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Ein Umweltphysiker im Klimawandel

Warum war der Winter 2008/2009 in Westeuropa und Nordamerika bisher so kalt?

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Rückblickend auf die letzten 30 Jahre ist der Dezember 2008 und Januar 2009 in großen Teilen von Westeuropa und in den USA und Kanada vergleichsweise kalt ausgefallen.

dez-2008-temperaturen-europa-usa

Woran liegt das? U.a. sind hierfür die lokalen Wettersysteme verantwortlich.

Bestimmend für das Wettergeschehen in Westeuropa ist die Nordatlantische Oszillation (NAO). Das Wettergeschehen in Nordamerika wird sowohl von der Nordatlantischen Oszillation, als auch durch die Pazifische Dekaden-Oszillation (Pacific Decadal Oscillation, PDO) geprägt. Eine Übersichtsdarstellung der beiden Systeme zeigt die folgende Abbildung.

nao-pdo

Die Nordatlantische Oszillation ist ein Wettersystem im Nordatlantik. Ihre Stärke wird über Änderungen des Luftdruckes zwischen Islandtief und Azorenhoch bestimmt. (Ursprünglich wurden Variationen des Luftdrucks im Bodenniveau zwischen Azorenhoch und Islandtief gewählt. Neuerdings wird die 500 mbar Druckfläche über den Nordatlantikraum als Bezugsfläche gewählt. Örtliche Abweichungen zum Referenzmittel der Jahre 1968-96 werden dabei bestimmt). Sind Islandtief und Azorenhoch stark ausgebildet, wird von einer positiven Phase der NAO gesprochen (Bild links oben). Diese geht mit starken Westwinden und milden Wintertemperaturen in Westeuropa einher. Sind das Islandtief und Azorenhoch schwach ausgebildet, spricht man von einer negativen Phase der NAO (Bild rechts oben). Kalte Ostwinde bestimmen das winterliche Wettergeschehen in Westeuropa. In Zentral-Nordamerika kommt es zu Kälteeinbrüchen durch arktische Winde aus dem Nordwesten und es herrscht ein instabiler Polarwirbel vor. Derzeit befinden wir uns in einer überwiegend negativen NAO-Phase.

nao-index-19-01-2008

Aktueller NAO-Index: Schön zu sehen sind die Kälteeinbrüche mit negativen NAO-Index Ende November/ Anfang Dezember 2008 und Ende Dezember 2008/ Anfang Januar 2009.

Der NAO-Index ändert sich zeitlich stark. Neben den kurzfristigen Schwankungen im Bereich von zwei bis fünf Jahren gibt es überlagerte periodische Schwankungen mit einem Rhythmus von 12-15 Jahren (dekadische Oszillation) und von etwa 70 Jahren, beeinflusst von der Atlantisch Multidekadischen Oszillation ((Atlantic Multidecadal Oscillation, AMO), zyklisch (etwa alle 30 Jahre) auftretende Veränderung der Oberflächentemperatur im Nordatlantik von warm nach kalt). Bei der AMO handelt es sich um Zirkulationsschwankungen der Ozeanströmungen im Nordatlantik, die zyklisch auftreten und zu Veränderungen der Meeresoberflächenwassertemperaturen führen. Damit ergeben sich Kalt- und Warmphasen im Nordatlantik, die wiederum Einfluss auf atmosphärische Prozesse haben.

Die Pacific Decadal Oscillation (Abkürzung: PDO; zu deutsch etwa: Pazifische Dekaden-Schwankung) bezeichnet eine zyklische Änderung der Wassertemperatur (primär der Oberflächentemperatur) im Nordpazifik. Etwa alle 20 bis 30 Jahre kommt es zu einem großräumigen Wechsel von warm nach kalt und umgekehrt. In einer Warmphase (positiven Phase, Bild links unten) kühlt sich der Westpazifik ab, während sich der Ostpazifik vor der Küste Nordamerikas erwärmt. In einer Kaltphase (negativen Phase, Bild rechts unten) erwärmt sich der Westpazifik, der Ostpazifiks vor der Küste Nordamerikas kühlt hingegen ab. Derzeit befinden wir uns in einer solchen negativen PDO-Phase.

Derartige Schwankungen der PDO fanden 1925 (warm), 1947 (kalt) und 1977 (warm) statt. Im Jahr 2008 wurde ein erneuter Wechsel zu „kalt“ registriert. Dem überlagert ist eine längerfristige Schwankung mit einer Periodendauer von 50 bis 70 Jahren.

Auf der Südhalbkugel gibt es ein ähnliches Phänomen, die El-Niño-Südliche-Oszillation (El Niño Southern Oscillation, ENSO). Sie beschreibt ein komplex gekoppeltes Zirkulationssystem von Atmosphäre und Ozean im tropischen Ost-Pazifik. El Niños (Warmphasen, die zur Weihnachtszeit auftreten, einhergehend mit einer Erwärmung des Oberflächenwassers) und La Niñas (Kaltphasen, einhergehend mit einer Abkühlung des Oberflächenwassers) stehen dabei für die ozeanischen Zusammenhänge, während die Südliche Oszillation bzw. Southern Oscillation für die atmosphärischen Zusammenhänge steht. (Variationen des Luftdrucks im Bodenniveau zwischen West- und Ostpazifik (südostasiatisches Tiefdruckgebiet und südostpazifisches Hochdruckgebiet)). Eine Übersichtsdarstellung zeigt die folgende Abbildung.

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Während der El Niño Perioden sind die östlichen Passatwinde abgeschwächt/ bzw. umgedreht und der Auftrieb kalten Wassers entlang des Äquators und vor der Küste Südamerikas nimmt ab. Das Oberflächenwasser wird somit durch die Sonne erwärmt. Während der La Niña Perioden sind die östlichen Passatwinde stärker ausgeprägt und der Auftrieb kalten Wassers entlang des Äquators und vor der Küste Südamerikas nimmt zu. Das Oberflächenwasser kühlt sich somit ab. Auf ein El-Niño-Ereignis folgt oft ein La-Niña-Ereignis. Typische ENSO-Ereignisse dauern 6-18 Monate. Die Abstände zwischen zwei El-Niño-Ereignissen sind unregelmäßig und liegen meist bei 3-7 Jahren. Trotz intensiver Forschung gelingt es bislang schlecht, ein solches Ereignis zuverlässig, bzw. auf lange Sicht, vorherzusagen.

Im Frühjahr 1998 und 2007 hatten wir jeweils einen El Niño, im Frühjahr 2008 einen La Niña, für das Frühjahr 2009 wird erneut ein La Niña erwartet.

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El Niño und La Niña Ereignisse haben Einfluss auf die Globaltemperatur. Ein La Niña Ereignis im Frühjahr 2009 könnte die Globaltemperatur erneut zum sinken bringen.

Den langfristigen Verlauf von NAO-Index, AMO-Index, PDO-Index und ENSO-Index zeigt die folgende Abbildung.

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Achtung: Der AMO-Index, die Temperaturanomalie im Nordatlantik, wird um den anthropogenen Anteil und solaren Anteil der Klimaerwärmung „bereinigt“. Über Computer-Simulationen (Klimamodelle) wird dabei der menschliche und solare Anteil bestimmt und von der Anomalie abgezogen. Ob das auch mit dem PDO-Index und ENSO-Index in dieser Form geschieht konnte ich bisher nicht eindeutig klären.

Zusammenfassung: Das Wettergeschehen, wie Hitzewellen und Kälteeinbrüche, wird stark von den lokalen Wettersystemen bestimmt. Der sich ändernde CO2-Gehalt der Atmosphäre spielt dabei, wenn überhaupt, eine untergeordnete Bedeutung. Eine Häufung von Extremwetterereignissen und eine Umstellung der Wettersysteme, infolge einer Erhöhung des CO2-Gehaltes der Atmosphäre, konnte bisher nicht nachgewiesen werden, wird aber diskutiert.

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Written by admin

Montag, 19 Januar, 2009 um 14:03

Veröffentlicht in Klimawandel, Nicht kategorisiert

3 Antworten

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  1. Zwei Punkte finde ich bemerkenswert.

    1. laut DWD waren 2008 11 von 12 Monaten zu warm
    2. laut http://www.scienceblogs.de/primaklima/2009/04/der-winter-0809-und-wie-er-ein-fur-alle-mal-die-klimaerwarmung-stoppte.php war der Winter 2008/09 nicht so kalt, sonder eigentlich, wie so oft in der letzten Zeit, zu warm.

    Tja, merkwürdig

    Mustermann

    Sonntag, 17 Mai, 2009 at 21:51

  2. @Mustermann
    zu 2. Interessant finde ich den Nachsatz des Autors deines Links, Zitat:
    ========================================
    Persönlich finde ich es wirklich überraschend, wie sehr der letzte Winter ein ganz normaler Winter war. Selbst in meiner Lebenszeit, waren die Mehrzahl der Winter ähnlich wie 2008/09 oder härter, doch das, woran ich mich wirklich erinnern kann, und was ich jetzt mal als meinen „Normalwinter“ führe, sind eben die letzten paar sehr warmen Jahre.
    ========================================
    Nur ganz vielleicht liegt es möglicherweise wirklich an den Messstellen, die durch den urbanen Wärmeinseleffekt zu hohe Temperaturen messen. Dies würde dann dazu führen, daß die gefühlten Temperaturen wesentlich kälter sind, als die gemessenen. Aber das kommt uns ja bekannt vor.

    iwg

    Montag, 18 Mai, 2009 at 11:50

  3. nujo

    Die Meßstationen wurden vermutlich in Wintermäntelchen eingepackt, damit sie nicht einfrieren (zwecks Meßgenauigkeit und so) :)

    estermeier

    Donnerstag, 21 Mai, 2009 at 19:47


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