Tornadoträchtige Wetterlagen

Tornados sind die stärksten Winde unserer Erde. In der Regel treten diese Wirbelwinde im Zusammenhang mit rotierenden Gewitterzellen (Superzellen) auf. In diesem Fall wird von mesozyklonalen Tornados gesprochen.  Diese erreichen teilweise enorme Windgeschwindigkeiten und richten katastrophale  Schäden an. Nicht-mesozyklonale Tornados sind in der Regel schwächer, nicht superzellengebunden und besonders an starken Bodenkonvergenzen zu finden.

Grundsätzlich setzt die Entstehung eines mesozyklonalen Tornados erst einmal eine Mesozyklone voraus. Die wahrscheinlich häufigste Erklärung zu der Entstehung einer solchen ist, dass die Achse der horizontalen Vorticity (Scherungsvorticity - hervorgerufen durch eine vertikale Windgeschwindigkeitszunahme) von dem Aufwindbereich einer Gewitterwolke in die Vertikale geneigt wird. Damit wird der Aufwindbereich in Rotation versetzt.

Als andere Erklärung zur Tornadogenese dient die sogenannte barokline Vorticity. Diese entsteht am Übergangsbereich zwischen der Forward Flank Gust Front und der Umgebungsluft. Diese auch um eine horizontale Achse rotierende Wirbelstärke wird nach dieser Betrachtungsweise von dem Aufwindbereich ebenfalls in die Vertikale geneigt. Dreidimensionale numerische Simulationen von Klemp und Rotunno 1983 sowie Rotunno und Klemp 1985  bekräftigen diese Theorie.

Mit dem Drehimpulserhaltungssatz, der besagt, dass in einem abgeschlossenen System der Gesamtdrehimpuls konstant ist, soll die eigentliche Tornadogenese erklärt werden. Der Inflow einer Gewitterwolke stellt in der Räumlichkeit einen relativ kleinen Bereich dar. Damit wird die geneigte Achse der ehemals horizontalen Vorticity (bzw. baroklinen Vorticity) gedehnt. Mit der damit verbundenen Verengung des Rotationsradius nimmt die Rotationsgeschwindigkeit zu. Diese Zunahme der Rotationsgeschwindigkeit korreliert mit einem starken Druckfall entlang der Rotationsachse, so dass der Aufwind, respektive Inflow, verstärkt wird. Diese Dehnung und der Druckfall setzen sich je nach Abstand zwischen Wolkenbasis und Erboden (Top-Down-Prinzip) bis zum Touchdown durch (Dynamic Pipe Effect, Smith und Leslie 1978; Trapp und Davies-Jones 1997). Auch wird angenommen, dass der Rear Flank Downdraft (RFD) die Tornadogenese fördert. Dabei soll die trockene absinkende Luft auf der Rückseite der Superzelle den Aufwindbereich buchstäblich in die Zange nehmen und ebenfalls verstärken, in dem der Rotationsdurchmesser verengt wird. Keinesfalls aber sollte der RFD zu kalt sein, da sonst die Gefahr besteht, den Inflow zu kappen. Die Tornados bilden sich dann vorzugsweise unterhalb der Mesozyklone, wo die Pseudo-Warmfront des Inflow und die Pseudo-Kaltfront des RFD okkludieren.

Tornados lassen sich zeitlich und räumlich nicht vorhersagen. Selbst eine erkannte Superzelle ist kein Indiz für einen Tornado, da nur etwa jede vierte Superzelle einen Tornado generiert. Tornados sind also unberechenbar. Und dennoch es gibt - neben dem Vorhandensein einer Superzelle -  Voraussetzungen, die für die Tornadogenese unbedingt notwendig sind.

© Welt der Synoptik | Autor: Denny Karran