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Der Vorderrand einer kühleren Luftmasse - Kaltfront

Kaltfront

Der Vorderrand einer kühleren Luftmasse

Kaltfront über dem Meer
Inhalt

Eine Kaltfront wird als der Vorderrand einer kühleren Luftmasse definiert. Sie verlagert sich als Front vorwärts und trifft auf wärmere Luft, die sie nachfolgend ersetzt. Nicht selten geht dieser Luftmassenwechsel mit viel Wind und Regengüssen, Schneefällen oder Hagel einher.

Was ist eine Kaltfront?

Mit Kaltfronten verbindet man oftmals Wetterumschwünge. Dabei kühlt es deutlich ab und die Luft kommt meist vom Meer her.

Wenn die Luft über ein großes Gebiet hinweg die gleiche Temperatur hat, spricht man von einer Luftmasse. Demnach gibt es also warme und kalte Luftmassen, die entweder trocken oder feucht sind. Sobald eine kalte Luftmasse in Bewegung kommt und in Richtung Warmluft fortschreitet, formiert sich eine Kaltfront.

Tief mit Warm- und KaltfrontEin Tief zieht südostwärts mit seinen Wetterfronten. Die rote Linie mit den Halbkreisen stellt die Warmfront dar, die blaue Linie mit den Zacken ist eine Kaltfront.

Die kalte Luft unterwandert die warme Luft, schiebt diese nach oben und ersetzt sie schließlich in Bodennähe. Eine Kaltfront ist also die vordere Seite einer sich vorwärts bewegenden kühleren Luftmasse. Bevor diese ankommt, fällt der Luftdruck. Dabei entstehen große Wolkentürme, die Niederschläge meist in Form von Schauern oder Gewittern bringen. Sobald die Temperaturen zurückgegangen sind, ist die Kaltfront durchgezogen.

Prinzip einer Kaltfront und WarmfrontDie kalte Luft schiebt sich unter die wärmere, davor liegende Luft. Eine Kaltfront entsteht. Bei einer Warmfront gleitet die warme Luft auf die kalte.

Eine Kaltfront kann einerseits ein regional begrenztes Gebiet überqueren, sie kann andererseits auch eine Länge von mehreren Hunderten bis Tausenden Kilometern aufweisen. Manche Fronten sind kaum wetteraktiv und bringen lediglich ein paar Regenschauer. Andere können für turbulentes Wetter sorgen.

Nachfolgend stellt sich die Wetterlage grundlegend um. Die Kaltfront selbst ist jedoch nur der einleitende Teil, denn verantwortlich ist vielmehr das dazugehörige Tiefdruckgebiet. Dieses stellt die Weichen für das Wetter der nächsten Stunden und Tage.

Wie entsteht eine Kaltfront?

Kaltfront TiefdruckgebietDer typische Durchzug eines Tiefdruckgebiets: Der Warmfront (rote Linie mit Halbkreisen) folgt in der Regel eine Kaltfront (blaue Linie mit Zacken).

Eine Kaltfront entsteht zwischen einem Hochdruckgebiet und einem Tiefdruckgebiet. Der Druckunterschied zwischen ihnen verursacht einen Fluss von Kaltluft vom hohen zum tiefen Druck. Je größer der Druckunterschied ist, desto mehr und desto schneller setzt sich die Luft in Bewegung. Daraus kann sich eine Front mit mehreren hundert Kilometern Breite formieren.

Die nachfließende Luft aus dem Hochdruckgebiet presst die "Vorderfront" zusammen. Sie schiebt sich dann keilförmig unter die Warmluft und hebt diese an. Kaltfronten werden gewöhnlich von Niederschlägen begleitet, weil sie die Luft so weit abkühlen, dass die enthaltene Feuchtigkeit kondensiert.

	Die kalte sich vorschiebende Luft presst die davor liegende Luft zusammen. Die Luft wird zum Aufsteigen gezwungen, Wolken und Schauer entstehen.Die kalte sich vorschiebende Luft presst die davor liegende Luft zusammen. Die Luft wird zum Aufsteigen gezwungen, Wolken und Schauer entstehen.

Unter bestimmten Bedingungen kann Kaltluft auch auf die Warmluft aufgleiten und diese dann durchmischen und auskühlen. Oftmals fallen die Niederschläge dann schwach aus.

Die Kaltfronten sind keine scharfen Trennungslinien zwischen den Luftmassen, wie Forscherinnen und Forscher vor wenigen Jahrzehnten herausgefunden haben. Die Fronten sind eher mehrere Kilometer breite Übergangszonen. Ein typisches Kennzeichen ist die scharf abgeschnittene Rückseite, die in Satellitenbildern sehr gut zu erkennen ist.

Kaltfronten im Sommer

Oftmals gehen Kaltfronten im Sommer mit kräftigen Schauern und Gewittern einher.Oftmals gehen Kaltfronten im Sommer mit kräftigen Schauern und Gewittern einher.

Vor einer Kaltfront erwärmt sich die Luft in der Regel stark. Sobald die Kaltfront ankommt, wird die Luft quasi umgelagert und es bilden sich durch diese Labilisierung kräftige Schauer und Gewitter, mitunter sind Böen in Sturmstärke dabei. Hinter der Kaltfront dreht der Wind markant auf West bis Nordwest. Zudem steigt der Luftdruck deutlich an, Temperatur und Taupunkt gehen dagegen zurück.

Kaltfronten im Winter

Im Winter trifft oftmals milde Meeresluft auf ausgekühlte, kältere Luftmassen. Nach Durchzug der Kaltfront steigt die Temperatur an.

Wie erkennt man Kaltfronten?

Cumulswolken bandartig angeordnetVor allem im Sommerhalbjahr sind Kaltfronten an dunklen Cumulus-Wolken zu erkennen, die sich bandartig anordnen. Sie gehen dann mit Regengüssen und Gewittern einher.

Von vorne betrachtet ähnelt eine Kaltfront einer riesigen Walze aus dunklen, niedrig hängenden Wolken. Diese bewegen sich normalerweise mit Geschwindigkeiten von 30 bis 80 Stundenkilometer vorwärts.

Wenn sie ankommt, bedeckt sie den Himmel rasch und verringert das Tageslicht beträchtlich. Im Sommer können die Wolken sehr dunkel erscheinen und das Sonnenlicht beinahe verschlucken. Oft wirkt die Lichtstimmung wie in der Dämmerung.

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Aus warm wird kalt: Bei einer Kaltfront schiebt sich kühle, schwerere Luft unter die vor ihr liegende Warmluft. Dabei wird die warme Luft kräftig angehoben. In der Folge entwickeln sich hoch reichende Wolken.

An folgenden Punkten erkennt man den Durchzug einer Kaltfront:

  • Ein zyklonaler Windsprung, also gegen den Uhrzeigersinn auf der Nordhalbkugel - meist von Süd bis Südwest auf West bis Nordwest

  • Der Luftdruck steigt an.

  • Die Temperatur am Boden geht zurück, Ausnahme bei maskierten Kaltfronten.

  • Der Taupunkt geht zurück, die Luft wird trockener und klarer.

  • Die Wolken lockern auf.

  • Die Sicht wird besser.

Nach dem Durchzug des Warmsektors eines Tiefdruckgebiets lösen sich die Schichtwolken allmählich auf und die Niederschläge klingen ab. Während das Thermometer einen sprunghaften Anstieg der Temperatur um einige Grad anzeigt, fällt aber der Luftdruck weiter. Der Wind springt plötzlich um und weht nun recht heftig aus westlicher Richtung. Dann ist gerade die Kaltfront angekommen.

Oftmals ziehen mit der Kaltfront hoch aufgetürmte dunkle Haufenwolken (Cumulonimbus) heran, die plötzlich großtropfige Regengüsse oder Schneeschauer sowie kräftige Böen im Gepäck haben. Im Sommer entladen sich häufig starke Gewitter. Der Luftdruck steigt sprunghaft an und die Temperatur kann um einige Grade zurückgehen. Doch schon bald flaut der westliche Wind ab. Außerdem lassen die Schauer und Gewitter nach.

Welche Wolken gibt es bei einer Kaltfront?

Haufenwolken sind typische bei aufziehenden Kaltfronten.Haufenwolken sind typisch bei aufziehenden Kaltfronten.

Die Kaltluft prescht meist wegen ihrer größeren Zuggeschwindigkeit gegen die Warmluft vor und hievt diese nach oben. Rasch kondensiert der Wasserdampf bis in die höhere Troposphäre. Deshalb bilden sich bevorzugt hoch reichende Cumulus- und Cumulonimbus-Wolken, die im mittelhohen Niveau oftmals ausgedehnten Altocumulus-Wolken folgen.

Schon gewusst?

Oft sind die Wolken direkt an einer Kaltfront in einem mehreren Hunderte Kilometer langen Wolkenband angeordnet.

Wolken hinter einer Kaltfront

Die typischen Abrisskante hinter einer Kaltfront.Die typische Abrisskante hinter einer Kaltfront.

Hinter der Kaltfront sinkt die kältere Luft ab, dadurch lockern die Wolken immer mehr auf. Oftmals ist eine Abrisskante zu beobachten. Sie gleicht einer scharfen Kante, bei der die Wolken einen wie mit einem Messer abgeschnittenen geradlinigen Schnitt aufzeigen.

Doch die Kaltluft erwärmt sich am Boden nach einem gewissen Abstand zur Wetterfront wieder, die Luft steigt auf und es entstehen mitunter neue hoch reichende Quellwolken, die Schauer hinterlassen oder sogar zu Gewittern auswachsen.

Die Kaltfront in der Wetterkarte

Auf Wetterkarten sind – ausgehend von den Tiefdruckgebieten – viele Fronten eingezeichnet. Warmfronten werden durch rote Linien mit Halbkreisen gekennzeichnet, Kaltfronten durch dicke blaue Linien mit Zacken. Mehr dazu erfahren Sie in diesem Video:

Was zeigt eine Wetterkarte?

Welche Arten von Kaltfronten gibt es?

Kaltfronten können unterschiedlich stark sein. Dies hängt von der Höhenströmung, von der Jahreszeit und von den Luftmassen ab. Kaltfronten werden auch nach dem Strömungsverhalten der kalten Luft gegenüber der warmen Luft unterschieden. Im Sommer, wenn die Luft stark aufgeheizt ist, kann eine Kaltfront die Luftschichten durcheinanderbringen. Dies verursacht mitunter starke Gewitter, die die Spannung in den Luftmassen anschließend abbauen.

Was ist eine maskierte Kaltfront?

Hinter einer maskierten Kaltfront fließt mildere Meeresluft ein. Die davor liegende Kaltluft ist besonders in Senken und Tälern spürbar kälter.Hinter einer maskierten Kaltfront fließt mildere Meeresluft ein. Die davor liegende Kaltluft ist besonders in Senken und Tälern spürbar kälter, auf den Höhen dagegen milder.

Normalerweise wird es, wenn eine Kaltfront durchzieht, spürbar kälter. Doch nicht selten fließt hinter einer Kaltfront mildere Luft ein. Eine solche Wetterlage ist typischerweise nach winterlichen Hochdrucklagen zu beobachten.

Zuvor haben sich weiträumig flache Kaltluftseen über Tage oder Wochen gesammelt. Inversionswetterlagen fördern solche Kaltluftseen. Außerdem verhindern Nebel und Hochnebel zusätzlich die Durchmischung der Luft. Bodennah kann sich die Luft wegen der fehlenden Sonneneinstrahlung nicht erwärmen.

Die Kaltfront räumt diese Kaltluftseen aus. Es handelt sich zwar auch um Kaltluft, die vom Meer her frisch einströmt, sie ist aber am Boden vergleichsweise milder als die "alte" Kaltluft. Daher rührt der Name "maskierte Kaltfront".

Dafür bläst sie die milde Luft in der Höhe weg, die sich bei Inversionen festgesetzt hat. Deshalb wird es in zunehmender Höhe wieder kälter und der zähe Nebel oder Hochnebel verschwindet.

Allerdings verlieren maskierte Kaltfronten schnell an Kraft, sobald sie mit der frischen Luftmasse auf Kaltluftseen treffen. Die eintreffende neue Luftmasse kühlt sich weiter ab. Die Energie wird dadurch immer mehr aufgezehrt. Weil der Temperaturgegensatz abnimmt, schwächt sich der Niederschlag ab. Die Kaltfront verhungert sprichwörtlich.

Was ist eine Höhenkaltfront?

Wenn sich die Luft nur in den höheren Luftschichten abkühlt, spricht man von einer Höhenkaltfront.

Was ist eine Ana-Kaltfront?

so funktioniert eine Ana-FrontIm Fall der Anafront ist das Aufgleiten der Warmluft über weite Partien der Frontfläche der dominierende Vorgang.

In der Regel schiebt sich die kalte Luft wegen ihrer größeren Dichte aktiv keilförmig unter die Warmluft, die nach und nach gehoben wird und damit passiv auf die Kaltluft aufgleitet. Dabei strömt die Luft zusammen. Die warme und feuchte Luft wird gezwungen aufzusteigen und es bilden sich Wolken und Niederschlag.

Diese Art von Kaltfronten bezeichnet man auch als aktive Kaltfronten oder Ana-Kaltfronten (griech.: "ana" - "hinauf") oder manchmal auch Aufgleitfronten. Die Warmluft bewegt sich relativ auf die Kaltluft zu.

Wolken bei einer Ana-Kaltfront

Kräftiges Gewitter vor der eigentlichen KaltfrontOft gibt es schon kurz vor Ankunft einer Ana-Kaltfront kräftige Schauer oder Gewitter, wie hier am Chiemsee. - Bild: Silvia Schier via WetterMelder Deutschland

Durch die Bodenreibung ist die Ana-Kaltfront bis in rund zwei Kilometer Höhe sehr steil angeordnet. Daher fallen die Niederschläge oder Gewitter hier schon vor der Front. Man spricht auch von präfrontalen Niederschlägen. In manchen Fällen eilt die Ana-Kaltfront in der Höhe sogar ein wenig voraus, dann liegt kalte Luft über warmer.

Die kalte und damit dichte und schwere Luft hat den Drang, sich unter die darunterliegende warme Luft zu lagern. Das führt zu starken Ab- und Aufwinden. Die Hebung der Warmluft erreicht in diesen Gebieten mitunter enorme Werte. Dadurch entstehen kräftige Schauer oder auch Gewitter.

Unmittelbar vor einer Ana-Kaltfront formieren sich Cumulonimbus-Wolken.Unmittelbar vor einer Ana-Kaltfront formieren sich Cumulonimbus-Wolken.

Im Bereich einer Ana-Kaltfront nehmen die Windgeschwindigkeiten mit der Höhe ab. Direkt vor der Kaltfront steigt die Luft am stärksten auf, weil dort die atmosphärische Schichtung regelrecht durcheinandergewirbelt wird. Die Vertikalbewegungen sind im Bereich der Front stark, sodass sich häufig zur Bodenfront ein wenige Kilometer breites Band mit kräftigen Niederschlägen formiert. Typisch sind Cumulonimbus-Wolken.

Nach Passage der Kaltfront ziehen in der Regel noch ausgedehnte stratiförmige Wolken vorüber. Sie bringen noch etwas Regen oder Schnee.Nach Passage der Kaltfront ziehen in der Regel noch ausgedehnte stratiforme Wolken vorüber. Sie bringen noch etwas Regen oder Schnee.

Ist die Front durch, folgen unmittelbar danach meist noch ausgedehnte stratiforme Wolken mit wiederholten schwachen bis mäßigen Niederschlägen, wie zum Beispiel Nimbostratus-Wolken oder Altostratus-Wolken. Zudem fällt der Niederschlag in die einfließende Kaltluft, wo die Verdunstung der Regentropfen oder Schneeflocken zur weiteren Abkühlung führen.

Hinter der Bodenfront sinkt die Luft rasch ab und wird dadurch trockener, die Vertikalbewegungen werden immer schwächer. Die Niederschläge fallen schwach bis allenfalls mäßig aus.

Rückseitenwetter KaltfrontHinter einer Kaltfront stellt sich sogenanntes Rückseitenwetter ein. Es bilden sich Cumulus-Wolken, die noch einzelne Schauer bringen.

Das typische Rückseitenwetter ist erst weit hinter dem Regengebiet zu beobachten, wenn die Kaltluft hoch reichend genug ist.

Jetstream steuert Ana-Kaltfront

Ausgelöst werden Ana-Kaltfronten durch die Lage des Jetstreams. Dieser steuert und verstärkt das Tief, das sich erst kürzlich entwickelt hat. Dieses Starkwindband erstreckt sich fast parallel zur Kaltfront und zur aufgleitenden Warmluft an der Front.

Durch die relativ langsame Verlagerung wird sie im Englischen auch als „Slow Moving Front“ oder nach Bergeron (1928) als Kaltfront erster Art bezeichnet.

Schon gewusst?

Ana-Kaltfronten sind im Sommerhalbjahr häufiger als im Winter.

Was ist eine Kata-Kaltfront?

Das passiert bei einer Kata-Kaltfront.Bei einer Kata-Kaltfront bildet sich oftmals nur ein sehr schmales Band mit wenigen hohen Wolken aus. Eine trockene Oberströmung schiebt die vor der Front liegende Luft weg.

Neben der Ana-Kaltfront gibt es noch die Kata-Kaltfronten (griech.: "kata" – hinab). Dabei gleitet die Warmluft in der mittleren Troposphäre relativ zur einfließenden Kaltluft ab. Diese Arten von Kaltfronten nennen sich deshalb passive Kaltfronten, selten auch Abgleitfronten.

Ursache der hinabsinkenden Warmluft ist eine trockene Oberströmung, die sich aktiv gegen diese drückt und sie umlenkt. Die Warmluft bewegt sich somit relativ zur Frontverlagerung von der Kaltfront weg und sinkt relativ zur Kaltluft ab. Dabei wird das Aufsteigen der Warmluft durch das Absinken der kälteren und trockenen Luft verhindert. Entsprechend ist die Wolkenbildung eingeschränkt.

Bei einer Ana-Kaltfront sind die Haufenwolken nicht besonders hochreichend.Bei einer Ana-Kaltfront sind die Haufenwolken nicht besonders hoch reichend.

Wolken bilden sich hauptsächlich vor der Front. Deshalb geht der Niederschlag vornehmlich vor der Kaltfront nieder, er fällt also in die Warmluft. Er ist gleichmäßig und großflächig angeordnet.

Außerdem formieren sich unmittelbar an der Front vermehrt Cumulos-Wolken, die jedoch nicht besonders hoch reichend sind. Das liegt daran, dass sich hier die trockene und kalte Höhenluft über die von der Kaltfront angehobene Warmluft schichtet. Sie verhindert so deren weiteren Aufstieg.

Vielmehr wird die feuchte Warmluft in Zugrichtung der Front abgelenkt und letztendlich wieder zu Boden gedrückt. Meist endet die Wolkenobergrenze in 3 bis 5 Kilometer Höhe. Im Gegensatz zur Ana-Kaltfront kondensiert nur relativ wenig Luftfeuchte.

Der Niederschlag geht vornehmlich vor der Kata-Kaltfront nieder.Der Niederschlag geht vornehmlich vor der Kata-Kaltfront nieder.

Da die trockene und verhältnismäßig kalte Höhenluft an der Front absinkt, bringt sie die Luftschichtung bis zum Boden durcheinander und das bis weit vor der eigentlichen Frontpassage. Das liegt daran, dass sich die kalte, dichte und somit schwere Luft nach und nach unter die darunterliegende warme und feuchtere Luft schiebt. Dies führt wiederum dazu, dass die Temperatur- und Feuchteunterschiede vom Boden bis zur oberen Troposphäre stark steigen.

Insbesondere im Sommer kann durch den trockenen Oberstrom vor der Front die vertikale Schichtung labilisiert werden. Dadurch kommt es zu kräftigen Ab- und Aufwinden. Die Hebung der Warmluft erreicht in diesen Gebieten mitunter enorme Werte. Wenn die bodennah ohnehin schon warme Luft vor der eigentlichen Kata-Kaltfront noch durch Einstrahlung weiter aufgeheizt wird, dann können mächtige Gewitter entstehen. Meist ordnen sie sich linienhaft in sogenannten Squall lines vor der Bodenfront an.

Vor einer Kata-Kaltfront können sich vornehmlich im Sommer starke Gewitter bilden.Vor einer Kata-Kaltfront können sich vornehmlich im Sommer starke Gewitter bilden. - Bild: Jürgen Scheuermann

Da sich die Front außerdem relativ schnell verlagert, ist dies mit kräftigen Böen bis Sturmstärke verbunden. Im Winterhalbjahr kann sogar Orkanstärke erreicht werden.

Zudem lässt sich beobachten, dass sich der Warmluftbereich vor der Front abkühlt, weil der Niederschlag dort hineinfällt. Die Regentropfen, Schneeflocken oder Eiskörnchen verdunsten in diesem Bereich. Dieser Vorgang lässt die Warmluft abkühlen. Daher ist der Temperaturrückgang beim Frontdurchgang insbesondere im Winterhalbjahr geringer als an der Ana-Kaltfront.

So steuert der Jetstream eine Kata-Kaltfront

Kata-Kaltfronten verlagern sich schneller als Ana-Kaltfronten und sind daher tiefdrucknäher. In der Nähe des Tiefdruckzentrums vergrößert sich der Winkel zwischen Jetstream und Kaltfront. Das wiederum führt dazu, dass trockene Höhenluft die Front überströmt und die Warmluft vorderseitig allmählich wegschiebt.

Im Englischen bezeichnet man Kata-Kaltfonten auch als "Fast Moving Front" oder nach Bergeron (1928) als Kaltfront zweiter Art.

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