8.5.2003

Am ersten grossen Gewittertag des Jahres zogen mehrere Hagelzellen durchs Mittelland. Lokal wurden Hagelkörner von Tennisballgrösse beobachtet.  Mit dem ETH-Radar wurde vor allem eine Hagelzelle gut erfasst:. Die Zelle bildete sich um 18:50 Uhr bei Willisau, zog nordostwärts und schwächte sich erst nach 21 Uhr, nach Überqueren der Stadt Zürich, langsam ab.

Wir möchten in dieser Rückschau diverse Bildaufnahmen des ETH-Radars interpretieren und dabei auch auf die weniger gebräuchlichen und etwas speziellen Darstellungen der Dopplergeschwindigkeit eingehen.

Wir beginnen mit der Helicity-Darstellung des Windprofils des ETH-Radars, berechnet um 16:25 Uhr, also ca. 3 Stunden vor dem Auftreten des Unwetters. In dieser Darstellung wurde die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit einer "right-mover" Superzelle wie folgt berechnet:

Richtung: aus 240 Grad (SW-WSW)
Geschwindikeit: ca. 5  m/s oder  18 km/h

In Wahrheit war die Willisau-Zürich Zelle etwas schneller, nämlich etwa 8 m/s oder 30 km/h. Die Bewegungsrichtung hingegen stimmte gut mit der Vorausberechnung überein. Das kann man der folgenden Animation der ETH-Radarbilder zwischen 19 und 20 Uhr entnehmen.

Also ist die Zugbahn der Zelle gegenüber dem mittleren Wind nach rechts abgewichen, also in der Tat ein "right-mover". Infolge der grösseren Zuggeschwindigkeit dürfte auch die "storm-relative" Helicity grösser gewesen sein als vorausberechnet, wohl etwa im Bereich von 100-150 m²/s². Damit kommt man durchaus in den Bereich, der für Superzellen typisch ist.

Aber war es auch eine Superzelle?

Ein erster Hinweis hierzu gibt die Echoform: auf der Ostseite des Radarechos erkennt man eine charakteristische und über längere Zeit bestehende Einbuchtung: ein Hinweis auf eine sog. "weak echo region" (WER).

Diverse Vertikalschnitte (sog. "RHI's") durch die Zelle bestätigten die Existenz einer WER, z.B:

Vertikalschnitt (aufgenommen um 19:12 Uhr)

Vertikalschnitt-Sequenz (leider lückenhaft)

Auffallend die grosse horizontale Erstreckung der WER: 10-15 km.

Auffallend auch und instruktiv zu sehen, wie sich der Überhang über der WER langsam senkt und am Schluss den Boden erreicht. Im Überhang wachsen ja die Hagelkörner. Man kann also verfolgen, wie sich die Hagelwachstumszone mehr und mehr nach unten gegen den Boden hin ausbreitet. Unterhalb der Nullgradgrenze kann dann massives Schmelzen der Hagelkörner einsetzen. Es kommt oft vor, dass sich dann Wassertropfen lösen und mit dem Aufwind wieder nach oben getragen werden. Diese Wassertropfen können dann das Zentrum von neuen Hagelkörnern werden, sobald sie gefrieren und Wolkentröpfchen angelagert werden.

Gab es auch Rotation?

Entscheidend für eine Superzelle ist der rotierende Aufwind (auch "Mesozyklone" genannt). Nur mit Radarmessungen der Dopplergeschwindigkeit kann eine Mesozyklone nachgewiesen werden. Wir zeigen nun mehrere Radarbilder (Horizontal und Vertikalschnitte) und interpretieren die mit dem Radar beobachteten Doppler-Windfelder. Wegen der sog. "Faltung" ist die Interpretation von Doppler-Messungen nicht ganz einfach. Wir verzichten deshalb darauf, unsere Interpretation im Detail zu begründen.

Horizontalschnitt (PPI, 19:15 Uhr, 1 km über Grund)

Horizontalschnitt (CAPPI, 19:12 Uhr, 5 km über Grund)

Und eine halbe Stunde später:

Horizontalschnitt (PPI, 19:45 Uhr, 0.5 km über Grund)

Horizontalschnitt (CAPPI, 19:46 Uhr, 5 km über Grund)

Die Signaturen belegen starke azimuthale Scherung in mittleren Höhen, welche als Rotation interpretiert werden kann. Es ist also davon auszugehen, dass es sich bei der analysierten Zelle wirklich um eine Superzelle handelte.