Die Kaltfront ein Phänomen mit vielen Gesichtern

Es sind meist Kaltfronten, die an heissen Sommertagen dem sonnigen Wetter ein jähes Ende bereiten. Sie sind oft begleitet von Gewittern und Sturmböen von bis zu 150 km/h. Da die Kaltfronten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 70 km/h über das Land ziehen, sind sie für Natursportler und speziell für Delta- und Gleitschirmflieger extrem gefährlich. Eine besondere Bedrohung stellen dabei Squall-lines dar. Dies sind Gewitterlinien, die sich vor der eigentlichen Kaltfront bilden und die sehr schwer vorherzusagen sind.

Typische Wolkenstruktur einer Kaltfront zweiter Art.

Doch was spielt sich nun an einer solchen Kaltfront in der Atmosphäre ab, und wie kommt es zu den extremen Wettererscheinungen? Die Vorgänge an Kaltfronten sind heute in der Theorie sehr gut erforscht. Nur ist die Natur wesentlich vielseitiger als die graue Theorie. Deshalb ist es auch sehr schwierig, die genauen Wetterabläufe an Kaltfronten zu bestimmen. Eine am Morgen über Mittelfrankreich liegende, schwache Kaltfront mit Nieselregen kann sich, bis sie am frühen Abend den Alpenrand erreicht, zu einem Unwetter mit Orkanböen und Hagelschauern entwickeln.

Grundlagen
Trotz der im Einzelfall so unterschiedlichen Erscheinungsformen von Kaltfronten soll nun versucht werden, die Vorgänge an Kaltfronten anhand von Modellbildern zu verdeutlichen. Diese Modellbilder wurden schon in den fünfziger und sechziger Jahren entwickelt. Ein wichtiges Hilfsmittel zum Verständnis der Abläufe an Fronten sind die Conveyor-Belts (Transportbänder). Die Conveyor-Belts sind Luftströmungen beiderseits der Front. Dabei verlaufen der Warmluft- und der Kaltluftstrom getrennt voneinander in typischen Bahnen.

Abb. 1

Fronten stellen die Grenzfläche zwischen zwei Luftmassen unterschiedlicher Eigenschaften dar. Dabei ist der oft grosse Temperaturkontrast zwischen den beiden Luftmassen eine wichtige Energiequelle für die an der Front ablaufenden Vertikalbewegungen. Eine Kaltfront trennt die feucht-warme Luft vor der Front von der trocken-kalten Luft hinter der Front. Bei der Bewegung der Kaltfront in Richtung der Warmluft schiebt sich die kalte Luft wegen ihrer grösseren Dichte keilförmig unter die warme Luft und hebt diese dadurch an. Der Umfang der Hebungsprozesse sowie der Feuchtigkeitsgehalt in der Warmluft sind entscheidend für das Erscheinungsbild der Kaltfront, da durch die Hebung Wolken und damit auch Niederschläge entstehen.

Zwei Arten von Kaltfronten
Bei der in Abb. 1 dargestellten Kaltfront erster Art ist die gesamte Warmluft der Hebung unterworfen. Der im oberen Teil der Abb. 1 dargestellte Warm-Conveyor-Belt verläuft überwiegend frontparallel vor der Front. Er besitzt aber auch eine mit der Höhe zunehmende frontsenkrechte Komponente gegen die Verlagerungsrichtung der Front und dreht mit zunehmender Höhe über den Cold-Conveyor-Belt. Die dadurch ausgelöste Hebung erfolgt somit über und rückseitig der Bodenfront. Auf der kalten Seite der Front entsteht ein hochreichendes Wolkenband, aus dem die heftigen und teils lang andauernden Niederschläge fallen (Abb. 1 unten). Die Niederschläge können im Sommer auch mit eingelagerten Gewittern verbunden sein. Die Kaltfront erster Art verlagert sich sehr langsam, weshalb sie auch Slow-Moving-Coldfront genannt wird.

In der Abb. 2 ist eine Kaltfront zweiter Art dargestellt. Bei ihr führt Warm-Conveyor-Belt (Abb. 2 oben) neben der frontparallelen Bewegung eine mit der Höhe zunehmende frontsenkrechte Bewegung in Verlagerungsrichtung der Front aus. Der Warm-Conveyor-Belt verläuft also nicht mehr über, sondern zum grossen Teil vor dem Cold-Conveyor-Belt. Die Hebung der Warmluft ist im wesentlichen auf die unteren Luftschichten begrenzt. Dadurch entsteht, wie in Abb. 2 unten dargestellt, ein nicht sehr hochreichendes Wolkenband auf der Vorderseite der Front, aus dem die Niederschläge auf der warmen Seite der Front fallen. Oberhalb des Warm-Conveyor-Belts strömt trockene Luft über die Front hinweg. Diese Luftmasse wird vorderseitig der Front in die aufsteigende Vertikalbewegung des Warm-Conveyor-Belt einbezogen. Da mit dieser Strömung häufig kältere Luftmassen herantransportiert werden, findet eine Labilisierung der Schichtung an der Front und in der Warmluft statt. Dieser Labilisierungseffekt wird im Sommer noch durch die enorme Aufheizung der unteren Luftschichten verstärkt. Es können sich an der Front und bis etwa 300 km vor ihr Gewitter bilden und sich zu Squall-Lines formieren. Die Kaltfront zweiter Art verlagert sich sehr rasch, was den Namen Fast-Runnig-Coldfront begründet.

Abb. 2

Verwandlung der Kaltfront
Am Anfang einer Tiefdruckentwicklung bilden sich die Fronten, indem sich die unterschiedlichen Luftmassen gegeneinander in Bewegung setzen. In diesem Stadium hat die Kaltfront das typische Erscheinungsbild einer Kaltfront erster Art. Während der Entwicklung des Tiefs vollzieht sich an der Kaltfront eine rasche Änderung der Strömungs- und Bewölkungsstruktur hin zu einer Kaltfront zweiter Art. Diese Kaltfronten zweiter Art sind wegen ihrer enormen Verlagerungsgeschwindigkeit meist für die Wetterstürze im Sommer verantwortlich. In den Alpen droht noch eine zusätzliche Gefahr: Hier stauen die Berge die vorrückende Kaltluft so lange, bis sie über einen Pass ins Nachbartal fliesst und die dort vorhandene Thermik zu einem tobenden Sturm explodieren lässt.

Ein typischer Kaltfrontaufzug
Anders als bei Warmfronten, die sich schon mehrere Stunden vor der eigentlichen Wetterverschlechterung durch den Aufzug hoher Cirruswolken ankündigen und bei denen die Wetterverschlechterung langsam fortschreitet, sind die Alarmzeichen bei Kaltfronten nicht so frühzeitig sichtbar. Die Wetterverschlechterung tritt oft sehr plötzlich und heftig, in Form von Gewittern, auf. Diese zusammen mit der enormen Annäherungsgeschwindigkeit, machen die Kaltfronten für die Natursportler so gefährlich.

Das Foto zeigt die typische Wolkenstruktur bei der Annäherung einer Kaltfront zweiter Art. Vor der Kaltfront weht ein mässiger Wind aus Südwest, und es ist nur gering bewölkt. Das erste Anzeichen einer heranziehenden, markanten Kaltfront ist der stark fallende Luftdruck. Zunächst tauchen dann am Horizont die ersten Altocumuluswolken auf, die rasch von mächtigen Cumulonimben gefolgt werden. Spätestens jetzt sollten sich Delta- und Gleitschirmflieger einen sicheren Landeplatz suchen, da der Wind nun sehr schnell zunimmt und bald für nicht mehr zu kontrollierende Bedingungen sorgt. Beim Frontdurchgang treten heftige Niederschläge auf, die im Sommer meist von Gewittern und Sturmböen begleitet sind. Die Temperaturen fallen mit Winddrehung auf Nordwest plötzlich deutlich ab. Nach dem Frontdurchgang steigt der Luftdruck schnell wieder an, und es erfolgt ein rasches Aufheitern. In der hochreichenden Kaltluft bilden sich aber in einiger Entfernung hinter der Front oft neue Schauer. Diese werden durch die Erwärmung der unteren Luftschichten in Folge der Sonneneinstrahlung ausgelöst. Erst durch den zunehmenden Hochdruckeinfluss wird die Schauertätigkeit wieder unterdrückt. Jetzt lässt der vorher noch starke und böige Nordwestwind deutlich nach, so dass sich die Bedingungen zum Fliegen wieder eignen. Jetzt gilt es, den Flügel anzuschnallen, um die gute Thermik auf der Rückseite nicht zu verpassen.

Norbert Raderschal

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