Original paper

Analysis of the climatological precipitation gradient between the Alpine foreland and the northern Alps

Wastl, Clemens; Zängl, Günther

Meteorologische Zeitschrift Vol. 16 No. 5 (2007), p. 541 - 552

published: Oct 26, 2007

DOI: 10.1127/0941-2948/2007/0223

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Abstract

This study investigates the climatological precipitation gradient between the northern Alpine rim and the Alpine foreland, based on routine observations and reanalysis-driven simulations with the MM5 model for the time period of 1991-2000. To estimate the relative contribution of different precipitation types, we distinguish between cold fronts, warm fronts, convection and a class carrying unclassified events. Convective precipitation in connection with fronts is attributed to the respective frontal class. Unclassified events predominantly consist of postfrontal upslope precipitation and quasi-stationary fronts. In addition, the wind direction at Alpine crest level (700 hPa) is considered. Our analysis indicates that summertime convection and orographic lifting make the largest climatological contribution to the precipitation gradient towards the Alps. Convective precipitation occurs predominantly in connection with southwesterly flows and is more abundant in the Alps than in the adjacent foreland because convection is primarily triggered over the Alps. Orographic lifting is most active with northwesterly and northerly winds and intensifies both frontal and postfrontal precipitation. The climatological importance of orographic lifting is much larger in winter than in summer. A reversed precipitation gradient with systematically more precipitation in the foreland than in the Alps is found for fronts connected with a wind direction of exactly 270°. Under these circumstances, the wind blows parallel to the mountain range and lee effects related to upstream topography reduce the precipitation intensity in the Alps.

Kurzfassung

Diese Studie untersucht den klimatologischen Niederschlagsgradienten zwischen dem Alpenvorland und dem nördlichen Alpenrand an Hand von Beobachtungsdaten und Daten aus MM5-Simulationen. Dazu werden alle Niederschlagsereignisse zwischen 1991 und 2000 in vier Gruppen unterteilt: Kaltfront, Warmfront, konvektiver Niederschlag und Rest. Konvektiver Niederschlag in Verbindung mit Fronten wird dabei zur Gruppe der entsprechenden Front gezählt. Die Klasse Rest besteht hauptsächlich aus frontrückseitigen Stauniederschlägen und quasistationären Fronten. Zur näheren Bestimmung der Ursachen für die Niederschlagszunahme zu den Alpen hin wird die klimatologische Relevanz dieser vier Niederschlagstypen in Abhängigkeit von der Windrichtung untersucht. Dabei zeigen sich im wesentlichen zwei Effekte verantwortlich für den Gradienten. Zum einen sind konvektive Niederschläge im Sommer in Verbindung mit südwestlicher Anströmung am Alpenrand intensiver als im Alpenvorland. Auf der anderen Seite führt die orographisch bedingte Hebung bei nördlicher bis nordwestlicher Anströmung zu einer Verstärkung frontaler Niederschläge in den Alpen. Durch den Wolkenstau an den Alpen nach Abzug einer Front ist auch bei der Gruppe Rest ein positiver Niederschlagsgradient zu den Alpen hin zu beobachten. Im Gegensatz dazu erhält das Alpenvorland bei exakt westlicher Anströmung (270°) mehr Niederschlag. In diesen Fällen weht der Wind parallel zu den Alpen und Leeeffekte durch stromaufwärts gelegene Berge reduzieren den Niederschlag in den Alpen.