Lokale Stürme (Tornado, Gewitter/Hagel)
Gewitter sind die Folge vertikaler Umwälzungen in der Atmosphäre. Kalte, schwerere Luft sinkt ab und lässt die davorliegende Warmluft aufsteigen. Vor allem bei Gewittern, die an einer Kaltfront entstehen, strömt die Luft aus mehreren Kilometern zur Erdoberfläche herab und schießt zungenförmig unter die vorhandene Warmluft. Es kommt zum typischen Böenkopf oder der Böenwalze.
Wie bei den orografischen Stürmen wandelt sich hier potenzielle in kinetische Energie um. Besonders heftig sind Böen immer dann, wenn sich im Gewitter starker Regen oder Hagel bildet. Durch den Niederschlag kühlt sich auch die umgebende Luft ab und wird schließlich mitgerissen. In Bodennähe biegt der Luftstrom in die Horizontale um und lenkt damit auch Regentropfen oder Hagelkörner auf eine schräge Flugbahn – teilweise um mehr als 45° gegen die Vertikale.
Tornados – sehr kleinräumige Sturmsysteme – entstehen innerhalb starker Gewittergebiete, wenn sich kalte, trockene Luft über warme und feuchte Luftmassen schiebt. Die Kaltluft kann bei entsprechenden Temperaturgegensätzen heftig und strudelartig herabstürzen – ähnlich dem Effekt, wenn man eine Flasche schnell entleert. Am Rande des Strudels ersetzt die emporgerissene Warmluft herabstürzende Kaltluft, kondensiert und macht so den Wirbel nach außen sichtbar.
Oft kommt es aber auch im Kern des Tornadoschlauchs zur Kondensation: Fällt der Luftdruck schlagartig um bis zu 10 % unter den Normalwert, führt dies ebenfalls zur Abkühlung und durch die Feuchtigkeitsübersättigung zur Tröpfchen- und Wolkenbildung. Ähnlich wie beim tropischen Wirbelsturm bestimmt in der Regel die Erddrehung die Rotation des Tornadorüssels. So drehen sich Tornados auf der Südhalbkugel im Uhrzeigersinn und auf der Nordhalbkugel entgegen dem Uhrzeigersinn. Vereinzelt sind aber auch gegenläufige Drehungen dokumentiert.
Die Breite des Tornadorüssels liegt durchschnittlich bei rund 100 m, die mittlere Zuglänge bei einigen Kilometern. Allerdings wurden auch schon mehr als 1.000 m breite Tornados und Zuglängen bis zu 300 km beobachtet. Am Rande des Rüssels schätzt man die maximal möglichen Windgeschwindigkeiten auf über 500 km/h – die höchsten Geschwindigkeiten aller existierenden Sturmarten. Die meisten Tornados haben jedoch durchschnittliche Windgeschwindigkeiten von etwas über 100 km/h. Weltweit kommen diese Stürme vor allem im Bereich von 20–60° nördlicher und südlicher geografischer Breite vor.
Wie beim tropischen Wirbelsturm gibt es auch für den Tornado weitere Bezeichnungen: Man spricht in Japan vom Tatsumaki und in Deutschland von der Trombe. Wasserhose bzw. Waterspout nennt man ihn dann, wenn er über Wasserflächen entsteht.
Die Entstehung eines lokalen Sturms (Tornado)
Tornados sind die Windsysteme mit den höchsten Windgeschwindigkeiten. Sie entstehen immer dann, wenn in der Atmosphäre starke vertikale Luftbewegungen auftreten – und sind daher stets an intensive Gewitterzellen gekoppelt. Die schematische Darstellung verdeutlicht Strömungsprozesse innerhalb eines Tornados und in seinem Umfeld. Vor allem die herabstürzende kalte, trockene Luft auf die darunterliegende feuchtwarme verstärkt die Wirbelbildung.