Original paper

A comparison of the features of windstorms Kyrill and Emma based on seismological and meteorological observations

Holub, Karel; Rušajová, Jana; Sandev, Marjan

Meteorologische Zeitschrift Vol. 18 No. 6 (2009), p. 607 - 614

published: Dec 1, 2009

DOI: 10.1127/0941-2948/2009/0409

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Abstract

In mid-January 2007 and at the turn of February and March 2008, two extremely strong windstorms, i.e. Kyrill and Emma, hit most of the central European countries. These windstorm hurricane-force winds caused serious damage to structures, to a large number of properties, cars, trees and, moreover, some fatalities were documented, as well. During the period mentioned, secondary and/or ocean-generated microseisms (T = 4-8 s) recorded by broad-band seismographs at the seismic station Ostrava-Kŕasńe Pole (OKC) (Czech Republic) were analysed. These microseisms were caused by ocean surface oscillations related to the propagation of depression lows over the North Atlantic Ocean. While the peak-to-peak displacement amplitudes observed during windstorm Kyrill reached values of up to 2 μm, during the passage of Emma, the amplitudes were about 1.5 μm. Predominating periods of oscillations were observed within the interval T ≈ 5.4-5.7 s for both windstorms, while the FFT analysis documented two distinct peaks in calculated spectra, namely at f ≈ 0.16-0.18 Hz and/or T ≈ 5.5-6.2 s and at f ≈ 0.06-0.08 Hz and/or T ≈ 12.5-16.5 s, corresponding with secondary and primary microseisms, respectively. The second part of the input data represent some results of regular meteorological observations, i.e. wind speed, wind gusts and wind direction, which were completed with the description of the origin and development of both studied low-pressure systems. During the passage of Kyrill the maximum velocity of the wind gusts in northern Bohemia (at the top of Mt. Snšešzka in the Giant/Krkonošse/Mts.) was estimated to be 60 m/s (218 km/h), while during Emma it reached 54 m/s (194 km/h) at the same observation site. In principle, it was found that the velocity of the windstorm Emma spreading was lower as compared with windstorm Kyrill. Moreover, a description of the origin and development of both low-pressure systems is attached. Their features were compared using all the data from the seismological observatory and meteorological stations related to both windstorms being available. The resulting values of the selected parameters, chosen for comparison, are given in Table 2.

Kurzfassung

Mitte Januar 2007 und während des Wechsels von Februar auf März 2008 wurde der größte Teil Mitteleuropas von zwei ungewöhnlich starken Stürmen heimgesucht, die Kyrill bzw. Emma benannt wurden. Im Verlauf dieser Stürme erreichten die Windgeschwindigkeiten Orkanstärke, die Beschädigungen an einer Reihe von Gebäuden und Liegenschaften verursachte; überdies sind auch Verluste an Menschenleben dokumentiert worden. Während der Stürme sind von den Breitbandseismographen an der seismischen Station Ostrava-Kŕasńe Pole (OKC, Tschechische Republik) sekundäre, durch Ozeanwellen erregte Mikroseismen mit Perioden von T = 5,4-5,7 Sekunden registriert worden. Die später mittels FFT ermittelten Spektren der Mikroseismen wiesen zwei ausgeprägte Maxima bei Frequenzen f ≈ 0,16-0,18 Hz (Perioden T ≈ 5,5-6,2 s) und Frequenzen f ≈ 0,06-0,08 Hz (Perioden T ≈ 12,6-16,5 s) auf, die sekundären und primären Mikroseismen entsprechen. Was den zweiten Teil der Messdaten anbelangt, so bestehen diese aus einigen Ergebnissen regelmässiger meteorologischer Beobachtungen, namentlich der Windstärke, der Beobachtung von Windböen, eventuell der Windrichtung, ergänzt durch Diagramme synoptischer Situationen. Außerdem werden auch die Charakteristiken der Bildung und Entwicklung der beiden untersuchten Tiefs angeführt. Weiterhin wurde festgestellt, dass beim Durchzug von Kyrill über das tschechische Gebiet der Maximalwert der Böenwindgeschwindigkeit auf der Schneekoppe im Riesengebirge (Nordböhmen) 60 m/s (218 km/h) betrug, während beim Sturm Emma an derselben Stelle Windgeschwindigkeitswerte von 54 m/s (194 km/h) ermittelt wurden. Grundsätzlich ist bewiesen worden, dass die Verlagerungsgeschwindigkeit von Emma wesentlich kleiner als die von Kyrill war, wobei im Zeitpunkt des Durchgangs der Kaltfront über das Beobachtungsgebiet in beiden Fällen eine identische Änderung der Windrichtung um etwa 90° stattfand. Die Erfassung von seismologischen und meteorologischen Daten ermöglichte es somit, einen gegenseitigen Vergleich der Charakteristiken beider Stürme durchzuführen; die für den Vergleich verwendeten Endwerte der ausgewählten Parameter sind in Tabelle 2 angeführt.