Erklärer: Warum hat es am Donnerstag statt Schnee geschneit?

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An den Tagen vor dem Winter-Chaos am 18. Februar hatten die Prognostiker der Capital Weather Gang – und viele andere in unserer Region – Probleme, die relativen Mengen an normalem Schnee im Vergleich zu Schneeregen vorherzusagen. Die Models waffelten sogar ein bis zwei Tage vor der Veranstaltung in den Proportionen. Erst am Mittwochabend, wenige Stunden vor dem Sturm, deuteten unsere besten Modelle eher auf eine eisige als auf eine schneebedeckte Lösung hin.

Ob Wolkenschichten Schnee oder Schneeregen erzeugen oder nicht, hängt entscheidend von der Temperaturschicht in und unter diesen Wolken ab. Dies ist in der folgenden Grafik dargestellt. Beginnen wir mit Schnee, der in Wolkenschichten über 5.000 Fuß in gefrierender Luft erzeugt wird. Ein Keil milderer Luft dringt vom warmen Atlantik in die untere Schicht der Wolke ein.

Flocken, die durch diese erhöhte milde Luft strömen, schmelzen teilweise zu eisigen Regentropfen. Aber das ist nur die halbe Wahrheit. Unter dem warmen Keil befindet sich ein Keil aus gefrierender arktischer Luft, der gegen die Appalachen gefangen ist. Diese Schicht oder dieser Keil kann aufgrund eines als Kaltluftstauung bekannten Prozesses mehrere tausend Fuß tief sein. Die Regentropfen gefrieren zu klaren Eiskörnern. Diese Eiskörner, Schneeregen genannt, häufen sich auf Oberflächen zu einer undurchsichtigen Masse knusprigen Eises.

In der obigen Abbildung sind die Ostwinde dargestellt, die milde Luft in die Luft leiten, die vom Ozean weht, obwohl tatsächlich mildere Luft aus einer Vielzahl von Richtungen ankommen kann. Wetterballondaten vom Donnerstag um 7 Uhr morgens zeigten, dass diese Winde aus dem Südwesten kamen, wobei die Strömung eine kühle arktische Strömung aus dem Norden überstieg, näher am Boden.

Wie manifestiert sich die warme Schicht, die Schneeregen verursacht? Untersuchen wir die unten gezeigten Temperaturdaten eines Wetterballons, der am Mittwochabend, Stunden vor Beginn des Niederschlags, die Atmosphäre am Flughafen Dulles untersuchte.

Die rote Linie zeigt die vom Ballon gemessene Temperatur. Es ist genau 32 Grad an der Oberfläche, fällt dann aber schnell in die unterste mehrere tausend Fuß aufsteigende Schicht „B“ ab, die den Kaltluftkeil darstellt

Entscheidend ist, dass der Ballon innerhalb der mit „A“ gekennzeichneten Schicht um 5.000 bis 6.000 Fuß in einen übergeordneten Keil milderer Luft eintritt, in dem die Temperatur über dem Gefrierpunkt liegt.

Diese kleine warme Schicht warnte die Prognostiker in den Stunden vor Beginn des Niederschlags, dass die Atmosphäre auf ein Schneeregenprofil hindeutete. Aus diesem Grund schrieben die Prognostiker der Capital Weather Gang, dass die Möglichkeit bestehe, dass sich das Gleichgewicht des Niederschlags einschneidet Unser Update um 21:30 Uhr am Mittwocham Abend vor dem Sturm. Wir sagten auch, dass es eine Chance gibt, dass Niederschlag immer noch zu Schnee führen kann, da manchmal starker Niederschlag dazu beitragen kann, die Luftsäule auf ein Gefrierniveau abzukühlen. Obwohl sich einige Flocken zeitweise mischten, war der Effekt nicht stark genug, um den Schneeregen in Schnee umzuwandeln.

Im Allgemeinen scheinen alle Modelle Schwierigkeiten zu haben, die Ankunft einer „warmen Wolke“ über der kälteren Luftmasse richtig zu simulieren. Manchmal kann diese Schicht ziemlich dünn sein, und ein Fehler in der simulierten Temperatur von nur ein oder zwei Grad kann den Unterschied zwischen einer zementartigen Schneeregenbeschichtung und einer flauschigen Schneedecke bedeuten.

Im Großen und Ganzen können wir sehen, wie Wettersysteme dazu beigetragen haben, diese warme Schicht zu erzeugen. Die nächste Abbildung zeigt die morgendliche Oberflächenwetterkarte, wobei die Drucklinien (schwarz, Isobaren) deutlich einen Kamm aus kaltem Hochdruck östlich der Appalachen abgrenzen, der sich von Long Island bis nach Südgeorgien erstreckt. Der Kern der arktischen Luft war auf die niedrigsten paar tausend Fuß begrenzt, was wiederum dem Buchstaben “B” entsprach.

Währenddessen erzeugte die Zirkulation gegen den Uhrzeigersinn, die durch eine Zone mit niedrigem Druck im Westen über Tennessee erzeugt wurde, Winde aus dem Südwesten etwa 5.000 Fuß über dem Boden und bot gerade genug milde Luft, so dass Schneeregen die dominierende Niederschlagsform sein würde.

Und Schneeregen tat es mit beeindruckenden Raten für mehrere Stunden. Ab dem späten Mittwochabend sagten einige Modelle mit kurzer Reichweite voraus, dass nach einem anfänglichen Schneesturm Schneeregen die vorherrschende Form sein würde.

Die folgende Abbildung zeigt einen Radarscan vom Donnerstag vormittags. In einem scheinbar sommerlichen Gewitter über dem Nordosten von Maryland zeugen diese intensiven Rot- und Orangetöne von sehr schwerem Schneeregen. Für ein Radar reflektieren Eispartikel stark die Mikrowellenenergie, und eine große Konzentration kleiner Ziele wie Schneeregen beleuchtet das Radar und erzeugt sehr große Energierückgaben.

Für einige Stunden am Donnerstagmorgen trugen dynamische Prozesse in der Atmosphäre zu hohen Schneeregenraten bei. Eine Tasche mit Spinenergie in mittleren Ebenen der Atmosphäre, die dazu führt, dass die Luft vor ihr stark ansteigt, durchquerte den Mittelatlantik. Ein Kern aus superschnellem Wind im Jetstream, der als Jet-Streifen bezeichnet wird, war ebenfalls perfekt positioniert, um die Aufwärtsbewegung weiter zu beschleunigen.

Die endgültige Abbildung zeigt das Jetstream-Muster auf hohem Niveau während der Phase des intensivsten Schneeregens am Donnerstagmorgen.

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