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Aufbau einer Superzelle

Der Aufbau ist der Grund für die große Kraft einer Superzelle. Der rotierende Mesozyklon bildet dabei das Herz der Superzelle.

Die folgende Skizze verdeutlicht den Aufbau einer Superzelle und zeigt wichtige Komponenten, welche anschließend ausführlich erklärt werden.



Der Mesozyklon:
Oft wird dieser Begriff als Synonym für die Superzelle verwendet. Streng genommen handelt es sich hierbei um den rotierenden Aufwind des Systems. Theoretisch muss jeder rotierender Aufwindbereich eines Gewitters als Mesozyklon bezeichnet werden, sodass dieser nicht immer ein Teil einer Superzelle sein muss. Erst wenn er über mindestens 15 Minuten eine konstante Rotation zeigt, handelt es sich auch auf jeden Fall um eine Superzelle. Diese Definition geht auf C. Doswell 1 zurück. Sie besagt des Weiteren, dass ein Drittel der konvektiven Zelle rotieren muss.
Im Aufwind steigt die warme Luft bedingt durch die Rotation sehr schnell nach oben. Dieser Bereich wird aufgrund des Aufstiegs auch als Updraft bezeichnet. In ihm kommt es durch die zunehmende Abkühlung der Luft nach oben zur Kondensation. Diese feuchten Luftmassen werden durch die starke Bewegung nach oben immer weiter emporgehoben, oft bis zur Tropopause.

Overshooting top:
Eine unmittelbare Folge des starken Aufwindes ist der so genannte „Overshooting top“. So wird die aufsteigende kondensierte Feuchtigkeit an der Tropopause gestoppt, da sich in diesem Bereich eine Inversion befindet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Temperatur an dieser Grenze sprunghaft ansteigt, sodass die Luft nicht weiter aufsteigen kann, da nur wärmere in kälterer Umgebungsluft aufsteigen kann. Demzufolge kommt es zu einem Auseinanderfließen der aufsteigenden Luftmasse und zur Ausbildung des so genannten Eisschirmes bzw. Amboss, welcher eine milchige Struktur besitzt, wenn er vom Boden aus gesehen wird.
Bedingt durch die Stärke des Aufwindes schießt jedoch die feuchte Luftmasse noch über die Tropopause hinaus, weshalb sich eine Aufwölbung bildet. Bei dieser handelt es sich um den so genannten „Overshooting top“, welcher aber nicht zwangsläufig an eine Superzelle gebunden ist.

Wallcloud:
Die Wallcloud stellt eine der auffälligsten Merkmale einer Superzelle dar. Sie befindet sich direkt unter dem starken, rotierenden Aufwind bzw. Mesozyklon. Es handelt sich dabei um eine Wolkenabsenkung, welche ebenfalls in Rotation versetzt wird und niedriger, als die sonstige Wolkenuntergenze, liegt. Es ist naheliegend, dass folglich auch das Kondensationsniveau tiefer liegt, als in der Umgebung. Der Grund liegt in der Einbeziehung der kalten und feuchten Luftmassen, welche im Abwindbereich zusammen mit dem Niederschlag nach unten stürzen. Da der Aufwindbereich eine sehr starke Sogwirkung besitzt, wird die kalte Luft von ihm angezogen. Diese kalte Luft kondensiert, auch dadurch bedingt, dass sie schon sehr feucht ist, früher, als die umgebende Warmluft. Aus diesem Merkmal resultiert demnach auch die Lage der Wallcloud. So zeigt diese vom Aufwindbereich immer zum Abwindbereich, von wo sie genähert wird. In sehr seltenen Fällen ist es auch möglich, dass eine Superzelle, zumindest zwischenzeitlich, keine Wallcloud ausbildet.

Möglicher Tornado:
Unmittelbar mit der Wallcloud hängt auch die Entstehung eines möglichen Tornados zusammen. So entsteht eine recht hohe Zahl an Tornados in Superzellen, wobei wiederum zehn Prozent 2 dieser Zellen Tornados hervorbringen.
Zur Entstehung dieses oftmals extrem starken örtlichen Windereignis kommt es durch die Rotation des gesamten Aufwind bzw. des Mesozyklones. Wie bereits beschrieben, versetzt dieser die Wallcloud, welche ein Merkmal für jede Superzelle ist, ebenfalls in Rotation. Ist die Wallcloud nahe genug dem Boden und die Rotation sehr stark, so besteht die Gefahr, dass sich die Rotation bis zum Boden fortsetzt. Ab diesem Zeitpunkt wird dann von einem Tornado gesprochen. Ist ein Trichter ausgebildet, welcher auskondensiert ist, aber nicht bis zum Boden reicht, so wird dies als Funnelcloud bezeichnet.
Nähere Informationen zu diesem Phänomen finden sich des Weiteren unter „2.1.2.3.2. Mesozyklonale Tornados“ in der entsprechenden Untersuchung (Link).

Pseudokaltfront:
Bedingt durch die Drehung der Superzelle kommt es zu einem Herumführen der kalten Abwindluft um das Zentrum herum. Demzufolge kommt es an diesem Bereich, wo die kalte Luft in die warme Luft hineinläuft, zur Wolkenbildung. Meist ist dies im hinteren Bereich der Superzelle der Fall. Somit entsteht an dieser Kaltfront die beschriebene Flanking Line, da die einfließende kalte Luft die davor gelagerte Warmluft hebt. Die Kaltfront läuft deshalb meist in den Inflow-Bereich der Superzelle hinein, wo die warme Luft zum Mesozyklon hingeführt wird.
Die meisten Superzellen besitzen ihren Aufwindbereich im südlichen Bereich der Zelle und den Abwind nördlich davon. Dementsprechend befindet sich die Pseudokaltfront meist im nordwestlichen bis südwestlichen Bereich.

Pseudowarmfront:
Die Warmfront befindet sich entsprechend vor dem Inflow-Bereich und läuft in den vorderen Bereich des Abwindes hinein, welcher sich meist von Nordwest bis Nordost erstreckt. Demzufolge liegt diese Warmfront vorwiegend an der östlichen bis südöstlichen Seite der Superzelle.
Es muss jedoch betont werden, dass es auch Superzellen gibt, wo der Mesozyklon und damit der Aufwind im nördlichen Bereich der Zelle liegt. Mit der vorgehenden Beschreibung wird nur versucht den grundsätzlichen Aufbau und die Verteilung der einzelnen Bereich einer Superzelle anschaulich und verständlich zu erklären.

Forward-Flank Downdraft (FFD):
Aus der Beschreibung von Pseudokalt- und Warmfront geht hervor, dass es einen großen Bereich des Abwindes gibt, welches durch die Rotation ebenfalls in Drehung versetzt wird.
Somit gibt es einen vorderen Bereich, wie auch einen hinteren Bereich, welcher die Pseudokaltfront bildet. Als Forward-Flank Downdraft wird deshalb der vordere Bereich des Abwindes bezeichnet. In diesen läuft die Pseudowarmfront hinein.

Rear-Flank Downdraft (RFD):
Das Gegenstück bildet folglich der hintere Bereich des Abwindes, welcher zum Zentrum und damit zum Aufwind der Superzelle bewegt wird. Dieser Bereich des Abwindes läuft, wie unter der Erklärung der Pseudokaltfront beschrieben wird, in den Inflow Tail hinein.

Inflow Tail:
Dieser Bereich stellt die Versorgung der Superzelle mit Warmluft sicher. Er führt oft ebenfalls in gebogener Form zum Aufwind hin. Oftmals ist in diesem Zusammenhang eine Wolkenschleppe erkennbar, welche sich sehr schnell in Richtung der Superzelle bewegt. Ist dieser besonders ausgeprägt, so wird auch aufgrund seiner Form vom „beaver tail“ bzw. „Bieberschwanz“ 3 gesprochen. Befindet man sich im Inflow-Bereich, so macht sich dies auch oftmals mit kräftigen, jedoch warmen Böen bemerkbar. Ist der „beaver tail“ sehr ausgeprägt, ist dies folglich ein Zeichen dafür, dass die Superzelle zu diesem Zeitpunkt sehr viel Warmluft aufnimmt und damit sehr aktiv ist.
Nicht zu verwechseln ist dieser mit der „tail cloud“, welche von der Wallcloud zum meist nördlich gelegenen Niederschlagsbereich hinführt, von wo feuchte Luftmassen angesogen werden, weshalb es zu dieser Kondensation kommt.

Flanking Line:
Dieser Bereich stellt eine Linie aus Quellwolken dar, welche oft in gebogener Form aufgrund der Rotation der Superzelle zum Aufwindbereich hinlaufen. Auf diesen Weg werden die Cumuluswolken, da sie gehoben werden, immer größer, sodass die Flanking Line stufenförmig zum Mesozyklon hinwächst. Ausgelöst wird die Bildung dieser Linie durch eine Kaltfront, welche sich unter die warme Luft schiebt, sodass die gehoben wird. Diese Kaltfront geht wiederum aus dem hinteren Abwindbereich, welcher auch als Rear-flank Downdraft bezeichnet wird, hervor. Im Vorfeld dieser Linie werden demzufolge die warmen und feuchten Luftmassen sehr intensiv zum Aufwind der Superzelle hingeführt, sodass ein massiver Energienachschub erfolgt.
Löst sich die Superzelle auf, so ist die Wahrscheinlichkeit einer erneuten Gewitterzellen-bildung an dieser Linie von Quellwolken am größten.



Direkte Quellen:
1 URL:
http://www.cimms.ou.edu/~doswell/Conference_papers/SELS96/Supercell.html [Abrufdatum: 30.05.2010]
2 URL:
http://www.skywarn.at/index.php/superzellen.html [Abrufdatum: 10.07.2010]
3 URL:
http://www.skywarn.at/index.php/id-40un-41wetter-fachbegriffe.html [Abrufdatum: 25.05.2010]

Weitere Quellen:
Die gesamte Quellenangabe befindet sich am Ende der Untersuchung unter folgendem Link.

Letzte Aktualisierung: 25.06.2011 18:17:00
© Josef Kaiser, Jan-Philipp Wulfkühler
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