Langgezogene, zur Mitte hin dunkelgrau werdende Wolke an einem blauen Himmel

Starkregen meist am Nachmittag

Fällt in kürzester Zeit viel Regen, treten Bäche und Flüsse über die Ufer und es drohen Überflutungen. Diese Unwetter, die auch in gemäßigten Breiten nicht selten auftreten, könnten nun auf der Grundlage einer neuen Studie besser verstanden und vorhergesagt werden. Wie die Meteorologen in der Fachzeitschrift „Nature Geoscience“ berichten, spielen Konvektionsprozesse und kollidierende Wolken die Schlüsselrolle bei der Entwicklung von Gewittern mit ungewöhnlich starken Niederschlägen.

„Mit unseren Simulationen konnten wir Konvektionsprozesse verfolgen, die auch für die Bildung von Gewitterwolken verantwortlich sind“, sagt Christopher Moseley vom Max-Planck-Institut für Meteorologie in Hamburg. Mit seinen Kollegen berechnete er mit dem Supercomputer am Deutschen Klimarechenzentrum die Bedeutung von aufstrebenden warmen Luftmassen. Dieser Auftrieb ist typisch für das Zentrum von Konvektionszellen, an deren Rändern abgekühlte Luft wieder absteigt. Die nun durchgeführten Simulationsrechnungen basieren auf Wetterdaten, die während eines Sommers in Deutschland aufgezeichnet wurden. Einzigartig ist dabei die hohe räumliche Auflösung von bis zu hundert Metern, die bisherige Modelle nicht bieten konnten.

Moseley und Kollegen modellierten die Bewegung der Luftmassen im Verlauf eines Sommertages. Ab dem frühen Nachmittag verursachte die am Erdboden erwärmte Luft einen verstärkten Auftrieb. Bis in zehn Kilometer Höhe stießen einzelne Wolkensysteme vermehrt aufeinander und bildeten in einem Prozess der Selbstorganisation größere Konvektionszellen. Die mitgeführte Feuchtigkeit kondensierte zu Wassertröpfchen und führte zu heftigen Niederschlägen. Diese Ereignisse mit Starkregen gehen in unseren Breiten auch oft, aber nicht zwangsläufig mit Gewittern einher. „Gewitter ist ein häufig auftretender, aber nicht notwendiger Nebeneffekt“, sagt Moseley. Dagegen zeigten isolierte Regensysteme, bei denen keine Wolken während der Konvektionsprozesse kollidierten, in der Simulation durchweg geringeren Niederschlag.

Mit diesen Simulationen gelang es den Meteorologen, den Prozess der Konvektion mit hoher räumlicher Auflösung als Schlüsselkomponente für Starkregenereignisse zu identifizieren. Diese Berechnungen können helfen, Unwetter in gemäßigten Breiten besser zu verstehen. Da Konvektionsprozesse aber auch in tropischen Breiten auftreten, könnten in Zukunft entsprechende Simulationen der dort vorherrschenden Wolkendynamik folgen.