einem besonders starken, wenn auch kleinräumigem Orkantief heimgesucht worden, aber nicht von einem Hurrikan!

Zu befürchten ist, dass bei weiterer Erdabkühlung und dem damit verbundenen steigenden horizontalen Temperaturgegensatz zwischen niedrigen und hohen Breiten die Anzahl und Stärke winterlicher Orkanwirbel sukzessive zunimmt.

Zum Schluss: Eine gute Zusammenfassung der Entwicklung des Sturmes Ophelia gibt es in der ,Übersicht‘ zur Berliner Wetterkarte vom 16.10.2017:

Der Hurrikan OPHELIA, der gestern früh mit maximalen mittleren Windgeschwindigkeiten von 100 Knoten als sogenannter Major-Hurrikan in die Kategorie 3 eingestuft wurde und südöstlich der Inselgruppe der Azoren lag, wandelte sich bis heute früh auf seinem Weg nach Norden in ein außertropisches Tief um. Damit war OPHELIA der östlichste Hurrikan auf dem Nordatlantik seit 1851, der in die Kategorie 3 eingestuft wurde. Im gestrigen Tagesverlauf stieg der Kerndruck vorübergehend etwas an, ehe sich heute Morgen wieder eine Verstärkung ergab. Um 06 UTC lag ex-OPHELIA mit seinem Kern direkt südwestlich von Irland und einem Kerndruck von 958 hPa. Das zugehörige Orkanfeld griff ab dem späteren Vormittag auf Irland über. Um 10 UTC wurden am Roches Point südlich von Cork mittlere Windgeschwindigkeiten von 93 km/h (Windstärke 10) und maximale Böen bis 130 km/h gemessen. In Cork gab es zu diesem Zeitpunkt Orkanböen bis 122 km/h. Bis 11 UTC legte der Wind noch weiter zu, so dass am Roches Point nun Spitzenböen bis 156 km/h auftraten. Entsprechend wurde von den Wetterdiensten in Irland die höchste Warnstufe ausgerufen.

© Hans-Dieter Schmidt, Oktober 2017

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22 Kommentare

  1. „Es ist jedenfalls ein nicht auszurottendes Ammenmärchen, dass die „Wassertemperatur mindestens 26°C betragen muss“.

    Zunächst einmal herzlichen Dank für den sehr interessanten Aufsatz und die weiterführenden Links zu den meteorologischen Grundlagen. Da die 26 °C Mindest-Wasser-Temperatur häufig angeführt wird, stellt sich für mich die Frage ob dies eine empirische Beobachtung für das Auftreten von großflächigen und langlebigen Wirbelstürmen ist und ob es dazu eine Theorie gibt.
    Eine andere Frage: Warum wurden in diesem Jahr so viele Wirbelstürme (bisher 10) im NH-Atlantik beobachtet? Am Temperaturunterschied zwischen Nordpol und Äquator kann es wohl nicht liegen. Der ist im Sommer doch ziemlich konstant.

     

    • DIESE ANTWORT STAMMT VOM AUTOR DES BEITRAGES, DEM ES BEI WIEDERHOLTEN VERSUCHEN NICHT GELUNGEN IST, SICH EINZULOGGEN – C. F.

      —————–

      Hallo Herr Berberich,

       

      in einem anderen Bericht stand, dass man einen Zusammenhang zwischen El Nino (kaum Hurrikane) und La Nina (starke Saison) gefunden hat. Dazu würde dieses Jahr passen, denn La Nina ist nun wirklich nicht zu übersehen.

      Außerdem, wie im Beitrag vielleicht nicht so klar herausgekommen: es kommt ausschließlich auf den (großen) vertikalen Temperaturgradienten an. Den zu bekommen gibt es zwei Möglichkeiten: Erwärmung unten (Tropen), aber auch Abkühlung von oben (Arktis, gemäßigte Breiten).

      Natürlich braucht man für die Entstehung von Hurrikanen auch noch andere „Zutaten“, aber eine bestimmte Wassertemperatur allein gehört nicht dazu!

      Dipl.-Met. Hans-Dieter Schmidt

      • „Außerdem, wie im Beitrag vielleicht nicht so klar herausgekommen: es kommt ausschließlich auf den (großen) vertikalen Temperaturgradienten an. Den zu bekommen gibt es zwei Möglichkeiten: Erwärmung unten (Tropen), aber auch Abkühlung von oben (Arktis, gemäßigte Breiten).“

        Ich habe mir einmal die Mühe gemacht die vertikalen Temperaturdifferenzen im Entstehungsgebiet der Hurrikane (Kap Verdische Inseln 15-20 °N, 20-25 °W) aus den Daten von GISS und UAH TLT, TMT und TLS zu ermitteln. Ich gebe die Temperaturen (in °C) an.

        YYYYMM;GISS;TLT ;TMT  ;TLS
        201508;25,9;5,9;-15,6;-65,4
        201608;25,2;6,0;-15,7;-66,6
        201708;26,0;5,9;-15,9;-66,7
        201509;26,6;5,7;-15,9;-65,9
        201609;26,2;5,7;-16,0;-67,6
        201709;26,7;5,8;-16,0;-67,1

        Mein Fazit: das Jahr 2017 unterscheidet sich nicht signifikant von den anderen beiden Jahren. Die größte Differenz ergibt sich bei einem Vergleich von TLS mit den GISS-Oberflächen-Daten. Es mag sein dass monatliche Mittelwerte ein zu grobes Zeitraster sind. Vielleicht sind es auch die „Zutaten“ wie Sie sagen.

  2. Danke für diesen sehr guten Beitrag. Auch in der Historie finden sich immer wieder Fälle, wo sich trop. Stürme oder Hurrikane in das Seegebiet zwischen Azoren und Britannien „verirrten“. Im Januar (!) 2016 war „Alex“ bei 38°N und 28°W zu finden; auch der wurde dann ein „normales“ Atlantik- Tief, ohne freilich die Stärke von „Ex- Ophelia“ zu erreichen; außerdem blieb er mi Nordkurs weit westlich von Irland. Ich erinnere mich, dass es in den 1970er Jahren immer wieder Versuche gab, „subtropische“ Tiefs zu klassifizieren, die als so genannte „Neutercane“ die Eigenschaften eines tropischen und außertropischen Tiefs vereinen sollten; besonders dann, wenn die immer wieder fälschlich genannten Mindestwassertemperaturen von 26 Grad nicht erreicht wurden, aber in der Höhe sehr kalte Luft zum subtropischen Atlantik gelangte und Tiefbildungen induzierte. Und im Mittelmeer soll es den „Medicane“ geben- den mediterranen Hurrikan, der besonders im Herbst und Frühwinter bei hochreichenden Kaltlufteinbrüchen entstehen kann, aber wegen der geringen Größe des Mittelmeeres  bei weitem nicht so günstige Bedingungen vorfindet, wie die Hurrikane des Atlantiks.

  3. Der Artikel kam für mich rechtzeitig, ob die Leser des Hamburger Abendblattes ihn aber kennen, weiß man nicht!
    https://www.abendblatt.de/nachrichten/article212282441/Wenn-das-Wetter-extrem-wird.html   
    Scheinbar objektiv werden die zentralen „Wahrheiten“ verbreitet:

    „Im März hob die WMO bei der Vorstellung des neuen Jahresberichts hervor, dass leistungsfähigere Computer und Langzeitdaten es ermöglichten, die Verbindung zwischen dem menschengemachten Klimawandel und extremen Wetterphänomenen „klar aufzuzeigen“.“

    „Und Stürme? Wissenschaftlern fällt es schwer, den Beweis zu führen, dass Klimawandel die Zahl der Stürme erhöht. Auch hier liegt das Problem in der großen Streuung der Werte. Stürme oder Gewitter sind in vielen Teilen der Welt nur schlecht beobachtet worden.“
    … Und doch glauben Wissenschaftler, einen Fingerabdruck des Klimawandels gefunden zu haben: Die globale Erwärmung macht Stürme stärker. Die diesjährige Hurrikansaison jedenfalls hat Forscher entsetzt…“

    ich bin auch entsetzt!
     

     

    • Der gleiche Stuss stand heute in der Berliner MoPo, (ebenfalls von der Funke Mediengruppe) verfasst von einem Herrn Polzin. Ich habe ihm daraufhin einen LB geschrieben.
      Sehr geehrter Herr Polzin,
      als Neu-Abonnent der Berliner Morgenpost bin ich nicht erstaunt auch in Ihrer Zeitung die übliche einseitige und höchst alarmistische Berichterstattung zum Klimathema zu finden. Gehört es doch offensichtlich zum Korpsgeist unter den Journalisten – von wenigen Ausnahmen mal abgesehen, die sprichwörtlich die Regel aber bestätigen- nur der offiziell alarmistischen Seite Raum zu geben. Die wird Spesen sparend auch noch vom nahen Potsdam aus gefüttert.
      In Ihrem Bericht mit ausführlichen Zitaten des bekannten Alarmisten Stefan Rahmstorf und Cie fällt vor allem auf, dass zunächst mal Wetter von Klima getrennt wird- was wir immer schon beobachtet haben sind allein Wetterphänomene- um anschließend gleich beides wieder und höchst spekualtiv zu vermischen.
      Herr Rahmstorf hätte Ihnen z.B. sagen müssen, dass es zwischen Wetter und Klima noch den Begriff Witterung gibt. Was er und sein Kollege Coumo da sehr spekualtiv untersucht haben ist genau das. Hat also zunächst mit Klima – zumal einem nicht mal in der Phantasie vorstellbaren Weltklima- nichts zu tun.
      Übrigens steht in jedem Lehrbuch für Meteorologie, dass die Temperaturunterschiede zwischen den Polen und dem Äquator die Energie für unser Wetter liefern. Nach der Treibhaushypothese müssten sich die Pole jedoch deutlich schneller erwärmen als die Tropen um den Äquator. Das bedeutet, physikalisch unvermeidlich, dass die Unterschiede kleiner werden und nicht größer und damit das Wetter gemäßigter, statt extremer. Auch das ist Vorsemester Meteorologie und Oberstufenphysik.

      Doch wie die Alarmisten um Rahmstorf es immer wieder schaffen alles und jedes dem Klimawandel – und dazu noch „menschgemacht“ versteht sich- zuzurechnen, erstaunt immer wieder.

      Ich bitte um Veröffentlichung
      und verbleibe mit freundlichen Grüßen
      Ihr
      Michael Limburg
      Vizepräsident EIKE (Europäisches Institut für Klima und Energie)
      Tel: +49-(0)33201-31132
      http://www.eike-klima-energie.eu/
      mfG
      M.L.

      • Hr. Limburg,

        ihr LB in allen Ehren aber solche Schreibfinken und Zeitungen (Funke Mediengruppe) interessiert nicht die Realität sondern für die zählt nur die Propaganda unters Volk zu bringen von der diese Schreibfinken und Zeitungen leben/bezahlt werden.

        Und ein gewisser George Soros zieht hier im Hintergrund ganz viele Fäden, wenn es darum geht die Ideologie einer menschengemachten CO2 Klimaerwärmung unters Volk zu bringen und jeden zu bekämpfen, der diese Ideologie auch nur im geringsten anzweifelt. Schließlich braucht dieser Soros diese CO2 Klimaerwärmungsideologie um sein Geschäftsfeld der sog. Energiewende/Erneuerbaren Energie Produkteverkauf aufrecht zu erhalten.  Die gesamte Medien- und Politiklandschaft ist in Deutschland schon so von dieser CO2 Verbots- und Erneuerbaren Grünen Energie korrupt durchzogen, dass es fast keinen in verantwortlicher-staatstragender-konzernführenden Deutschen Gesellschaft gibt, der nicht von diesen befallen ist.

        Hier auch ein sehr schönes Beispiel für Propaganda im Auftrag der E-Mobilität….

        …solche Kurt Siegls gibt es tausende in Deutschland….alle wollen an diese CO2-Klimaerwärmungsideologie festhalten, weil Alle damit gut verdienen.

  4. Das Auge bzw. dessen Verschwinden ist ein Effekt, den ich bisher nicht bemerkt hatte. Ist das jetzt nur auf nachlassende Windgeschwindigkeiten zurückzuführen, die die Zentrifuge etwas langsamer laufen lassen und den Wolken von der Seite erlauben, in die Mitte zu rutschen, oder steckt da mehr an Veränderungen dahinter?

    • Im Auge eines Zyklons herrscht absinkende Luft. Desweiteren rotiert im oberen Bereich des Zyklons die Luft im Uhrzeigersinn. Das heißt im oberen Bereich existiert ein Höhenhoch und Divergenz. Konnte man  sehr gut im Satellitenfilm sehen. Vor allen Dingen wie der eine Spiralarm in der herannahenden Frontalzone verschwand.

  5. Ophelia steht also für einen weiteren Hinweis für eine zunehmende Abkühlung und die bevorstehende Wandlung von einer Warm- in eine Kaltzeit.

     

    • Nein, Ophelia steht dafür, daß jeder Hurrikan ein singuläres Ereignis ist, welches in den Tropen über den Ozeanen entsteht,  wenn die atmosphärischen Bedingungen stimmen.

      • @B.Geyer

        Einfach mal schauen, was diese Orkane an Kaltluft so nach sich ziehen…anziehen….herziehen….solche Wirbel ziehen die Nordpolarluft an…saugen die „Kälte“ aus dem Nordpolarraum an.

        Und wenn die Phänomene wie diese Ophelia zunehmen, dann wird das zu einer „Staubsaugerreihe“, die die Kaltluft des Nordpolaren zusätzlich nach Europa befördert….

        Eine Abkühlung kommt wie eine Erwärmung nicht nur auf einen Weg daher….es gibt viele Wege und nicht nur den einen die zu einer neuen Abkühlung führen…

         

         

          • @F.Ketterer

            Sie fixieren sich nur auf die Wärme die Ophelia vor sich hergeschoben hat aber missachten den Kaltluftschub (Funktion eines Wirbel, der Kälte aus der Polarregion heranzieht), denn Ophelia bewirkt. Schauen Sie einfach mal an, wie der Wirbel Ophelia vor der Nordwestküste Europas eindreht….und was er damit anzieht…

             

             

      • B. Geyer fragt: Welche Abkühlung?

        Antwort: Die, die der hessische Wetterbericht aufgrund des Orkans am Dienstag 19 Uhr für heute angekündigt hat.

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