Superzellen

Classic-Superzelle bei Landau/Isar am 10.06.2019. Bild: Tobias ter Hell

Superzellen
von Tobias ter Hell

Das Schreckgespenst nicht nur jedes Grillabends – Superzellen, die mögliche Gefahr für Garten, Autos und sogar das Leben. Wie diese Extrem-Gewitter entstehen, erklärt der Storm Chaser Tobias ter Hell von der Wetterküche Bayern.

Superzellen gehören zu den kräftigsten und gefährlichsten Gewittern. Immer wieder wird man in den Medien mit dem Begriff Superzelle konfrontiert, aber was ist das überhaupt? Wie entstehen sie und warum können sie eine so immense Kraft entwickeln? Superzellen entstehen am Anfang wie die meisten andere Gewitter im Sommer auch: Durch Konvektion – also einer vertikalen Luftbewegung – bilden sich Quellwolken in einer labilen Atmosphäre. Häufig werden feuchtwarme Luftmassen z.B. durch Hügel- und Bergketten oder über wärmeren Gewässern durch starke Verdunstung in die Aufstiegsbewegung gezwungen. Mit zunehmender Höhe sinken die Lufttemperatur und der Luftdruck. Das aufsteigende Luftpaket dehnt sich aus und kühlt ab. Kühlere Luft kann weniger Feuchtigkeit speichern als warme, deshalb beginnt der gespeicherte Wasserdampf ab einer bestimmten Höhe an Ruß- und Staubpartikeln – den sogenannten Kondensationskeimen – zu kondensieren.

Wolken entstehen an der Wolkenuntergrenze (LCL – lifted condensation level), dem Kondensationsniveau, und dehnen sich durch die Aufwärtsbewegung in die Höhe aus. Bei diesem Prozess wird auch latente Wärmeenergie frei – also im Luftpaket versteckte Wärme – die den Aufwind weiter verstärkt. Ab einer bestimmten Höhe bilden sich statt Wasser-Tröpfchen Eiskristalle. Dies passiert nicht direkt an der Nullgrad- oder Frostgrenze genannten „Trennschicht“, sondern erst bei etwa -10°C. Eiskristalle und Wassertropfen reiben aufgrund von Turbulenzen aneinander und erzeugen elektrische Ladung. Sobald der erste Blitz auslöst, wird aus der Schauerwolke ein Gewitter.

Je kräftiger der Aufwind (Updraft) und damit das Gewitter, desto höher wachsen die Wolkentürme, bis sie schließlich die Tropopause – die Grenze zwischen Troposphäre und Stratosphäre – erreichen. Ab diesem Zeitpunkt breiten sich Gewitter in der Horizontalen aus. Bei starken Gewittern kann es vorkommen, dass der Aufwind über die Tropopause hinausschießt und eine Kuppel bildet, an der die Wolken zurück auf das Ausgleichsniveau fließen – der sogenannte overshooting top.

Bis hier hin unterscheiden sich Superzellen nicht von gewöhnlichen Hitzegewittern. Für diese Sonderform der Gewitter benötigt es eine spezielle Zutat mehr: Die vertikale Windscherung. Als Scherung bezeichnet man die Änderung der Richtung und Geschwindigkeit des Windes.

Als Superzelle definiert man ein Gewitter, das einen vom Niederschlag getrennten rotierenden Aufwindbereich hat, welcher für mindestens 30 Minuten bestehen bleibt. Dieser rotierende Aufwind wird in der Meteorologie als Mesozyklone bezeichnet. An der Grenze zwischen kalter Luft, die aus dem Gewitter strömt (Outflow) und warmer einströmender Luft (Inflow) entsteht eine horizontal rotierende Luftwalze. Wird diese Luftwalze nun durch den Updraft in die Vertikale aufgerichtet, beginnt das Gewitter zu rotieren. Die Windscherung hilft, der Mesozyklone weiter zu bestehen. Durch die Rotation wird der Niederschlag vom Aufwindbereich separiert und es entsteht die regenfreie Aufwindbasis (Updraftbase). Bei normalen Gewittern wird der warme Aufwind durch den Niederschlag gekühlt und so nimmt sich der Sturm selbst die Energie. Daher haben gewöhnliche Hitzegewitter eine Lebensdauer von durchschnittlich 30-45 Minuten. Der Aufwind wird durch den Niederschlag geschwächt, so sind diese Gewitter nicht in der Lage, größeren Hagel zu produzieren. Da Superzellen durch die räumliche Trennung gut organisiert sind, können sie extreme Aufwinde erzeugen, die gewaltigen Hagel hervorbringen können.

Im Niederschlagsfeld entwickelt sich ein starker Fallwind, Wissenschaftler sprechen hier vom Forward Flank Downdraft (vorderseitiger Fallwind), kurz FFD. Die Grenze zwischen dem kalten Abwind und dem warmen Inflow nennt man FFD Boundary. An der Rückseite der Superzelle entwickelt sich ebenfalls ein Fallwind. Kalte, trockene Luft wickelt sich langsam um den Aufwind und kann extreme Böen erzeugen. Dieser Abwind wird als Rear Flank Downdraft (RFD) bezeichnet. Zeitgleich wird auch feuchte Luft aus dem FFD in den Aufwind gesaugt und senkt so das Kondensationsniveau (lifted condensation level, kurz LCL) herab. Die Wolken kondensieren nun in geringerer Höhe aus und Formen die äußerst beeindruckende und beängstigend anmutende Mauerwolke (Wallcloud).

Links: Wallcloud an einer Classic-Superzelle bei Bad Aibling am 08.06.2024. Rechts: Gigantische Wallcloud am 23.04.2025 bei Rosenheim Im rechten oberen Bereich ist der Clear Slot als hellere, türkise Stelle gut zu Erkennen. Hier fällt der RFD aus der Zelle und führte so zu einer massiv erhöhten Tornadogefahr. Bilder: Tobias ter Hell

Durch die starke Rotation bildet sich häufig auf dem Regenradarbild – in der Meteorologie Reflectivity genannt – ein Haken an der Gewitterzelle, das sogenannte Hook echo. Dies ist ein unverkennbares Zeichen für eine Superzelle. Auf dem Geschwindigkeitsscan des Radars – bei Fachleuten Velocity genannt – kann man die Rotation gut erkennen. Hier wird bildlich dargestellt, wo sich etwas zum Radarstandort hin- oder davon wegbewegt. Diese engen Bereiche von starker Richtungsänderung auf dem Radar sprechen für eine äußerst starke Rotation und einer möglichen Tornadogefahr. Wissenschaftler sprechen dann von einem velocity couplet oder gate-to-gate shear.

Radarbild der tornadischen Superzelle bei Lubbock, Texas, am 05.06.2025. Bild: Radar Omega / Tobias ter Hell

Der RFD wickelt sich immer weiter um den Aufwind und zieht auch langsam Niederschlag mit sich. Der Inflow wird immer weiter zwischen dem RFD und dem FFD Boundary eingeengt. Die Windgeschwindigkeit im Inflow nimmt zu. Diese Zustromkerbe nennt man Inflow Notch.

Wenn die Bedingungen perfekt sind, wickelt sich der RFD immer weiter mehrfach um den Aufwind. Wie ein Eiskunstläufer, der seine Arme anlegt, nimmt die Rotation zu. Aus den rückseitigen Abwindverwirbelungen kann in seltenen Fällen schließlich ein Tornado entstehen.

Der helle, türkise Bereich über diesem Tornado vom 02.05.2024 nennt man Clear Slot. Hier fällt der RFD aus der Superzelle und wickelt sich um den Aufwind. Bild: Justin Flickinger

Irgendwann wird der Niederschlag vom RFD komplett um die Updraftbase gelegt. Der Inflow stoppt, aus dem Gewitter fließt nur noch kalte Luft. An diesem Punkt entscheidet sich, ob die Superzelle einen neuen Zyklus beginnt. Wenn die atmosphärischen Bedingungen gut sind, wird sie einen neuen Aufwindbereich formen und das Spektakel beginnt von neuem. Superzellen können so mehrere Stunden überleben und hunderte Kilometer an Strecke zurücklegen.  Andernfalls schwächt sie sich ab, bis sie schließlich stirbt.

Schematische Darstellung der tornadischen Superzelle bei Moore, Oklahoma, am 20.05.2013. Bild: Tobias ter Hell

In ihrem Pfad hinterlassen Superzellen häufig Chaos und Verwüstung. Selbst wenn sich kein Tornado bildet, können sie durch extreme Niederschläge in Form von Starkregen und großem Hagel für Zerstörungen sowie Überschwemmungen sorgen. Die starken Böen können ebenfalls Dächer abdecken, Bäume entwurzeln oder LKW umschmeißen, und so eine Gefahr für Menschenleben darstellen. Auch Blitzeinschläge können lebensgefährlich sein oder Schäden verursachen. Nicht jede Superzelle muss großen Hagel oder extremen Regen hervorbringen. Anhand der Niederschlagsmenge kann man Superzellen in drei grundlegende Kategorien unterscheiden: Die LP-Superzelle (low precipitation) hat den kleinsten Niederschlagskern. Die HP-Superzelle (high precitipation) hat das ausgedehnteste Niederschlagsfeld. Von ihr geht die größte Sturzflutgefahr aus. Dazwischen gibt es noch die sogenannte Classic-Superzelle. Ihr Niederschlagsbereich ist mittelgroß, sie bringt allerdings die größte Tornadowahrscheinlichkeit mit. Jedoch produzieren nur etwa 10-20% aller Superzellen überhaupt Tornados, daher ist das Tornadorisiko vergleichsweise niedrig. Superzellen können im Laufe ihres Lebens auch alle drei Erscheinungsformen durchlaufen und sich wandeln.

HP-Superzelle bei Freising am 10.06.2019. Diese Zelle hat über 8cm großen Hagel produziert und einen Schaden von fast einer Milliarde Euro verursacht. Bild: Tobias ter Hell

Trotz ihrer Faszination und unbeschreiblichen Schönheit, können sie eine Gefahr darstellen, die man niemals unterschätzen sollte. Wie bei allen Gewittern gilt, sicheren Unterschlupf suchen. Auch wenn sie mal schwächer ausfallen und nicht immer extreme Schäden verursachen, haben sie aufgrund ihrer Besonderheiten regelmäßig das Potenzial, eine Bedrohung darzustellen, die man nicht auf die leichte Schulter nehmen sollte.

Über Storm Chaser Tobias ter Hell

Seit über 10 Jahren ist Tobias aus Großkarolinenfeld bei Rosenheim ein sogenannter „Storm Chaser“ und verfolgt – sofern es der Beruf zulässt – Gewitter, Tornados und Unwetter im In- und Ausland, um bei der Wetterküche Bayern möglichst genaue Vorhersagen zu treffen. Zudem ist er ehrenamtlich Feuerwehrmann und Rettungssanitäter.

Zur Erklärung: Ein Storm Chaser verfolgt, dokumentiert und analysiert aktiv Gewitter und Unwetter, um Wetterphänomene besser zu verstehen oder frühzeitig zu warnen.

Storm Chaser Tobias ter Hell im Einsatz bei dem rekordverdächtigen Unwetter am 10.06.2019 in München