Bisher galten sogenannte "Megastürme", wissenschaftlich mesoskalige konvektive Systeme (MCS) genannt, als weitgehend unvorhersehbar. Diese als stärkste Stürme der Erde geltende Wetterphänomene kommen in tropischen und außertropischen Regionen in Afrika, Australien, Asien und Amerika vor und können enorme Schäden verursachen. Ein internationales Team rund um Cornelia Klein vom Institut für Atmosphären- und Kryosphärenwissenschaften der Uni Innsbruck hat nun ein Frühwarnsystem entwickelt, das die Bevölkerung bis zu sechs Stunden vor Eintreffen des Unwetters warnen kann.

Gewaltige Energiefreisetzung

Mesoskalige konvektive Systeme, die aufgrund ihres Potenzials, Unwetter zu verursachen, oft als "Megastürme" in die Schlagzeilen kommen, betreffen vor allem tropische und außertropische Regionen in Afrika, Australien, Asien und Amerika und verursachen enorme Schäden. "Megastürme können mehrere Stunden bis zu Tagen andauern und dabei Energie freisetzen, die dem österreichischen Stromverbrauch für ganze vier Jahre entspricht", erklärt Klein. "Ihre Ausdehnung erreicht häufig die Größe Tirols, wobei sie eine Entfernung von 1000 Kilometern zurücklegen können. Über 100 Millimeter Niederschläge pro Stunde sind dabei keine Seltenheit."

In der Sahelzone Afrikas haben sich solche extremen Stürme seit Mitte der 1980er Jahre aufgrund der globalen Erwärmung verdreifacht. Bisher war die Annahme verbreitet, dass diese gewaltigen, komplexen Gewitter weitgehend unvorhersehbar sind. Eine neue Studie unter der Leitung des britischen Zentrums für Ökologie und Hydrologie (UK Centre for Ecology & Hydrology – UKCEH) und in Zusammenarbeit mit der Universität Innsbruck belegt nun allerdings, dass die Bedingungen an der Landoberfläche die Richtung und Intensität von Megastürmen durchaus beeinflussen.

Trockene Böden können Stürme intensivieren

Die im Fachjournal "Pnas" präsentierten Forschungsergebnisse unterstützen die Entwicklung von Online-Tools zur besseren Vorhersage von Weg und Stärke eines herannahenden Sturms: Die bestehenden Warnsysteme in bestimmten Regionen Afrikas können somit bis zu sechs Stunden vor Eintreffen des Unwetters die Bevölkerung warnen. "Es ist bekannt, dass Hitze Gewitter mit großer Energie versorgt, aber man ging allgemein davon aus, dass sie, sobald sie sich einmal in Bewegung gesetzt haben, unabhängig von der Beschaffenheit des Bodens seien. Wir konnten nun zeigen, dass trockenere Böden die Intensität eines Sturms sogar erhöhen, was sich wiederum auf Niederschlagsmenge und Bewegungsrichtung auswirkt", sagt Klein.

Die Luft wird dabei über trockenen Böden wärmer und steigt somit leichter auf, was zusätzlich das Zusammenfließen von feuchteren Luftmassen aus der Umgebung fördert. Starke Temperaturunterschiede zur Umgebung erzeugen zudem Windzirkulationen, die es Gewittern einfacher machen, warme feuchte Luft einzusaugen. Die Stürme schlagen den Weg ein, auf dem sie diese vorteilhaften Bedingungen finden. Umgekehrt stellten die Wissenschafter fest, dass Stürme über feuchteren Böden oft sogar geschwächt wurden.

Rettendes Warnsystem

"Damit können wir erstmals anhand von satellitengestützten Beobachtungen der Oberflächenbedingungen Vorhersagen treffen, wie sich diese extrem großen westafrikanischen Stürme verhalten werden, wenn sie sich beispielsweise einer Stadt nähern", sagt Klein. Ein wirksameres Warnsystem ermöglicht es der lokalen Bevölkerung, rechtzeitig entsprechende Schutzmaßnahmen zu ergreifen.

Sturzfluten treten während der Sturmsaison zwischen Juni und September in der Sahelzone häufig auf und können schwerwiegende Folgen haben. Christopher Taylor vom UK Centre for Ecology & Hydrology betont die Bedeutsamkeit des Ergebnisses: "Das Verhaltensmuster dieser Megastürme schien undurchschaubar zu sein, aber wir haben ein überraschendes Maß an Vorhersagbarkeit gefunden: Sehr trockene Böden beeinflussten etwa die Hälfte der Stürme an ihrem Höhepunkt am späten Nachmittag oder frühen Abend. Die künftigen Fortschritte in der Satellitentechnologie werden die Genauigkeit unserer Vorhersagen noch weiter erhöhen und somit einen nachhaltigen Einfluss auf das Forschungsgebiet der Unwettervorhersage haben". (red, 19.8.2020)