Tornado – alles über den Sturm
Tornado – alles über den Wirbelsturm, der auch in Deutschland auftritt: Informationen zu seiner Entstehung und Geschwindigkeit sowie zu seiner Häufigkeit und den verschiedenen Warnsystemen.
Deutschland – Als am 13. März 2019 ein Wirbelsturm in Nordrhein-Westfalen über den Ort Roetgen fegte, handelte es sich um einen Tornado der Stärke F3. Dieser hatte mehrere Verletzte sowie rund 35 zerstörte Häuser zur Folge und war dabei kein seltenes Ereignis. Er stellte einen von 30 bis 60 Tornados dar, die nach Schätzungen jährlich in Deutschland auftreten.
| Tornado | von tornare, dem lateinischen Wort für drehen, umgangssprachlich in den USA daher auch Twister |
| Auftreten | weltweit, auch in Deutschland |
| Geschwindigkeit | circa 510 Kilometer pro Stunde |
Die Definition eines Tornados
Die Definition eines Tornados stammt von dem deutschen Meteorologen, Geo- und Polarwissenschaftler Alfred Wegener. Er beschrieb den Sturm, der auch als Großtrombe, Wind- oder Wasserhose bezeichnet wird, 1917 wie folgt:
- Ein Tornado stellt einen kleinräumigen, schnell rotierenden Luftwirbel mit einer nahezu senkrechten Drehachse dar.
- Er hängt mit konvektiver Bewölkung in Form von Cumulus (Quellwolken) sowie Cumulonimbus (Gewitterwolken) zusammen, was ihn von Kleintromben unterscheidet.
- Der Wirbel eines Tornados dehnt sich durchgehend vom Boden bis zur Wolkenuntergrenze aus; er muss jedoch nicht durchweg kondensiert sein.
Verbreitung und Häufigkeit von Tornados und Warnungen
Tornados entstehen weltweit an allen Orten, an denen Gewitter vorkommen. Von den Subtropen bis zu den gemäßigten Breiten sind vor allem die Ebenen betroffenen. Im Mittleren Westen der USA, in den Great Plains, treten Tornados am häufigsten auf. Weitere Regionen sind Mittel-, Süd- und Osteuropa, die Bengalen, Australien, Japan und Argentinien.
- In den USA werden pro Jahr rund 1200 Tornados registriert. Der Schwerpunkt liegt entlang der Tornado Alley, die sich durch die US-Bundesstaaten Texas, Oklahoma, Nebraska und Kansas zieht. Ein Netz aus 159 Boden-Radaren löst bei Erkennung eines Tornados Warnungen aus, die über Fernseh- und Radiostationen verbreitet werden.
- In Europa werden jährlich 330 Tornados beobachtet. Die geschätzte Dunkelziffer beträgt 590, mit einem Anteil an 290 Wasserhosen.
Im Rahmen des Netzwerks „Skywarn“ sind in den USA sowie in einigen europäischen Staaten, darunter auch Deutschland, ehrenamtliche Wetter-Spotter registriert. Diese arbeiten eng mit Wetterdiensten und Medien zusammen und leisten einen wesentlichen Beitrag zur Erkennung von Extremwettereignissen wie Tornados.
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Tornado – die Entstehung des Wirbelsturms
Bei einem Tornado handelt es sich um ein komplexes Großsturmereignis, das bis heute noch nicht vollständig erforscht ist. Aufgrund der Art seiner Entstehung unterscheidet man zwei Formen: mesozyklonale und nicht-mesozyklonale Tornados. Unter einer Mesozyklone versteht man ein rotierendes Aufwindfeld in einer konvektiven Wolke, die Wärme mit sich führt.
Der mesozyklonale Tornado
Die Grundlage für seine Entstehung bilden seltene Gewitterwolken, die mit einem Durchmesser von 20 bis 30 Kilometern um eine vertikale Achse rotieren. Diese sogenannten Superzellen halten bis zu mehreren Stunden an. Sie bringen Begleiterscheinungen wie Sturzregen, Hagel und Gewitterfallböen mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 200 Kilometern pro Stunde mit.
Damit aus Superzellen ein mesozyklonaler Tornado entsteht, müssen folgende Voraussetzungen zusammentreffen:
- eine bodennahe Wolkenuntergrenze
- eine Steigerung der Windgeschwindigkeit
- eine Änderung der Windrichtung vom Boden bis in eine Höhe von fünf bis sechs Kilometern
Dabei wird Luft durch starke Temperaturgegensätze gehoben. Dann erzeugt die Kombination der freigesetzten Kondensationswärme mit einer starken vertikalen Windscherung einen rotierenden Aufwindschlauch. Saugt dieser zugleich feuchte Luft vom vorderseitigen Abwind an, kann eine Wallcloud entstehen. Diese bezeichnet eine – meist rotierende – Wolke, die sich unter der Wolkenbasis des Aufwindfelds befindet. Bildet sich daraus eine Trichterwolke, stellt diese den ersten sichtbaren Hinweis auf die Entstehung eines Tornados dar.
Durchschnittlich führen 10 bis 20 Prozent aller Superzellen zu der Entstehung eines mesozyklonalen Tornados. Dieser zeichnet sich zudem durch die folgenden Kennzeichen aus:
- Er kann Windgeschwindigkeiten von hunderten Kilometern pro Stunde und einen Durchmesser von mehr als einem Kilometer erreichen.
- Ein mesozyklonaler Tornado weist eine zyklonale Drehrichtung auf: Er dreht sich auf der Nordhalbkugel gegen, auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn.
- Entlang seiner Zugbahn hinterlässt er eine Schneise der Verwüstung. Sie ist meist mehrere hundert Meter breit und wird auch Asgardsweg genannt.
Der nicht-mesozyklonale Tornado
Unter anderem in Deutschland können Tornados auch ohne Superzellen auftreten. Diese Stürme sind vergleichsweise schwächer und kurzlebiger und zählen zu den nicht-mesozyklonalen Tornados. Finden starke Änderungen der Windgeschwindigkeit und -richtung bis in eine Höhe von einem Kilometer statt, bilden sich diese Varianten – ohne Blitz und Donner – unter normalen Gewitterzellen oder Schauerwolken.
Bei den meisten Wasserhosen handelt es sich um nicht-mesozyklonale Tornados. Entstehen diese Windhosen über Land, werden sie auch Landspout genannt. In den USA treten nicht-mesozyklonale Tornados am häufigsten entlang der Front Range, über den Britischen Inseln und in Florida auf.
Die Dauer, Geschwindigkeit und Klassifizierung eines Tornados
Ein Tornado dauert im Durchschnitt zehn Minuten, wobei sich die Bandbreite von wenigen Sekunden bis zu über einer Stunde erstreckt. Dabei bewegt sich der Sturm mit einer Geschwindigkeit von durchschnittlich 50 Kilometern pro Stunde vorwärts, während er seiner Mutterwolke folgt. Die schweren Verwüstungen entlang seiner Zugbahn resultieren aus seiner – weitaus größeren – internen Rotationsgeschwindigkeit.
Der schnellste Tornado weltweit
Die bisher höchste registrierte Rotationsgeschwindigkeit in einem Tornado bestimmte ein Doppler-Radar am 3. Mai 1999 in der Kleinstadt Bridge Creek im US-Bundesstaat Oklahoma: Sie lag mit 496 Kilometern pro Stunde, bei möglichen Abweichungen von 33 Kilometern pro Stunde nach oben und unten, am oberen Ende der Kategorie F5 der Fujita-Skala. Dieser Sturm war einer von 70 Tornados, die an diesem Tag während des Oklahoma Tornado Outbreaks innerhalb von elf Stunden über die US-Bundesstaaten Oklahoma, Texas und Kansas hinwegfegten.
Die Klassifizierung eines Tornados
Die Intensität eines Tornados wird durch unterschiedliche Skalen erfasst:
- Die Fujita-Skala von Tetsuya Theodore Fujita kommt vor allem in den USA zum Einsatz. Sie gliedert die Windgeschwindigkeiten und die entsprechenden Schäden in die Kategorien F0 bis F12 und wurde zur Enhanced Fujita-Skala ausgebaut.
- In Europa werden Tornados vorwiegend nach der TORRO-Skala klassifiziert, die mit der Beaufort-Skala verknüpft ist und die Stufen TO bis T10 umfasst.
Tornado – Auftreten und Warnungen in Deutschland
Der Deutsche Wetterdienst (DWD) geht in Deutschland jährlich von 30 bis 60 Tornados aus. Bei ihrer Entstehung sind seltener rotierende Superzellen mit Bodenkontakt beteiligt, weshalb es sich meist um nicht-mesozyklonare Tornados handelt.
Wetterhistorie von Tornados in Deutschland
In Deutschland traten während der vergangenen Jahre immer wieder Tornados auf, die eine Spur der Verwüstung hinterließen. Die größten Schäden erzeugten die wirbelnden Stürme im Frühjahr und im Laufe der Sommermonate:
- 2010: Brandenburg und Sachsen waren zu Pfingsten von einem F3-Tornado betroffen, der mit knapp 300 Kilometern pro Stunde durchzog.
- 2015: Im mecklenburgischen Bützow verursachte ein F3-Tornado im Mai Schäden von 40 Millionen Euro. Zwei weitere F3-Tornados zogen im Mai über Waldshut in Baden-Württemberg und über Affing in Bayern hinweg. Im selben Jahr fegte ein weiterer mit rund 250 Stundenkilometern über mehrere Ortschaften in Augsburg und zerstörte dabei etwa 180 Häuser.
- 2017: Im unterfränkischen Kürnach beschädigte ein Tornado im März die Dächer von rund 60 Häusern.
- 2018: Ein F2-Tornado zog über Viersen in Nordrhein-Westfalen, wobei er Bäume entwurzelte, Häuser abdeckte und mehrere Menschen verletzte.
- 2019: Im nordrhein-westfälischen Roetgen zerstörte ein Tornado der Stärke F3 im März 35 Häuser und forderte mehrere Verletzte. Im Juni zog ein F2-Tornado über das nordrhein-westfälische Bocholt. Er entwurzelte 100 Bäume, wirbelte Autos und Wohnwagen durch die Luft und fügte neun Häusern schwere Schäden zu.
Tornado-Warnungen in Deutschland
Deutschlandweit betreibt der DWD 17 Standorte, an denen moderne Doppler-Radargeräte Superzellen identifizieren. Oft sind eine Stunde vor ihrer Entstehung charakteristische Signaturen auf dem Radar zu sehen. Da es bislang nicht möglich ist, vorherzusagen, ob Bodenkontakt entsteht oder welche Intensität der Sturm erlangen wird, gibt es auch keine verlässlichen Warnungen vor Tornados. Auf ein erhöhtes Tornado-Risiko kann der DWD frühestens 18 Stunden im Voraus hinweisen. Er plant die Errichtung eines Tornado-Frühwarnzentrums.