31. Januar – 2. Februar 2011 Historischer Blizzard

Meteorologie

Dieses sehr komplexe und starke System, das am Dienstag, den 1. Februar 2011, Schneesturm-Bedingungen über einen großen Teil der Mitte des Landes brachte, begann sich Mitte letzter Woche erstmals in den Computermodellen abzuzeichnen. Zu diesem Zeitpunkt waren die Modellvorhersagen jedoch sehr unterschiedlich, was die Position und den Zeitpunkt dieses Systems betraf. Erst am vergangenen Wochenende begannen sich die Prognosen auf eine Lösung zu einigen – eine Lösung, die dem Norden von Illinois und dem Nordwesten von Indiana schweren Schnee, starke Winde und lähmende Bedingungen bringen würde. Dies stünde im Gegensatz zu dem, was bisher in diesem Winter zu beobachten war. Obwohl in diesem Gebiet in diesem Winter bereits Schneefälle aufgetreten sind, wurde seit einiger Zeit kein Sturm mehr beobachtet, der von Südwesten heranzog – eine Ausrichtung, die in der Lage ist, große Mengen an Feuchtigkeit in den Sturm aufzunehmen und weit verbreitete schwere Schneefälle zu verursachen.

Am späten 31. Januar und am frühen Morgen des 1. Januar begannen ein Höhensystem und ein damit verbundenes Oberflächentief, sich aus den südlichen Ebenen zu entfernen. Dabei begannen sich verschiedene Arten von Winterniederschlägen über Teilen des mittleren Mississippi-Tals zu verteilen. Trotz einiger Schauer mit See-Effekt, die sich am Dienstag in den frühen Morgenstunden entwickelten, erreichte das Hauptgebiet der Schneefälle die nördlichen Teile von Illinois und Indiana erst nach Mittag. Zu diesem Zeitpunkt hatte das Tiefdruckgebiet den südlichen Missouri und den südlichen Illinois erreicht und verstärkte sich. Ein großes Gebiet mit mäßigem bis starkem Schneefall nördlich des starken Tiefdruckgebiets überzog weite Teile des Gebiets. Während dieser Zeit verstärkte sich das System weiter, da ein Höhentrog eine eher negative Neigung annahm und ein starker Druckabfall und -anstieg an der Oberfläche zu beobachten war.

Es traten mehrere mesoskalige oder kleinräumige Faktoren auf, die dazu beitrugen, dass zwischen Dienstag 18.00 Uhr und Mittwoch 12.00 Uhr in dem Gebiet verbreitet intensive Schneefälle auftraten. Mit einem starken Tiefdruckgebiet, das über das östliche Zentral-Illinois zog, schwenkte die Deformationsachse oder das Schneeband über Nord-Illinois nach Nordwesten. Diese Deformationsachse sorgte mehrere Stunden lang für Schneefallraten von 1 bis 2 Zoll pro Stunde in dem Gebiet, bevor sie begann, sich aus der Region zu verlagern. Der Antrieb durch die mittlere und obere Ebene war am frühen Abend am stärksten, als der Trog der oberen Ebene nach Nordosten über die Region zog. Später am Abend setzte sich der Antrieb in den unteren und mittleren Lagen fort, als mehrere Stunden lang ein starker frontogenetischer Antrieb in den mittleren Lagen beobachtet wurde.

Radarbild mit dem stärksten Antrieb für starken Schnee

Am späten 1. Februar und am frühen Morgen des 2. Februar zog das System weiterhin schnell nach Osten ab. Dabei verlagerte sich die Feuchtigkeit nach Osten über den Norden von Illinois und den Nordwesten von Indiana und trug dazu bei, dass es weiterhin zu leichten bis mäßigen Schneefällen kam. Während dieser Zeit begann sich auch die Strömung in der oberen Ebene zu verlagern, so dass das Schneesystem mehr in einen See-Effekt-Schneefall überging. Das nächste Radarbild zeigt dies mit einem Band von See-Effekt-Schnee, das vom nördlichen Michigansee nach Südwesten in den südlichen Wisconsin und den Nordosten von Illinois reicht. Auf diesem Bild sind auch Oberflächenbeobachtungen entlang des Michigansees zu sehen. Bei diesen Beobachtungen gibt es zwei Dinge zu beachten. Erstens die starken Windgeschwindigkeiten, wobei Böen bis zu 50 MPH beobachtet wurden. Der zweite Punkt betrifft die Ausrichtung dieser Beobachtungen. Instabilität über dem See sowie ein langer Fetch sind für die Entwicklung von Schnee mit See-Effekt unerlässlich. Ein weiterer Faktor, der die Entwicklung intensiverer Schneebänder begünstigt, ist die Oberflächenkonvergenz. Man beachte, dass mehrere Gebiete entlang des Westufers des Michigansees Windfahnen aufweisen, die über Ost-Wisconsin und Illinois zusammenlaufen. Dies ist ein Hinweis darauf, dass eine starke Oberflächenkonvergenz stattfindet. Diese starke Konvergenz hat dazu beigetragen, dass dieses letzte Gebiet mit intensiverem Schneefall über dem Nordosten von Illinois in der Mitte des Tages am 2. Oktober und dann schließlich im Nordwesten von Indiana am späten Mittwochmorgen fiel, als sich alles nach Osten verlagerte.

Radarbild mit umrissenem See-Effekt/verstärktem Schnee

Blitze

Obwohl man bei Winterwetter nicht unbedingt an Blitze denkt, wurden sie am Dienstag in der gesamten Region beobachtet, und in der Nacht zum 1. Februar traten sie besonders häufig auf. Das Bild unten zeigt die Blitzeinschläge, die das Lightning Detection System in den USA ermittelt hat.

Wolken-Boden-Blitzeinschläge

Was hat also die Blitze in der Region am 1. Februar verursacht? Für die Entwicklung von Frühjahrsgewittern sind mehrere Komponenten erforderlich: Auftrieb, Feuchtigkeit und Instabilität. Diese Komponenten können auch bei Wintergewittern diskutiert werden. Mit einem starken Höhentrog und einer Frontogenese in mittlerer Höhe fehlte es bei diesem Ereignis definitiv nicht an Auftrieb. Dieses System war auch in der Lage, bei seiner Entwicklung über dem zentralen Teil des Landes eine gute Menge an Feuchtigkeit anzusaugen, was die zweite Komponente darstellte. Die einzige noch zu diskutierende Komponente, die weiterhin eine gute vertikale Bewegung für die Ladungstrennung oder das Potenzial für Blitze bieten würde, ist die Instabilität. Das folgende Bild zeigt einen Querschnitt der Atmosphäre gegen 18 Uhr am Dienstagabend für Gebiete von Madison, Wisconsin, südlich bis Champaign, Illinois, mit dem Flughafen Ohare in der Bildmitte. Der Zweck dieses Bildes ist es, die Instabilität über Nord-Illinois und Nordwest-Indiana bestmöglich zu beschreiben. Die durchgezogenen Stromlinien stellen im Wesentlichen die vertikale Bewegung dar, die durch die systembedingten Kräfte sowie die frontogenetischen Kräfte in mittlerer Höhe verursacht wird. Das Bild im Hintergrund ist unsere Instabilität für dieses Ereignis. Die blauen Farben, direkt über der besten Vertikalbewegung, sind die Bereiche dieser besten Instabilität. Diese Instabilität trägt dazu bei, dass vertikale Bewegungen schneller und leichter aufsteigen, was wiederum die Schneefallproduktion und die Ladungstrennung bzw. die Blitze begünstigt. Bei sommerlichen Gewittern kann es passieren, dass Hagel den Boden erreicht, wenn all dies vorhanden ist. Da wir über den Winter sprechen, sollte man meinen, dass Hagel nicht erwähnt werden muss. Aber es gab mehrere Beobachtungen von Hagel in dem Gebiet, der zusammen mit dem Schnee fiel.

Modellanalysierter Querschnitt der Atmosphäre, der die wichtigsten meteorologischen Komponenten für den starken Schneefall hervorhebt

Winde

Dieses starke Tiefdruckgebiet brachte nicht nur sehr starken Schneefall über die Region, sondern sorgte auch für sehr starke Winde, die zu den blendenden Schneesturmbedingungen beitrugen. Ein sich verstärkendes und instabiles Höhentief sorgte für ein starkes Oberflächentief, das sich auf seinem Weg nach Nordosten über Teile des Mittleren Westens vertiefte. Mit diesem sich vertiefenden Tief, das von Süden heranzog, und einem starken Hochdruckrücken im Norden bildete sich am späten Nachmittag des 1. Februar ein starker Druckgradient über dem Mittleren Westen. Diese Isobaren lagen über weiten Teilen der Region, insbesondere über Nord-Illinois und Nordwest-Indiana, dicht beieinander. Diese dicht gepackten Isobaren in Verbindung mit diesem starken Tiefdruckgebiet waren ein Hinweis auf das Potenzial für sehr starke Winde während dieses Ereignisses.

Oberflächenwetterkarte von 12 Uhr am 2. Februar 2011 mit überlagertem Infrarotsatelliten

Es gab noch mehrere andere Aspekte dieses Systems, die ebenfalls zu den sehr hohen Windgeschwindigkeiten über dem Gebiet am 1. Februar beitrugen. Einer davon hatte mit den mittleren und oberen Teilen dieses Systems zu tun. Dieses dynamische System brachte eine sehr starke Strömung auf allen Ebenen der Atmosphäre mit sich, auch in den oberflächennahen Bereichen.

Die folgenden Bilder sind neu analysierte Sondierungen oder vertikale atmosphärische Profile aus dem ERA-5-Datensatz. Sie beziehen sich auf einen Punkt in der Nähe des Flughafens O’Hare. Der erste Teil des Bildes, auf den man sich konzentrieren sollte, befindet sich auf der rechten Seite, wo die Windstangen die Windgeschwindigkeit und -richtung auf verschiedenen Ebenen der Atmosphäre anzeigen. Die Windfahnen zeigen an, dass Winde von etwa 50 bis 60 MPH nur ein paar tausend Fuß über dem Boden herrschen. Bei einem gut durchmischten unteren Teil der Atmosphäre, wie er im Wärme- und Feuchtigkeitsprofil zu sehen ist, können diese Windgeschwindigkeiten leicht auf die Oberfläche übertragen werden, und genau das ist am späten Dienstagabend geschehen. In den Gebieten entlang des Ufers des Michigansees wurden auch stärkere Winde gemessen, da diese Winde aus Nordost kamen, was eine ungehinderte Strömung direkt am See zur Folge hatte.

Neuanalysierte Sondierung für 15.00 Uhr am 1. Februar 2011 (Schneebeginn)	Neu analysierte Sondierung für 20 Uhr am 1. Februar 2011 (starker Schneefall und unglaublich starker Wind)	Neu analysierte Sondierung für 14 Uhr am 2. Februar 2011 (weiterhin starker Schneefall und unglaublich starker Wind)
Generiert aus dem ERA-5-Datensatz.