Unwetter am

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1 Hagelabwehr der Region Stuttgart Hagelunwetter am 28 Juli 2013

2 Unwetter am Das Hagelunwetter am 28. Juli 2013 richtete in Baden-Württemberg entlang des Albtraufs Hagelschäden in Millionenhöhe an. Im Rems- Murr-Kreis konnte durch die Hagelabwehr größere Schäden vermieden werden. Diese Tatsache erweckte großes Interesse in den betroffenen Kreisen. Zur Verdeutlichung der Geschehnisse dieses Tages veranlasste der Rems-Murr-Kreis eine Analyse dieser Unwetter durch Herrn Kasparek, Pilot der Hagelabwehr der Region Stuttgart, und Herrn Dr. Gysi, Radar Info Karlsruhe. Ein Vergleich der geimpften und ungeimpften Gewitterwolken ermöglicht die Funktionsweise und Auswirkung der Hagelabwehr aufzuzeigen. 2

3 Analyse des Unwetters am Am sind über Süddeutschland zwei sehr starke n hinweggezogen. Die südliche ist von Reutlingen/Tübingen über Kirchheim, Richtung Göppingen gezogen und hat auf diesem Weg Hagelschäden in Höhe von ca. 1,2 Milliarden angerichtet. Der Hagel in dieser erreicht eine Korngröße von über 5 cm. Die nördliche ist von Sindelfingen über Ludwigsburg, Backnang, Richtung Schwäbisch Hall gezogen und hat auf diesem Weg nur kleinkörnigen Hagel in der Größe von ca. 1 cm entwickelt. Beide n waren zu Beginn Ihrer Entstehung in der Größe und Stärke durchaus vergleichbar. Die nördliche wurde schon während der Entstehung von zwei Hagelabwehrflugzeugen geimpft. Die auf den folgenden Folien zu sehenden Radarbilder zeigen die Wettersituation und das Ergebnis des Einsatzes der Hagelabwehrflugzeuge am zwischen 17 und 18 Uhr. 3

4 Definition Kenngrößen Reflektivität: Die Reflektivität ist ein Maß für den Rückstreuquerschnitt von sämtlichen Niederschlagsteilchen, die sich im Radarstrahl befinden. Sie ist umso größer, je mehr und je größere Teilchen (Regentropfen, Hagelkörner, usw.) in der Luft enthalten sind. Die Reflektivität wird meist in der logarithmischen Einheit dbz angegeben, wobei db das übliche Kürzel für Dezibel ist und Z für Reflektivität steht. Eine Erhöhung um 10 dbz entspricht also eine Verzehnfachung der Reflektivität, eine Erhöhung um 30 dbz einer Vertausendfachung. Ab einer Reflektivität von 55 dbz kann kleinkörniger Hagel am Boden auftreten, und ab 60 dbz muss mit großem Hagel gerechnet werden. Vertikale Ausbreitung: Je größer die vertikale Ausdehnung eines Gewitters ist, desto stärker und gefährlicher ist es. Wenn sich dabei das Reflektivitätsmaximum im oberen Drittel des Gewitters befindet, ist das Gewitter im Stadium der Entwicklung und kann sich noch verstärken, sinkt das Reflektivitätsmaximum in Richtung Boden, ist das Gewitter am abklingen. 4

5 Radarbilder Datum: Uhrzeit: 17 Uhr Nördliche : Beide Hagelabwehr - Flugzeuge sind um 17:04 Uhr am Flughafen Stuttgart gestartet und haben ab 17:07 damit begonnen die zu impfen. Die Position der Pfeile zeigt den Bereich an, an dem die Flugzeuge sich während des Einsatzes befunden haben. Beide Flugzeuge sind permanent an der auf und ab geflogen (zwischen den zwei Pfeilspitzen. 5

6 Radarbilder Nördliche Vertikale Ausdehnung Datum: Uhrzeit: 17:10 Uhr Reflektivität in dbz Nördliche In der Zwischenzeit wachsen beide n bedrohlich stark an. Beide Zellen haben eine vertikale Ausdehnung von über 12 km. Der Bereich mit maximaler Reflektivität liegt in einer Höhe zwischen 5 und 9 km und hat bereits die bedrohlich starke Reflektivität von über 55 dbz. Südliche Südliche 6

7 Radarbilder Datum: Uhrzeit: 17:20 Uhr Nördliche Reflektivität in dbz Südliche Die Entwicklung der nördliche ist in der vertikalen Ausdehnung leicht rückläufig. Hier ist bereits der erste Erfolg des Hagelabwehr- Einsatzes sichtbar. Die südliche kann sich ungehindert weiter entwickeln. Es sind bereits einzelne Bereiche sichtbar in denen die Reflektivität über 60 dbz reicht. Starker großkörniger Hagel beginnt sich zu bilden. 7

8 Radarbilder Datum: Uhrzeit: 17:30 Uhr Nördliche Südliche Die nördliche bleibt von ihrer vertikalen Ausdehnung und Reflektivität her nahezu konstant, während die südliche sich weiter zu einem Superzellengewitter entwickelt. Es beginnen sich sehr große Hagelkörner zu entwickeln die beträchtlichen Schaden anrichten. Zu diesem Zeitpunkt sind die beiden Hagelabwehrflugzeuge knapp 30 Minuten im Einsatz. 8

9 Radarbilder Datum: Uhrzeit: 17:40 Uhr Nördliche Südliche Die nördliche ist weiterhin konstant und insgesamt viel kleiner als die südliche. In der südlichen ist in der Zwischenzeit der Bereich mit einer Reflektivität von über 60 dbz stark vergrößert. Es bilden sich weiterhin sehr große Hagelkörner die einen beträchtlichen Schaden anrichten. 9

10 Radarbilder Datum: Uhrzeit: 17:50 Uhr Nördliche Beide n wandern weiter in Richtung Nordosten ohne sich in Form und Struktur wesentlich zu verändern. Südliche 10

11 Radarbilder Datum: Uhrzeit: 18 Uhr Nördliche Die nördliche schwächt sich jetzt deutlich ab und zieht aus dem Schutzgebiet hinaus. Beide Hagelabwehr - Flugzeuge stellen den Betrieb ein. Die südliche zeigt kaum Änderungen in der Größe und Stärke. Südliche 11

12 Radarbilder Datum: Uhrzeit: 18:30 Uhr Nördliche Die nördliche verstärkt sich nach dem Abzug der Hagelabwehrflugzeuge wieder. Das ist ein weiteres Indiz dafür, dass der Einsatz der Hagelabwehr erfolgreich war. 12

13 Wirkungsprinzip Hagelabwehr Wie entsteht Hagel : Gewitter sind in der heißen Jahreszeit mächtige Kraftwerke. Sie saugen feuchte und warme Luft an und transportieren sie in große Höhen. Während es am Erdboden oft 30 Grad und mehr hat, beträgt die Temperatur in 7-8 km Höhe minus 20 bis minus 25 Grad. Werden nun kleine Tröpfchen und Wasserdampf mit dem Aufwind in diese Höhe gerissen, gefrieren sie blitzschnell zu Eiskügelchen und der Wasserdampf beginnt, sich an die bestehenden Eisteilchen anzulagern. Durch den Aufwind werden die Teilchen so lange oben gehalten, bis sie schwer genug sind um auszufallen. Je stärker der Aufwind, desto länger kann das Eiskorn wachsen. Prävention : Die angewandte, präventive Hagelabwehrmethode beruht darauf, dass in hagelträchtigen n zu den natürlich vorhandenen Kristallisationskernen zusätzlich eiskeimfähige Partikel (Silberjodid) in großer Zahl eingebracht werden. Durch die große Anzahl Partikel, an die sich der verfügbare Wasserdampf anlagern kann, wird die Bildung von großen Hagelkörnern unterdrückt. Es entstehen insgesamt zwar viel mehr, aber dafür kleinerer Hagelkörner. Im günstigsten Fall schmelzen diese auf ihrem Weg zum Boden und treffen dort als schwere Wassertropfen bzw. als eine weiche, schneematschartige Struktur auf. 13

14 Die Technik Das Flugzeug Partenavia P68 wurde für die Hagelabwehr umfassend umgebaut. Die Tragflächen wurden entsprechend verstärkt und es wurde ein Gewitterradar und ein Kräfte- Beschleunigungsmesser (G-Meter) eingebaut. Des Weiteren wurden zwei Generatoren jeweils am äußeren Ende unter den Tragflächen angebaut. In diesen Generatoren wird das Silberjodid Aceton Gemisch verbrannt. Die Generatoren werden vom Flugzeug-Cockpit aus gestartet und geregelt. Das Flugzeug und die Generatoren besitzen eine Zulassung zur Hagelabwehr durch die Zulassungsbehörden. 14

15 Der Wetterdienst Der Wetterdienst spielt eine zentrale Rolle bei der Planung und Durchführung der Einsätze. Täglicher Wetterbericht: Jeden morgen gegen 07:30 Uhr erfolgt ein detaillierter Wetter- Bericht von Südwest-Wetter aus Karlsruhe, der das zu erwartende Wettergeschehen am Tage beschreibt und bei kritischem Wetter die Bereitschaft der Piloten anordnet. Die Auswertungs-und Überwachungssoftware von Radar-Info aus Karlsruhe liefert jederzeit aktuelle Daten über das Wettergeschehen. Die Piloten leiten aus diesen Informationen ihrer Einsatzstrategie ab. 15

16 Die Auswertungs- und Überwachungssoftware Vertikale Ausbreitung: Je größer die vertikale Ausdehnung eines Gewitters ist, desto stärker und gefährlicher ist es. Wenn sich dabei das Reflektivitätsmaximum im oberen Drittel des Gewitters befindet, ist das Gewitter im Stadium der Entwicklung und kann sich noch verstärken, sinkt das Reflektivitätsmaximum in Richtung Boden, ist das Gewitter am abklingen. n Vertikale Höhenprofil Ausbreitung Reflektivität in dbz Vertikale Ausbreitung Reflektivität: Die Reflektivität ist ein Maß für den Rückstreuquerschnitt von sämtlichen Niederschlagsteilchen, die sich im Radarstrahl befinden. Sie ist umso größer, je mehr und je größere Teilchen (Regentropfen, Hagelkörner, usw.) in der Luft enthalten sind. Die Reflektivität wird meist in der logarithmischen Einheit dbz angegeben, wobei db das übliche Kürzel für Dezibel ist und Z für Reflektivität steht. Eine Erhöhung um 10 dbz entspricht also eine Verzehnfachung der Reflektivität, eine Erhöhung um 30 dbz einer Vertausendfachung. Ab einer Reflektivität von 55 dbz kann kleinkörniger Hagel am Boden auftreten, und ab 60 dbz muss mit großem Hagel gerechnet werden. 16

17 Ablauf der Hagelbekämpfung 07:30 Uhr Der Wetterbericht ordnet Bereitschaft an aufgrund von starken Gewittern mit Hagel im Tagesverlauf aus Westen. 15:30 Uhr Auf der Auswertungs- und Überwachungssoftware sind die starken Gewitter aus Westen schon zu sehen. 15:50 Uhr Der Schwellwert für den SMS Mitteilungsdienst ist erreicht. Erste Nachrichten werden verschickt. 16:10 Uhr - Die Piloten machen die Einsatzflugzeuge startklar. 16:30 Uhr - Die Gewitter nähern sich dem Überwachungsgebiet so dass ein Start in Kürze zu erfolgen hat. 16:50 Uhr - Der Schwellwert für einen Start ist erreicht. Entsprechende SMS Nachrichten werden versendet. 17:04 Uhr - Die Einsatzflugzeuge starten. 17:07 Uhr - Die Rauchentwickler sind gezündet und die Flugzeuge bewegen sich in der Aufwind- Zone vor dem Gewitter. 17:20 Uhr - Die Gewitterzone erreicht zusammen mit den Einsatzflugzeugen das Schutzgebiet. 17:30 Uhr - Großflächiger starker Regen setzt ein. Ggf. sind kleine Hagelkörner bis ca. 1 cm Größe dabei. 17:50 Uhr - Die Gewitterfront verlässt das Schutzgebiet im Nordosten. Die Einsatzflugzeuge beenden den Einsatz. 18:06 Uhr - Die Flugzeuge landen nach einem erfolgreichen Einsatz am Flughafen. 17

18 Wirksamkeit der Methode Es gibt verschiedene Studien über die Wirksamkeit Hagel mit Luftfahrzeugen abzuwehren: Wissenschaftliche Begleituntersuchung der Hagelabwehr in der Region Stuttgart von Prof. Dr. Klaus D. Beheng, Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe Hail suppression program, Alberta, CANADA Dieses Programm wird komplett von den Versicherungen finanziert. Es gibt nachvollziehbare Belege über den Erfolg des Programms. Studie von T.W. Krauss, J.R. Santos / Atmospheric Research 71 (2004) Die österreichische Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik hat zwischen 1981 und 2000 eine langfristige Studie durchgeführt. Die Auswertungen zeigen eine Hagelschadensminderung um bis zu 40 %. Untersuchungen in North Dakota, USA. Studie von Dennis (1990) 18