EML (Elevated Mixed Layer)

Bei einer EML (Elevated Mixed Layer) handelt es sich um eine gehobene oder entkoppelte, durchmischte Schicht. Sie tritt im Sommer auf der Vorderseite eines Höhentrogs über dem Ostatlantik in einer Süd- bis Südwestströmung auf.

Der Ursprung der EML liegt meist in der Sahara. In den unteren Schichten ist die Luftmasse dort trocken und warm. Sie wird tagsüber aufgeheizt und so konvektiv durchmischt. Da diese Luftmasse recht trocken ist, ist die Temperaturabnahme mit der Höhe recht steil (etwa 1 Grad pro 100 Meter Höhe).

Diese trockene Luftmasse am Boden wird bei entsprechender Strömung nord- bis nordostwärts transportiert. Über dem spanischen Gebirge wird sie angehoben. Nachdem sie gehoben wurde, handelt es sich um eine EML.

Im Diagramm des Radiosondenaufstiegs erkennt man die EML daran, dass die Temperaturkurve parallel zur Trockenadiabate verläuft, und die Taupunktskurve parallel zu den Linien des konstanten Sättigungsmischungsverhältnis. Nach unten wird die EML durch eine Inversion begrenzt.

Im Beispieldiagramm unten befindet sich die EML zwischen den beiden roten dicken Linien. Die Temperaturkurve (rechte schwarze Linie) verläuft im Bereich der EML fast parallel zu den Trockenadiabaten (grüne Linien). Die Taupunktskurve (linke schwarze Linie) verläuft parallel zu den Linien des konstanten Sättigungsmischungsverhältnis (violette Linien). Unterhalb der EML liegt auf der Höhe von 950 hPa eine Inversion (Temperaturkurve macht einen Knick nach rechts).

Die Inversion mit der darüberliegenden EML wirkt wie ein Deckel, der hochreichende Konvektion erst einmal verhindert. Man sagt auch, die Luftmasse ist gedeckelt. Unter dem Deckel sammelt sich immer mehr Feuchtigkeit an, die aber nicht entweichen kann. Liegt das Kondensationsniveau höher als die Inversion, entwickeln sich gar keine konvektiven Wolken (Blauthermik).

Da wir am Boden eine feuchte Luftschicht haben, und die darüber liegende EML eine trockene Luftschicht ist, haben wir es hier mit Potentieller Labilität zu tun.

Setzt nun ein ausreichend starker Hebungsmechanismus ein, kann der Deckel durchbrochen werden. Hebungsmechanismen können z. B. die Sonneneinstrahlung tagsüber sein (thermische Hebung) oder ein Kurzwellentrog in der Höhe (dynamische Hebung). Oft reicht die thermische Hebung aber nicht aus, um den Deckel zu durchbrechen. Allerdings kann dies mit orografischer Unterstützung passieren.

Kann der Deckel an einer Stelle durch starke Hebung durchbrochen werden, wird die unter dem Deckel angesammelte Energie an dieser Stelle explosionsartig freigesetzt. Es entwickleln sich hochreichende Wolkentürme mit Schwergewittern. Man spricht bei einer Gewitterlage mit einer EML auch von einer "Loaded Gun".

Da durch den Deckel hochreichende Konvektion unterbunden wird und sie nur dort auftritt, wo der Deckel durchbrochen wird, fließt die gesamte Energie nur einigen wenigen Gewitterzellen oder -systemen zu, die sehr heftig werden können. Oft produzieren sie auch großen Hagel. Bei dem schweren Hagelunwetter in München am 12. Juli 1984 oder in Villingen-Schwenningen am 28. Juni 2006 war eine EML vorhanden.

Ist dagegen keine EML vorhanden, die Luftmasse also nicht gedeckelt, kann sich nach dem Erreichen der Auslösetemperatur überall hochreichende Konvektion entwickeln. Dadurch wird die Energie auf viele Gewitterzellen verteilt.

EML am 10. Juni 2014

Das Beispieldiagramm oben stammt vom 10. Juni 2014. An diesem Tag herrschte auf der Vorderseite eines Höhentrogs eine südwestliche Strömung, mit der schwülwarme Luftmassen nach Deutschland gelangten. Zusätzlich war die EML vorhanden, welche die Entwicklung hochreichender Konvektion zunächst verhinderte. Über Kiel entwickelten sich am Nachmittag nur kleinere Cumuluswolken, die am Abend etwas größer aber nicht zu Gewitterzellen wurden.

Über Deutschland entwickelten sich dagegen am Nachmittag im Bereich eines Kurzwellentrogs mehrere intensive Gewittercluster (MCS). In der kommenden Nacht entwickelten sich auch über Schleswig-Holstein einige starke Gewitterzellen.

EML am 21. / 22. Mai 2014

Am 21. und 22. Mai 2014 herrschte auf der Vorderseite eines Höhentrogs eine südwestliche bis südliche Strömung, mit der schwülwarme Luftmassen nach Deutschland gelangten. Zusätzlich war eine EML vorhanden, die die Entwicklung hochreichender Konvektion zunächst verhinderte.

Am Abend zog ein Kurzwellentrog heran und über Mittelholstein entwickelten sich kräftige Gewitterzellen, die später zu einem Cluster (MCS) zusammenwuchsen. Besonders im Großraum Rendsburg kam es wiederholt zu schweren blitzintensiven Gewittern mit Niederschlägen über 100 mm und stellenweise zu großen Hagel, der nach dem Unwetter in einer dicken Schicht auf den Strassen lag.

EML am 18. Juni 2002

Oberhalb einer Inversion bei 880 hPa liegt wieder eine EML. Darüber ist es labil bis über 12 Kilometer Höhe! In dieser Luftmasse zog am Nachmittag eine Superzelle mit einem Hagelunwetter heran, weiteres siehe hier.