Wissenschaft kompakt

Wie funktioniert eine Gewittervorhersage?



Die Prognose von und die Warnungen vor Gewittern ist im
Sommerhalbjahr sicherlich eine der Hauptdisziplinen im Warndienst des
DWD. Wie eine solche Vorhersage funktioniert, lesen Sie im heutigen
Thema des Tages.



Am gestrigen Mittwoch hat es im Süden und über der östlichen Mitte
Deutschlands zum Teil ordentlich "gerummst". Über Südbayern konnte
sich sogar eine sogenannte Superzelle entwickeln. Dabei handelt es
sich um ein besonders starkes, rotierendes Gewitter. Neben Sturmböen
und Starkregen wurde damit zusammenhängend auch Hagel mit Korngrößen
bis 3 cm Durchmesser beobachtet. Genau dieses Szenario wurde bereits
am Vortag innerhalb des Warndienstes diskutiert und letztlich schon
etliche Stunden vor dem Ereignis in die entsprechenden
Warnlageberichte und Vorhersagetexte aufgenommen. Da stellt sich die
Frage, wie so eine Gewittervorhersage überhaupt funktioniert.

Dass die Vorhersage von Gewittern von einigen Problemen begleitet
wird, wurde auch an dieser Stelle schon mehrfach beschrieben (siehe
zum Beispiel das Thema des Tages vom 12.08.2023) und wird sicherlich
auch in Zukunft immer wieder Thema sein. Kurz zusammengefasst: Eine
räumlich und zeitlich exakte Vorhersage eines Gewitters ist aus
verschiedenen Gründen so gut wie unmöglich. Was dagegen meistens sehr
gut prognostizierbar ist, sind einerseits die Regionen, in denen das
Potenzial für die Entstehung von Gewittern erhöht ist und
andererseits die zu erwartenden Begleiterscheinungen.

Für die Abschätzung des Gewitterpotenzials steht dem Vorhersageteam
des DWD unter anderem der sogenannte "Konvektionsfavorit" zur
Verfügung. Dabei handelt es sich um eine Zusammenstellung mehrerer
Prognosefelder, die die nötigen Zutaten für die Entwicklung von
Gewittern beschreiben. Was für den Laien vielleicht nur nach vielen
bunten Bildchen oder eventuell auch moderner Kunst aussieht, liefert
den Meteorologen wichtige Informationen hinsichtlich der potentiellen
Entstehung und Stärke der Gewitter. Aus diesem Grund hat der
Konvektionsfavorit auch einen Stammplatz auf einem der zahlreichen
Bildschirme am Arbeitsplatz.

Bevor wir kurz etwas genauer auf die einzelnen "Bildchen" eingehen,
nochmal ganz kurz zu den Zutaten für ein Gewitter: Neben genügend
Feuchtigkeit muss die Luftmasse auch eine labile Schichtung
aufweisen, d.h. die Temperatur muss mit der Höhe stark abnehmen. Nun
muss die energiegeladene Luftmasse noch gezündet werden, sprich man
benötigt einen Mechanismus, der die Luft dazu veranlasst,
aufzusteigen. Das kann zum Beispiel ein zu überströmendes Gebirge
sein, bodennahe Überhitzung (Wärmegewitter), ein bodennah
konvergentes Windfeld oder ein dynamischer Impuls aus höheren
Luftschichten.

In der obigen Abbildung 2 ist auf der linken Seite einerseits ein Maß
für die Feuchtigkeit der Luft in unteren Schichten zu sehen
(Flächendarstellung) und andererseits die sogenannten PPW-Werte, also
der Wassergehalt der gesamten Luftsäule, der als Niederschlag
ausfallen kann (in mm, Zahlenwerte). Letzterer liefert einen Hinweis
auf das Starkregenpotenzial. Rechts daneben geht es um die
sogenannten Lapse Rates, also die Temperaturabnahme mit der Höhe, die
besonders zwischen zwei und vier Kilometer Höhe ausgeprägt sein
sollte. Rote Farben stehen für eine Abnahme von mindestens 0,6 Kelvin
pro 100 m Höhe (instabil) und blaue Farben für eine geringere Abnahme
und daher stabilere Verhältnisse. Die Kombination aus Feuchtigkeit
und (In-)Stabilität mündet schließlich in der potentiell zur
Verfügung stehenden Energie für die Gewitterentwicklung, dem
sogenannten CAPE (rechts). Die Zahlenwerte geben das sogenannte CIN
an, das konvektionshemmende Faktoren innerhalb der Luftschichtung
angibt.

In Abbildung 3 steht die Windscherung im Fokus. Diese stellt - um im
Küchensprech zu bleiben - das Gewürz dar und ist wichtig für die
weitere Entwicklung eines Gewitters. Dabei unterscheidet man zwischen
der Geschwindigkeits- und der Richtungsscherung. Die
Geschwindigkeitsscherung (links) kann man wiederum in hochreichende
Scherung (0 bis 6 km Höhe, Fläche) und in die Scherung im untersten
Kilometer (Low Level Scherung, Zahlen) aufsplitten. Während erstere
für den Organisationsgrad und damit die Langlebigkeit und auch
Schwere der Gewitter verantwortlich ist, liefert die Low Level
Scherung Hinweise für ein mögliches Tornadopotenzial. Für letzteres
sind auch die Felder rechts wichtig, die die Richtungsscherung, also
die Drehung des Windes mit der Höhe (Fläche), und die Höhe der
Wolkenuntergrenze (Linien/Zahlen, in m) zeigt. Ist die
Richtungsscherung hoch genug, können sich rotierende Gewitter,
sogenannte Superzellen entwickeln, an denen sich bei niedriger
Wolkenunterkante (unter 1000 m) ein Tornado entwickeln könnte.

Kommen wir zur unteren Reihe des Konvektionsfavoriten. Die Bildchen
in Abbildung 4 liefern Informationen zu potentiellen
Hebungsmechanismen, die zum Beispiel aus den Strömungsverhältnissen
in verschiedenen Höhenbereichen resultieren (links: ca. 5,5 km,
Mitte: ca. 9 km, rechts: bodennah).

Abbildung 5 zeigt linkerhand die Windstärke und -richtung in
verschiedenen Höhenniveaus, woraus man konvergente Windstrukturen
herausarbeiten kann und einen Überblick über eine mögliche
Winddrehung mit der Höhe bekommt. Rechterhand ist dann noch die
sogenannte Auslösetemperatur zu finden. Wird diese Temperatur
erreicht, beginnt die Luft von selbst, aufzusteigen. Dazu gesellt
sich eine Niederschlagsprognose, die neben der Menge (Fläche) auch
die Art des Niederschlags (Symbole) angibt.

Durch diese Fülle an Informationen bekommt man also schon mal einen
ersten Eindruck darüber, in welchen Regionen das Gewitterpotenzial
erhöht ist, welche Begleiterscheinungen erwartet werden können und wo
wahrscheinlich keine Gewitter auftreten werden. Doch für eine finale
Aussage braucht es noch etwas mehr. Wichtig ist zum Beispiel noch die
Sichtung von sogenannten Prognoseaufstiegen, die die vertikale
Temperatur- und Feuchteverteilung zeigen. Und dann gibt es natürlich
noch weitere Vorhersagemodelle, die manchmal eine völlig andere Idee
hinsichtlich der Gewitterlage haben als das, das dem
Konvektionsfavoriten zugrunde liegt.

Vielleicht haben Sie bemerkt, dass sich die betrachteten Felder auf
den gestrigen Mittwoch beziehen (17 Uhr MESZ). Demnach wurde vom
Süden bis in die zentrale und östliche Mitte eine feuchte und
gleichzeitig auch instabile Luftmasse vorhergesagt, was wenige
hundert Joule pro Kilogramm an CAPE zur Folge hatte. Ausreichend
Energie für Gewitter war also vorhanden. Im Südosten überlappte diese
Energie zudem mit hochreichender Geschwindigkeitsscherung sowie etwas
Richtungsscherung, was Hinweise für organisierte Strukturen bis hin
zu Superzellen und zudem etwas größerem Hagel und Böen bis in den
schweren Sturmbereich lieferte. Angesichts der hohen prognostizierten
Wolkenuntergrenzen (über 1500 m) wurde die Tornadogefahr dagegen als
sehr gering eingeschätzt. Deutlich höher war die Wahrscheinlichkeit
wiederum für Starkregen, was auf PPW-Werte zwischen 20 und 25 mm und
einer eher langsamen Zuggeschwindigkeit der Gewitterzellen
zurückzuführen war.


Dipl.-Met. Tobias Reinartz

Deutscher Wetterdienst
Vorhersage- und Beratungszentrale
Offenbach, den 07.05.2026

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