Eine längere Durststrecke findet ihr Ende

Der Winter hat in den Kaltluftseen des Alpsteins im letzten Novemberdrittel begonnen: Bis Ende Jahr konnten in Hintergräppelen 8 Kalendertage mit einem Minimum von unter -20 Grad verzeichnet werden. Aus Sicht des gemeinen Kälteliebhabers kann man das allenfalls als erste Lockerungsübungen bezeichnen – der Wohlfühlbereich beginnt ab einer Schwelle von -30 °C. Solche Werte blieben uns im gesamten Winter 2019/2020 verwehrt, es handelte sich um den wärmsten Winter seit Beginn systematischer Messungen in der Schweiz. Letztmals wurde diese Marke am 6. Februar 2019 unterschritten.
Der Januar begann mässig kalt mit einer Serie von Eistagen in Hintergräppelen, am Sämtisersee stieg die Temperatur nur während kurzen Föhnstössen über der Frostgrenze. Ab dem 9. Januar wurde mit einer Bisenströmung in den untersten 3 km der Atmosphäre verhältnismässig kalte Luft aus Nordosten in die Schweiz geführt. In der feuchten Grundschicht bildete sich Hochnebel über dem Mittelland und in den Voralpen. Wie üblich war dessen Obergrenze eng an die Stärke der Bise gekoppelt, sie lag aber meistens unterhalb des Niveaus des Gräppelentals und des Sämtisersees, und so herrschten bei ansonsten schwacher Bewölkung gute Bedingungen für die Ausbildung intensiver Kaltluftseen. Die Strahlungsbilanz blieb auch tagsüber negativ, dies führte zu einer nur geringfügigen tageszeitlichen Erwärmung.
https://kaltluftseen.decentlab.com/render/d-solo/000000008/home?orgId=2&from=1610060400000&to=1610449200000&panelId=28&width=1000&height=500&tz=Europe%2FZurich
Am Morgen des 10. Januars fiel die Temperatur in Hintergräppelen ein erstes Mal unter -30 °C. In der obigen Graphik fallen die starken Fluktuationen der Temperatur auf. Zoomen wir etwas herein:
Bild
Es fällt auf, dass die Schwankungen eine gewisse Regelmässigkeit aufweisen. Vermutlich schwappt der Kaltluftkörper, angetrieben durch die Bise, in den beiden Senken hin und her, analog zu Seiches in Seen. Die Schwingungsdauer am Sämtisersee ist etwa doppelt so gross wie in Hintergräppelen, ebenso die Amplitude.  Grund für die Unterschiede sind die unterschiedliche Geometrie (Grösse&Tiefe) der Senken. Hätte es Nebel gehabt, so wäre die Bewegung sichtbar geworden.
Eine ältere Zeitraffersequenz der Webcambilder vom Hohen Kasten zeigt, wie das hätte aussehen können:

Am Abend des 10. Januars lebte die Bise nochmals auf, was zu einem Anstieg der Hochnebelgrenze führte.

10. Januar, 18:00 Uhr: Beste Abstrahlungsbedingungen im Obertoggenburg (c) saentis.roundshot.com
10. Januar, 23:00 Uhr: Der Hochnebel vermag das Gräppelental (Bildmitte, rechts unterhalb der drei Hügelzüge) ganz knapp zu fluten. (c) saentis.roundshot.com
11. Januar, 03:00 Uhr: Der Hochnebel hat sich aus dem Obertoggenburg zurückgezogen. (c) saentis.roundshot.com

Die Auswirkungen dieses Vorstosses des Hochnebels sind eindrücklich:

https://kaltluftseen.decentlab.com/render/d-solo/000000008/home?orgId=2&from=1610276400000&to=1610362800000&panelId=25&width=1000&height=500&tz=Europe%2FZurich
Mitten in der Nacht stieg die Temperatur innerhalb von 4 Stunden von -31.8 °C auf -21 °C an. Nach dem Rückzug war das verloren gegangene Terrain rasch wieder aufgeholt und um 04 Uhr morgens konnte der Pfad wieder aufgenommen werden, der um 21:30 Uhr verlassen wurde. Das Minimum wurde kurz vor Sonnenaufgang mit -33.1 °C erreicht.

Schlussendlich kann man nur darüber spekulieren, wie weit die Temperatur ohne diesen Störfaktor abgesunken wäre: Ein Wert im Bereich zwischen -35 und -36 °C erscheint plausibel.
Nachfolgend eine Einordnung dieses Minimums von -33.1 °C unter drei Blickwinkeln:
– Timothy Wright aus Utah (er beschäftigt sich ebenfalls mit der Suche nach Kaltluftseen und kennt u.a. Peter Sinks (der Ort, an dem die tiefste Temperatur in den Lower 48 gemessen wurde) wie seine Westentasche) hat verdankenswerter Weise ein Landsat 8-Bild vom 11. Januar, 11:11 Lokalzeit analysiert:
Keine Beschreibung verfügbar.
Dargestellt ist die Landoberflächentemperatur, rote Farben zeigen verhältnismässig warme Flächen, je gelber und vor allem grüner, desto kälter. Der Walensee sticht hervor, aber auch südexponierte Hänge. Grün zeichnen sich die Kaltluftseen ab, die kältesten sind mit der jeweils tiefsten Temperatur gekennzeichnet. Die Lufttemperatur betrug zu diesem Zeitpunkt in Hintergräppelen -29.5, am Sämtisersee -24.6 °C. Es bestätigt sich, dass Hintergräppelen auch an diesem Tag der kälteste Ort der Nordostschweiz war.
Neben dem Sämtisersee (-24.6 °C) weisen auch der Voralpsee (-24.8 °C), der Ochsenboden (-24.6 °C), der Spannegsee (-23.6 °C) sowie der Schwendisee (-23.2) tiefe Werte auf. Diese Minima sind erwartungsgemäss allesamt in konkaven Geländeformen aufgetreten, welche eine hohe Disposition zum Aufstau von Kaltluft haben.
– Gemessen wird in Hintergräppelen seit November 2021. Tiefere Werte sind im Januar 2017 und im Februar 2018 aufgetreten.Bild
– Im Vergleich mit anderen Messstationen in der Schweiz wurde Hintergräppelen nur noch durch die EBS-Station auf der Glattalp unterboten:
Bild könnte enthalten: Text „Tiefstwerte in der Schweiz in der Nacht vom 10./11. Januar 2021 Minimum [C] Station 34.7 Glattalp 33.1 Hintergräppelen 30.5 Glattalp 29.6 Samedan 28.0 La Brévine 27.7 Zuoz 27.3 Sämtisersee 26.5 Andermatt -26.3 Buffalora 24.5 La Chaux-d'Abe -23.7 Ulrichen 23.1 Zernez -23.0 Lenzerheide -21.9 Les Ponts-de-Martel 21.5 Hinterrhein Stationshöhe [m] Data Owner 1858 EBS Energie 1290 kaltluftseen.ch 1858 Meteocentrale/DTN 1709 Meteoschweiz 1040 Meteoschweiz 1664 Meteocentrale/DTN 1214 kaltluftseen.ch 1423 Meteoschweiz 1971 Meteoschweiz 999 kaltluftseen.ch 1346 Meteoschweiz 1474 Meteocentrale/DTN 1484 Meteocentrale/DTN 998 Meteocentrale/DTN 611 Meteocentrale/DTN“
Die Messungen der EBS Energie auf der Glattalp werden seit dem Winter 1983/1984 durchgeführt, gehen also in die 38. Saison. Bliebe es bei diesem Minimum von -34.7 °C so, wäre es das fünftwärmste der gesamten Messperiode.
Fazit: Die kleine Kältewelle ist wohltuend nach dem Nicht-Winter 2019/2020, mehr aber auch nicht. Die Werte an den beiden kältesten Messorten (Glattalp und Hintergräppelen) sind definitiv keine ausserordentlichen Ereignisse.

Wintereinbruch Anfang November 2016

Nach einem sehr warmen September   und einem leicht zu kühlen Oktober  stellte sich anfangs November erstmals ein winterlicher Witterungsabschnitt mit Dauerfrost und einer geschlossenen Schneedecke ein. In der Nacht vom 7. auf den 8. November ist die Temperatur am Sämtisersee auf unter -10 °C gefallen und der See ist zugefroren, was anhand der Bilder der Web-Cam auf dem Hohen Kasten nachvollziehbar ist:

20161108_0711

Bild des zugefrorenen Sämtisersees. Strukturen auf bzw. über der Wasseroberfläche sind normalerweise auf den Einfluss des Windes, auf Schattenwurf oder auf Nebel bzw. Wolken zurückzuführen. Animiert man die 5-minütlich vorliegenden Bilder jedoch, erkennt man, dass die Strukturen ortsfest sind – ein klarer Hinweis auf die Bildung von Schwarzeis. © Bild: www.hoherkasten.ch / www.plattenboedeli.ch

Der winterliche Charakter blieb in den Folgetagen erhalten. Die Schweiz lag im Einflussbereich eines Hochdruckgebietes über Osteuropa, welches mit einer Bisenströmung kalte und feuchte Luft gegen die Schweiz führte . Die Animation der Webcambilder vom Hohen Kasten zeigt, dass die Hochnebelobergrenze am 14. November tagsüber bis gegen 1500 m angestiegen, nach Sonnenuntergang jedoch rasch abgesunken ist, was auf eine nachlassende Bise schliessen lässt.

Quelle: Berggasthaus Plattenbödeli, Hoher Kasten Drehrestaurant und Seilbahn AG

Somit stellten sich im Alpstein ideale Strahlungsverhältnisse ein und in der Nacht vom 14. auf den 15. November wurde am Sämtisersee mit -13.3 °C die bisher tiefste Temperatur des noch jungen Winters gemessen:

sms_verlauf_201611_14_16

Temperaturverlauf am Sämtisersee am 14. und 15. November. Die blaue Kurve zeigt den Verlauf am Sämtisersee, die rote Kurve den Verlauf an einer Nebenstation, welche über dem voll ausgebildeten Kaltluftsee liegt.

Auf ungefähr 70 m Höhendifferenz hat sich eine Temperaturumkehr von 7 K ausgebildet, was bemerkenswert aber noch nicht ausserordentlich stark ist.

In der Senke von Hintergräppelen wurden noch tiefere Temperaturen gemessen: Mit einem Minimum von -19.9 °C am 15. November um 02:00 UTC wurde die -20 °C-Marke nur knapp verfehlt. Mit einiger Wahrscheinlichkeit hat die aufziehende Bewölkung und die dadurch erhöhte atmosphärische Gegenstrahlung noch tiefere Werte verhindert.

Dieser Tiefstwert liegt mehr als 15 K tiefer als die Temperatur der freien Atmosphäre auf gleicher Höhe. Im Vergleich zum Sämtisersee war die Tiefsttemperatur in der Senke von Hintergräppelen um 6 K tiefer:

sms_hig_vergleich_201611

Mit der Umstellung der Wetterlage ab dem 19. November hat eine intensive und enorm langandauernde Föhnströmung den Schnee bis in hohe Lagen abschmelzen lassen. Auch der Sämtisersee war ab dem 21. November wieder komplett eisfrei.

Literatur

Wintereinbruch von Ende April 2016

Am 28. April 2016 wurde um 04:00 Uhr MESZ mit -7.6 °C die tiefste Temperatur des Monats registriert:

Durch eine Troglage floss am Vortag polare Kaltluft in den Alpenraum ein. Diese kam unter den Einfluss eines Zwischenhochs, was zu einer weitgehenden Wolkenauflösung führte.

Im Flachland der Alpennordseite wurden für die Jahreszeit sehr tiefe Temperaturen gemessen ).

Auch in anderen Teilen von Europa setzte dieser Wintereinbruch den Schlusspunkt unter einen sehr milden Winter 2015/2106 (vgl. z.B. https://de.wikipedia.org/wiki/Wintereinbruch_in_Mitteleuropa_April_2016)

Am Sämtisersee war der Boden zwar schneebedeckt, der See war jedoch bereits seit Anfang April eisfrei. Das Potential für ausserordentliche tiefe Temperaturen war somit nicht mehr gegeben. Der gemessene Minimalwert liegt zwar höher als derjenige von La Brévine (-10.8 °C) oder Andermatt (-9.8 °C), korrigiert um die Höhenlage ist der Wert jedoch einer der tiefsten in der Schweiz.

Literatur

MeteoSchweiz. 2016. “Frostige Nacht.” MeteoSchweiz-Blog. April 28, 2016. http://www.meteoschweiz.admin.ch/home/aktuell/meteoschweiz-blog.subpage.html/de/data/blogs/2016/4/frostige-nacht.html.