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Donnerstag, 01. November 2012, 20:00 MEZ


Tropischer Wirbelsturm
Hurrikan "Sandy"

Karibik, USA
23.10.-31.10.2012


Satellitenbild: 27.10.2012 (Suomi NPP VIIRS)
Hurrikan "Sandy" vor Florida
Quelle: University of Wisconsin


Ende Oktober 2012 entwickelte sich in der Karibischen See Hurrikan "Sandy", der 18. tropische Wirbelsturm der Saison. "Sandy" geht als ein in vielerlei Hinsicht außergewöhnliches und zugleich extrem schadensträchtiges Wetterereignis in die Geschichte ein. Auf seinem Weg durch die Karibik forderte der Hurrikan bereits viele Menschenleben. Auf einer ungewöhnlichen Zugbahn traf "Sandy" schließlich unweit von New York City auf die US-amerikanische Ostküste und sorgte in mehreren Bundesstaaten für extreme Wettererscheinungen. Orkan, Sturmfluten, Starkregen und Schneestürme hielten den Nordosten der Vereinigten Staaten stundenlang in Atem und richteten immensen Schaden an.


Wetterlage und Entwicklung

Phase 1: Entstehung und Entwicklung zum Hurrikan

Zugbahn "Sandy"
Quelle: weather.unisys.com
Bereits am 19. Oktober wurde ein Gebiet tiefen Luftdruckes im östlichen Teil der Karibischen See beobachtet. Auf seiner Verlagerung in östliche Richtung vertiefte sich das System rasch und bildete organisierte Konvektionszellen aus, die bereits am 21. Oktober eine geschlossene Zirkulation erkennen ließen. Am 22. Oktober war die Entwicklung des Systems, nun rund 500 km südlich von Jamaica lokalisiert, so weit fortgeschritten, dass es als tropisches Tiefdruckgebiet 18 deklariert wurde. Noch am selben Tag wurde das System als tropischer Sturm eingestuft und auf den Namen "Sandy" getauft. Ideale Bedingungen über dem fast 30 Grad warmen Wasser der Karibischen See waren in der Folgezeit die Grundlage für die weitere, rasche Intensivierung des Tropensturms.


Satellitenbilder von Hurrikan "Sandy", 23.-30.10.2012 (GOES-12, IR) | Quelle: Eumetsat
23.10.2012, 00 UTC 24.10.2012, 00 UTC 25.10.2012, 00 UTC 26.10.2012, 00 UTC
27.10.2012, 00 UTC 28.10.2012, 00 UTC 29.10.2012, 00 UTC 30.10.2012, 00 UTC

Zugbahn "Sandy"
Quelle: weather.unisys.com
Am 24. Oktober (15 Uhr UTC) wurde "Sandy", nun auf einer nördlichen Zugbahn, zu einem Hurrikan erster Kategorie aufgestuft, nachdem sich ein wolkenarmes Auge im Sturmzentrum ausgebildet hatte. Am Abend (UTC) des selbigen Tages überquerte "Sandy" mit ihrem Zentrum die Insel Jamaica mit Mittelwinden um 70 Knoten (130 km/h) und einem Kerndruck von 970 hPa. Auch am Folgetag hielt die Entwicklung des Systems weiter an, sodass "Sandy" noch vor Erreichen der Inselrepublik Kuba zu einem Hurrikan der zweiten Kategorie hochgestuft wurde. Mit Mittelwinden um 95 Knoten (176 km/h) und einem Kerndruck von 960 hPa erreichte "Sandy" die kubanische Hafenstadt Santiago de Cuba am 25. Oktober. Aufgrund der schneller werdenden Verlagerung nach Nordosten konnte der Hurrikan nach Überquerung des Ostteils Kubas noch am Abend (UTC) des 25. Oktobers die Bahamas erreichen.

Satellitenbilder von Hurrikan "Sandy", 24.-26.10.2012 | Quelle: NASA
24.10.2012, 16:45 UTC 25.10.2012, 19:15 UTC 26.10.2012, 21:15 UTC

Phase 2: Vorübergehende Abschwächung - "hybrid storm"

Zwischen dem 26. und 27. Oktober drehte "Sandy" von einer nordöstlichen auf eine nordwestliche Zugrichtung ein, bedingt durch ein Gebiet tieferen Druckes in mittleren Höhen über Florida, und schwächte sich dabei vorübergehend ab. Zudem erschienen die Konvektionszellen auf Satellitenbilder fortwährend unorganisiert und asymmetrisch um "Sandy"s Kern angeordnet. Dies stand in Zusammenhang mit einer zunehmenden vertikalen Windscherung und trockener, kühlerer Luft, die an "Sandy"s Südwestflanke in das System eingebunden wurde und nachfolgend um den Kern nach Osten geführt wurde. Experten bezeichneten "Sandy" nun als "hybrid storm" (Vorstufe der "extratropical transition", siehe Phase 3). Ein System, dass sich sowohl Eigenschaften eines tropischen Wirbelsturms, als auch eines außertropischen Tiefdruckgebietes aneignet. Denn während ein Tropensturm seine Energie vornehmlich aus der freiwerdenden Wärme bei der Kondensation des in der Luftmasse enthaltenen Wasserdampfes bezieht, werden Tiefdruckgebiete der mittleren Breiten durch die dort herrschenden großen Temperaturunterschiede (Baroklinität) angetrieben. Bezieht ein Sturm Energie aus beiden Reservoiren, macht es ihn unberechenbar.

Wochenmittel Wassertemperatur und -abweichung 20.-27.10.2012 | Quelle: NASA NCEP/NOAA

Diese Unberechenbarkeit zeigte sich auch im Fall "Sandy". Nachdem der Hurrikan vorübergehend nur noch als tropischer Sturm eingestuft wurde, intensivierte er sich bereits ab dem Nachmittag des 27. Oktobers wiederholt und wurde in der Folgezeit wieder als Hurrikan erster Kategorie geführt. Zwischen dem 27. und 29. Oktober verlagerte sich "Sandy" parallel zur US-Ostküste bei nahezu gleichbleibender Intensität nordostwärts. Dass der Hurrikan über einen solch langen Zeitraum kaum Veränderungen in seiner Intensität aufwies, war u.A. auch auf eine positive Anomalie der Wasseroberflächentemperatur vor der US-Ostküste zurückzuführen. Die Temperaturen lagen im Bereich der Zugbahn 0-2 Kelvin über dem langjährigen Mittel. Der Abstand zum Festland betrug ca. 600 km, sodass nur Ausläufer des Hurrikans die Ostküste beeinflussen konnten.

Phase 3: Landfall und Umwandlung zum "Frankenstorm" - "extratropical transition"

Bis dato war der Verlauf des Hurrikans nicht ungewöhnlich. Beinahe alle tropischen Wirbelstürme des Nordatlantiks drehen, bevor sie auch nur in die Nähe des Festlandes kommen, auf eine ost-nordöstliche Zugbahn und verlagern sich als außertropische Tiefdruckgebiete in Richtung Europa. Die besondere meteorologische Situation über dem Nordamerikanischen Kontinent und dem Atlantik sorgte ab dem 29. Oktober jedoch für eine signifikant andere Verlagerungsrichtung des Hurrikans "Sandy". Ende Oktober etablierte sich ein ungewöhnlich ausgeprägter Rücken über Ostkanada, welcher im Zusammenspiel mit einem über dem Nordatlantik gelegenen Tiefdrucksystem eine blockierende Wirkung auf den sich von Südwesten nähernden Hurrikan "Sandy" entfaltete.

500-hPa-Geopotential, Bodendruck und 850-hPa pseudopotentielle Temperatur | Quelle: wetter3.de
28.10.2012, 18 UTC 29.10.2012, 06 UTC 29.10.2012, 18 UTC 30.10.2012, 06 UTC

Von einem über dem mittleren Westen liegenden langwelligen Trog schnürte sich gleichzeitig ein Gebiet tiefen Geopotentials ab, welches sich als eigenständiges Höhentief südwestlich des Hurrikans positionierte. Diese Drucksituation führte zu einem Abdrehen des Hurrikans auf eine west-nordwestliche Zugbahn in Richtung US-Ostküste. Ein perfektes Timing verschiedener meteorologischer Faktoren sorgte unmittelbar vor Landgang für das Einleiten der Umwandlung des Hurrikans zu einem außertropischen Sturmtief - die sogenannte "extratropical transition". Dabei verliert ein System fortwährend die Eigenschaften eines Tropensturms und nimmt die eines außertropischen Tiefdruckgebietes an. Am 29. Oktober begann "Sandy" mit dem Höhentief und der hinter diesem Tief einfließenden kalten Luftmasse zu interagieren. Tropenstürme sind charakterisiert durch einen symmetrisch und konzentrisch zum System angeordneten, warmen Kern. Nach Einbinden der kalten Luftmasse in die Zirkulation des Hurrikans wird die horizontale Temperaturverteilung zunehmend asymmetrisch und der Kern kälter. Ersichtlich wird diese Entwicklung auch im Fall "Sandy" anhand der 850-hPa-pseudopotentiellen Temperatur. Während der Hurrikan am 29. Oktober (18 UTC) noch einen symmetrischen, warmen Kern aufweist, angezeigt durch hohe Werte der 850-hPa-pseudopotentiellen Temperatur (über 80 °C), wickelt sich in der Folgezeit eine Zunge niedriger Werte der pseudopotentiellen Temperatur um den Kern. Warm- und Kaltfronten entstehen. Am 30. Oktober (6 UTC), erreichen die Werte der pseudopotentiellen Temperatur im Kern nur noch Werte zwischen 30 und 35°C.

Cyclone-Phasendiagramm "Sandy" zur Analyse der "extratropical transition" | Quelle: Robert Hart, Florida State University

Während sich das Windfeld eines Hurrikans eher auf die unteren Höhenniveaus beschränkt ("shallow low") und die Intensität mit der Höhe abnimmt, wirkt sich ein außertropischen Tiefdruckgebiet auf höhere Niveaus aus und die Intensität nimmt mit der Höhe in der Regel zu ("deep low"). Ist diese Umstellung und die Transformation zu einem asymmetrisch-kalten Kern vollzogen, gilt die "extratropical transition" als abgeschlossen. Die Tatsache, dass diese Umwandlung bei "Sandy" zeitgleich mit dem Landfall (29. Oktober, 23 UTC, nahe Atlantic City) geschah, machte diesen Hurrikan unberechenbar und zugleich extrem gefährlich. Zudem sorgten dynamische Antriebe vorderseitig des Troges, der sich vom mittleren Westen her nach Osten verlagerte, für eine zusätzliche Intensivierung des "Frankenstorms", wie "Sandy" aufgrund er zeitlichen Nähe zu Halloween bezeichnet wurde. Zeitweise hatte der Sturm eine Ausdehnung von 1700 Kilometern, was ihn zum größten aller Zeiten macht. Der minimale Kerndruck lag bei 940 hPa. Vor Landfall erreichten die Mittelwinde nochmals 80 Knoten (148 km/h). Am 30. und 31. Oktober verlagerte sich das außertropische Tiefdruckgebiet "Sandy" nur langsam, drehte wieder auf eine nördliche Zugrichtung und schwächte sich schließlich ab.


Auswirkungen und Daten

Karibik

Zwischen 24. und 26. Oktober beeinflusste Hurrikan "Sandy" die Karibik. Massive Konvektionszellen im Bereich des Tropensturms sorgten verbreitet für signifikante Niederschlagssummen, wenn auch der stärkste Niederschlag meist über der See fiel. Als erstes betroffen war Jamaica. Über dem Ostteil der Inselrepublik gingen über 200 mm Regen nieder. Der Westteil blieb von den Starkregenfällen weitestgehend verschont. Auch über dem äußersten Südwesten Haitis gingen heftige konvektive Regenfälle nieder. Niederschlagssummen bis 200 mm wurden auch hier erreicht. Im weiteren Verlauf erfassten die Starkregenfälle die Republik Kuba. 200 mm wurden allerdings nur noch örtlich und auch nur in den zentralen und östlichen Provinzen überschritten. Stärkere Regenfälle wurden später über den Bahamas beobachtet. Die aus den Niederschlagsradaren gewonnenen Werte weisen im Bereich der Bahamas Signale bis 250 mm auf.

TRMM Niederschlagsanalyse am 22. - 27.10.2012 | Quelle: NASA TRMM Mission

TRMM-Analyse der Niederschlags-
mengen in der Karibik, 18.-25.10

Quelle: NASA TRMM Mission
Hurrikan "Sandy" forderte in der Karibik mindestens 69 Menschenleben, 54 davon alleine auf Haiti. Lang anhaltende, heftige Regenfälle ließen die Flüsse über die Ufer treten und überfluteten so große Teile des Südwesten Haitis. Auf Jamaica kam ein Mann ums Leben, als er in seinem Haus von einem herabstürzenden Felsbrocken erschlagen wurde. Die Behörden Kubas meldeten über 130 000 beschädigte und 15 000 vollständig zerstörte Behausungen. Die Auswirkungen des Hurrikans forderten auf Kuba 11 Menschenleben. Auf den Bahamas starben zwei Menschen, einer von ihnen, als er während einer Fensterreparatur vom Dach fiel. Großflächige Überflutungen wurden aus der Dominikanischen Republik gemeldet. 30 000 Menschen mussten evakuiert werden, zwei Menschen starben. Auf Puerto Rico starb ein Mann, als er von den reißenden Fluten eines über die Ufer getretenen Flusses erfasst wurde.



US-Ostküste von den Key Islands bis North Carolina

Zwischen 26. und 29. Oktober verlagerte sich "Sandy" auf einer nahezu küstenparallelen Zugbahn nach Nordosten. Der Abstand zur US-amerikanischen Ostküste betrug meist rund 600 Kilometer, sodass die Staaten entlang der Ostküste nur Ausläufer des Hurrikans zu spüren bekamen. Ein Streifen zwischen den Key Islands und Daytona Beach/Florida wurde am 26. und 27. Oktober zeitweise von Regenbändern des Hurrikans erfasst. Meist fielen allerdings nur unerhebliche Regenmengen zwischen 30 und maximal 50 mm. Während die Küstenregionen der Bundesstaaten Georgia und South Carolina nahezu trocken blieben, gingen im Osten North Carolinas im Zuge länger anhaltender, konvektiver Niederschläge zwischen 27. und 29. Oktober, verbreitet zwischen 50 und 100 mm, in Küstennähe vereinzelt sogar über 200 mm Regen nieder.

Niederschlagsmengen USA, 23.-30.10.2012 | Quelle: Intellicast

US-Ostküste zwischen Virginia und New York

Ungleich extremere Wettererscheinungen traten in den mittleren Atlantikstaaten und dem Nordosten der USA vor und nach dem Landfall des Hurrikans am 29. Oktober (23 UTC) auf. Problem Eins: Großflächige, langanhaltende Niederschläge. Bereits 24 Stunden bevor "Sandy" mit ihrem Kern auf die Ostküste traf, setzte insbesondere in den Küstentaaten Maryland, Delaware und New Jersey bereits heftiger Regen ein. Am Abend (UTC) des 29. Oktobers erfassten die Starkniederschläge weite Gebiete im Nordosten der Vereinigten Staaten. Zeitweise war eine Fläche, die dreimal so groß wie die Bundesrepublik Deutschland war, betroffen. Verbreitet hielten die Niederschläge 48 Stunden an. Dabei kamen enorme Summen zusammen. An der Küste Virginias, in Maryland, Delaware und dem Süden New Jerseys fielen meist 200 mm und mehr mit einem Maximum von rund 300 mm im Bereich der Chesapeake Bay. Großflächig zwischen 100 mm und 200 mm gingen in den Staaten Pennsylvania, New York, Ohio und West Virginia nieder.

Radarbilder von Hurrikan "Sandy", 28.-30.10.2012 | Quelle: National Center of Atmospheric Research
28.10.2012, 18:27 UTC 28.10.2012, 23:26 UTC 29.10.2012, 05:24 UTC 29.10.2012, 11:24 UTC
29.10.2012, 17:26 UTC 29.10.2012, 23:25 UTC 30.10.2012, 05:27 UTC 30.10.2012, 11:26 UTC


Ort Bundesstaat Summe
Easton
Willwood Crest
Cavetown
Middle Township
Green Creek
Greensboro
Ridgerly
Georgetown
Reedville
Maryland
New Jersey
Maryland
New Jersey
New Jersey
Maryland
Maryland
Delaware
Virginia
318,8 mm
302,5 mm
292,1 mm
289,8 mm
289,6 mm
271,8 mm
271,3 mm
259,1 mm
251,5 mm
Regensummen während "Sandy"
Quelle: NASA HPC
Niederschlagsmengen Nordost-USA, 23.-30.10.2012
Quelle: Intellicast

Problem Zwei: An der West- und Südwestflanke des Sturms floss bodennah immer kältere Luft aus Nordwesten ein. So unterschritt die Temperatur in 850-hPa Höhe am Abend (UTC) des 29. Oktobers westlich einer Linie Cleveland/Ohio - Charlotte/North Carolina die 0°-Marke. Die Regenfälle gingen daher insbesondere im Bereich der Appalachen vermehrt in Schnee über. Die hohe Niederschlagsintensität gepaart mit Sturm sorgte für Blizzard-ähnliche Verhältnisse in den höheren Lagen der Staaten West Virginia, Kentucky, Virginia und den äußersten Westen Marylands. Gebietsweise fiel ein halber Meter Schnee, in einem Streifen zwischen Elkins und Beckley (West Virginia) sogar bis zu einem Meter.

Ort Bundesstaat Schneehöhe
Gatlinburg
Clayton
Redhouse
Quinwood
Davis
Deep Creek Lake
Cove Creek
Norton
Whitesburg
Tennessee
West Virginia
Maryland
West Virginia
West Virginia
Maryland
North Carolina
Virginia
Kentucky
86 cm
84 cm
74 cm
74 cm
71 cm
66 cm
61 cm
71 cm
46 cm
Schneehöhen USA, 31.10.2012, 11 UTC
Quelle: NASA HPC
Schneehöhen Region Appalachen, 30.10.2012, 21 UTC
Quelle: NASA NOHRSC

Problem Drei: Sturmflut. Mit Annäherung des Hurrikans an die Küste drehte der Wind an der Nordflanke des Systems von nördlichen allmählich auf östliche bis südöstliche Richtungen. Orkanböen um 130km/h peitschten die Wassermassen gegen die Küsten von New Jersey, New York, Connecticut, Rhode Island und Massachusetts und richteten immensen Schaden an. Die Tatsache, dass der Peak der Sturmflut vielerorts zeitlich zusammen fiel mit der Gezeitenflut, verstärkte die Effekt und ließ die Pegel auf rekordverdächtige Werte schnellen. So meldete zum Beispiel die Station "The Battery" (New York City) den Maximal-Pegel 13,88 feet (4,23 m). Dieser Wert übersteigt den mittleren Wasserpegel um ganze 3 Meter und stellt einen neuen Allzeit-Rekord dar. Weite Teile Südmanhattans wurden meterhoch überflutet. Auch in das U-Bahn-System trat stellenweise Wasser. Auch aus Atlantic City werden schwere Überflutungen gemeldet.

Verlauf (rot) des gemessenen Pegelstandes "The Battery" | Quelle: NOA NWS

Großen Schaden richtete "Sandy" an der maroden Infrastruktur im Nordosten der USA an. Als größtes Problem stellten sich dabei die großräumigen Stromausfälle heraus. Zeitweise waren über 7 Millionen Menschen ohne Elektrizität, alleine 600 000 in New York City. Die herabstürzenden Stromleitungen sorgten nicht nur für Stromausfälle, sondern lösten auch Brände aus. So zerstörte zum Beispiel ein Großbrand in Queens 100 Häuser. Der Sturm, dessen Begleiterscheinungen und Auswirkungen forderten mindestens 74 Menschenleben auf US-amerikanischem Staatsgebiet.

Fotos von Auswirkungen von Hurrikan "Sandy", 29.10.2012 | Quelle: Mr. Twister
Atlantic City Atlantic City Davis/West Virginia New York City

Schon im Vorfeld sorgte Hurrikan "Sandy" für einen Ausnahmezustand. Präsident Obama rief in vielen Staaten vorsorglich den Notstand aus. Die Nahverkehrssysteme sowie Schulen, Behörden, Theater, Büchereien, Parks und zahlreiche Restaurants und Geschäfte blieben geschlossen. Auch der Handel an der New Yorker Börse wurde vorübergehend ausgesetzt. Der Flugverkehr entlang der Ostküste kam über einen längeren Zeitraum komplett zu Erliegen.

Vergleich Flugverkehr am 28.10. (links) und 29.10 (rechts) | Quelle: JPPS National Centers Perspective



Fakten und historische Einordnung

Hurrikan "Sandy" löste weltweit einen riesigen Medienhype aus. Dabei gab es in der Vergangenheit unzählige, deutlich intensivere tropische Wirbelstürme mit verheerenderen Auswirkungen. Jedoch bleibt festzuhalten, dass "Sandy" auf eine Region traf, die in der Vergangenheit nur selten von Hurrikans heimgesucht wurde. Es war gar erst der dritte Hurrikan, der seit Wetteraufzeichnung an der Küste New Jerseys an Land ging. Laut dem Landfalling Hurricane Probability Project der Vereinigten Staaten liegt die Wahrscheinlichkeit eines Landfalls in New Jersey bei 1% während einer Saison (Florida: 51%). In den anderen Staaten, die von Hurrikan "Sandy" beeinflusst wurden, liegt die Wahrscheinlichkeit eines Landfalls jeweils zwischen 1 und 8%. Doch auch Hurrikans, die nicht direkt auf die Ostküste trafen, richteten in der Vergangenheit großen Schaden an, wobei auch hier die Eintreffwahrscheinlichkeit vergleichsweise gering ist. So schätzt das National Hurricane Center der NASA die Wiederkehrperiode eines Hurrikans, der sich bis auf 50 Meilen der Küste nähert und Mittelwinde über 64 Knoten hervorruft, in New York zum Beispiel auf 20 Jahre.

Wiederkehrperiode von Hurrikans, die sich bis auf 50 Meilen der Küste nähern | Quelle: NOAA NHC

Bemerkenswerte Wirbelstürme, die der mittleren und nördlichen US-Ostküste in der jüngeren Vergangenheit gefährlich nahe kamen, sind Irene (2011, Landfall New York State), Floyd (1999, Landfall North Carolina) und Gloria (1985, Landfall New York State). Die Tatsache, dass "Sandy" auf eine Region traf, die extrem dicht besiedelt ist, gleichzeitig aber auch eine recht marode Infrastruktur aufweist, machte den Hurrikan zu einem der teuersten der Geschichte. Je nach Quelle wird der Gesamtschaden auf 20-50 Milliarden US-Dollar geschätzt. Platz 1 hält in dieser Kategorie bisher Hurrikan Katrina (2005), der einen Schaden von rund 100 Milliarden US-Dollar anrichtete. Einen Allzeit-Rekord stelle "Sandy" hinsichtlich ihrer Ausdehnung auf. Zeitweise betrug der Durchmesser des Sturmes 1700 Kilometer. Alles in allem vereint Hurrikan "Sandy" einige beeindruckende Fakten auf sich, was ihn zu einem außergewöhnlichen Ereignis macht, aber nicht zwangsläufig zu einem "Jahrhundertsturm".


Text: AL
1. November 2012



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