Mit der Inbetriebnahme des österreichischen Blitzortungssystems ALDIS im Jahr 1992 wurde die Klimastatistik in Österreich um eine Facette erweitert. Die Gewittertätigkeit wurde zwar auch davor beobachtet und statistisch erfasst, die Genauigkeit dieser Beobachtungen litt jedoch zum einen unter der geringen Dichte des Stationsnetzes, zum anderen an der Uneinheitlichkeit der Aufmerksamkeit der Beobachter selbst. Außerdem wurde nur die Anzahl der Gewittertage pro Jahr in die Statistik aufgenommen, ungeachtet der Intensität der Gewitter. Im Klartext heißt das, dass ein Tag, an dem ein Donner gehört wurde, ebenso als Gewittertag zählte wie ein Tag mit Dutzenden Blitzen. ALDIS machte es nun möglich, für jeden Tag alle Blitze zu registrieren und räumlich zu verorten. Auf dieser räumlichen und zeitlichen Zuordnung der registrierten Blitze basiert diese Arbeit, die sich auf die Blitzaktivität in der Steiermark beschränkt und den Zeitraum von 1995 bis 2004 untersucht. Die Steiermark zählt aufgrund der Alpenrandlage zu den gewitterreichsten Regionen Österreichs, wobei auch innerhalb des Bundeslandes große Unterschiede zu erkennen sind.
Diese regionalen Unterschiede sind in dieser Arbeit ausführlich erläutert, ebenso wie allgemeine Blitzstatistiken sowie eine Auswertung der Gewitterzugbahnen in der Steiermark. Außerdem wurde versucht, den Einfluss der unterschiedlichen Luftmassen und Wetterlagen auf die Blitzhäufigkeit- und verteilung einfließen zu lassen. Die Auswertungen und
graphischen Umsetzungen wurden teils im EXCEL, teils im GIS-Programm ArcView
durchgeführt. Als sehr zeitintensiv stellte sich dabei die Auswertung der Gewitterzugbahnen heraus, da ich für diese Analyse jeden Tag des zehnjährigen Untersuchungszeitraums einzeln untersuchen musste. Ein Problem stellte auch die sehr große Datenmenge von knapp 400 000 Blitzen dar, weil dadurch die diversen Berechnungen viel Zeit in Anspruch genommen haben. Der Arbeitsaufwand brachte als Lohn doch sehr interessante Ergebnisse, die zum Großteil erwartet werden durften. Vor allem das errechnete Maximum der Blitzdichte über dem
Steirischen Randgebirge, sowie die deutliche Abnahmen gegen Nordwesten sowie gegen Südosten ist durchaus plausibel. Auch die in diesem Zusammenhang stehende Abhängigkeit der Blitzaktivität von Luftmassen und Wetterlagen liefert logische Ergebnisse: Subtropische Luftmassen bzw. gradientschwache Wetterlagen bringen am häufigsten Gewitter mit sich.
Inhaltsverzeichnis
I. Einleitung
1. Problemstellung
2. Motivation und Zielsetzung
II. Hauptteil
1. Grundlagen der Gewitterklimatologie
1.1. Definition von Gewittern
1.2. Arten von Gewittern und deren Entstehung
1.3. Blitzphysik
1.4. Blitzarten
2. Die Blitzortung in Österreich
2.1. ALDIS
2.1.1. Die Funktionsweise
3. Blitzstatistik in der Steiermark
3.1. Geschichte
3.2. Neue Möglichkeiten der Blitzstatistik durch das Blitzortungssystem ALDIS
4. Blitzstatistische Auswertungen
4.1. Blitzstatistik im Bundesländervergleich
4.2. Anzahl der Blitzentladungen im Jahresvergleich
4.3. Jahreszeitliche Verteilung der Blitzentladungen
4.4. Tagesgang der Gewittertätigkeit
4.4.1 Höhenabhängigkeit im Tagesgang der Blitzaktivität
4.4.2. Regionale Unterschiede im Tagesgang der Blitzaktivität
5. Luftmassen und Gewitter
5.1. Definition von Luftmassen
5.2. Eigenschaften von Luftmassen
5.3. Luftmassenklassifikationenen
5.3.1. Die Luftmassenklassifikation für Mitteleuropa nach GEB
5.4. Jahreszeitliche Verteilung der Luftmassen
5.5. Häufigkeit der Luftmassen im Monatsvergleich
5.6. Die Bedeutung der Luftmassen für die Gewitterentstehung
5.6.1. Eigenschaften der „gewitterträchtigsten“ Luftmassen
6. Wetterlagen und Gewitter
6.1. Das System der Ostalpinen Wetterlagen
6.2. Jahreszeitliche Verteilung der Ostalpinen Wetterlagen nach LAUSCHER
6.3. Der Einfluss der Wetterlagen auf die Gewitterentstehung
7. Blitzdichte in der Steiermark
7.1. Allgemeines zur Blitzdichte
7.2. Vorgangsweise bei der Auswertung der Blitzdaten hinsichtlich der Blitzdichte und deren graphische Umsetzung
7.3. Blitzdichtekarten
7.3.1. Verteilung der Blitzdichte in der Steiermark im Jahreszeitenvergleich
7.3.2. Verteilung der Blitzdichte in Abhängigkeit von Luftmassen und Wetterlagen
8. Mittlere jährliche Zahl der Gewittertage in der Steiermark
8.1. Vergleich der beiden Untersuchungen bezüglich der Zahl der Gewittertage
8.2. Vergleich der Verteilung der Blitzdichte mit der Verteilung der Zahl der Gewittertage
9. Zugbahnen der Gewitter in der Steiermark
9.1. Allgemeines
9.2. Vorgangsweise bei der Auswertung der Blitzdaten hinsichtlich einer Zugbahnenanalyse
9.3. Darstellungen und Auswertungen
10. Fallbeispiele für klassische Gewittertage mit ausgeprägten Zugbahnen
10.1. Fallbeispiel 29.08.2003:
10.2. Fallbeispiel 17.07.2003:
10.3. Fallbeispiel 14.06.2003:
III. Zusammenschau
IV. Quellen- und Literaturverzeichnisse
1. Literatur
2. Internet
3. Datengrundlage
Zielsetzung und Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht die Gewittertätigkeit in der Steiermark im Zeitraum von 1995 bis 2004 unter Nutzung der objektiven Daten des Blitzortungssystems ALDIS, um ein besseres Verständnis für die regionale Verteilung der Blitzdichte, die tages- und jahreszeitliche Häufigkeit sowie die Verlagerungseigenschaften von Gewittern in Abhängigkeit von Luftmassen und Wetterlagen zu gewinnen und somit Hilfestellungen für die meteorologische Prognostik zu leisten.
- Analyse der Blitzaktivität mittels ALDIS-Daten zur Überwindung subjektiver Beobachtungsfehler.
- Untersuchung der regionalen Unterschiede und der Höhenabhängigkeit der Blitzdichte.
- Einflussanalyse von Luftmassen (gemäß Klassifikation nach GEB) auf die Gewitterentstehung.
- Korrelation zwischen den ostalpinen Wetterlagen und der Blitzhäufigkeit.
- Erstellung und Auswertung von Gewitterzugbahnen als Basis für verbessertes Now-Casting.
Auszug aus dem Buch
1.3. Blitzphysik
Die folgenden Erklärungen zu den wesentlichen blitzphysikalischen Prozessen entstammen großteils der Homepage des österreichischen Blitzortungssystems ALDIS (www.aldis.at).
Die Blitzentladung hat ihren Ursprung in der elektrisch geladenen Gewitterwolke, wobei der genaue Mechanismus der Ladungstrennung innerhalb der Gewitterwolke bis heute nicht vollständig geklärt ist. Im Wesentlichen wird zwischen der mikroskopischen Ladungstrennung an den Niederschlagspartikeln und der makroskopischen Ladungstrennung innerhalb der Gewitterwolke unterschieden. Es wird davon ausgegangen, dass in der Wolke zwei Ladungszentren vorliegen, wobei in den oberen Regionen der Wolke positive Ladungen auf Eiskristallen und in den unteren Regionen negative Ladungen auf Wassertröpfchen zu finden sind. An der Wolkenuntergrenze finden sich meist noch geringe Mengen positiver Ladung.
Eine übliche Einteilung der Blitzentladungen erfolgt nach der Polarität der vom Blitz aus der Wolke abgeführten Ladung und nach der Vorwachsrichtung des Leitblitzes, der im Folgenden noch näher beschrieben wird. Diese Form der Einteilung wurde von einem der Pioniere der moderneren Blitzforschung, Prof. BERGER, vorgeschlagen. Die am ausführlichsten untersuchte Entladungsform stellt der negative Wolke-Erde Blitz (negativer Abwärtsblitz) dar, da mehr als 90% aller Blitze diesem Typus entsprechen und diese Form der Entladung daher auch für Fragen des Blitzschutzes grundlegende Bedeutung hat.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Grundlagen der Gewitterklimatologie: Dieses Kapitel definiert Gewitter als komplexe meteorologische Erscheinungen und klassifiziert diese nach ihren Entstehungsbedingungen, ergänzt durch die physikalischen Grundlagen der Blitzentstehung und -arten.
2. Die Blitzortung in Österreich: Hier wird das technische System ALDIS beschrieben, das durch IMPACT-Sensoren und den Lightning Processor die räumliche und zeitliche Erfassung von Wolke-Erde-Blitzen ermöglicht.
3. Blitzstatistik in der Steiermark: Es erfolgt ein Rückblick auf die historische Erfassung von Gewittertagen mittels Klimastationen und die Einführung der objektiven Blitzstatistik durch ALDIS.
4. Blitzstatistische Auswertungen: Dieses Kapitel präsentiert die statistische Analyse der Blitzdaten, inklusive Bundesländervergleichen, jahreszeitlichen Verteilungen und detaillierten Tagesgängen unter Berücksichtigung topographischer Gegebenheiten.
5. Luftmassen und Gewitter: Fokus liegt auf der Klassifikation der Luftmassen nach Manfred GEB und deren Korrelation mit der beobachteten Blitzaktivität in der Steiermark.
6. Wetterlagen und Gewitter: Dieses Kapitel untersucht den Einfluss der verschiedenen ostalpinen Wetterlagen auf die Gewitterentstehung, wobei insbesondere die gradientschwachen Wetterlagen hervorgehoben werden.
7. Blitzdichte in der Steiermark: Die methodische Erstellung und inhaltliche Interpretation der Blitzdichtekarten bilden den Kern dieses Kapitels.
8. Mittlere jährliche Zahl der Gewittertage in der Steiermark: Ein Vergleich zwischen den historischen Daten aus der Literatur und den modernen Blitzdaten wird hier diskutiert.
9. Zugbahnen der Gewitter in der Steiermark: Detaillierte Beschreibung der aufwendigen manuellen Analyse von Gewitterzugbahnen und deren statistische Auswertung.
10. Fallbeispiele für klassische Gewittertage mit ausgeprägten Zugbahnen: Drei ausgewählte Wetterlagen werden anhand von Prognosen, Synoptik und Analyse der Zugbahnen im Detail beleuchtet.
Schlüsselwörter
Gewitter, Blitzortung, ALDIS, Steiermark, Blitzdichte, Luftmassen, Ostalpine Wetterlagen, Gewitterzugbahnen, Blitzklimatologie, Now-Casting, Konvektion, Gewittertage, Meteorologie, Blitzphysik, Blitzentladung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Analyse der Gewitteraktivität in der Steiermark im Zeitraum von 1995 bis 2004 unter Verwendung objektiver Blitzdaten des Systems ALDIS.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Zentrale Felder sind die räumliche Verteilung der Blitzdichte, die zeitliche Häufigkeit von Gewittern, der Einfluss von Luftmassen und Wetterlagen sowie die Analyse von Gewitterzugbahnen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, neue Erkenntnisse über die Gewitterklimatologie der Steiermark zu gewinnen, um die Gewittervorhersage (Now-Casting) durch bessere statistische Erfahrungswerte zu unterstützen.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Es werden GIS-Analysen (ArcView) zur Visualisierung der Blitzdichte sowie manuelle Auswertungen von Zugbahnen auf Basis von 20-Minuten-Zeitabschnitten durchgeführt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen der Blitzphysik und Gewitterarten, die technische Funktionsweise von ALDIS und eine umfassende statistische Auswertung der Gewitter in der Steiermark.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Blitzdichte, Luftmassenklassifikation, Ostalpine Wetterlagen, Gewitterzugbahnen und Blitzklimatologie geprägt.
Warum ist das steirische Randgebirge besonders blitzanfällig?
Die hohe Blitzdichte in diesem Bereich resultiert aus orographisch bedingten Aufwindfeldern, die bei entsprechenden Luftmassenkonstellationen die Gewitterentstehung begünstigen.
Welche Rolle spielt die gradientschwache Wetterlage (G) bei Gewittern?
Sie gilt als die "Gewitterwetterlage" schlechthin, da auf Tage mit dieser Wetterlage ein überproportional hoher Anteil an Blitzentladungen entfällt.
Wie unterscheidet sich die neue Blitzstatistik von historischen Daten?
Die ALDIS-Daten sind objektiver und flächendeckender, da sie auf tatsächlichen Blitzeinschlägen basieren, während historische Daten auf subjektiven Beobachtungen von Gewittertagen beruhten.
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- Mag. Friedrich Hofer (Autor), 2006, Gewitter in der Steiermark, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/114746
