Kaltfront

Die Grundlagen zum Verständnis der Fronten sind im Kapitel Fronten erläutert.

Eine Kaltfront ist die vordere Seite einer sich vorwärts bewegenden kühleren Luftmasse, welche dabei eine vorhandene wärmere Luftmasse in Bodennähe ersetzt, indem sie diese zuerst anhebt und schließlich verdrängt. Dabei fällt der Luftdruck, die Regenwahrscheinlichkeit nimmt stark zu und die Wolken werden dichter.

Damit wird die Wettersituation stark verändert, wobei es von der allgemeinen Wetterlage und auch der Jahreszeit abhängt, wie sich diese Veränderung auf das aktuelle Wetter auswirkt. Ist beispielsweise im Hochsommer die Luft stark aufgeheizt, kann eine Kaltfront für besonders labile Luftschichten sorgen, was zu teilweise heftigen Gewittern führen kann, bis die Spannung in den Luftmassen abgebaut ist.

Die Kaltfront kann nur ein regional begrenztes Gebiet betreffen, sie kann aber auch den gesamten europäischen Kontinent erfassen. Manche Fronten ziehen einfach nur durch, bringen ein paar Regenschauer und das war es dann auch schon, andere können dagegen eine grundlegende und nachhaltige Wetterveränderung einleiten. Wie stark sich das Wetter insgesamt ändern wird, ist aber nicht von der Kaltfront als solcher abhängig. Sie ist nur der einleitende Teil. Vielmehr stellt das mit der Kaltfront einhergehende Tiefdruckgebiet die eigentlichen Weichen für das Wetter der nächsten Stunden und Tage.

Kaltfronten bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 30 - 80 km/h relativ schnell vorwärts und heben dabei die davor liegende Warmluft an. Unter bestimmten Bedingungen kann jedoch Kaltluft auch auf die Warmluft aufgleiten und diese dann durchmischen und auskühlen.

Kaltfronten sind grundsätzlich durch verstärkte vertikale Luftbewegungen gekennzeichnet. Die dadurch auftretende konvektive Bewölkung führt häufig zu schauerartig verstärkten Niederschlägen oder Gewittern. Die Ankunft einer stärkeren Kaltfront kann oft gut beobachtet werden: Recht starker, etwas abgekühlter Wind, Quellwolken (eventuell schon einige Cumulonimbus-Wolken) kündigen sie an. Die Temperatur sinkt beim Durchgang um mehrere Grade, so daß nach einem schönen Frühlingstag mit 15 °C am nächsten Tag nach Durchgang der Kaltfront durchaus Schnee liegen kann.

Die Wetterentwicklung bei Annäherung einer Kaltfront soll exemplarisch an einem Flug dargestellt werden. Aus den METARs ergibt sich für einen Flug von Pittsburgh nach St. Louis (s. Abbildung oben rechts) folgende Wetterentwicklung:

Zum Zeitpunkt des Abflugs in Pittsburgh ist das VFR-Flugwetter mit einer Bodensicht von 3 SM in Rauch und einer aufgelockerten (SKT = 3/8 - 4/8) Wolkenschicht in 3.500 ft nur mäßig bis schlecht. Beim Flug Richtung Westen nach Columbus und Annäherung an die Kaltfront zeigen die Wolken Anzeichen einer vertikalen Entwicklung mit einer aufgebrochenen (BKN = 4/8 - 7/8) Schicht in 2.500 ft. Die Bodensicht beträgt noch 6 SM in Dunst (HZ) bei sinkendem Luftdruck. Bei der Ankunft in Indianapolis hat sich das Flugwetter weiter verschlechtert. Es herrscht eine Bodensicht von nur noch 3 SM. Der Himmel ist mit Wolken in 1.000 ft bedeckt (OVC = 8/8) mit Gewitter und starken Regenschauern (+TSRA). Beim Weiterflug nach St. Louis bessert sich das Flugwetter wieder mit aufgelockerter Bewölkung in 1.000 ft und einer Bodensicht von 10 SM. Der Wind hat mit Frontdurchgang von 200° auf 300 ° gedreht.

Kaltfronten verursachen für gewöhnlich Niederschlag, weil sie die Luft soweit abkühlen, daß die enthaltenen Feuchtigkeit kondensiert. Von vorne betrachtet sieht eine Kaltfront aus wie eine herankommende Wand aus dunklen, niedrig hängenden Wolken. Bei ihrer Ankunft bedeckt sie rasch den ganzen Himmel und verdunkelt das Tageslicht beträchtlich. Manchmal müssen dann in Gebäuden mitten am Tag die Lichter eingeschaltet werden.

Durch die Kaltfront ergibt sich im Normalfall eine Abkühlung in allen Höhen der Luftschichten. Es gibt aber auch Fronten, bei denen es nur in höheren Luftschichten zur Abkühlung kommt. Man spricht dann von einer Höhenkaltfront. Im Winter kann es vorkommen, daß die bodennahe ausgekühlte europäische  Festlandskaltluft durch etwas mildere maritime Kaltluft ersetzt wird. Somit wird es in den bodennahen Schichten sogar wärmer. Dies wird dann als maskierte Kaltfront bezeichnet. In der Höhe erfolgt aber dennoch eine Abkühlung.

Der Druckunterschied zwischen einem Hochdruckgebiet und einem Tiefdruckgebiet verursacht die Strömung der Kaltluft aus dem Hoch- zum Tiefdruckgebiet. Voraussetzung für die Bildung einer Kaltfront ist eine starke Erwärmung und Hebung der Luft mit folgendem Druckabfall (Tiefdruck) sowie ein hoher Druckunterschied. Bei größeren Druckunterschieden nehmen Geschwindigkeit und Ausmaß der Luftbewegung zu. Dadurch werden größere Mengen an Kaltluft in Bewegung gesetzt und daraus kann sich eine Front mit mehreren hundert Kilometer Breite bilden.

Die Kaltfront ist, wie übrigens auch die Warmfront, eine im Zusammenhang mit einem Tiefdruckgebiet (Zyklone) stehende Wettererscheinung. Die Kaltluft bewegt sich hier in Richtung der Warmluft. Dabei bewegt sich die Warmfront vor der Kaltfront. Die Kaltfront holt die Warmfront schließlich durch ihre höhere Geschwindigkeit ein. Beim Aufgleiten der Warmluft verliert die Warmfront nämlich ständig Bewegungsenergie, da diese beim Aufgleiten in Lageenergie (potentielle Energie) umgewandelt wird. Durch den Verlust von Bewegungsenergie wird die Warmfront immer langsamer, während die Kaltfront ihre Anfangsgeschwindigkeit weitgehend beibehält. Zwischen Warm- und Kaltfront liegt der Warmsektor. In dem Bereich, in dem beide Luftmassen verschmelzen, entsteht die Okklusion.

Auf der Rückseite der Kaltfront (Kaltsektor) ist die Atmosphäre in der Regel labil geschichtet. Zusammen mit dem vom Regen noch feuchten Boden führt das unter der Sonneneinstrahlung zur Bildung von Cumuluswolken und Schauern, dem sog. Rückseitenwetter. Ferner steigt der Luftdruck nach Durchgang der Front wieder an. Weil die Luft absolut und relativ weniger feucht ist als vor dem Niederschlag, wird die Luft klar und die Sicht gut.

Hat die Kaltfront die vorlaufende Warmfront schließlich eingeholt, bildet sich eine Okklusion.

Merkmale der Kaltfront

Sie bringt kältere Luft mit guter Sicht und Schauern aus Quellbewölkung:

• kalte Luftmasse schiebt sich unter eine warme Luftmasse, Zuggeschwindigkeit ca. 30 - 40 km/h
• steil geneigte Front, Neigung ca. 1:50
• warme Temperatur vor der Front, kühlere Temperatur dahinter
• gekennzeichnet durch Abfall des Luftdrucks bei Annäherung der Front
• Luft kühlt schnell ab, steigt sehr hoch, kondensiert und produziert Gewitter
• Niederschlagsgebiet beschränkt sich auf die Nähe der Front und unmittelbar dahinter.

In Mitteleuropa zeichnet sich eine Kaltfront durch typische Erkennungsmerkmale aus:

• Bodenwind:
  Vor der Front dreht der Wind auf frontparallele Richtungen zurück und frischt spürbar auf. Beim Durchgang der Front dreht er markant nach rechts, was aber im engeren Kernbereich einer Zyklone nicht deutlich in Erscheinung tritt. Im Durchgang der Kaltfront treten häufig stürmische Böen auf.
• Drucktendenz:
  Vor der Front kommt es, ähnlich wie bei einer Warmfront, zu einem Druckabfall. Hinter der Kaltfront jedoch steigt der Luftdruck meistens kräftig an. Daran kann eine Kaltfront sicher identifiziert werden. Allerdings ist im engeren Kernbereich von Tiefdruckgebieten auch nach Durchgang der Kaltfront noch mit einem leichteren Druckfall zu rechnen.
• Temperatur:
  Hinter einer Kaltfront nimmt die Temperatur häufig, vor allem im Sommer, deutlich ab. Die Sonneneinstrahlung, welche durch das postfrontale Absinken und die die damit einher gehende Wolkenauflösung ermöglicht wird, kann aber je nach Jahreszeit die Temperaturabnahme teilweise deutlich vermindern. Im Winter setzt die eigentliche Temperaturabnahme erst weiter von der Front entfernt in Verbindung mit nachfolgenden Schauerstaffeln ein.
• Sicht:
  Nach Durchgang einer Kaltfront bessert sich die Sicht durch die Absinkvorgänge und die damit aufreißende Bewölkung recht schnell.

Der Umstand, daß der Luftdruck nach Durchgang einer Kaltfront kräftig ansteigt, bedeutet aber nicht, daß hinter der Front dauerhaft mit Hochdruckeinfluß und schönem Wetter gerechnet werden könnte. Die Aufheiterungszone ist nämlich meist nur von kurzer Dauer. Danach folgt häufig rasch ein Übergang zu unbeständigem und windigem Schauerwetter. Die bei diesen Wetterlagen von vielen digitalen Heimwetterstationen mit integrierter Wettervorhersage anzeigte Wetterbesserung tritt somit nicht ein. Diese (Fehl-)Anzeige beruht nämlich allein auf dem gemessenen Druck bzw. der Drucktendenz. Diese ist aber insoweit beim Durchgang einer Zyklone nicht maßgeblich. Eine dauerhafte Wetterbesserung würde vielmehr einen allmählichen Druckanstieg voraussetzen, der damit die Ankunft eines entsprechenden Hochs kennzeichnen würde.

Tabellarisch ergibt sich für eine Kaltfrontpassage folgendes Bild: