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Superzellen und Tornados

Grundlagen und Expertenwissen.
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Willi
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Superzellen und Tornados

Beitragvon Willi » Mo 12. Jul 2004, 08:19

Hallo zäme

Zunächst mal eine Frage an alle, die Erfahrung mit Superzellen in den USA haben:

----------------------------------------------------------------------------
Wieviel Prozent der USA-Superzellen produzieren nachweislich auch Tornados?
----------------------------------------------------------------------------

Ich glaube, es sind so 25-35% aber sicher bin ich nicht mehr, habe vor Jahren irgendmal eine Statistik gesehen.

Wieso ich das frage: es sieht fast so aus, dass in der Schweiz nördlich der Alpen dieser Prozentsatz viel kleiner ist. Wir sind, mindestens in der Zentral- und Ostschweiz, vor Superzellen-Tornados schon fast geschützt (im Jura könnten andere Verhältnisse herrschen).

Nun bin ich gespannt auf Meinungen dazu.

Gruss Willi

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Bernhard Oker
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Superzellen und Tornados

Beitragvon Bernhard Oker » Mo 12. Jul 2004, 08:55

Moin

Also fangen wir mal an:

Auszug aus:
http://www.atmos.ucla.edu/~caihq/hays/hays.html

...
Unfortunately, our understanding of the sequence of events leading to tornadogenesis is not as clear. Burgess et al. (1993) note that while most supercells produce severe weather, only 30-50% of mesocyclones are accompanied by tornadoes. More recent data suggests that the percentage may be as low as 20 (D. Burgess, personal communication). This relatively low percentage has important operational implications when radar detection of a midlevel mesocyclone is used as a major criterion for tornado warning. These results have also sparked scientific interest in determining the mechanism(s) that initiates tornadogenesis in this small fraction of rotating storms (e.g., Brooks et al. 1994a and b, Wood et al. 1996, Stensrud et al. 1997, Trapp 1997, Wakimoto et al. 1998).
...


Auszug aus:
http://www.house.gov/science/wakimoto_061699.htm

...
A complicating factor in tornado research is the well-known fact that not all supercell storms produce tornadoes. Indeed, you may find it surprising that only 20-30% of all supercells produce tornadoes. More recent data suggest that this percentage may be even lower. Thus, only a very small fraction of supercell storms produce tornadoes. Our discipline has yet to identify the missing ingredient(s) that distinguishes tornadic from nontornadic supercells. Recent studies suggest these two storm-types can appear remarkably similar, e.g., storm-scale rotation is nearly the same, echo intensity is identical, and visual appearance of the two storms is similar. Identifying the characteristic differences between nontornadic and tornadic supercells is of paramount importance since issuing tornado warnings for every supercell storm will undoubtedly lead to numerous false alarms.
...

Gruss
Bernhard
- Editiert von Bernhard Oker am 12.07.2004, 09:29 -
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Bernhard Oker
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Superzellen und Tornados

Beitragvon Bernhard Oker » Mo 12. Jul 2004, 09:34

@Willi

Es gibt beim Googeln viele Studien wo eine gewisse Anzahl von Superzellen untersucht wird ob sie Tornados produzierten oder nicht, oder was für Parameter eine gute Unterscheidung dazwischen erlauben.
Vielleicht wäre eine direkte Anfrage beim NSSL am Erfolgversprechendsten.

Gruss Bernhard
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Beitragvon Willi » Mo 12. Jul 2004, 09:52

@Bernhard: vielen Dank bisher. Werde mal Kollegen in den USA anschreiben.

Gruss Willi

wetter_luechingen_CH
 
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Beitragvon wetter_luechingen_CH » Mo 12. Jul 2004, 19:43

interessanter Link zum Thema:

Tornados


Gruss Alex

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Superzellen und Tornados

Beitragvon Michael (Untersee) » Mo 12. Jul 2004, 23:53

Hallo zusammen

Ich vermute, dass am letzten Donnerstag (8.7.04) v. a. zu wenig CAPE vorhanden war. Es müssen um die 1000 J/kg gewesen sein, vielleicht sogar weniger. Die Low Level Helicity war hingegen recht hoch. Wäre vielleicht noch interessant diese aus den Radar-Windprofilen herzuleiten. Auch sonst könnte zu wenig CAPE oder ein fehlender LLJ die Ursache dafür sein. Erst bei CAPE-Werten über 1500 J/kg kommt es bei einer Helicity über 200 m²/s² häufiger zu signifikanten Tornados. Bei niederem CAPE braucht es eine hohe Helicity (>300 m²/s²) und bei niedriger Helicity hohe CAPE-Werte (>2000 J/kg) für signifikante Tornados.

Ich habe noch einige interessante Links zu diesem Thema gefunden.

http://www.crh.noaa.gov/lmk/soo/docu/supercell.htm

http://www.nssl.noaa.gov/ssr/Read/PubsInReview/note01_rev1.htm

http://members.cox.net/jdavies1/FD%20dataset/FD%20dataset%20long.htm

Gruss, Michael
- Editiert von Michael (Untersee) am 12.07.2004, 23:59 -
- Editiert von Michael (Untersee) am 13.07.2004, 00:07 -
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Superzellen und Tornados

Beitragvon Michael (Untersee) » Do 15. Jul 2004, 16:07

Hallo

Offensichtlich besteht ein wichtiger Zusammenhang zwischen der Höhe von CAPE-Werte und dem Auftreten von Tornados. Werden die Randbedingungen für Superzellen knapp erfüllt, sind Tornados trotzdem unwahrscheinlich. Am 8.7.04 waren aus meiner Sicht ausser CAPE alle Randbedingungen für signifikante Tornados erfüllt, sogar die Low Level Shear. Es scheint bei uns relativ selten der Fall zu sein, dass alle Bedingungen erfüllt werden. Am ehesten werden scheinbar im Jura diese Kriterien erfüllt. Wahrscheinlich ist die Low Level Shear dort in vielen Fällen höher als im Mittelland, das ist aber nur eine Vermutung.

Fehlendes CAPE könnte die Hauptursache für die wenigen Tornados im Schweizer Mittelland sein. Das müsste man vielleicht genauer untersuchen. In Gebieten, welche häufiger von starken Tornados heimgesucht werden, misst man oft CAPE-Werte über 1000 J/kg, ab und zu sogar mehrere 1000 J/kg. In Europa werden annähernde Werte vor allem im subtropischen Süden und kontinental geprägten Osten erreicht. Vor allem in Spanien und der Poebene scheinen starke Tornados häufiger zu sein als bei uns. Aus dem Osten fehlen leider die Aufzeichnungen.

Auch wenn der Klimawandel keinen direkten Einfluss auf Tornados hat, so stellt sich mir doch die Frage, was eine Verschiebung der Klimazonen nach Norden z. B. für einen Einfluss auf theoretische CAPE-Werte hat. Die Erwärmung im Sommer soll bei uns überdurchschnittlich stark ausfallen und das Klima wird sich wahrscheinlich den mediterranen Verhältnisse annähern. Das kann nur durch eine Häufung von S- oder SW-Winden verursacht werden. Man muss fast annehmen, dass solche Lagen, wie die vom letzten Donnerstag häufiger werden, wobei das reine Spekulation ist und auch bleiben wird. Interessanter ist die Frage, ob es eine Korrelation zwischen CAPE und dem bisherigen Temperaturanstieg gibt. Wenn dem so ist, könnte man daraus tatsächlich auf eine zukünftige Häufung von Tornadoereignissen schliessen. Ich werde mich diesen Sommer mal daran machen und das statistisch genauer untersuchen.

Gruss, Michael
- Editiert von Michael (Untersee) am 15.07.2004, 16:27 -
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Superzellen und Tornados

Beitragvon Thies (Wiesental) » Do 15. Jul 2004, 18:39

Hallo Michael,

sehr interessante Feststellung und klingt durchaus plausibel, danke auch für die Links. Doch der Zusammenhang zwischen hohen Capewerten und dem Auftreten bewirkt bei mir noch einige Zweifel und zwar aus einem einfachen Grund - eventuell ist die Topographie doch entscheidender als angenommen?

Interessant ist das hohe Aufkommen von Tornados in speziellen Gegenden auch nördlich der Alpen, während es anderswo wiederum recht ruhig ist. Beachtet man nun mal nicht die Wasserhosen der Nordsee, so ist doch ein überdurchschnittlich hohes Aufkommen von Tornados im Nordwesten und Westen Deutschlands zu verzeichnen - auch am Oberrhein und Niederrhein gibt es häufige Fälle.

Quelle: http://www.tordach.org/de/gif/sites_T_all.gif

Die geringe Tornadoanzahl im Osten D´s ist wohl auf die geringe Populationsdichte zurückzuführen.

Es fällt auf, dass dort v.a. in flachen Regionen oder Tallagen häufig Tornados auftreten - demgegenüber gibt es aber nun unsere häufigen Fälle im Jura und entlang der Schwäbischen Alb. Schon aus diesem Gesichtspunkt halte ich zumindest aktuell noch orographische Bedingungen für herausragender als etwaige Cape-Werte, wobei natürlich nicht von der Hand zu weisen ist, dass hohe Werte wichtig sind. Sind es lokale Konvergenzen? Der Oberrhein im Schatten der Vogesen bietet dafür teils hervorragende Bedingungen. Ist es doch die dortige hohe Low Level Shear? Sind es die am Jura und entlang der Schwäbischen Alb berüchtigten explosiven Entwicklungen, die Tornados mit generieren, bevor viele Zellen outflowdominat werden?

Über weitere Antworten bin ich sehr gespannt.

Viele Grüsse,

Thies

PS: am 08.07. gibt es soweit ich informiert bin einen Tornadoverdachtsfall auf der Schwäbischen Alb - jene Zelle, die am Jura entstand, über den Schwarzwald zog und dann die Alb überquerte. Zudem wurde von Bernhard in dieser Zelle eine Mesozyklone identifiziert - ein Argument im Ggs. zur Ostschweiz für die Orographie?
- Editiert von Thies (Basel) am 15.07.2004, 18:45 -
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Beitragvon Michael (Untersee) » Do 15. Jul 2004, 19:12

Hallo Thies

Meinst du das "Monster" vom frühen Morgen? Wo hast du von diesem Verdachtsfall gehört? Ich habe davon nichts mitbekommen.

Die Orographie spielt mit hoher Wahrscheinlichkeit eine grosse Rolle bei der Entstehung von Tornados. Trotzdem denke ich aus den Statistiken herauslesen zu können, dass CAPE sehr wichtig ist. Man kann sogar herauslesen, dass es bei 1500 J/kg einen sprunghaften Anstieg der Tornadohäufigkeit gibt, beinahe unabhängig von der Helicity. Bisher dachte ich auch, dass hohe Scherwerte wichtiger sind für die Entstehung von Superzellentornados als CAPE. Doch so wie es scheint, muss man die beiden Grössen etwa gleich gewichten.

Gruss, Michael
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Bernhard Oker
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Beitragvon Bernhard Oker » Do 15. Jul 2004, 19:27

Hallo Michael und Thies

Meine Theorie:

- Im Jura und dem Schwarzwald sind die komplexe Orographie entscheidend für die Bildung der Tornados. Lokale für die Tornadobildung günstige Bedingungen können hier durch "Zufall" vorhanden sein.

- Das Mittelland ist meines Erachtens nicht flach genug, dass sich eine ungestörte Interaktion zwischen Inflow und dem Rear-Flank Downdraft (RFD) aufbauen kann was zu einem Tornado führen könnte.
Ich persönlich rechne dem RFD eine entscheidende Bedeutung in der Bildung von Tornados zu! Ohne ungestörte Interaktion zwischen RFD und Inflow sind Tornados auch bei grossen CAPE Werten und starker Windscherung nur selten zu erwarten. In der Ostschweiz sehe ich daher die grösste Chance für nicht durch die Orographie erzeugte Tornados in der Schweiz.

- Eine weitere Möglichkeit sind sog. Outflow Boundaries von anderen Gewittern, die zur Bildung von Tornados führen können, falls eine Gewitterzelle auf so eines trifft.

Gruss Bernhard
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