Wie Gewitter schädliche "Downbursts" hervorrufen können

Im Juli tobte ein heftiges Gewitter über Washington, D.C., beschädigte Häuser, fällte Bäume, verursachte gleißenden Regen und ließ Tausende ohne Strom zurück. Der Sturm war der schlimmste im Distrikt seit ein Derecho im Jahr 2012 über den Mittleren Westen und den Mittelatlantik fegte. War der neue Schaden das Ergebnis eines weiteren Derechos oder eines Tornados? Nein, sagten regionale Meteorologen. Diesmal war der Übeltäter ein Sturz.

Diese weniger bekannten Folgen schwerer Stürme lösten in den USA zunächst eine Katastrophe aus. In den 1980er Jahren erregte die Katastrophe öffentliche Aufmerksamkeit, als ein Flugzeug in der Nähe des Dallas-Fort Worth International Airport abstürzte und 137 Menschen starben. Die Bedrohung von Flugzeugen ist dank mehr Forschung zu diesem Phänomen und einer stärkeren Überwachung der Windgeschwindigkeiten an Flughäfen zurückgegangen. Doch diese heftigen Winde stellen immer noch eine Gefahr dar, was sich an den Schäden zeigt, die infolge schwerer Stürme entstanden sind, die in diesem Sommer die Vereinigten Staaten und Teile Europas heimgesucht haben.

Hier erfahren Sie, was Sie über Downbursts wissen sollten.

Ein Downburst ist ein Gebiet mit starken Winden, die durch einen Sturm mit stark nach unten gerichteter Luft erzeugt werden, die als Abwind bezeichnet wird. Wenn der Abwind den Boden erreicht, schlägt er auf die Oberfläche und breitet sich aus, wobei er Winde in alle Richtungen aussendet, wie ein vom Himmel fallender Wasserballon.

Jeder Sturm hat einen Abwind, der kalte Luft zum Boden und an der Oberfläche entlang schickt, sagt Charles Kuster, Forschungsmeteorologe am National Severe Storms Laboratory in Norman, Oklahoma. Damit dieser Abwind jedoch einen Abwind erzeugt, muss er eine bestimmte Geschwindigkeit erreichen. Es gibt einige unterschiedliche Schwellenwerte, aber ein gemeinsamer Indikator sind Windgeschwindigkeiten über 93 Kilometer pro Stunde (58 Meilen pro Stunde), was auch die Windgeschwindigkeit ist, die eine Warnung vor schwerem Gewitter durch den National Weather Service verdient.

Es gibt zwei Arten von Downbursts: Mikrobursts, die ein Gebiet mit einer Breite von weniger als 4 Kilometern betreffen, und Makrobursts, die ein größeres Gebiet betreffen.

Für die Entstehung von Downbursts sind zwei Dinge erforderlich: eine günstige Sturmumgebung und ein starker Abkühlungsmechanismus. Die mit der Höhe zunehmende Luftfeuchtigkeit und ein großer Temperaturunterschied zwischen dem Sturm und der Umgebung schaffen günstige Bedingungen für einen Sturm, ebenso wie eine hohe Niederschlagsmenge – die Regen- oder Hagelmenge, die von aufsteigenden Winden hochgehalten wird, die den Sturm befeuern.

Der Kühlmechanismus kann verschiedene Formen annehmen. Schmelzender Hagel oder verdunstender Regen in der Atmosphäre können die Umgebungsluft abkühlen, da diese Prozesse Energie erfordern. Djordje Romanic, Atmosphärenforscher an der McGill University in Montreal, vergleicht diesen Kühleffekt mit dem Aussteigen aus einer heißen Dusche. „Du rennst durch den Raum, um dein Handtuch zu holen, und dir ist kalt, aber du hast einfach nur warm geduscht“, sagt er. „Das ist möglich, weil Wasser verdunstet und die Verdunstung Energie verbraucht“ in Form von Wärme. Die Masse der dichten, gekühlten Luft wird schließlich zu schwer, als dass die Aufwärtswinde sie in der Luft halten könnten, und sie fällt auf die Erde, was zu einem Sturzflug führt.

Downbursts sind ein Gebiet mit starken Winden, die durch einen Sturm mit starker Abwärtsbewegung der Luft erzeugt werden und als Downdraft bezeichnet werden. Downbursts schlagen in den Boden ein und strahlen nach außen. Die Windgeschwindigkeiten bei einem Sturm können mit denen eines schwachen Tornados mithalten.

Downbursts erfordern jedoch keinen Regen. Während „nasse“ Regenausbrüche im Süden der USA häufig vorkommen, kommt es in weniger feuchten westlichen Bundesstaaten häufiger zu „trockenen“ Regenausbrüchen. In bestimmten Fällen verdunstet Regen in der trockenen Atmosphäre, bevor er auf den Boden trifft, und kühlt so die Luft im Inneren des Sturms ab.

Wenn es zu einem Wolkenbruch kommt, führen die betroffenen Anwohner den Schaden oft auf einen Tornado zurück – und man könnte diesen Fehler verzeihen. Downbursts können Winde erzeugen, die etwa so stark sind wie ein schwacher Tornado, sagt Romanic. Aber hier enden die Parallelen. Die charakteristische Trichterwolke eines Tornados erfordert eine starke Windscherung – Änderungen der Windgeschwindigkeit oder -richtung in verschiedenen Höhen –, um ihre Rotation anzutreiben. Im Gegensatz dazu ist bei Downbursts eine geringe Windscherung erforderlich, um den Klumpen hochstehender, kühlerer Luft nicht auseinanderzureißen.

Auch die Schadensmuster unterscheiden sich zwischen den beiden, sagt Mark Rose, Meteorologe beim National Weather Service in Nashville. Die rotierenden Winde eines Tornados wirbeln Trümmer herum, während die geradlinigen Winde eines Downbursts dazu neigen, Schäden in einer einzigen Richtung zu verursachen.

In jedem Gebiet, in dem es zu Gewittern kommt, kann es zu einem Sturzregen kommen, obwohl nicht jeder Sturm diese starken Winde erzeugt, sagt Kuster. Da sich Downbursts „schnell entwickeln und schnell wieder abklingen“, sagt er, können die schädlichen Winde ohne oder ohne Vorwarnung zuschlagen.

Stürme mit dem Potenzial, Downbursts zu erzeugen, können mit dem Radar erkannt werden, das den Standort und die ungefähre Geschwindigkeit der stärksten Winde eines Sturms anzeigt, sagt Rose. Da das Radargitter jedoch größer ist als bei einem typischen Downburst, sei es schwierig, genau vorherzusagen, wann und wo ein Downburst zuschlagen wird, sagt Romanic. Die meisten gemeldeten Downbursts seien Mikrobursts, berichteten er und seine Kollegen in Weather and Climate Extremes im Jahr 2022.

Das National Severe Storms Laboratory untersucht eine Art Radartechnologie namens Phased-Array-Radar, die Anzeichen eines bevorstehenden Downbursts erkennen könnte, Minuten bevor der Downburst seine maximale Intensität erreicht, was den Menschen im betroffenen Gebiet möglicherweise ein paar zusätzliche Momente zur Vorbereitung geben könnte.

Es ist schwer zu sagen. Berichte über Downbursts haben im Laufe der Jahre zugenommen, Romanic warnt jedoch davor, dass ein Großteil dieses Anstiegs auf Verbesserungen bei der Radarerkennung und auf das größere Schadenspotenzial mit dem Wachstum der Städte zurückzuführen sein könnte. Unter Berücksichtigung dieser Faktoren habe es seit den 1990er Jahren keinen signifikanten Anstieg der Downbursts gegeben, sagt er.

Das heißt aber nicht, dass zusätzliche Hitze keinen Einfluss auf Downbursts hat. Alles, was die Energie eines Sturms erhöht, erhöht die Wahrscheinlichkeit schwerer Winde, sagt Kuster. Dazu gehören höhere Temperaturen und mehr Luftfeuchtigkeit. Wenn die Sommer heißer werden, könnte es auf dem Planeten zu mehr Stürmen kommen, die das Potenzial haben, Ausbrüche zu verursachen, vermuten Forscher.

Kuster betont vorerst, dass Downbursts zwar nicht so häufig wie ein typisches Gewitter oder so bekannt wie ein Tornado seien, aber dennoch gefährlich seien. „Downbursts sind ernst. Warnungen vor schweren Gewittern sind ernst“, sagt er. „Wenn Sie also unter der Gefahr eines schweren Gewitters stehen, stellen Sie sicher, dass Sie Schutz suchen.“

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