Okklusion – wenn sich Warmfront und Kaltfront vereinen und ein Tiefdruckgebiet seine Reife erreicht

Der Herbst ist die klassische Jahreszeit kräftiger Tiefdruckgebiete über dem Nordatlantik und Europa. Während im Sommer häufig längere Hochdruckphasen das Wetter bestimmen, nehmen im Herbst die Temperaturgegensätze zwischen nördlichen und südlichen Breiten zu. Dadurch können sich Tiefdrucksysteme entwickeln, die große Teile Europas mit Wolken, Regen und kräftigem Wind beeinflussen.

Auch an diesem Samstag zeigt sich das Wetter in Deutschland vielerorts wechselhaft. Für Sachsen-Anhalt werden zeitweise Schauer und böiger Südwest- bis Westwind erwartet. Besonders im Oberharz können schwere Sturm- und Orkanböen auftreten. Im Flachland liegen die Höchsttemperaturen voraussichtlich bei 16 bis 18 Grad. 

Solche Wetterlagen werden häufig durch ausgedehnte Tiefdrucksysteme geprägt. Ein besonders interessanter Vorgang innerhalb ihrer Entwicklung ist die sogenannte Okklusion.

Dabei holt die Kaltfront eines Tiefdruckgebietes dessen Warmfront ein. Die warme Luft zwischen beiden Fronten wird zunehmend vom Erdboden abgehoben. Es entsteht eine neue Frontstruktur, die auf Wetterkarten mit einer violetten Linie und abwechselnden Dreiecken und Halbkreisen dargestellt wird.

Die Okklusion gehört zu den wichtigsten Vorgängen im Lebenszyklus außertropischer Tiefdruckgebiete. Sie erklärt, weshalb ein Tief auch dann noch ausgedehnte Niederschlagsgebiete und kräftigen Wind verursachen kann, wenn seine ursprüngliche Warmfront und Kaltfront bereits weitgehend miteinander verschmolzen sind.

Kernaussagen

Ein typisches außertropisches Tiefdruckgebiet besitzt während seiner Entwicklung häufig eine Warmfront und eine Kaltfront. Zwischen beiden liegt der sogenannte Warmsektor, in dem sich vergleichsweise milde Luft befindet.

Die Kaltfront bewegt sich häufig schneller als die Warmfront. Dadurch wird der Warmsektor im Verlauf der Tiefentwicklung zunehmend kleiner.

Erreicht die Kaltfront schließlich die Warmfront, entsteht eine Okklusionsfront. Die wärmere Luft wird dabei vom Boden abgehoben und gleitet über die angrenzenden kälteren Luftmassen.

Dieser Vorgang führt häufig zu ausgedehnter Bewölkung und länger anhaltenden Niederschlägen. Je nach Temperaturverteilung und atmosphärischer Stabilität können zusätzlich kräftige Schauer auftreten.

Die Entstehung einer Okklusion ist ein typisches Merkmal eines reifenden Tiefdruckgebietes. Sie bedeutet allerdings nicht, dass das Tief unmittelbar verschwindet.

Auch nach der Okklusionsbildung können Tiefdruckgebiete noch längere Zeit bestehen bleiben, sich verlagern und erhebliche Wettererscheinungen verursachen.

Meteorologischer Hintergrund

Um die Okklusion zu verstehen, muss man zunächst die Entstehung eines außertropischen Tiefdruckgebietes betrachten.

In den mittleren Breiten treffen immer wieder Luftmassen mit sehr unterschiedlichen Temperaturen aufeinander.

Nördlich befindet sich häufig kalte Polarluft, während aus südlicheren Regionen wärmere Luft heranströmt.

Zwischen diesen Luftmassen existiert eine ausgeprägte Temperaturgrenze.

Diese Grenzzone wird als Polarfront bezeichnet.

Unter geeigneten Bedingungen können sich entlang dieser Front Wellenstörungen entwickeln. Dabei beginnt die Luft um ein entstehendes Tiefdruckzentrum zu zirkulieren.

Auf der Nordhalbkugel erfolgt diese Zirkulation entgegen dem Uhrzeigersinn.

Durch die entstehende Drehbewegung wird auf einer Seite wärmere Luft nach Norden transportiert, während auf der anderen Seite kältere Luft nach Süden vordringt.

Es entwickeln sich zwei unterschiedliche Fronten.

An der Warmfront schiebt sich wärmere Luft über eine kältere Luftmasse.

Da warme Luft eine geringere Dichte besitzt, gleitet sie entlang einer relativ flach geneigten Grenzfläche auf.

Beim Aufsteigen dehnt sie sich aus und kühlt ab.

Erreicht die Luft ihren Taupunkt, kondensiert Wasserdampf.

Es bilden sich Wolken.

Typisch für Warmfronten ist eine allmähliche Verdichtung der Bewölkung. Häufig treten zunächst hohe Schleierwolken auf, denen mittelhohe und schließlich tiefere Schichtwolken folgen.

Ausgedehnte Niederschlagsgebiete können entstehen.

An der Kaltfront läuft der Vorgang anders ab.

Hier dringt eine kältere und dichtere Luftmasse vor und schiebt sich unter die vorhandene Warmluft.

Die warme Luft wird dadurch häufig schneller und kräftiger angehoben.

Besonders bei labiler Schichtung können mächtige Quellwolken entstehen.

Schauer, Gewitter und kräftige Windböen sind mögliche Folgen.

Zwischen beiden Fronten liegt der Warmsektor.

Er enthält die vergleichsweise milde Luft, die vom Tiefdrucksystem nach Norden transportiert wird.

Mit zunehmender Entwicklung des Tiefs verändert sich jedoch die Anordnung der Fronten.

Die Kaltfront bewegt sich häufig schneller als die Warmfront.

Dafür gibt es mehrere Gründe. Dazu gehören die unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Tiefdrucksystems und die dynamischen Eigenschaften der beiden Fronten.

Die Kaltfront nähert sich deshalb der Warmfront zunehmend an.

Der Warmsektor wird immer schmaler.

Schließlich holt die Kaltfront die Warmfront ein.

Nun beginnt die eigentliche Okklusion.

Die warme Luft, die zuvor noch direkten Kontakt mit dem Erdboden hatte, wird zwischen den beiden kälteren Luftmassen nach oben gedrängt.

Am Boden treffen nun Luftmassen aufeinander, die beide kälter sind als die angehobene Warmluft.

Dabei entsteht eine neue Frontstruktur.

Meteorologen unterscheiden grundsätzlich zwei Arten von Okklusionen.

Bei einer Kaltfrontokklusion ist die nachfolgende Kaltluft kälter als die Luft vor der ursprünglichen Warmfront.

Die besonders kalte Luft schiebt sich unter die weniger kalte Luft auf der Vorderseite. Die Warmluft wird dabei weiter angehoben.

Bei einer Warmfrontokklusion ist dagegen die Luft vor der Front kälter als die nachfolgende Luftmasse.

Die nachfolgende, etwas weniger kalte Luft gleitet dann über die besonders kalte Luft auf der Vorderseite.

In beiden Fällen verliert der ursprüngliche Warmsektor zunehmend seinen Kontakt zum Boden.

Die Temperaturverteilung innerhalb des Tiefdrucksystems verändert sich grundlegend.

Das hat wichtige Auswirkungen auf den Energiehaushalt.

Außertropische Tiefdruckgebiete beziehen einen wesentlichen Teil ihrer Energie aus horizontalen Temperaturgegensätzen.

Diese Energie wird durch großräumige Luftbewegungen und die Umwandlung potenzieller in kinetische Energie nutzbar gemacht.

Wenn die warme Luft vom Boden abgehoben wird, verändert sich die Struktur dieser Temperaturgegensätze.

Im klassischen Entwicklungsmodell beginnt das Tief dadurch allmählich seine ursprüngliche Energiequelle zu verlieren.

Das bedeutet allerdings nicht, dass eine Okklusion automatisch zur sofortigen Abschwächung führt.

Moderne meteorologische Untersuchungen zeigen, dass sich Tiefdruckgebiete auch nach Beginn der Okklusion noch verstärken können.

Entscheidend sind unter anderem die Vorgänge in der oberen Troposphäre, die Lage des Jetstreams und die räumliche Verteilung der Temperaturgegensätze.

Besonders kräftige Tiefdruckgebiete können deshalb auch im okkludierten Stadium noch erhebliche Windgeschwindigkeiten und ausgedehnte Niederschlagsgebiete aufweisen.

Auf Satellitenbildern lassen sich reife Tiefdrucksysteme häufig an ihrer charakteristischen Wolkenspirale erkennen.

Um das Tiefdruckzentrum herum wickeln sich ausgedehnte Wolkenbänder.

Die Okklusionsfront befindet sich dabei häufig im inneren Bereich dieser spiralförmigen Struktur.

Auf Wetterkarten wird sie durch eine violette Linie mit abwechselnden Dreiecken und Halbkreisen auf derselben Seite dargestellt.

Die Symbole zeigen die Bewegungsrichtung der Front an.

Für die Wettervorhersage ist die genaue Lage einer Okklusion von großer Bedeutung.

Entlang dieser Front können länger anhaltende Niederschläge auftreten. Gleichzeitig kann es zu ausgeprägten Änderungen der Windrichtung und des Luftdrucks kommen.

Besonders komplex wird die Situation, wenn sich mehrere Tiefdrucksysteme gegenseitig beeinflussen oder ein bereits okkludiertes Tief neue Fronten entwickelt.

Dann können sich Niederschlagsgebiete verlagern, verstärken oder abschwächen, ohne dass am Boden eine klassische Warm- oder Kaltfront eindeutig zu erkennen ist.

Gerade im Herbst und Winter gehören solche Vorgänge zum typischen Wettergeschehen über dem Nordatlantik und Mitteleuropa.

Schon gewusst?

Ein Tiefdruckgebiet kann auf einer Wetterkarte bereits vollständig okkludiert erscheinen und trotzdem noch außergewöhnlich kräftig sein.

Der Grund liegt darin, dass die Atmosphäre nicht nur aus den Luftschichten unmittelbar über dem Erdboden besteht.

Auch in acht bis zwölf Kilometern Höhe laufen wichtige dynamische Prozesse ab.

Dort können starke Höhenwinde und ausgeprägte Temperaturunterschiede die Entwicklung eines Tiefdruckgebietes weiterhin beeinflussen.

Besonders interessant ist außerdem, dass der niedrigste Luftdruck nicht immer mit den stärksten Windgeschwindigkeiten zusammenfällt.

Entscheidend für den Wind ist vor allem, wie stark sich der Luftdruck über eine bestimmte Entfernung verändert.

Liegen die Isobaren – also die Linien gleichen Luftdrucks – auf einer Wetterkarte sehr dicht beieinander, deutet dies auf einen starken horizontalen Druckgradienten hin.

Unter geeigneten Bedingungen können dadurch kräftige Winde entstehen.

Ein ausgereiftes Tiefdruckgebiet mit einer ausgeprägten Okklusion kann deshalb weiterhin Sturm oder sogar Orkanböen verursachen.

Wer Wetterkarten aufmerksam betrachtet, sollte also nicht nur nach dem bekannten „T“ für Tiefdruckgebiet suchen.

Erst die Kombination aus Frontenverlauf, Isobarenabstand und Höhenströmung zeigt, wie dynamisch ein Tief tatsächlich ist.

Gerade im Herbst lohnt sich dieser Blick besonders, denn die Atmosphäre über Europa befindet sich jetzt zunehmend in einer Jahreszeit, in der sich ausgedehnte Tiefdruckwirbel besonders eindrucksvoll entwickeln können.