Der späte Wintereinbruch bringt in Norddeutschland Menschen und Autofahrer zum Fluchen. Dabei ist es nicht nur eisig kalt, sondern es schneit streckenweise auch ganz gehörig: Einige Orte meldeten seit Samstag bis zu 40 Zentimeter Neuschnee. Die ungewöhnlichen Schneemengen gehen auf ein Phänomen zurück, das man insbesondere an den Großen Seen Nordamerikas als Lake-Effekt bezeichnet.

Dabei streicht kalte Luft über die Oberfläche eines verhältnismäßig warmen Gewässers und nimmt dabei große Mengen Wärme und Feuchtigkeit auf. Diese zusätzliche Feuchtigkeit erzeugt eine Decke von Quellwolken und unter den richtigen Bedingungen eben auch schwere Niederschläge. Für Letzteres müssen allerdings einige weitere Bedingungen erfüllt sein. Die Luft muss eine beträchtliche Strecke über offenes Wasser zurücklegen – mindestens mehrere Dutzend bis etwa 100 Kilometer, damit sie genug Energie und Feuchtigkeit aufnimmt. Je länger die Strecke, desto mehr Niederschlag kann der Lake-Effekt erzeugen.

Wolkenbänder über zwei großen Seen, Satellitenbild
© NOAA
(Ausschnitt)
 Bild vergrößernDer Lake-Effekt

Dazu kommt es allerdings nur, wenn die Luft über dem Erdboden besonders kalt ist: Der Temperaturunterschied zwischen der Atmosphäre in etwa 1,5 Kilometer Höhe und dem Wasser muss über 15 Grad Celsius betragen, damit Schneefall auftritt. Ist dieser Bereich der unteren Troposphäre zu warm, kann die warme, mit Wasser beladene Luft nicht weit und schnell genug aufsteigen, um Niederschläge zu erzeugen. Statt Schnee erzeugt der Lake-Effekt dann eine dichte Wolkendecke, die zum Beispiel in den nordöstlichen USA berüchtigt ist.

Fällt die Temperaturdifferenz jedoch höher aus, kann die warme Seeluft schneller in größere Höhen aufsteigen, und das war dieser Tage über Norddeutschland der Fall. Die kalte Luft aus Russland legte zwischen dem Baltikum und Deutschland etwa 600 Kilometer über die bei Rügen derzeit etwa zwei Grad warme Ostsee zurück, während in 1,5 Kilometer Höhe Temperaturen von etwa -14 bis -16 Grad Celsius herrschen.

Durch die schnell und turbulent aufsteigenden Luftmassen entstehen Bänder aus hohen Quellwolken, in denen sich die Luft wieder abkühlt, der Wasserdampf auskondensiert und auf der Leeseite des Gewässers als Schnee niedergeht. Die Niederschlagsbänder können dabei bis zu 100 Kilometer ins Binnenland hineinreichen und tagelang Schnee produzieren. Allerdings ist es mit der weißen Pest auch schon wieder vorbei, erklärt der Meteorologe Thomas Ruppert vom Deutschen Wetterdienst: "Die kalte Luft schiebt sich weiter nach Süden vor, so dass nicht mehr starke Unterschiede in Temperatur und Feuchtigkeit zwischen den Luftmassen auftreten. Dadurch beruhigt sich das Wetter in Norddeutschland."

Der Lake-Effekt tritt überall dort auf, wo kalte Luft auf warmes Wasser trifft. Während jedoch derart extreme Schneefälle in Deutschland die Ausnahme sind, kommt das Phänomen in anderen Teilen der Welt weitaus häufiger vor, und einige große Gewässer erzeugen im Winter auf ihren Leeseiten veritable Schneegürtel. Besonders häufig ist der Effekt in der Region der Großen Seen in Nordamerika, die zu den größten Süßwasserseen der Welt gehören und die das ganze Jahr über weit gehend eisfrei bleiben. Dadurch kann kalte Luft aus Kanada hier sehr viel Wasser aufnehmen und es südlich und östlich der Seen ergiebig schneien lassen.

Wenn auch topografische Faktoren hinzukommen, können die Lake-Effekt-Schneefälle hier geradezu aberwitzige Schneemengen abladen. Berüchtigt ist das Tug-Hill-Plateau, das direkt östlich des Ontariosees in New York liegt. Vom See her steigt das Plateau bis auf etwa 600 Meter an und zwingt die warme Luft nach oben – mit dem Resultat, dass es umso heftiger schneit. In der Kleinstadt Montague fielen am 11. und 12. Januar 1997 binnen 24 Stunden insgesamt 196 Zentimeter Schnee, der höchste bisher gemessene Wert.