Wetter-News: Was braucht es für sehr tiefe Temperaturen

In der vergangenen Nacht war es fast überall frostig. Die tiefste Temperatur im Messnetz von MeteoSchweiz wurde mit -25 Grad in La Brévine im Jura gemessen.

Welche Voraussetzungen nötig sind, damit solche tiefen Temperaturen erreicht werden und weshalb gewisse Orte dafür besser geeignet sind als andere, erklären wir im heutigen Blog.

Wetterlage

Eine Hochdruckbrücke erstreckte sich heute Samstag von den Britischen Inseln über die Schweiz bis in den Mittelmeerraum und bestimmte unser Wetter. Durch die Subsidenz, das heisst durch das grossräumige Absinken der Luft innerhalb des Hochs, war die Luft in der Höhe sehr trocken. Über dem Flachland der Alpennordseite lag jedoch wie bereits an den Tagen zuvor ein feuchter, nebliger Kaltluftsee. Der zähe Hochnebel, welcher sich am Nachmittag nur gebietsweise etwas auflockerte, hatte eine Obergrenze um 900 Meter.

Satellitenbild überlagert mit Luftdruck auf Meereshöhe am Samstag, 13. Januar 2024 um 12 UTC. (MeteoSchweiz)

Frostige Nacht

Im Messnetz von MeteoSchweiz wurden in der vergangenen Nacht an fast allen Stationen frostige Temperaturen gemessen. Von Frost spricht man, wenn die Temperatur unter 0 Grad sinkt. Diese Definition wurde lediglich an der Messstation in Vevey am Genfersee knapp verpasst. Mit einer Tiefsttemperatur von 0 Grad fehlte aber nur wenig und es wurde immerhin der Gefrierpunkt erreicht.

In den Niederungen betrug die Tiefsttemperatur beidseits der Alpen etwa -5 bis -3 Grad, etwas weniger kalt war es entlang der Seen mit -2 bis 0 Grad.

Deutlich tiefere Temperaturen wurden in den Senken und Hochtälern des Juras sowie in den höher gelegenen Alpentälern verzeichnet. Die kälteste Temperatur in unserem Messnetz wurde in La Brévine mit -25 Grad gemessen. Dahinter folgen Samedan mit -23.5 und Andermatt mit -23.1 Grad. An diesen Standorten war es die bislang kälteste Nacht des Winters.

Doch was braucht es, damit solche tiefen Temperaturen erreicht werden.

Schwere kalte Luft

Um zu verstehen, weshalb an gewissen Standorten sehr tiefe Temperaturen auftreten können, ist es wichtig eine bestimmte Eigenschaft der Luft zu kennen. Und zwar, dass kalte Luft schwerer ist als warme Luft. Die Dichte der Luft ist abhängig von der Temperatur. Kalte Luft hat eine grössere Dichte als warme Luft und ist damit auch schwerer als warme Luft. Wenn die Luft nun schwerer als die Umgebungsluft ist, sinkt sie ab und sammelt sich schlussendlich in den Tälern und Muldenlagen.

Die Roundshot Heiligenschwendi im Berner Oberland auf rund 1000 Metern lag genau an der Obergrenze des nebligen Kaltluftsees. (Roundshot Webcam MeteoSchweiz)

Faktoren, die kalte Temperaturen begünstigen

Damit sehr tiefe Temperaturen möglich sind, müssen gewisse meteorologische und topografische Voraussetzungen erfüllt sein. Die Luftmasse, die abgekühlt werden muss, sollte in erster Linie bereits kalt sein. Idealerweise ist an den Tagen zuvor kalte Polarluft eingeflossen. In der vergangenen Nacht waren aber andere Faktoren ausschlaggebend.

Unter dem Hoch war die Luft in der Höhe sehr trocken. Die relative Luftfeuchtigkeit, die an unseren Bergstationen während den vergangenen 24 Stunden gemessen wurde, lag im tiefen einstelligen Prozentbereich.

Minima der relativen Luftfeuchtigkeit. (MeteoSchweiz )

In der Nacht verliert die Erdoberfläche durch die langwellige Ausstrahlung Wärme und kühlt ab. Die klare Nacht und die extrem trockene Luft erlaubten damit perfekte Abstrahlungsverhältnisse. Besonders effizient ist die langwellige Abstrahlung, wenn eine Schneedecke vorhanden ist, wobei die Schneedecke zugleich den Bodenwärmestrom unterdrückt. In windschwachen Nächten sammelt sich die Kaltluft anschliessend in den Tälern und Senken, wodurch sich mit fortschreitender Nacht ein immer mächtiger Kaltluftsee ausbildet.

Ballonsondierung von Payerne um 12 UTC. Auf etwa 1000 Metern ist eine sehr scharfe Inversion erkennbar mit einer markanten Zunahme der Temperatur (rote Linie). Darunter liegt der feuchte Kaltluftsee, darüber die sehr trockene Luft mit aussergewöhnlich tiefen Taupunkten (blaue gestrichelte Linie). (MeteoSchweiz)

Da die Temperatur im Allgemeinen mit zunehmender Höhe abnimmt, ist es naheliegend, dass tiefe Temperaturen an höher gelegenen Standorten wie Samedan oder Andermatt häufiger auftreten.

Nebst den genannten meteorologischen Faktoren sind noch weitere Faktoren relevant, welche durch die Geländeform gegeben sind. Dazu zählen beispielsweise die Art des Kaltluftsees. Handelt es sich um einen geschlossenen oder offenen Kaltluftsee? Im Gegensatz zu Tälern (offene Kaltluftseen) bieten geschlossene Senken bessere Voraussetzungen für extrem tiefe Temperaturen. Weitere Einflüsse haben unter anderem die tiefe bzw. Mächtigkeit einer Senke, das Volumen des Kaltluftsees oder auch der sogenannte Sky View Faktor (Horizontüberhöhung). Dieser beschreibt den Anteil der freien Himmelssicht und liegt zwischen 0 und 1. Bei einer Ebene erreicht der Sky-View-Faktor den Wert 1, in engen Tälern oder bei hohe umliegenden Bergen liegt der Wert immer näher bei 0. Dieser Faktor ist für die langwellige Ausstrahlung von grosser Wichtigkeit.

Im Messnetz von MeteoSchweiz sind die Voraussetzungen für tiefe Temperaturen besonders an den oben genannten Stationen ideal. La Brévine ist ohnehin als Sibirien der Schweiz bekannt und hält mit -41.8 Grad nach wie vor den offiziellen Kälterekord in der Schweiz, gemessen am 12. Januar 1987.

Am Hochnebelrand haben sich in den vergangenen Tagen schöne Raufreifablagerungen gebildet. (Marc Grundlehner)

Es gibt jedoch deutlich kältere Orte. So wurde in der vergangenen Nacht an der privaten Messstation von unserem Kollegen Stephan Vogt am Sägistalsee im Berner Oberland eine Tiefsttemperatur von -35.5 Grad gemessen. Nebst Messwerten finden Sie unter https://kaltluftseen.ch/ viele weitere interessante Ausführungen zum Thema Kaltluftseen.

Blick von Schwellbrunn Richtung Südwesten. Die Hochnebelobergrenze (rechts im Bild noch knapp erkennbar) lag mit rund 900 Metern knapp tiefer.

Quelle: Bundesamt für Meteorologie MeteoSchweiz /Was braucht es für sehr tiefe Temperaturen – MeteoSchweiz (admin.ch)
Titelbild: Christa Hayoz