Tornado - Zerstörerischer Luftwirbel

Tornado - Zerstörerischer Luftwirbel

Tornados sind lokale Luftwirbel, die lokal sehr hohe Windgeschwindigkeiten entwickeln können.

Zerstörerisch, kurzlebig und nur sehr schwer vorherzusagen: Tornados sind kleinräumige Luftwirbel, in denen extrem hohe Windgeschwindigkeiten auftreten können. Sie können lokal verheerende Zerstörungen anrichten und eine Schneise der Verwüstung hinterlassen.

Tornados treten in Verbindung mit Gewittern auf, in seltenen Fällen aber auch bei Schauern. In diesen konvektiven Gewitter- und Schauerwolken entwickeln sich starke Aufwinde, die eine Hauptzutat für die Bildung von Tornados sind.

Die Entstehung dieser - auch Großtromben oder Wasserhosen genannten - Luftwirbel ist bis heute noch nicht bis in das letzte Detail verstanden. Die wesentlichen Entstehungsmechanismen sind mittlerweile aber bekannt.

Wo entstehen Tornados?

Tornados entstehen vor allem in der Tornado-Alley im Mittleren Westen der USA. Dort sind die atmosphärischen Bedingungen optimal für die Entstehung dieser extremen Luftwirbel. Hier kann sich bodennah feuchtwarme Luft (verhältnismäßig leicht) vom Golf von Mexiko unter trockenkalte Luft (schwer) aus den Rocky Mountains schieben.
Eine solche Schichtung nennt man labil, da es plötzlich zu großen Luftmassenumwälzungen kommen kann, in denen die feuchtwarme Luft beginnt aufzusteigen und die trockenkalte Luft abzusinken.

Zusätzlich ist der Mittlere Westen geprägt von einer platten Orografie, daher der Name "Great Plains". Es gibt also keine störenden Einflüsse durch Berge oder Ähnliches.

In der Tornado-Alley gelangt feuchtwarme Luft vom Golf von Mexiko unter trockenkalte Luft aus dem Nordwesten.

Die europäische Tornado-Alley liegt in Deutschland

In Europa werden die meisten Tornados im Bereich von Südengland, Nordfrankreich, den Benelux-Staaten, Deutschland und Tschechien beobachtet. Dabei treffen vor allem den Westen und Nordwesten Deutschlands die meisten Tornados.

Die europäische Tornado-Alley liegt also mitten in Deutschland! Dabei ist jedoch auch zu beachten, dass das Auftreten von Tornados in Süd- und Osteuropa weniger gut dokumentiert ist als weiter nördlich. Im Vergleich zu ihren US-amerikanischen Geschwistern sind europäische Tornados meist deutlich schwächer.
Des Weiteren treten Tornados in Kanada, Nordindien, Bangladesch, Ostchina, Südkorea, Japan, Australien, Neuseeland, Südafrika sowie in Argentinien und Uruguay auf.

Tornado, Staubteufel, Hurrikan - die wichtigsten Unterschiede

Im Gegensatz zu tropischen Wirbelstürmen (z.B Hurrikans), die einen Durchmesser von bis zu 2000 km haben, sind Tornados sehr kleinräumige Wetterphänomene, die im Extremfall einen Durchmesser von ca. 3 km erreichen können.   

Außerdem ist nicht jeder kleinräumige Luftwirbel gleich ein Tornado. Man unterscheidet hier nämlich zwischen Staubteufeln und Tornados. Als wesentliches Unterscheidungsmerkmal kann man kurz festhalten, dass Tornados aus einer Gewitterwolke entstehen, währenddessen Staubteufel nicht im Zusammenhang mit Gewittern stehen, also auch bei wolkenlosem Himmel auftreten. Staubteufel sind deutlich kurzlebiger, kleiner und weniger zerstörerisch als Tornados.

Die Tornadogenese - Wie entstehen Tornados?

Wie schon erwähnt, ist also eine Gewitterwolke Grundvoraussetzung für die Entstehung eines Tornados. Gewitter entstehen in einer labilen Luftschichtung. Hier steigt feuchtwarme Luft auf, weil drüber kalte und meist trockene Luft liegt. Durch das Aufsteigen kühlt sich die Luft ab.  Eine Wolke bildet sich, wenn sich die Luft soweit abgekühlt hat, dass der gasförmige Wasserdampf kondensiert und kleine Flüssigwassertropfen bildet.

Dieser Aufwind kann, wie weiter unten erklärt wird, in Rotation versetzt werden. Ein Gewitter mit rotierendem Aufwind nennt man auch Superzelle. Der Großteil der zerstörerischen Tornados entsteht aus diesen rotierenden Superzellen.

Neben der Labilität der Luft ist es besonders wichtig, dass sich die Windgeschwindigkeit und/oder die Windrichtung mit der Höhe ändert. Weht beispielsweise am Boden ein schwacher Ostwind, jedoch in 1 km über dem Boden ein starker Westwind, so entsteht bildlich gesprochen eine liegend rotierende Windsäule. Schaut man von Süden auf diese Luftsäule, rotiert sie also im Uhrzeigersinn.

 

Westwind in der Höhe und Ostwind am Boden erzeugen eine Luftsäule, die um die horizontale Achse rotiert.

Abwinde und der Pirouetten-Effekt sind wichtige Zutaten

Kommt diese Windsäule in einen Aufwindbereich, wird sie aufgerichtet und bringt den Aufwind zum Rotieren - eine Superzelle ist geboren. Dieser rotierende Aufwind befindet sich jedoch noch immer mehrere 100 m über dem Boden. Es ist also noch keine Rotation am Boden zu beobachten. Superzellen entwickeln jedoch auch starke Abwindbereiche. Diese Abwinde "drücken" die rotierende Luftsäule des Aufwinds auf den Boden.


 Die Aufwinde einer Gewitterzelle richten die Rotationsachse der Luftsäule auf. Dadurch beginnt der Aufwind zu rotieren. Eine Superzelle entsteht.


Die sich nun am Boden bildende Rotation wird durch den "Pirouetten"-Effekt verstärkt. Der starke Aufwind innerhalb einer Gewitterwolke streckt die rotierende Luftsäule, die dadurch "länger und dünner" wird. So wie die Rotationsgeschwindigkeit der Eisläuferin schlagartig zunimmt, wenn sie die Arme und Beine zum Körper nimmt, erhöht sich die Rotationsgeschwindigkeit der Luftsäule, wenn sie durch den Aufwind gestreckt wird und dadurch ihren Durchmesser verringert.



Kalte Abwinde drücken die rotierende Luftsäule auf den Boden. Anschließend wird diese durch den Aufwind gestreckt und gewinnt durch den Pirouetten-Effekt an Rotationsgeschwindigkeit. Ein Tornado ist entstanden.

Häufiger Begleiter: Die Trichterwolke (Funnel cloud)

Die schlauchförmige Gestalt des Tornados wird erst sichtbar, weil innerhalb seines Kerns der Luftdruck sehr gering ist, wodurch der Wasserdampf beginnt zu kondensieren. Bevor ein Tornado entsteht, ist häufig schon eine Trichterwolke an der Wolkenunterkante sichtbar, die Bereiche erhöhter Rotation und niedrigen Drucks markiert.

Tornados werden in Nordamerika mithilfe der 5-stufigen Fujita (F0 – F5) bzw. der erweiterten Fujita-Skala (EF0 -EF5) klassifiziert. Diese Skala nutzt die angerichtete Zerstörung eines Tornados als Hilfe, um die maximale Windgeschwindigkeit abzuschätzen. In Europa kommt dagegen eher die zehnstufige TORRO-Skala zum Einsatz, die auf die europäische Bauweise von Gebäuden abgestimmt ist.

Schwierige Tornadovorhersage

Die Prognose von Tornados ist sehr schwierig. Die exakte Vorhersage von Ort und Zeit des Auftretens ist so gut wie unmöglich. Man kann lediglich Gebiete eingrenzen, die eine erhöhte Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Tornados besitzen. Diese Eingrenzung geschieht anhand verschiedener Parameter. Dazu gehören Parameter, die die Labilität der Luftmasse (z.B. CAPE und CIN) und die Änderung des Windes mit der Höhe, die sogenannte Windscherung, abschätzen.

Der signifikante Tornadoparameter kombiniert indes verschiedene Werte, um einen schnellen Überblick über die Tornadogefahr zu geben. Selbst die "Live"-Vorhersage von Tornados anhand von Radarbildern von Gewitterzellen ist sehr schwer, kann aber Aufschluss darüber geben, ob eine Gewitterzelle zumindest rotierende Aufwinde besitzt.

Welche waren eigentlich die stärksten Tornados in Deutschland:

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