Gewitter-Rätsel gelöst: Neue Studie aus Wien

Gewitter entstehen bevorzugt an warmen, feuchten Tagen mit instabiler Luft. Doch warum sich eine Gewitterzelle an einem bestimmten Ort explosionsartig entwickelt – und wenige Kilometer weiter nicht –, war bisher schwer erklärbar. Ein britisch-österreichisches Forschungsteam liefert nun eine physikalische Erklärung.

Die Studie der Gruppe um Christopher Taylor vom britischen Centre for Ecology & Hydrology und Wolfgang Wagner vom Department für Geodäsie und Geoinformation der Technischen Universität (TU) Wien wurde im Fachjournal "Nature" veröffentlicht.

Millionen Gewitter ausgewertet

Laut Daten der Weltwetterorganisation (WMO) waren Gewitter zwischen 2010 und 2019 weltweit für rund 30.000 Todesfälle sowie wirtschaftliche Schäden in Höhe von etwa 500 Milliarden US-Dollar verantwortlich. Während Frühwarnsysteme Fortschritte machen, wird im Zuge der Klimaerwärmung mit einer Zunahme der Intensität gerechnet.

Für ihre Analyse kombinierten die Forschenden 2,2 Millionen Gewitterereignisse in Afrika mit hochauflösenden Satellitendaten zur Bodenfeuchte. Möglich wurde das durch verbesserte Messungen mit einem Raster von 15 Kilometern und bis zu zwei Aufnahmen pro Tag.

Entscheidender Faktor: Unterschiede in der Bodenfeuchte

Die zentrale Erkenntnis: Gewitterzellen wachsen besonders rasch und intensiv dort, wo Unterschiede in der Bodenfeuchte bodennahe Winde erzeugen – und in höheren Luftschichten der Wind in die entgegengesetzte Richtung weht.

Christopher Taylor erklärte gegenüber der APA, dass die durch unterschiedliche Bodenfeuchtigkeit entstehende Brise weniger als einen Kilometer in die Atmosphäre reiche. Der darüberliegende Wind bleibe davon unbeeinflusst. Weht er entgegengesetzt, komme die Wolke besonders effektiv mit neuer, feuchter Luft in Kontakt – dem "Treibstoff" für Gewitter.

Selbstverstärkende Aufwärtsbewegung

Feuchte Luft im untersten Kilometer der Atmosphäre wird bei instabilen Bedingungen nach oben gezogen. Dort kühlt sie ab, Wolken wachsen rasch in die Höhe – eine sich selbst verstärkende Aufwärtsbewegung entsteht. Eine lokale Instabilität kann sich so zu einem schweren Gewitter entwickeln.

Auch unabhängige Datensätze stützen das Modell: Satellitenbilder zeigen schnelles Wolkenwachstum genau an jenen Orten, die das Modell prognostiziert. Blitzdaten bestätigen zudem, dass besonders intensive Gewitter bevorzugt über trockeneren Bodenflächen auftreten – sofern die Windrichtungen in Bodennähe und in größerer Höhe gegenläufig sind.

Verbesserte Prognosen möglich

Wolfgang Wagner betonte gegenüber der APA, entscheidend sei der robuste Nachweis anhand konkreter Satellitendaten gewesen. Sein Team entwickelt seit Jahren Methoden, um die Bodenfeuchte weltweit aus dem All zu bestimmen.

Laut Taylor eröffnen die neuen Erkenntnisse die Möglichkeit, Gebiete mit einer Größe von zehn bis 30 Kilometern, in denen Gewitter drohen, bereits Stunden im Voraus zu identifizieren – basierend auf Bodenfeuchtemessungen.

Sollten diese Daten künftig noch stärker in Wettermodelle integriert werden, könnten sich Gewitterprognosen insbesondere in Afrika deutlich verbessern.

(VOL.AT/APA)