Wetterlexikon | Stauwetterlagen: Auch beim Wetter gibt es Stau

Stauwetterlagen: Auch beim Wetter gibt es Stau

Autorin: Mag. Monika Weis, ZAMG Innsbruck

Nicht nur im Verkehrswesen gibt es Stau, auch in der Meteorologie existiert er. Ähnlich wie im Straßenverkehr vor einer Baustelle, entsteht der Stau in der Meteorologie überall dort, wo die Luft auf ein Hindernis (also ein Gebirge) trifft. Vor allem langanhaltende Staulagen verursachen immer wieder Extremwetter, meist in Form von ergiebigen Regen- oder Schneemengen, die tagelang andauern. Dabei kann es zu massiven Beeinträchtigungen der Infrastruktur und des Alltags kommen. Hier erfahren Sie, wie Stau entsteht, welche typischen Stau-Wetterlagen es gibt, und schließlich wird auf einige extreme Staulagen der letzten Jahre näher eingegangen.

Wie entsteht der meteorologische Stau?

Wie im Verkehr entsteht Stau dort, wo die Luft auf ein Hindernis trifft. In der Meteorologie sind das keine Baustellen, sondern Berge. Trifft die Luft auf ein Gebirge, wird sie gezwungen aufzusteigen, um dieses Hindernis überwinden zu können. Dabei kühlt sich die Luft ab, vorerst ca. 1 °C/100 Höhenmeter. Der in der Luft enthaltene Wasserdampf kondensiert, es bilden sich Wolken, ab dann erfolgt die Abkühlung nur mehr mit rund 0,6 °C/100 Höhenmeter. Da kalte Luft weniger Feuchtigkeit aufnehmen kann als warme, werden die Wolken immer dichter, bis sie die Feuchtigkeit nicht mehr halten können, es kommt zu Niederschlag.

Wie kräftig dieser Niederschlag ausfällt, hängt von mehreren Faktoren ab, nämlich der Feuchtigkeit der Luft, der Größe bzw. Höhe des zu überströmenden Hindernisses und dem Wind.  Der Staueffekt ist umso größer, je feuchter die Luftmasse ist, je höher das zu überwindende Hindernis und je stärker der Wind.

Hinter dem Hindernis sinkt die Luft wieder ab, sie wird wärmer und trocknet ab. Daher regnet und schneit es an der windzugewandten Seite (das Luv) vorm Hindernis, dem Staugebiet, deutlich mehr als an der windabgewandten Seite (das Lee) hinter dem Hindernis, wo es oftmals zu Föhneffekten kommt und dadurch auch überhaupt trocken bleiben kann.

Abbildung 1: Stau. Quelle: ZAMG.

Ungerechte Niederschlagsverteilung

Die jährlichen Niederschlagsmengen in den Staugebieten liegen deutlich höher als jene in den inneralpinen, geschützten Bereichen bzw. im Flachland.  Diese Tatsache wird natürlich unter anderem bei den Hochwasserschutzbauten und den Schneelasten berücksichtigt.

In der nachfolgenden Abbildung (Abbildung 2) der mittleren, jährlichen Niederschlagsverteilung über Österreich stechen die Staugebiete mit den größten Niederschlagsmengen (dunkelblau) sofort ins Auge.  Die klassischen Staugebiete erstrecken sich vom Bregenzerwald über den gesamten Alpennordrand und das Salzkammergut bis in die Ybbstaler Alpen. Im Süden sind es der Zillertaler Hauptkamm und die Tauern, sowie die Grenzregion zu Italien und Slowenien.

Abbildung 2: Mittlere jährlicher Niederschlag der Jahre 1981 bis 2010. Quelle: ZAMG/Spartacus.

Der Jetstream als Motor für das Wetter in Mitteleuropa

In den mittleren Breiten der Nordhalbkugel, in denen Österreich liegt, wird das Wetter entscheidend durch die Lage des Starkwindbands (Jetstream) in der oberen Atmosphäre, dem Polarjet, bestimmt. Dieser Jetstream markiert die Luftmassengrenze zwischen polarer Kaltluft und warmer Subtropenluft. Dieses Starkwindband verläuft in etwa 10 km Höhe von West nach Ost um die Nordhalbkugel in einer mehr oder weniger unregelmäßigen, mäandernden Wellenbewegung. Er erreicht im Mittel Windgeschwindigkeiten von 200 bis 500 km/h.

Abbildung 3: Verlauf des Jetstreams (Polarjet) auf der Nordhalbkugel. Quelle: ZAMG.

Da die Atmosphäre bestrebt ist, Unterschiede auszugleichen, pendelt dieser Jetstream abwechselnd nach Norden und nach Süden aus, wobei diese Pendelbewegungen unterschiedlich stark ausfallen. Schwingt der Polarjet über Europa nach Norden aus, führt er warme Luft aus dem Süden bis weit in den Norden. Bricht die Welle hingegen nach Süden aus, so dringt kalte Luft aus der Arktis bis weit in den Süden vor.

Der Polarjet verlagert seine Position im Laufe des Jahres. Aufgrund des großen Temperaturunterschieds zwischen den Subtropen und den Polargebieten im Winter ist dieses Starkwindband in der kalten Jahreszeit deutlich stärker ausgeprägt und verläuft weiter südlich als im Sommer. In der warmen Jahreszeit sind die Temperaturgegensätze zwischen den Polen und Subtropen deutlich geringer, der Jetstream zieht sich mehr in den Norden zurück und ist schwächer als in den Wintermonaten. Stauwetterlagen treten in Österreich in den Jahreszeiten Spätherbst bis Frühling am häufigsten auf.

Die Alpen als Hindernis

Die Alpen sind ein großes und hohes Hindernis, das sich der Luftströmung in den Weg stellt und für Staueffekte im Luv (windzugewandten Seite) und für Föhneffekte im Lee (windabgewandte Seite) sorgt. Der Name des Staus besagt, wo sich die Luft an den Alpen drängt.

Klassische Stausituationen können in Österreich im Wesentlichen bei drei Wetterlagen auftreten:

• Die feuchte Nord- bis Nordwestströmung, bei der sich die Luft von Norden her an der Alpennordseite staut.
• Die feuchte Süd- bis Südwestströmung, bei der sich die Luft von Süden her an der Alpensüdseite staut
• Die feuchte Westströmung, bei der sich die Luft von Westen her am Arlberg und an der Silvretta staut.

Alle drei Stauvarianten bringen große Niederschlagsunterschiede zwischen der windzugewandten Luv-Seite und der windabgewandten Lee-Seite und einen mehr oder weniger stark ausgeprägten Föhneffekt an der Lee-Seite.

Wo und wann staut es sich in Österreich?

Der Nordstau

Der Nordstau tritt bei Wetterlagen auf, bei denen der Jetstream über Osteuropa nach Süden ausbricht, Österreich also zwischen einem Hoch über West- bzw. Südwesteuropa und einem Tief über Ost- bzw. Nordosteuropa in nördlicher bis nordwestlicher, feuchter Anströmung liegt. Beispiele von solchen sogenannten Nordwest- und Nordwetterlagen finden sich in Abbildung 4.  

Mit mehr oder weniger starkem Nordwest- bis Nordwind wird somit relativ kühle Polarluft an der Alpennordseite gestaut.  Die Nordalpen bilden das erste größere Hindernis für die Luftmassen aus dem Norden, dementsprechend groß ist der Staueffekt.

Abbildung 4: Beispiel einer Nordwestwetterlage (links) und Nordwetterlage (rechts). Weiße Linien geben den Luftdruck (in hPa) am Boden wieder, die Strömungsrichtung (Windrichtung) ist mit schwarzen Pfeilen hervorgehoben. Quelle: ZAMG.

Die klassischen Nordwest- bis Nordstaugebiete in Österreich erstrecken sich von der Silvretta über den Arlberg und den Bregenzerwald, entlang der Nördlichen Kalkalpen bis ins oberösterreichische und steirische Salzkammergut und in die Niederösterreichischen Alpen hinein. Dabei können die betroffenen Regionen leicht variieren. Kommt der Wind aus Nord, so ist das Silvrettagebiet nicht mehr betroffen, bei Nordwest greift der Stau oftmals nicht ganz so weit in den Osten aus.

Im Winter sind die Nordwest- bis Nordstaulagen jene Wetterlagen, bei denen die Nordalpen eine ordentliche Portion Schnee abbekommen. Dauern diese Wetterlagen längere Zeit an, so kann es bezüglich Neuschnee und Lawinensituation kritisch werden. Der Lawinenmonat Februar 1999 mit der verheerenden Lawinenkatastrophe in Galtür und Valzur im Tiroler Paznauntal war die Folge einer länger andauernden, schneereichen und windigen Nordwestwetterlage. Auch der äußerst schneereiche Jänner in den Nordalpen 2019 ist auf eine persistente Nordwest- bis Nordstaulage zurückzuführen.

In den wärmeren Jahreszeiten können Staueffekte zu kritischen Hochwassersituationen führen, vor allem im Zusammenhang mit sogenannten Vb-Wetterlagen (gesprochen: ‚Fünf-B-Wetterlagen, vom römischen ‚V‘ für 5), bei der ein Tief von der Adria über Ungarn bis nach Polen zieht und es in Österreich zu einer Stausituation von Nordosten herkommt. So geschehen im August 2005 und 2002 oder im Mai 2014.

Warmfront aus Nordwesten

Eine Warmfront aus dem Nordwesten birgt vor allem im Winter hohes Potential für Starkniederschlag, zusätzlich verstärkt durch den Stau an den Alpen. In die Nordwestströmung ist eine Warmfront eingelagert, die gegen die Alpen gesteuert wird. In Abbildung 5 wird ein Beispiel dieser Situation gezeigt.

Abbildung 5: Bodenanalyse vom 4.1.2019, 12 UTC (13:00 Uhr Lokalzeit, UTC ist die koordinierte Weltzeit). In die Nordwestströmung (nicht direkt eingezeichnet) ist eine Warmfront (dargestellt als rote Linie mit roten Halbkreisen) eingelagert, die sich gerade noch nördlich von Österreich befindet und gegen die Alpen gesteuert wird. Quelle: ZAMG.

In den Tälern liegt die schwere, oftmals sehr kalte Luft, die sich manchmal über Tage angesammelt hat. Darüber streicht nun die wärmere Luft der Warmfront. Es kommt zu sogenannten Aufgleitniederschlägen. Bei solchen Niederschlägen gleitet warme feuchte Luft auf die kalte Luft auf. Durch diese gezwungene Hebung kühlt die warme Luft ab, kondensiert und es setzt Niederschlag ein. Je größer der Temperaturunterschied zwischen der warmen und der darunterliegenden kalten Luftmasse ist, umso kräftiger fällt der Niederschlag aus. Das erklärt u.a. warum Warmfronten im Winter oftmals stärker ausgeprägt sind als in den wärmeren Jahreszeiten.

In den klassischen Nordstaugebieten wird der Niederschlag durch die Staueffekte zusätzlich verstärkt, aber auch inneralpin fällt durch das Aufgleiten der wärmeren Luft deutlich mehr Niederschlag als beim reinen Nord- und Nordweststau.

Durch den intensiven Niederschlag wird die wärmere Luft langsam nach unten gemischt, und die kalte Luft in den Tälern ausgeräumt. Durch die Erwärmung der Luft in den Tälern geht der Schneefall auch in den tiefen Lagen allmählich in Regen über. Dies passiert im Alpenvorland und am Alpennordrand rascher als in den inneralpinen Gebieten. So ist es nicht selten der Fall, dass es in Reutte schon längst schüttet, während es im ca. 30 km entfernten Landeck noch munter weiter schneit.

Der Südstau

Südstau tritt bei Wetterlagen auf, bei denen der Jetstream über Westeuropa nach Süden ausbricht. Österreich liegt also zwischen einem Tief über West- bzw. Nordwesteuropa und einem Hoch über Ost- bzw. Nordosteuropa in südwestlicher bis südlicher Anströmung (siehe Abbildung 6).

Durch den Kaltluftvorstoß in den Mittelmeerraum kommt es dort zu einer Tiefdruckentwicklung, welche die südwestliche bis südliche Anströmung und den Feuchtetransport deutlich verstärkt. Es wird sehr feuchte, aber – im Gegenteil zum Nordstau – relativ warme Mittelmeerluft an der Alpensüdseite gestaut. Deutlich massiver fällt der Stau in den italienischen und slowenischen Alpen aus, denn die sind den Karnischen Alpen und den Karawanken vorgelagert und die Luftmassen aus dem Süden treffen hier als erstes auf. 

Abbildung 6.: Beispiel einer Südwestlage (links) und Südwetterlage (rechts). Weiße Linien geben den Luftdruck (in hPa) am Boden wieder, die Strömungsrichtung (Windrichtung) ist mit schwarzen Pfeilen hervorgehoben. Quelle: ZAMG.

Die klassischen Südwest- bis Südstaugebiete in Österreich erstrecken sich vom Ötztaler Grenzkamm über den gesamten Alpenhauptkamm und die Osttiroler Tauern bis zum Katschberg und weiter von den Lienzer Dolomiten und den Karnischen und Gailtaler Alpen bis hin zu den Karawanken. Dabei gibt es noch so genannte Hotspots, wie etwa den Timmelkamm, den Plöckenpass, das Naßfeld oder den Loiblpass. Auch hier variieren die Staugebiet geringfügig, je nachdem, ob die Anströmung direkt aus Süd, oder aber mehr aus Südwest oder Südost kommt.

Ausgeprägte, langandauernde Südstaulagen in Verbindung mit einem Oberitalientief sind im Winter für sehr schneereiche Wetterphasen verantwortlich, so geschehen im Dezember 2020. Im Sommer sorgen sie für sehr kritische Hochwassersituationen nicht nur in Südösterreich, sondern vor allem auch in Oberitalien, wie etwa Ende Oktober 2018.

Der Weststau

Der Weststau tritt bei Wetterlagen auf, wo der Jetstream zonal (quer) über Mitteleuropa liegt, Österreich sich also zwischen einem Tief über Nordeuropa und einem Hoch über Südeuropa in feuchter, westlicher Anströmung befindet. Mit mehr oder weniger starkem Westwind wird feuchte und relativ warme Atlantikluft am Arlberg, dem Verwall und der Silvretta gestaut. Dahinter kommt es zu Föhneffekten, die aber weniger stark ausgeprägt sind als bei Süd- oder Nordwetterlagen.

Abbildung 7: Westwetterlage. Weiße Linien geben den Luftdruck (in hPa) am Boden wieder, die Strömungsrichtung (Windrichtung) ist mit schwarzen Pfeilen hervorgehoben. Quelle: ZAMG.

Die klassischen Weststaugebiete liegen im Bregenzerwald, am Arlberg und im hinteren Montafon. Im Winter schneit es in den Bergen Vorarlbergs ergiebig, während dahinter – also in Tirol – kaum etwas ankommt. Im Sommer gestaltet sich das Wetter im westlichsten Bundesland trüb und regnerisch.

Da die Windrichtung selten genau aus West kommt, sondern meist um West pendelt und mal mehr nach Südwest, mal mehr nach Nordwest ausschert, sind reine länger andauernde Westwetterlagen selten. Daher werden bei dieser Staulage bei weitem nicht so große Niederschlagsmengen erreicht wie bei Süd- oder Nordstaulagen. Bei Westwetterlagen ist meist der Wind das markanteste Wetterphänomen.

Man sieht also: Egal aus welcher Richtung das Wetter kommt, in Österreich gibt es aufgrund seiner Topografie immer Gebiete, in denen es zu Staueffekten kommt, wo es mehr regnet und schneit als anderswo.

Beispiele für extreme Stauwetterlagen

Vor allem langanhaltende Staulagen verursachen immer wieder Extremwetter, meist in Form von ergiebigem Niederschlag, der tagelang andauert. Dabei kann es zu massiven Beeinträchtigungen der Infrastruktur und des Alltags kommen. Nachfolgend nun ein paar Beispiele solcher Wetterextrema, die den Betroffenen wohl noch in bester Erinnerung sind.

Andauernde Südstaulage in Verbindung mit einem Genuatief, Anfang Dezember 2020

Von 4. bis 6. Dezember 2020 hat eine Südstaulage in Verbindung mit einem Oberitalientief (siehe Abbildung 8) enorme Schneemengen nach Osttirol und Kärnten gebracht.

Abbildung 8: Bodenanalyse (links) und 500hPa-Karte (rechts) vom 5.12.2020, 12 UTC (13:00 Uhr Lokalzeit). Quelle: ZAMG.

An zahlreichen langjährig betriebenen Stationen wurden Rekorde in der 3-Tagesniederschlagssumme aufgestellt, die nur alle 100 bis 150 Jahren bzw. gebietsweise auch deutlich seltener vorkommen. So fielen in Lienz binnen 3 Tagen 298mm Niederschlag, was einen neuen Rekord bedeutet (Messreihe 116 Jahre seit 1880), auch in der 95-jährigen Messreihe von Döllach im Mölltal wurde mit 238mm ein neuer Rekord gemessen. Die größte 3-Tagesniederschlagsmenge wurde mit 364mm in Kornat im Lesachtal gemessen, der Rekord von 415mm vom Oktober 2018 wurde nicht erreicht. Die Schneehöhe von rund 120cm in Döllach bedeutet für Dezember ebenfalls einen Rekord. Noch nie wurde dort so früh im Jahr eine größere Schneehöhe gemessen.

Es gab unzählige Einsätze, gesperrte Straßen und unterbrochene Stromversorgung wegen massivem Schneebruch und Lawinen sowie Muren, Erdrutschen und Überflutungen.  Am Morgen des 7.12.2020 waren alleine in Osttirol 2500 Haushalte ohne Strom, ebenso viele in Kärnten. Zahlreiche, auch bedeutende, Bundes- und Landesstraßen waren zeitweise gesperrt. In Osttirol und auch im äußersten Westen Oberkärntens herrschte kurzzeitig Lawinenwarnstufe 5, im gesamten Vorhersagegebiet großteils Stufe 4. Es fielen ein paar Messstationen zumindest zeitweise aus, die Wetterstation in Kornat (Lesachtal) wurde mit einem Notstromaggregat betrieben.

Langanhaltende Nord- bis Nordweststaulage - Ende Dezember 2018/Jänner 2019

Mit einer anhaltenden Nord- bzw. Nordwestströmung sind zwischen 29.12.2018 und 15.1.2019 immer wieder Frontensysteme über Österreich gezogen (die Situation am 9.1.2019 ist in Abbildung 9 dargestellt). Dabei gab es im Wesentlichen drei niederschlagsintensive Phasen, die jeweils 3 Tage dauerten und in Summe zu enormen Neuschneemengen führten.

Abbildung 9: Bodenanalyse (links) und 500hPa-Karte (rechts) vom 9.1.2019, 00 UTC (1:00 Lokalzeit). Quelle: ZAMG.

Neuschneemengen wie in dieser ersten Jännerhälfte kommen selbst in den schneereichen Regionen Österreichs statistisch gesehen nur alle 10 bis 100 Jahre vor. Vereinzelt gab es sogar neue Neuschneerekorde, wie in Seefeld, Hochfilzen, Lofer und Bad Mitterndorf.

Großflächige Stromausfälle, zahlreiche Straßensperren, nicht erreichbare Ortschaften (es waren bis zu 86.500 Personen eingeschlossen), große bis sehr große Lawinengefahr, geschlossene Schulen und Kindergärten, Probleme mit der Schneelast auf Dächern, Katastrophenausrufung für einzelne Gemeinden in Niederösterreich, behördliche Sicherheitsanweisungen in Innsbruck für Hungerburg, Hötting und Mühlau, ein Komplettausfall am Innsbrucker Flughafen und sogar Tote waren die Auswirkungen dieser äußerst schneereichen Nord- bis Nordweststaulage. In Salzburg und Tirol wurden Landeseinsatzstäbe eingerichtet.

Südstaulage - Ende Oktober 2018

Eine massive Süd- bis Südweststaulage in Verbindung mit einem Genuatief (siehe Abbildung 10) hat Ende Oktober zu enormen Niederschlagsmengen, teilweise mit Gewittern durchsetzt, geführt.

Abbildung 10: Bodenanalyse und 500hPa-Karte vom 28.10.2018, 12 UTC (13:00 Uhr Lokalzeit). Quelle: ZAMG.

An den Stationen Plöckenpass, Kornat, Kötschach-Mauthen und Dellach im Drautal waren die Dreitagessummen neue Rekorde. In Friaul wurden vor allem durch deutlich mehr eingelagerte Gewitter insgesamt noch höhere Niederschlagsmengen als in Kärnten gemessen. An vielen Stationen wurden im Gesamten über 700mm registriert, am meisten an der Station Malga Chiampiuz mit 888mm. Als Vergleich dazu: In Dellach summiert sich in einem ganzen Jahr durchschnittlich knapp 1200mm Niederschlag auf, in Kornat knapp 1400mm.

Erschwerend kam hinzu, dass es zudem orkanartige Windböen gab, die zum Teil zu massiven Windwurf führten. Im Lesachtal wurden gebietsweise ganze Waldhänge vom Wind entwurzelt oder abgeknickt, tausende Haushalte waren vorübergehend ohne Strom.

An der Gail bei Rattendorf brach ein Damm und die ausufernde Gail überflutete Teile der Ortschaft, auch in Kötschach-Mauthen und in Hermagor wurde ein 30-jährliches Hochwasser überschritten. Insgesamt gab es sehr viele kleinere Muren und Überflutungen. Hauptsächlich betroffen waren davon ganz Oberkärnten und die Karawanken. 68 Personen mussten im Bereich Drauspitz evakuiert werden, für einige Gemeinden wurde eine Zivilschutzwarnung ausgesprochen.

Auch in Tirol kam es zu Hangrutschungen und Überschwemmungen sowie Kellerüberflutungen. Betroffen davon war vor allem der gesamte Osttiroler Raum sowie die Brennerautobahn und die Brennerstaatsstraße auf der Südtiroler Seite sowie die Brennerbahnstrecke, die wegen Muren gesperrt werden mussten. Der Radweg zwischen Innichen und Lienz wurde durch die Unwetter in Osttirol an mehreren Stellen zerstört. In Finkenberg im Zillertal wurde die Gemeindestraße verlegt.