Konvektive Starkwindereignisse in Deutschland

Verschiedene Studien haben bereits gezeigt, dass konvektive Böen im Vergleich zu großen außertropischen Sturm­tiefs (Winterstürmen) noch höhere Windgeschwindigkeiten erreichen können. Windspitzen von mehr als 50 m/s wurden bereits aufgezeichnet. Die höchste konvektive Böe, die jemals beobachtet wurde, wurde 1983 in den Vereinigten Staaten mit einer Spitzenböe von 67 m/s detektiert (Fujita, 1990). In Deutschland wurde die stärkste gemessene konvektive Böe am 29. Juli 2005 an der Station Zinnwald (Erzgebirge) mit einer maximalen Windgeschwindigkeit von 52,6 m/s beobachtet (untersuchter Zeitraum 1992-2014, Mohr et al., 2017). Aufgrund von Schadenschätzungen nach solchen Ereignissen wird aber davon ausgegangen, dass auch Windgeschwindigkeiten vergleichbar mit denen eines F3-Tornados (d.h. 70 – 92 m/s) möglich sind.

Um die räumliche und saisonale Verteilung, Intensität und Eintrittswahrscheinlichkeit konvektiver Böen zu analysieren, wurde in dem Projekt ein Ereigniskatalog für Deutschland basierend auf 110 Klimastationen des DWD über einen Zeitraum von 23 Jahren (1992-2014) statistisch analysiert. Für die Analyse wurden dabei nur Starkwindereignisse als „konvektive Böen“ berücksichtigt, die zum einen größere Windgeschwindigkeiten (&#8805 18 m/s; Warnkriterium Level 2 des DWD) aufwiesen und zum anderen in Verbindung mit einem Gewittertag (Blitzeinschlag in der Nähe der Messung) standen (Mohr et al., 2017).

Die Ergebnisse zeigen insgesamt, dass die Auftretenswahrscheinlichkeit konvektiver Böen von Nord- nach Süddeutschland zunimmt (Abb. 1a). Anhand der Verteilung der Maxima wird deutlich, dass schwere konvektive Böen von über 30 m/s überall in Deutschland möglich sind (Abb. 1b).

Ähnlich wie bei anderen mit Gewitterereignissen verbundenen Phänomenen wie Blitz oder Hagelschlag treten konvektive Böen in Deutschland vorwiegend in der warmen Jahreszeit auf (vor allem Mai bis August), wenn die atmosphärischen Bedingungen die Bildung organisierter Gewittersysteme begünstigen. So sind die meisten Ereignisse vor allem im Juni und Juli (z.B. 53% der Ereignisse ≥ 18 m/s, rot) zu beobachten (Abb. 2).

Ein Vergleich mit schweren Starkwindereignissen, die mit Winterstürmen wie Lothar (1999) oder Kyrill (2007) einhergehen und als turbulente Böen bezeichnet werden, zeigt, dass die Wiederkehrwerte bei solchen Ereignissen deutlich größer sind (Abb. 4; Mittelwert ± Standardabweichung: 7,3 ± 3,9 m/s). Die Differenzen sind dabei im Norden (9,0 ± 3,2 m/s; blau) ausgeprägter als im Süden (5,6 ± 3,8 m/s; rot). Ein Grund hierfür ist, dass die betroffene Fläche bei einem Wintersturm in der Regel deutlich größer als bei Gewitterereignissen ist. Zudem kann dieser Unterschied auch auf einen signifikanten Nord-Süd-Gradienten der Wiederkehrwerte von turbulenten Böen zurückzuführen werden, der durch eine erhöhte Frequenz der vom Atlantik kommenden Tiefdruckgebiete (Winterstüre) im Norden erklärt werden kann (Feser et al., 2014). Die Gewitteraktivität in diesem Gebiet ist dagegen aufgrund der höheren atmosphärischen Stabilität nahe der Nord- und Ostsee gegenüber dem Süden von Deutschland deutlich reduziert (Piper & Kunz, 2017).