Medicanes
Immer wieder werden über dem Mittelmeer Stürme beobachtet, die jenen tropischen Verwanden über dem Atlantik sehr ähnlich sehen. Häufig besitzen diese speziellen Tiefdruckgebiete sowohl Eigenschaften eines außertropischen Sturms als auch Eigenschaften eines tropischen Sturms. In seltenen Fällen können sich diese Subtropenstürme auch in tropische Stürme transferieren, so dass in manchen Fällen sogar ein Auge und ein ausgeprägter warm-core zu erkennen war. Allgemein bezeichnet man diese Stürme über dem Mittelmeer aus Medicanes (eng. „mediterran“ + „Hurricane“ ), übersetzt Mittelmeerhurrikan.
Die Gegebenheiten im Mittelmeerraum sind für tropische Zyklogenese nicht ausreichend, trotz der hohen Wassertemperaturen über 26°C im Spätsommer. Das liegt unter anderem auch daran, dass aus Nordafrika immer wieder trockene Luftmassen in den mediterranen Raum advehiert werden. Dazu addiert sich der Punkt, dass im Spätsommer der Subtropenjet seine nördlichste Position erreicht - bis über den Mittelmeerraum vordringt und tropische Konvektion so ständig verhindert. Man könnte also vermuten, tropische Stürme oder „tropical-like storms“ seien dort nicht möglich. Unter bestimmten Voraussetzungen können dennoch subtropische oder gar tropenähnliche Stürme im Mittelmeer entstehen.
Benötigt wird in erster Regen ein abgeschnürter Höhentrog/ Cut-Off-Trog oder eine gestorbene Okklusionsfront (In der Mehrzahl aller Fälle ist ersteres die Ursache, daher behandel ich diesen Fall auch ausführlich). Mit Advektion der Höhenkaltluft über die warmen Gewässer des Mittelmeers erhöht sich der Temperaturgradient und statische Stabilität wird abgebaut. Das Tiefdruckgebiet entwickelt sich zunächst allerdingt meist noch unter barokliner Instabilität und erhält seinen Antrieb durch Divergenz im Jetstream. Gleichzeitig erhält das Tiefdruckgebiet aber auch einen Teil seiner Energie aus latenter Wärme – freigesetzt über den warmen Gewässer des Mittelmeers. Sobald sich diese Zyklone in den Kern des Höhentiefs bewegt und abgekoppelt von der baroklinen Zone keine Windscherung mehr vorfindet, kann die Transformation in einen tropischen Sturm erfolgen.

 





Zeitliche Saison:

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Laut einigen Literaturangaben wurden bisher 50 Medicanes über dem Mittelmeer beobachtet. Diese Medicanes habe ich per Excel ausgewertet und in die obige Abbildung übertragen. Auffällig ist das die Saison über dem Mittelmeer im September gipfelt und ihren Höhepunkt erreicht, aber selbst im Hochwinter um Januar und Februar wurden noch einige Medicanes beobachtet.


Zwei Parameter sind maßgeblich für die Verteilung verantwortlich:
-Die Wassertemperatur:

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Die Wassertemperatur des Mittelmeers erreicht Ende August bis Anfang September ihren Höhepunkt und fällt danach erst leicht, ab Oktober schon kräftiger ab. Der durchschnittlich, niedrigste Temperaturwert wird im März registriert und steigt ab Mai wieder sprunghaft an.


-Die Höhenkaltluft:
Die Wassertemperatur selbst kann keine labile Schichtung erzeugen. Die Labilität wird hauptsächlich durch einen Höhentrog bereitgestellt und daher ist Höhenkaltluft eine zweite, wichtige Komponente. Die Neigung, dass Höhenkaltluft bis ins Mittelmeer ausbrechen kann, hängt maßgeblich von der Position und Ausrichtung der Frontalzone und des damit verbunden Jetstreams ab. Die Frontalzone erreicht gegen August ihre nördlichste Position, wodurch es Kaltluftausbrüche nach Süden relativ schwer haben. Ab und nach August regeneriert sich allerdings die Kaltluft auf der Nordhemisphäre durch die abnehmende Sonneneinstrahlung. Mit zunehmender Kaltluft über der Nordhemisphäre verlagert sich die Frontalzone auch allmählich wieder nach Süden und die Wahrscheinlichkeit für Kaltluftausbrüche ins Mittelmeer steigt. Trotz der vergleichsweise niedrigen Wassertemperaturen im Januar kann sich durch markante Höhenkaltluft von teils unter -30°C in 500hPa Labilität aufbauen und Medicanes sind möglich. Erst Richtung Frühling nimmt die Wahrscheinlichkeit der (Sub)tropenstürme im Mittelmeer stark ab, da die Wassertemperatur allgemein noch relativ niedrig ist und die Kaltluftvorstöße aus Norden durch die nordwärts, sich verschiebende Frontalzone wieder schwächer werden.

 






Theorie zum Aufbau und Entstehung:
Medicanes bilden eine eigene Kategorie der Stürme, sie sind nicht immer zwangsläufig den subtropischen Stürmen zuzuordnen, sondern können auch die Transformation zu tropischen Stürmen vollziehen. Subtropenstürme sind Hybridsysteme zwischen tropischen und außertropischen Stürmen und beziehen ihre Energie sowohl aus latenter Wärme durch organisierte Konvektion als auch durch den Temperaturgradienten (barokline Zyklogenese). Dabei existiert speziell in der Geburtsphase des Sturmes noch eine hohe vertikale Windscherung, die aber mit zunehmender Barotropie des blockierten Höhentroges abgebaut wird und unbedeutend wird.
Untersuchungen zu Medicanes haben allerdings ergeben, dass barokline Instabilität bei der Entwicklung und dem Fortbestand des Systems kaum bis keine Rolle spielt. Für die Entstehung eines Medicanes wird Höhenkaltluft benötigt. In der Theorie geht man davon aus, dass sich über der Frontalzone ein weit amplifizierter Trog nach Süden abschnürt. Die blockierenden Hochdrucksysteme verleihen dem Höhentrog eine quasi-stationäre Cut-Off Position, so dass der Höhentrog zunehmend Baroklinität verliert und sich zu einem barotropen System entwickelt. Barotropie ist für die Entstehung eines Medicanes unerlässlich und ist hauptsächlich dafür verantwortlich, dass das System keiner Windscherung ausgesetzt ist. Sobald sich der Cut-Off Trog über das warme Gewässer verlagert, kann sich Konvektion bilden. Begünstigt wird dabei die Kernregion des Cut-Off-Troges, da hier die Windscherung nahezu nicht vorhanden ist. Windscherung würde die Konvektion erheblich stören, da sie bei der Konvektion die Bodenzirkulation von der Höhenzirkulation trennen kann. Wichtig ist in diesem Stadium auch eine durchwegs feuchte Schichtung, so dass kein Entrainment von Trockenluft die Konvektion stören kann. Dieser Faktor ist über den gesamten Lebenszyklus des Medicanes von entscheidender Wichtigkeit. Der Höhentrog selbst stellt in seiner Umgebung durch leichte Hebungsvorgänge in der Luftsäule eine relativ feuchte, gesättigte Schichtung bereit. Entscheidend sind in dieser Phase die Wassertemperaturen, denn über die Grenzschicht des Wasser (schmale, obere Schicht an der Wasseroberfläche) erfolgt eine Erwärmung der unteren Luftschicht durch Strahlung, ebenfalls eine Anfeuchtung durch Evapotranspiration. Zunächst erzeugt der Temperaturgradient zwischen Meeresoberfläche und 500hPa trockenadiabatische Temperaturabnahmen, so dass sich in Folge hoher CAPE –Werte kräftige Konvektion östlich des Trogzentrums bildet (auf der ehemaligen Vorderseite des Troges). Nun geht man davon aus, dass wie bei tropischen Stürmen CISK betrachtet werden kann. Die zunehmend kräftige Konvektion bewirkt einen Masseabbau nach oben, der Druck sinkt bodennah und in Folge dessen wird der Hebungsantrieb nochmals verstärkt. Ab einem gewissen Punkt kommt wirkt sich Corioliskraft entscheidend auf das System aus. Denn im Gegensatz zu den tropischen Regionen ist der Betrag der Corioliskraft in den Subtropen höher. Das ist unter anderem auch der Grund, dass sich kleinere Stürme über dem Mittelmeer entwickeln können (die Stürme einen kleineren Durchmesser besitzen). Der ganze Vorgang ist limitiert aufgrund des Umstandes, dass der Höhentrog mit kaltem Kern immer noch über dem warmen, bodennahen Kern (warm-core) existiert. Sind die Bedingungen weiter optimal, so können Prozesse einsetzen um den Höhentrog abzubauen, eine Umwandlung zu einem tropischen Sturm kann einsetzen. Sobald nämlich die Konvektion kräftig und organisiert genug ist, kann sich der bodennahe Warmkern (surface warm-core) nach oben erweitern und nach und nach den Höhentrog abbauen. Gleichzeitig wird durch den Warmluftvorstoß in die Höhen auch der Temperaturgradient im Cut-Off selbst abgebaut, resultierend wird ebenfalls die Windscherung abgebaut. Dieser Vorgang kann sich soweit fortsetzen, bis der Höhentrog fast vollständig abgebaut ist und falls gleichzeitig die Wassertemperatur hoch genug ist, kann sich vollständig tropische Konvektion aus dem Hybridsturm entwickeln. Bevor der Höhentrog aber vollständig abgebaut ist, setzen noch wichtige Prozesse am Outflow selbst ein. Man geht davon aus, dass der Outflow selbst mit dem ringförmigen Jetstream des Cut-Offs interagiert und zusätzlich Höhendivergenz am System induziert. Er ist also maßgeblich für die Intensivierung des Sturmes und der Erweiterung des warmen Kernes in die obere Troposphäre verantwortlich.
Hat sich der Höhentrog vollständig abgebaut und die Wassertemperaturen sind weiterhin hoch genug, nimmt der Sturm durchwegs tropische Eigenschaften an und wird als Medicane (Mittelmeerhurrikan) eingeordnet. Dafür gelten übrigens keine Richtwerte bezüglich der Windgeschwindigkeiten.
Typischerweise existieren drei Entwicklungsphasen:
-Pre-eye: Bevor sich ein Auge organisieren kann ist der Storm von starker Konvektion durchzogen. Als Folge der starken Konvektionen/Gewitter sind kräftige Regenfälle zu erwarten. In dieser Phase kann sich noch kein starker Wirbel ausbilden.
Stationary phase: Zum ersten Mal zeigt das System eine Auge, an dessen symmetrisch Wolkenbänder rotieren. Die Zuggeschwindigkeit des Systems ist allgemein relativ niedrig und bildet eine deutliche, zyklonale Rotation aus. Zusätzlich zu den Regenfällen intensivieren sich die Windgeschwindigkeiten an der Grundschicht deutlich.
Itinerant phase: Nun bewegt sich der Medicane in einer klaren Richtung mit höherer Zuggeschwindigkeit. Allgemein nimmt die Regengefahr etwas ab, wobei sich die Windgeschwindigkeiten noch weiter intensivieren.

Eine Schwächung des Medicanes kann jederzeit durch folgende Faktoren eingeleitet werden:
-Der Sturm kommt über kaltes Wasser.
-Die Baroklinität erhöht sich mit Übergreifen der Frontalzone wieder.
-Entrainment von Trockenluft (aus Nordafrika) die Konvektion.
-Der Medicane zieht über Land ist Reibung ausgesetzt.

Unterschied subtropischer Stürme zu tropischen Stürmen:
Die Hauptunterschiede:
-Das stärkste Windfeld ist nicht direkt am Zentrum zu beobachten, sondern meist an den äußeren Teilen der Sprialbänder.
-Schwächere Bodenzirkulation als bei TC.
-Der warme Kern existiert meist nur in der unteren Troposphäre und erweitert sich nur in seltenen Fällen bis in die mittlere und obere Troposphäre. Meist existiert ein kalter Kern in der Höhe.
-STC können zusätzlich PV aus dem Höhentrog beziehen.


Einordnungen subtropischer Entwicklungen:
-Ab einem Mittelwind von 65km/h spricht man von einem subtropischen Sturm.
-Unter einem Mittelwind von 65km/h spricht man von einer subtropischen Depression.











Die bisher interessantesten, dokumentierten Medicanes:


Januar 23–27, 1982

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Eine tropen-verdächtige Zyklone wurde mit Windgeschwindigkeiten nahe Hurrikanstärke am Zentrum über dem Mittelmeer im Januar 1982 beobachtet. Während der ersten Phase der Entwicklung vertiefte sich die Zyklone mit nahezu 20 hPa innerhalb von 48 Stunden. Auf seiner Zugbahn zog das Tief aus der libanesischen Küste in Richtung Sizilien, drehte dann einige Tage später wieder zum Ionischen Meer ab und bewegte sich letztendlich auf Griechenland/Kreta zu. Der Sturm zeigte im Zentrum einen für tropische Zyklonen typischen warmen Kern, dessen Temperaturen etwa 6 bis 8K wärmer als dessen Umgebung im Nordwestsektor war. Im Windfeld über 1km Höhe wurde ein maximaler Mittelwind von 100 km/h etwa 30km nordwestlich des Zentrums beobachtet.

Ergebnisse aus einem Paper:
- Im Zentrum der Zyklone wird ein warmer und trockener Kern bis etwa 400 hPa vermutet, welcher
ähnliche Strukturen zu dem eines tropischen Sturmes aufweist.
- Der bodennahe Energiefluss über die Meeresoberfläche war entscheidend für die Entwicklung des Sturmes, sonst hätte sich der Sturm nicht entwickelt.
[www.cosmic.ucar.edu]


Januar 14–18, 1995

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Der Ursprung dieser tropischen Zyklone wird in einem außertropischen Tiefdruckgebiet nördlich von Libyen vermutet. Die mit dem System verbundene Konvektion erreichte insgesamt die Gebiete um Tunesien, Albanien bis Griechenland. An dem Zeitpunkt als sich ein Tiefdruckzentrum um die Konvektion bildete, wurden die stärksten Konvektionen um Nordwestteil um das Zentrum beobachtet. Weiter später trennte sich das System von der Kaltfront und nahm nahezu tropischen Charakter an. Ein deutsches Schiff lieferte Messungen von 975hPa und Durchschnittsgeschwindigkeiten von 140 km/h, was Hurrikanstärke entspricht. Am Nachmittag des 15.01 wurde ein eindeutiges Auge im Zentrums System beobachtet.

Paper:
[hal.archives-ouvertes.fr]
[www.sciencedirect.com]
[www.mindspring.com]



September 12–13, 1996

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Dieser Sturm war für ein Tornado-Outbreak auf den Balearen und extreme Überschwemmungen über dem spanischen Festland verantwortlich. Die extremsten Messungen bestätigten 500mm innerhalb von 24 Stunden über dem Osten Spaniens und 170mm innerhalb von 24 Stunden über den Balearen. Gleichzeitig wurden durch Windmessungen über Mallorca 126 km/h bestätigt. Der Sturm vollzog seinen landfall über Zentralitalien.

Paper:
[www.eumetcal.org]



Oktober 6–11, 1996

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Unter einem sich abschürenten Höhentrog entwickelte sich etwa am 06 Oktober 1996 ein Hybridsystem über dem westlichen Mittelmeer. Nachdem der Sturm zunächst landfall über Sardinien gemacht hat, intensivierte sich das System über dem warmen Wasser der Tyrrhenischen See erneut kräftig. Am 8ten Oktober erreichte das System (erneut) Hurrikanstärke, eine eyewall, sowieso ein warmer Kern im Zentrum zeigten durchwegs tropische Eigenschaften am System. Über den Inseln nördlich Siziliens wurden Winde bis 145km/h gemessen, vier Leute starben bei der Passage. Von schweren Überflutungen waren vor allem die Balearen, Sardinien und Süditalien betroffen. Allgemein wurde das System relativ gut von den Modellen im Vorfeld erfasst.

Paper:
[euromet.meteo.fr]


November 4–9, 2011

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Am 4.November 2011 vollzog sich die Umwandlung eines außertropischen Tiefdruckgebiets in einen subtropischen Sturm über den warmen Gewässern des westlichen Mittelmeers. Das NRL gab dem Sturm erstmals die Kennung 99L, die Universität Berlin gab dem Tief den Namen Rolf. Am 7.November wurde der Sturm von der NOAA vermehrt unter Beobachtung genommen und bekam vorerst die Klassifikation einer subtropischen Störung. Ein wenig später wurde das System zu einer subtropischen Depression hochgestuft. Vor der Küste Frankreichs klassifizierte die NOAA den Sturm letztendlich als tropische Depression, schon lange hatte der Sturm die außertropischen Eigenschaften über den warmen Gewässern verloren und zeigte durchwegs tropische Eigenschaften. Am späten Abend des 7.Novembers wurde der Sturm letztendlich zu einem tropischen Sturm mit der Kennung 01M/99L vom NOAA hochgestuft, als er sich nochmals signifikant intensivierte. Zu dieser Zeit verursachte die Konvektion am System schon kräftige Regenfälle über Spanien und Nordwestitalien. Auf dem Weg zur französischen Südküste intensivierte sich der Sturm nochmals und erreichte einen Kerndruck von 991hPa, über der französischen Südküste wurden letztendlich Winde bis 148 km/h nach Meteomedia gemessen.


Weitere dokumentierte Medicanes:

Oktober 4–6, 1996

http://desmond.imageshack.us/Himg593/scaled.php?server=593&filename=65303203.jpg&res=landing

 

Paper:
[euromet.meteo.fr]


März 27–28, 1999

http://desmond.imageshack.us/Himg221/scaled.php?server=221&filename=55574787.jpg&res=landing

 

Paper:
[euromet.meteo.fr]


September 16–19, 2003

http://img571.imageshack.us/img571/5688/71265230.jpg

 

Paper:
[meetings.copernicus.org]


September 28–29, 2003

http://img193.imageshack.us/img193/867/98833561.jpg

Dieser Sturm formierte sich aus einem gut organisierten Gewittercluster über dem Mittelmeer vor Tunesien bei Wassertemperaturen um 27°C. Relativ zügig intensivierte sich dieser Sturm zu einem tropischen Sturm (QuikSCAT) mit Mittelwinde von 83km/h einige hunderte Kilometer südlich von Sizilien. Der Sturm erreichte niemals Festland verschwand vor den Inseln Griechenlands am 29.September.




Oktober 17–19, 2003
Dieses System entstand aus dem Vorhandensein eines Gewitterclusters, das später von einem kleinen, zyklonalen Wirbel eingenommen wurde. Kurze Zeit wurde ein zyklonaler Wirbel am Sat-Loop beobachtet, danach schwächte sich das System allerdings wieder ab und verschwand.

 

September 26-29, 2005

http://img256.imageshack.us/img256/5803/56380081.jpg

Paper: [www.wzforum.de]



Oktober 26–28, 2005
Ein Gewitterkomplex rotierte am 26 Oktober um ein erzeugtes Tiefdruckzentrum, zeigte tropische Charakteristiken über dem warmen Wasser vor der Küste Libyiens. Ein Tag später drehte der Sturm Richtung Sizilien ab und erreichte mit einem Mittelwind von 35 Knoten den Schwellenwert zu einem tropischen Sturm.


Dezember 5–12, 2005
Als kräftiger konvektiver Komplex rotierte das System vor der Küste Tuniesien für ungefähr 24 Stunden und verschwand weiter später im östlichen Mittelmeer. Trotz dem Hurrikan-ähnlichen Aussehen wurde nur Mittelwinde von 24 Knoten registriert, dies käme einer Einordnung als tropischen Depression nahe.


September 26–27, 2006

http://img843.imageshack.us/img843/1339/32588733.jpg

Paper:
[www.le.isac.cnr.it]


Januar 27–29, 2009

http://img29.imageshack.us/img29/3474/19859213.jpg

Am 27.Januar 2009 entwickelte sich über der Tyrrhenischen See ein Tiefdruckgebiet mit subtropischen Eigenschaften, ein Hybridsystem. QuikSCAT analysierte ein Tag später Mittelwinde von 88 km/h nördlich von Sizilien. Trotz der kalten Meerestemperatur von 15°C zeigte das System mit einem warmen Kern tropischen Charakter. Vom NHC wurde der Sturm dennoch nicht beachtet. Am 29.Januar löste sich das System über der ionischen See auf.

 

Juli 24, 2012

http://img208.imageshack.us/img208/4899/unbenanntvdf.png

[www.wzforum.de]


 





Aus der meteorologischen Literatur geht hervor, dass insgesamt 50 Medicanes (Mittelmeerhurrikan) dokumentiert wurden. Diese wurden im September 1947, September 1969, September 1973, August 1976, Januar 1982, September 1983, Dezember 1984, Dezember 1985, Januar 1991, Oktober 1994, Januar 1995, September 1996, zwei im Oktober 1996, September 1997, März 1999, zwei im September 2003, Oktober 2003, August 2005, September 2005, zwei im Oktober 2005, Dezember 2005, August 2006, zwei im September 2006, März 2007, zwei im Oktober 2007, Juni 2008, August 2008, September 2008, Dezember 2008, Januar 2009, Mai 2009, zwei im September 2009, Oktober 2009, Oktober 2010, November 2010, November 2001 und einer im Februar 2012. Zwei Stürme wurden über dem Schwarzen Meer im Jahr 2005 und Januar 2012 beobachtet.

 






Persöhnlich geschriebenes Fallbeispiel:
Ich möchte ich gerne nochmal an meinen Artikel zum tropischen Sturm 01M (Medicane) erinnern. Er befindet sich unter Fallstudien auf der Homepage.








Literatur:
[www.eumetsat.int]
[courseware.e-education.psu.edu]
[en.wikipedia.org]
[en.wikipedia.org]
[moe.met.fsu.edu]
+ die angegebenen Paper

 

 

 

 

 

 

 

 


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