Die Mesozyklone im mittleren Niveau der Superzelle


Bei der Mesozyklone handelt es sich um die hochreichende und beständige Drehbewegung des Aufwindes um eine vertikale Achse mit der stärksten Rotation (Zyklostrophischer Wind) und dem tiefsten Luftdruck  im mittleren Niveau der Superzelle. Die daraus resultierende starke Druckabnahme mit der Höhe verstärkt sogar die Aufwindgeschwindigkeit. Die Rotation entsteht, wenn horizontale Vorticity durch den Aufwind in die Vertikale gekippt und beschleunigt wird. Mitte der 70er Jahre etwa wurde die Mesozyklone erstmals mit einem Dopplerradar entdeckt. Sie sind in nahezu allen Fällen mit schwerem Sturm, großem Hagel und heftigem Regen in Verbindung zu bringen. Nur etwa 25-30% aller Mesozyklonen produzieren aber einen Tornado.

Abb. 1 | Schematische Darstellung einer Mesozyklone innerhalb einer LP. Die grüne Linie stellt die Rotationsachse der zyklonalen Streamwise Vorticity dar, die im Aufwind vertikal gekippt wird. | Bildquelle: Welt der Synoptik, Mike Rosin
Abb. 1 | Schematische Darstellung einer Mesozyklone innerhalb einer LP. Die grüne Linie stellt die Rotationsachse der zyklonalen Streamwise Vorticity dar, die im Aufwind vertikal gekippt wird. | Bildquelle: Welt der Synoptik, Mike Rosin

Entstehung der Mesozyklone

Mesozyklonen entstehen, wenn horizontale Vorticity (Rotation von Luft um eine horizontale Achse) vom Aufwind in die Vertikale gekippt wird. Die horizontale Vorticity resultiert dabei aus einer vertikalen Windgeschwindigkeitszunahme und Windrichtungsänderung.

 

Nimmt die Windgeschwindigkeit bei gleichbleibender Windrichtung mit der Höhe zu, entsteht Crosswise Vorticity. Die Rotationsachse kreuzt dabei die Strömungslinien des Windes. Wird die Rotationsachse von einem Aufwind vertikal aufgerichtet, ist zu beachten, dass dies zu keiner reinen zyklonalen Rotation des Aufwindes führt. Vielmehr bilden sich im Gewitter zwei gleich starke Wirbel mit einer jeweils entgegengesetzten Rotation. Dabei wird der Aufwind gespreizt. Während der eine Wirbel in der rechten Flanke des Gewitters zyklonal rotiert, dreht sich der andere Wirbel in der linken Flanke antityklonal. Nur ein starkes Rechtsdrehen des Windes mit der Höhe (Veering) verstärkt die zyklonale Rotation, während der antizyklonale Wirbel zunehmend aufgelöst wird. Erfolgt dagegen keine Richtungsscherung mit der Höhe, könnte sich das Gewittersystem sogar spalten (Storm Splitting) und zwei gegenläufige Superzellen bilden. Übrigens wird zyklonale Rotation im Aufwind auch verstärkt, wenn barokline (zyklonale) Vorticity an der vorderen Böenfront in diesen gelangt. Gerade dieser zusätzliche Vorticityeintrag ist mit entscheidend bei der Tornadogenese.

 

Eine reine zyklonale Rotation im Aufwind ergibt sich stattdessen durch das Kippen von Streamwise Vorticity in die Vertikale. Die Rotationsachse verläuft hier parallel zu den Strömungslinien des Windes, sodass im Gewitter keine entgegensetzt rotierenden Wirbel entstehen. Streamwise Vorticity entsteht bei einer Zunahme und Richtungsänderung des Windes mit der Höhe. Diese Bedingung ist häufig im Umfeld der Superzellen zu finden. Es ist wohl aber die Kombination aus Crosswise und Streamwise Vorticity, die die Mesozyklogenese und letztendlich auch Tornadogenese generiert.


© Welt der Synoptik | Autor: Denny Karran