Tornado

30px|Begriffsklärung Dieser Artikel behandelt den Wirbelsturm. Für weitere Bedeutungen des Wortes Tornado, siehe bitte Tornado (Begriffsklärung).

thumb|right|220px|Tornado Ein Tornado (span. tornar = umkehren, wenden, Partizip tornado; tornear = wirbeln, drechseln), auch Großtrombe, Wind- oder Wasserhose, amerikanisch Twister genannt, ist ein kleinräumiger Luftwirbel in der Erdatmosphäre, der eine mehr oder weniger senkrechte Drehachse aufweist und im Zusammenhang mit konvektiver Bewölkung (Cumulus und Cumulonimbus) steht, was auch dessen Unterschied zu Kleintromben (Staubteufeln) ausmacht. Der Wirbel erstreckt sich hierbei durchgehend vom Boden bis zur Wolkenuntergrenze. Diese Definition geht auf Alfred Wegener (1917) zurück und ist in dieser Form heute noch allgemein anerkannt.

Die Begriffe Wind- und Wasserhose (engl.: Waterspout) bezeichnen im deutschen Sprachraum Großtromben (Tornados im weiteren Sinne) über Land beziehungsweise Wasser. Windhose ist dabei ein Synonym für einen Tornado im engeren Sinne über Land.

Die Bezeichnung „Windhose“ wird jedoch von Meteorologen zunehmend abgelehnt. Der Begriff wurde in der Vergangenheit undifferenziert für verschiedene Phänomene im Zusammenhang mit plötzlich auftretenden starken Winden verwendet (zum Beispiel Downburst) und erweckt zudem den Eindruck eines Unterschieds zwischen „großen“ Tornados in Nordamerika und „kleinen“ Windhosen in Europa. Ein Unterschied zwischen Windhosen und Tornados besteht jedoch weder bezüglich ihrer physikalischen Natur, noch bezüglich ihrer Stärke.

Inhaltsverzeichnis
1 Entstehung
2 Größe und Aussehen
3 Lebensdauer und Geschwindigkeiten
4 Auswirkungen und Klassifizierung
5 Verbreitung und Häufigkeit
6 Bedeutende Tornadoereignisse in den USA
7 Beispielfälle starker und verheerender Tornados aus Deutschland
8 Tornadoforschung
9 Literatur
10 Weblinks

10.1 Deutschsprachiger Raum
10.2 Englischsprachiger Raum

Entstehung

Die Entstehung von Tornados ist bis heute nicht eindeutig geklärt und kann während des ganzen Jahres erfolgen. Voraussetzung für die Entstehung ist einerseits eine labile Luftmasse, die bodennah feucht und warm in der Höhe aber kühl und trocken ist, zum anderen eine starke Windscherung, das heißt eine Zunahme der Windgeschwindigkeit und Änderung der Windrichtung mit der Höhe. Diese Wetterbedingungen ermöglichen die Bildung von Gewitterzellen mit einem rotierenden Aufwind (Mesozyklone), so genannte Superzellen, welche sich durch Langlebigkeit bis zu mehreren Stunden und heftige Begleiterscheinungen, wie großem Hagel, Sturzregen und Gewitterfallböen bis über 200 km/h auszeichnen. Bei ca. 10-20 % aller Superzellen kommt es zur Bildung von Tornados.

Der wesentliche Energielieferant solcher Stürme und von Gewittern allgemein ist die im Wasserdampf der feuchten Luftmasse gespeicherte latente Wärme, welche bei der Kondensation freigesetzt wird. Erst diese zusätzliche Wärmemenge ermöglicht ein hochreichend freies Aufsteigen der Luft (Feuchtekonvektion), da die Atmosphäre gegenüber trockener Konvektion abgesehen von bodennaher Überhitzung stabil ist. Im letzteren Fall kann es lediglich zur Bildung von Kleintromben kommen.

Eine weiterer Entstehungsmechanismus setzt keine Mesozyklone voraus - hier wird eine vorhandene bodennahe Rotation durch einen darüber befindlichen feuchtkonvektiven Aufwind einer Schauer- oder Gewitterwolke verstärkt. Unter diesen eher schwächeren Tornadotyp fallen auch die meisten Wasserhosen. Tornados entstehen über Land am häufigsten im Frühsommer, wobei das Maximum mit zunehmenden Breitengraden später auftritt. Über Wasser wird das Maximum im Spätsommer erreicht, da dann die Wassertemperaturen am höchsten sind.

Der Drehsinn von Tornados ist auf der Nordhalbkugel überwiegend zyklonal, das heißt entgegen dem Uhrzeigersinn. Dies ist aber kein unmittelbarer Effekt der Corioliskraft, denn dafür sind Tornados zu kleinräumig. Die Corioliskraft bestimmt vielmehr zusammen mit der Bodenreibung, welche stark orographisch beeinflußt ist, das großräumige Windprofil von Tiefdruckgebieten in deren Bereich Tornados entstehen können. Hierdurch überträgt sich in den meisten Fällen der zyklonale Drehsinn auf die Mesozyklone und damit auf den Tornado. Auf der Südhalbkugel gilt entsprechendes für antizyklonale Rotation.

thumb|right|250px|Tornado auf dem Meer (Wasserhose)

Größe und Aussehen

Im Anfangsstadium ist ein Tornado zunächst fast unsichtbar. Erst wenn im Inneren des Wirbels durch den sinkenden Druck Wasserdampf kondensiert oder Staub, Trümmer, Wasser und dergleichen aufgewirbelt werden, tritt der Tornado auch optisch in Erscheinung. Eine durchgehende Kondensation von der Wolke bis zum Boden ist aber nicht in jedem Fall zu beobachten. Die Gestalt des Luftwirbels ist sehr vielfältig und reicht von dünnen schlauchartigen Formen bis zu einem mehr oder weniger breiten sich nach oben erweiternden Trichter (siehe nebenstehende Abbildungen und Weblinks). Dabei kann der Durchmesser einige Meter bis hin zu 500 m, sogar bis über 1 km betragen. Nicht selten treten bei großen Durchmessern mehrere Wirbel auf, die um ein gemeinsames Zentrum kreisen, was als Multivortex-Tornado bezeichnet wird.

Lebensdauer und Geschwindigkeiten

Die Lebensdauer eines Tornados beträgt zwischen wenigen Sekunden bis mehr als eine Stunde, durchschnittlich liegt sie unter 10 Minuten. Die Vorwärtsbewegung eines Tornado beträgt bis zu 50 km/h, die interne Rotationsgeschwindigkeit des Windes ist jedoch wesentlich höher. Diese Rotationsgeschwindigkeit ist für die verheerenden Verwüstungen verantwortlich, die ein Tornado hinterlassen kann. Die höchste je registrierte Windgeschwindigkeit innerhalb eines Tornados wurde am 3. Mai 1999 bei Bridge Creek, Oklahoma (USA) mit einem Doppler-Radar bestimmt. Mit 510 km/h lag sie am oberen Ende der Klasse F5 der Fujita-Tornado-Skala und ist damit die höchste je gemessene Windgeschwindigkeit auf der Erdoberfläche überhaupt. Oberhalb der Erdoberfläche erreichten nur Jetstreams höhere Windgeschwindigkeiten.

thumb|right|250px|Tornado, 1949 in Kansas (USA)

Auswirkungen und Klassifizierung

Die Klassifizierung erfolgt nach der Fujita-Tornado-Skala, welche über die Windgeschwindigkeit definiert ist. Die Tornadostärken F0 bis F5 treten hierbei in der Realität auf. In der Praxis wird diese Skala aber mangels direkter Messungen anhand der vom Tornado verursachten Schäden geschätzt. Diese reichen von leichten Sturmschäden bis zur völligen Zerstörung massiver Gebäude. Angesichts regionaler Unterschiede in der Bauweise wurde unter Einbeziehung von Vegetationsschäden von TorDACH eine Skala entwickelt, welche auf der gegenüber der Fujita-Skala doppelt so feinen TORRO-Skala basiert und in den Weblinks eingesehen werden kann. Die frühere Annahme, der starke Druckfall innerhalb eines Tornados ließe Gebäude gleichsam explodieren, ist nicht mehr haltbar. Hauptursache der Schäden ist der Staudruck des Windes und oberhalb von ca. 300 km/h auch zunehmend indirekte Schäden durch umherfliegende Trümmer. In den USA sind etwa 88% der beobachteten Tornados schwach (F0, F1), 11% stark (F2, F3) und unter 1% verheerend (F4, F5). Diese Verteilungsfunktion ist weltweit sehr ähnlich. Augrund ihrer hohen und auf engem Raum wechselnden Windgeschwindigkeiten stellen Tornados prinzipiell eine Gefahr für den Flugverkehr dar; Unfälle sind aber auf Grund der Kleinräumigkeit dieser Wettererscheinung selten. Zu einem spektakulären Fall kam es am 6. Oktober 1981, als eine Fokker F-28 der niederländischen NLM Cityhopper in einen Tornado geriet und nach Abriß der rechten Tragfläche abstürzte. Alle 17 Personen an Bord starben.

Verbreitung und Häufigkeit

Tornados werden weltweit überall da beobachtet, wo es auch Gewitter gibt. Schwerpunkte sind Regionen mit fruchtbaren Ebenen in den Subtropen bis in die gemäßigten Breiten. An erster Stelle steht der Häufigkeit nach der Mittlere Westen der USA, wo die klimatischen Bedingungen für die Bildung von Schwergewittern und Superzellen aufgrund der weiten Ebenen (Great Plains) östlich eines Hochgebirges (Rocky Mountains) und nördlich eines tropischen Meeres (Golf von Mexiko) sehr günstig sind. Für Wetterlagen mit hohem Unwetterpotential bedingt das Gebirge relativ trockene und kühle Luftmassen im mittleren bis oberen Bereich der Troposphäre bei südwestlichen bis westlichen Winden, während in den tieferen Schichten feuchtwarme Luftmassen aus der Golfregion ungehindert nach Norden transportiert werden können. Dadurch kommen eine labile Schichtung der Atmosphäre bei einem großen Angebot latenter Wärme mit einer Richtungsscherung des Windes zusammen.

Weitere wichtige Regionen sind Argentinien, Mittel- und Süd- und Osteuropa, Südafrika, Bengalen, Japan und Australien. Zahlreiche, wenn auch im Mittel schwächere Tornados mit mutmaßlich nicht-superzelliger Genese, treten im Bereich der Front Range (Ostrand der Rocky Mountains), in Florida und über den Britischen Inseln auf.

Jährlich werden in den USA etwa 1200 Tornados registriert. Die meisten Tornados entstehen in Texas, Oklahoma, Kansas und Nebraska entlang der „tornado alley“ mit etwa 500 bis 600 Fällen pro Jahr. In Europa liegt die jährliche Zahl der Tornadobeobachtungen bei 170, unter Einbeziehung der Dunkelziffer schätzungsweise 300. Hinzu kommen etwa 160 registrierte Wasserhosen, geschätzt 290. Wie in den USA sind auch die meisten europäischen Tornados schwach. Verheerende Tornados sind zwar selten, doch sind bisher acht F4- und zwei F5-Ereignisse aus Deutschland dokumentiert. Letztere wurden bereits von Alfred Wegener 1917 in einer Arbeit zur Tornadoklimatologie Europas beschrieben. Weitere verheerende Fälle sind aus Nordfrankreich, den Benelux-Staaten sowie aus Oberitalien bekannt.

In Deutschland liegt die Zahl der jährlich beobachteten Tornados bei 10 bis 20 mit einer noch recht hohen Dunkelziffer vor allem schwächerer Ereignisse. Schätzungen ergeben eine Gesamtzahl von 30 Fällen oder mehr pro Jahr, wobei jährlich mit 1 bis 3 F2, mit einem F3 alle drei bis fünf und einem F4 alle 20 bis 30 Jahre gerechnet werden muss. Ein F5 ist ein Jahrhundertereignis oder noch seltener. Eine Übersicht zur räumlichen und zeitlichen Verteilung von Tornados in Deutschland und deren Intensität findet sich in den Weblinks.

Generell ist das Auftreten von Tornados starken Schwankungen unterworfen, was sich in Häufungen („Ausbruch“ genannt, engl. Outbreak) innerhalb recht kurzer Zeitspannen - oft an einem einzigen Tag - äußert, gefolgt von recht langen Abschnitten relativer Ruhe. Die Ausbrüche sind durch den engen Zusammenhang mit bestimmten Wetterlagen begründet, wo mehrere Faktoren (siehe oben unter „Entstehung“) für die Tornadoentstehung zusammen kommen. Größere Ereignisse dieser Art mit verheerenden Tornados sind vor allem aus den USA bekannt (siehe folgenden Abschnitt). Für West- und Mitteleuropa sind hier die Jahre 1925, 1927 und 1967 zu nennen mit dem Schwerpunkt Nordfrankreich/Benelux/Nordwestdeutschland. Diese Region kann auch als europäische „tornado alley“ angesehen werden. Der zahlenmäßig bedeutendste Ausbruch in Europa mit insgesamt 105, aber meist schwächeren Tornados (max. F2) traf am 23. November 1981 die Britischen Inseln.

Derzeit erlaubt die Datenbasis für Mitteleuropa keine Aussage, ob Tornados auf Grund der globalen Klimaerwärmung häufiger auftreten, da der Anstieg der beobachteten Fälle auf eine bessere Erfassung in den letzten Jahren zurückzuführen ist. In den USA existiert dank systematischer Tornadoforschung seit den 50er Jahren und bedingt durch die hohen Fallzahlen eine belastbare Statistik. Diese zeigt aber weder eine Tendenz zu vermehrtem Auftreten noch zu größerer Heftigkeit von Tornados, wie im IPCC-Bericht von 2001 dargelegt.

Bedeutende Tornadoereignisse in den USA

Weitere bedeutende Tornados und Tornado-Ausbrüche (englische Wikipedia)

Beispielfälle starker und verheerender Tornados aus Deutschland

Diese Auswahl zeigt signifikante Ereignisse (F2 - F5), die aufgrund von Erscheinung oder Jahreszeit von Interesse sind. Ein umfassendes Archiv findet sich bei TorDACH.

F2 F3 F4 F5
13. Januar 2004 Assel (Gemeinde Drochtersen bei Stade) 23. Juni 2004 Micheln (Sachsen-Anhalt), mehrere Verletzte, etwa 300 Gebäude beschädigt 10. Juli 1968 Pforzheim, 2 Tote, über 200 Verletzte zum Teil lebensgefährlich, 1750 Häuser beschädigt 23. April 1800 Hainichen (Erzgebirge)
29. Juni 1997 Vier F2-Tornados in Niedersachsen mit bis zu 85 km Spurlänge. Am schwersten betroffen Bissendorf bei Osnabrück. 5. Mai 1973 Kiel, 1 Toter 1. Juni 1927 Auen-Holthaus (Emsland), verheerende Schäden, Kühe durch die Luft gewirbelt, weitere schwere/verheerende Tornados am gleichen Tag unter anderem in den Niederlanden. 29. Juni 1764 Woldegk (Mecklenburg), ausführliche Dokumentation (siehe Weblink)

Tornadoforschung

Obwohl Tornados in den USA eine lange bekannte Naturerscheinung sind, ist die Tornadoforschung dort noch recht jung. Erst seit den 50er Jahren widmet man sich dort systematisch der Erfassung und Vorhersage. Wegen des kurzfristigen Auftretens von Tornados konzentriert sich letztere auf die Früherkennung, wobei das Doppler-Radar ein wesentliches Instrument darstellt. Hiermit läßt sich bereits im Frühstadium verdächtige Rotation in Gewitterwolken nachweisen. Hinzu kommt ein dichtes Netzwerk ehrenamtlicher Beobachter, sog. Spotter, welche aktuelle Warnmeldungen über gesichtete Tornados und auch andere Wettergefahren, wie zum Beispiel Gewitterfallböen, Hagel und Sturzfluten, in das Kurzfrist-Warnsystem einbringen. Die Spotter sind in dem Netzwerk Skywarn organisiert. Daneben besteht eine wachsende Zahl von storm chasern (privaten Sturmjägern), welche primär aus Faszination an den Naturgewalten Gewitter und Tornados verfolgen, dabei aber auch wertvolle Informationen für die Unwetter- und Tornadoforschung liefern. Hauptquartier der Unwetterforschung in den USA ist das 1964 gegründete National Severe Storm Laboratory (NSSL) mit Sitz in Norman. Dank des Warnsystems konnte in den USA die Zahl an Tornadoopfern erheblich reduziert werden.

Interessanterweise ist die Tornadoforschung in Europa älter als in den USA. Pionierarbeit leistete hier Alfred Wegener schon in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. In den 30er Jahren unternahm der heute fast vergessene Meteorologe Johannes Peter Letzmann in Deutschland eine systematische Tornadoforschung, welche aber durch die Ereignisse des zweiten Weltkrieges stark eingeschränkt und danach nicht weitergeführt wurde. Im Gegenteil sank das Interesse an Tornados in der Folgezeit praktisch zur Bedeutungslosigkeit herab und beschränkte sich auf einige wenige spektakuläre Fälle wie zum Beispiel in Pforzheim 1968. Erst mit der Gründung des Netzwerkes TorDACH 1997 nahm die Tornadoforschung im deutschsprachigen Raum einen neuen Aufschwung. 2003 wurde in Deutschland, Österreich und der Schweiz Skywarn jeweils als Verband ehrenamtlicher Spotter zur Verbesserung der kurzfristigen Unwetterwarnungen im deutschsprachigen Raum gegründet.

Literatur

Weblinks

20px WikiCommons: Weitere Bilder, Videos oder Audiodateien zum Thema Wasserhose

Deutschsprachiger Raum

Englischsprachiger Raum


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See also: Tornado, 1. Juni, 10. Juli, 13. Januar, 1764, 18. März, 1800