Niedriger Luftdruck in der Atmosphäre - Tiefdruckgebiet

Als Tief oder Tiefdruckgebiet bezeichnen Meteorologen ein Gebiet am Boden, das im Vergleich zur Umgebung tiefen Luftdruck aufweist.

Ein Beispiel: Tief SABINE weist über der Nordsee einen Druckwert von 1010 Hektopascal (hPa) auf, Hoch Norbert über Osteuropa hat dagegen in seinem Kern einen Druck von 1030 Hektopascal.

Luft ist ständig in Bewegung. Das liegt an den Temperatur- und den sich daraus ergebenden Druckunterschieden in der Atmosphäre. Wenn die Luft an verschiedenen Orten der Erde in einem größeren Gebiet unterschiedlich erwärmt wird, entstehen Regionen mit niedrigem oder hohem Luftdruck: die Tief- oder Hochdruckgebiete.

Entscheidend für die Entwicklung eines Tiefs ist der Druckfall im Zentrum. Dabei muss in der oberen Troposphäre mehr Luft aus der Luftsäule ausströmen, als in bodennahen Schichten nachfließt.

Es gibt verschiedene Prozesse, wie sich Tiefs formieren. In unseren Breiten überwiegen sogenannte dynamische Tiefs:

Die Temperaturunterschiede zwischen polarer Kaltluft und tropischer Warmluft sind nicht überall gleich groß. Diese teils großen Temperaturunterschiede in den höheren Luftschichten lösen wiederum Turbulenzen aus. Dementsprechend ist der Jetstream mal stärker oder mal schwächer ausgeprägt. Das heißt auch gleichzeitig, er ist mal schneller oder langsamer, mal liegt er etwas tiefer oder etwas höher. Man kann sich das wie eine Berg- und Talfahrt mit dem Auto vorstellen.

Bei großen Temperatur- und Druckunterschieden beginnt der Jetstream zu mäandrieren, ähnlich wie ein Fluss.

Gelangen die Luftteilchen in eine Kurve, also in das Wellental oder in den Trog, so müssen sie abbremsen, wodurch die Luft sich staut. Da die Luftteilchen nicht nach oben ausweichen können, müssen sie sich auf der Nordhalbkugel Richtung Erdoberfläche im Uhrzeigersinn nach unten schrauben. Diese erzwungene Richtung resultiert aus der Corioliskraft. Die Luftmassen und anschließend die Luftsäule unter der Strömung werden sozusagen zusammengedrückt. Unten angekommen sammeln sich die Teilchen und die Luft wird dichter. Daher steigt der Luftdruck.

Im Kurvenausgang, also nach dem Trog oder Wellental, kommen weniger Luftteilchen an. Zum Wellenberg oder Rücken des Jetstreams nimmt die Krümmung der Stromlinien schnell ab und die Strömung fächert sich auf. Dadurch transportiert die Höhenströmung weniger der ankommenden Luftteilchen ab. Ein Teil fließt nach Nordwesten, ein anderer nach Südwesten ab.

Da der Massenverlust in der Höhe ausgeglichen werden muss, wird die Luftsäule unter der Strömung gestreckt und die Luftteilchen werden gegen den Uhrzeigersinn von unten angesaugt (Saugeffekt). Man kann sich das so vorstellen, als ob man an einer Luftpumpe zieht. Man bezeichnet dies als Divergenz von Luftmassen. Sie strömen von einem Punkt weg und der Luftdruck sinkt. Das Tief am Boden wird dadurch noch kräftiger.

Zusammengefasst: Geht es vom Wellenberg (Rücken) Richtung Wellental (Trog) kommt es zu Pumpeffekten, die Luftteilchen werden gleichzeitig abgebremst. Die Luftsäule wird zusammengedrückt und in Bodennähe steigt der Luftdruck. Vom Wellental (Trog) Richtung Wellenberg (Rücken) werden Saugeffekte induziert, die Luftteilchen erfahren schließlich eine Beschleunigung. Die Luftsäule wird gestreckt, in Bodennähe fällt der Luftdruck.

Erwärmte Luft dehnt sich aus, ist leichter und steigt deshalb auf. Gleichzeitig kühlt sie sich immer mehr ab, bis schließlich der Wasserdampf kondensiert und Wolken entstehen. Meist fällt aus ihnen dann Regen. In den oberen Schichten strömt die Luft seitwärts aus, denn die Tropopause gilt als Sperrschicht (Inversion). Nur unter ganz bestimmten Voraussetzungen kann die aufsteigende Luft diese durchbrechen.

Da am Boden nun weniger Luft ist, sinkt der Luftdruck. In das Gebiet mit niedrigem Luftdruck strömt in den unteren atmosphärischen Schichten von den Seiten Luft nach. Das Tief wird dadurch aufgefüllt. Dieses Nachströmen macht sich durch Wind bemerkbar.

In unseren Breiten dominieren Westwinde, daher bewegen sich die Tiefdruckgebiete von Westen nach Osten. Die Ostseite eines Tiefs heißt auch Vorderseite, die Westflanke dagegen Rückseite. Auf der Nordhalbkugel schaufelt ein Tief warme Luft nach Norden und kalte Luft nach Süden.

Die schmalen Bereiche zwischen kalter und warmer Luft innerhalb eines Tiefs werden als Tiefausläufer oder Fronten bezeichnet, genauer Kaltfront, Warmfront und Okklusion.

Typisch beim Durchzug eines Tiefs ist die Abfolge der aufziehenden Wolken:

Bei einer Kaltfront ziehen die Wolken und Niederschläge recht plötzlich auf, auch hier gibt es eine typische Wetterabfolge, wie die Fotostrecke zeigt:

In einer Wetterkarte sind neben Hoch- und Tiefdruckgebieten auch Wetterfronten gekennzeichnet. So wird eine Kaltfront als blaue Linie mit Dreiecken dargestellt. Das Video zeigt, was sonst noch alles zu sehen ist. Es wird auch erklärt, was die jeweiligen Wetterfronten auszeichnet:

Ein Tief zerfällt dann, wenn der Kaltsektor hinter der Okklusion in den Kern des Tiefs vorgedrungen ist. Denn kältere Luft ist schwerer und sinkt ab, das Tief füllt sich dadurch auf. In der Regel dauert das 4 bis 5 Tage, nachdem sich das Tief formiert hat.

Es kommt auch vor, dass die Luft im Warmsektor relativ zur umgebenden Luft absinkt, dann schwächen sich die Niederschläge ab. Dies ist vor allem der Fall, wenn der Jetstream schwach ausgeprägt ist und die Temperaturunterschiede zwischen den zwei Luftmassen nicht besonders groß sind. Das Tief hat keinen richtigen Antrieb und füllt sich im Kern rasch auf.

Auf Satellitenbildern ähnelt ein wanderndes Tief einem Komma. Die Wolken werden zwischen der Warmfront- und Kaltfrontzone gleichsam in Kommaform nach Norden gesogen. Das Kerntief wirkt wie die Kurbelstange eines Aufzugs. Hinter der Kaltfront gibt es größere Wolkenlücken.

Auf der Nordhalbkugel drehen sich Tiefdruckgebiete entgegen dem Uhrzeigersinn, Hochdruckgebiete im Uhrzeigersinn. Auf der Südhalbkugel ist es andersherum.

Je stärker die Druckgegensätze zwischen einem Tief und einem Hoch sind, desto stärker weht der Wind. Tiefdruckgebiete mit besonders tiefem Luftdruck und starkem Sturm zeitweise in Orkanstärke nennt man Orkane. Sie fegen besonders im Herbst und Winter über unser Land.

Meteorologen ordnen die Zugbahnen von Tiefdruckgebieten bei besonderen Tiefdruckgebieten mit römischen Ziffern ein. Eine von ihnen wird als "Vb" (gesprochen Fünf-b) bezeichnet. Tiefs auf dieser Bahn haben ihren Ursprung üblicherweise im westlichen Mittelmeer, nicht selten im Golf von Genua oder in der nördlichen Adria. Dabei saugen sie sich mit warmer und feuchter Mittelmeerluft voll und ziehen weiter Richtung Österreich, Ungarn bis nach Polen.

An der Westseite des Tiefs fließt dagegen kalte Luft südwärts. Durch diese Konstellation schiebt sich die warme Mittelmeerluft über die kühlere Luft am Boden. Der in der Luft enthaltende hohe Wasserdampfgehalt kondensiert großflächig, es bilden sich daher ausgedehnte mächtige Wolkenfelder. Aus ihnen fallen in großen Gebieten Niederschläge. Je nach Stärke und Lage der Niederschläge können Schneeflocken bis in die Täler hinabrieseln.

Verantwortlich für dieses hohe Feuchteangebot ist die nur langsame Verlagerung solcher Tiefs und das Anstauen der Niederschläge im Luv der Berge mit Drehen der Anströmung auf Nord. Oft gehen solche Fünf-b-Tiefs mit immensen Niederschlagsmengen und kräftigen Dauerniederschlägen einher, die auch unwetterartig ausfallen können. Im August 2002 haben extreme Regenfälle zu einer Hochwasserkatastrophe an Elbe und Mulde geführt.

Ende des 19. Jahrhunderts stellte der Meteorologe Wilhelm Jacob van Bebber fest, dass die Zugbahnen der Tiefdruckgebiete über Europa zyklischen Schwankungen unterliegen. Van Bebber nummerierte die am häufigsten vorkommenden Zugbahnen mit den römischen Ziffern I bis V. Allerdings ist heutzutage bei den Meteorologen in Mitteleuropa nur noch die Bezeichnung für die Zugbahn "„Vb" geläufig.

Die Wortprägung der "Bomben-Zyklone" leitet sich vermutlich von "Wetterbombe" oder "Bombogenese" ab. Dieser Begriff wurde erstmals 1980 von Sanders und Gyakum in ihrem Fachartikel "Synoptic-Dynamic Climatology of the Bomb" verwendet.

Das Besondere an solchen Orkantiefs ist nicht nur seine Stärke, sondern die rapide Zyklogenese. Das Tief durchläuft also eine rasche Vertiefung. Im Fachjargon wird diese Entwicklung auch gerne "Bombogenese" genannt.

Vereinfacht gesagt handelt es sich dabei um eine besonders schnelle Verstärkung eines Tiefs. Eine "Bombogenese" liegt dann vor, wenn der Luftdruck in den mittleren Breiten innerhalb von 24 Stunden um 24 Hektopascal fällt, zum Beispiel von 990 auf etwa 950 Hektopascal.

Diese explosive Entwicklung geht meist mit hohen Windgeschwindigkeiten einher. Ein bekanntes Beispiel für Deutschland war Orkan Lothar im Jahr 1999. Die Schäden waren damals enorm.

Große Tief- und Hochdruckgebiete erhalten in Mitteleuropa Vornamen. Bei der Namensvergabe folgt man alphabetisch der Reihenfolge, in der sie auftreten.

Die Namenstaufe von Druckgebilden hat schon eine lange Geschichte: Seit 1954 vergibt das Institut für Meteorologie der FU Berlin Namen für Hoch- und Tiefdruckgebiete, die das Wetter in Mitteleuropa beeinflussen. Diese Namen werden von Wetterdiensten und Medien übernommen und veröffentlicht. So erscheinen sie auf den Wetterkarten zahlreicher Zeitungen und werden in Radio- und Fernsehwetterberichten genannt.

Jedes Jahr werden laut der Internetseite des Instituts etwa 50-60 Hochs und 130-150 Tiefs benannt. In Jahren mit geraden Zahlen tragen Hochs männliche Vornamen und Tiefs weibliche. In Jahren mit ungeraden Zahlen ist es genau umgekehrt. Im Jahr 2020 nannten sich die Tiefs in alphabetischer und zeitlicher Folge: