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Stürme

Wie entsteht ein Tornado?

Er baut sich binnen Minuten auf, ist im Verhältnis zu seiner kurzen Dauer zerstörerischer als ein Hurrikan und verschwindet ebenso schnell wieder wie er kam. Topics Online erklärt, wie ein Tornado entsteht.

28.06.2013

Am Montag, den 20. Mai zog ein anderthalb Kilometer breiter Tornado durch die Vororte von Oklahoma City und schlug eine rund 30 Kilometer lange und zwei Kilometer breite Schneise der Zerstörung in die Landschaft. Nach der Enhanced Fujita scale erreichte er mit einer Windgeschwindigkeit von über 320 Kilometern pro Stunde die höchste Kategorie EF 5. Tornados dieser Stärke können lokal weitaus zerstörerischer sein als ein Hurrikan. Und sie entstehen plötzlich. Nur 15 Minuten blieben den betroffenen Einwohnern Oklahomas, um sich vor dem herannahenden Tornado zu schützen. Der Tornado blieb über 40 Minuten am Boden.

Die Entstehung eines Frühjahr-Tornados

Im Gegensatz zu Hurrikanen, die im Sommer und Herbst Ihre Sturmgewalt über dem Meer entwickeln, entstehen diese typischen Frühjahr-Tornados meist über flachen Landstrichen. Ein besonders tornadogefährdetes Gebiet ist die „Tornado Alley" im mittleren Westen der USA, in dem auch der Bundesstaat Oklahoma liegt. Warme und kalte Luftmassen treffen hier aufeinander und bilden riesige Gewitterwolken, sogenannte Superzellen. Wie aus einer Superzelle ein Tornado entsteht und wieder verschwindet, zeigt die nachfolgende grafische Simulation.

Meteorologische Voraussetzungen

A tornado builds up within minutes and, in relation to its brief duration, is more destructive than a hurricane. Topics Online explains how a tornado forms. © Munich Re
Über der Tornado Alley bewegen sich vom Golf von Mexiko kommende sehr warme und feuchte Luftströmungen in nordwestlicher Richtung über das Festland. Dort können sie auf kältere und relativ trockene Luft aus den Rocky Mountains und Kanada treffen, die sich mit hoher Geschwindigkeit in südöstliche Richtung bewegen.

Kollision der Luftströmungen

A tornado builds up within minutes and, in relation to its brief duration, is more destructive than a hurricane. Topics Online explains how a tornado forms. © Munich Re
Die höher gelegenen Kaltluftwinde aus dem Nordwesten bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit über die feuchtwarme Luft aus Süden. Ein Konvektionsprozess setzt ein: Leichtere feuchtwarme Luft steigt auf in kühlere Schichten und kondensiert, wodurch Wärme frei wird und sich der Auftrieb sogar verstärkt. So entsteht ein niederschlagsreicher Aufwindbereich (Updraft), der die darüber liegende Kaltluft von ihrer eigentlichen Bahn ablenkt. Durch die Bewegung der Kaltluft wiederum erhält die aufsteigende Warmluft einen Spinn.

Entstehung einer Superzelle

A tornado builds up within minutes and, in relation to its brief duration, is more destructive than a hurricane. Topics Online explains how a tornado forms. © Munich Re
Mit beeinflusst durch die unterschiedlichen Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten in hohen und tiefen Bereichen der Atmosphäre (Windscherung) rotiert die aufsteigende feuchtwarme Luft nach oben. In der wachsenden Gewitterwolke entsteht eine Spirale, die sogenannte Mesozyklone, die wie ein Förderband immer mehr feuchtwarme Luft nach oben in die kalten Schichten transportiert. Durch Kondensationsprozesse entstehen darin Regen und Hagel, die in tieferen Schichten wieder verdunsten und dort für starke Abkühlung sorgen. An den Rändern der Mesozyklone fällt der Niederschlag zusammen mit kalten Fallwinden Richtung Erde und bildet eine Downdraft. Durch eine leichte Schräglage der Mesozyklone (auch verursacht durch die Scherwinde) kommen sich Updraft und Downdraft nicht in die Quere, der Prozess stabilisiert sich und die Wolke kann wachsen. So entstehen riesige Gewitterwolken mit Durchmessern von über 30 Kilometern – die Superzellen.

Entstehung des Tornados

A tornado builds up within minutes and, in relation to its brief duration, is more destructive than a hurricane. Topics Online explains how a tornado forms. © Munich Re
Durch die Drehbewegung der aufsteigenden Luft im Innern der Mesozyklone entsteht direkt unter ihr ein Unterdruck. Die Rotationsbewegung der rückseitigen Fallwinde verstärkt den Unterdruck und es kann sich unter der Mesozyklone ein schmaler rüsselartiger Fortsatz bilden. Je stärker der Unterdruck wird, desto mehr verjüngt sich der Rüssel. Dabei nimmt die Drehgeschwindigkeit – ähnlich wie bei einer Pirouette einer Eiskunstläuferin – mit der Verengung des Rüssels immer weiter zu. Durch die steigende Sogwirkung löst sich das dünne Ende aus der Wolke und saugt sich Richtung Erde. Erreicht dieser Wolkenrüssel den Erdboden, spricht man von einem Tornado. Sichtbar wird der Rüssel erst durch den kondensierten Regen und durch den Staub, den er ansaugt. Der Tornado mit seiner hohen Rotationsenergie ist relativ instabil und tanzt auf der Erdoberfläche hin und her. Verliert er seine Stabilität, verschwindet er ganz plötzlich, kann sich aber einige Kilometer weiter erneut aufbauen. Erst wenn die kühlen Fallwinde den Nachschub an feuchtwarmer Luft von unten komplett unterbinden, kommt der Prozess zum Erliegen und der Tornado verschwindet.
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