Lokale Kältewellen in Zeiten der globalen Erwärmung

Im laufenden Winter konnten über Europa erstaunlich grosse Luftdruckgegensätze beobachtet werden. Zwischen hohem Luftdruck über dem Atlantik und tiefem Luftdruck von Grönland bis nach Nordwesteuropa bildete sich in der zweiten Dezemberhälfte eine kräftige Westströmung aus, welche seither mehr oder weniger standhielt. Diese scharfe Grenze trennt die kalte Polarluft von der subtropischen Warmluft und ist auch als Frontalzone bekannt. Kleine Störungen an der Frontalzone führen zu einer Vermischung und Verwirbelung der zwei unterschiedlichen Luftmassen. Dadurch wird der Prozess einer Tiefdruckbildung in Kraft gesetzt. Je ausgeprägter die Frontalzone, desto einfacher und häufiger bilden sich kleine Tiefs, die dann rasch an Stärke zulegen können und mit der starken Westströmung als Sturmtiefs auf Europa treffen. Diese stürmische Grosswetterlage bescherte Mitteleuropa im Januar 2018 gleich drei Sturmtiefs in kurzer Abfolge. Zuerst fegte das Sturmtief Burglind mit Orkanböen über die Schweiz, bevor eine Woche später Evi und Friederike erneut orkanartige Böen im Flachland auslösten, einzelne Bäume umstürzen liessen und Dächer abdeckten.

Von Ende Dezember 2017 bis Mitte Januar 2018 wurden die USA von einer eisigen Kältewelle getroffen. In der Arktis, in Europa und Asien war es gleichzeitig aber deutlich zu warm. Lokale Kältewellen sind kein Widerspruch zur globalen Erwärmung. Bildquelle: University of Maine, ClimateReanalyzer.org

 

Milder Winter

Die stürmischen Westwinde peitschen milde Meeresluft nach Mitteleuropa. Der überdurchschnittlich warme Atlantik ist verantwortlich dafür, dass die Westströmung in diesem Jahr speziell milde Luft in die Schweiz führt. Entsprechend fiel der Januar 2018 bisher rund drei Grad milder aus, verglichen mit der Referenzperiode 1981-2010. Die ersten 12 Januartage blieben in Zürich sogar komplett frostfrei. Normalerweise gibt es im Januar in Zürich in zwei von drei Nächten Frost.

Das stürmische und milde Winterwetter in diesem Jahr täuscht darüber hinweg, wie der letzte Winter war. Oder können Sie sich an den letzten Januar erinnern?

 

Eisiger Januar 2017

Vor einem Jahr herrschte in der Schweiz eisige Kälte. Mit einer Durchschnittstemperatur von -3 Grad war es in Zürich der kälteste Jänner seit 30 Jahren. Es war rund sechs Grad kälter als im diesjährigen Januar. Kältewellen, wie sie die Schweiz im letzten Januar erlebte, finden auch im aktuellen Winter statt. In diesem Jahr traf es bisher aber nicht Europa, sondern Nordamerika. Der mittlere Westen und Nordosten der USA erlebten Ende Dezember und Anfang Januar zwei eisigkalte Wochen. Es war die heftigste Kältewelle seit 36 Jahren. Europa, Asien und Nordamerika wurden in den letzten Wintern immer wieder von harten Kältewellen getroffen. In diese Kategorie fällt auch der Februar 2012, welcher in Zürich -3,5 Grad kalt ausfiel.

Sehr milde und eisigkalte Wintermonate wechseln sich in den letzten Jahren scheinbar zufällig ab. Es stellt sich die Frage, ob diese unterschiedlichen Extreme zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden können? Und wie werden sich die zukünftigen Winter im Zuge der globalen Erwärmung in Mitteleuropa präsentieren?

 

Deutlich wärmere Winter

Heftige Kältewellen und eisigkalte Wintermonate sind in den letzten Jahren auf der Nordhemisphäre und auch in Mitteleuropa scheinbar wieder häufiger aufgetreten. Nichtsdestotrotz zeigt sich in einer langjährigen Betrachtung ein eindeutiger Erwärmungstrend. Praktisch überall, in Sibirien, Mitteleuropa und den USA, sind die Winter in den letzten 50, 100 und 150 Jahren deutlich milder geworden. Seit 1864 sind die Winter in der Schweiz um ganze 2 Grad wärmer geworden. Zwischen 1880 und 1890 lag die Wintertemperatur auf einem ausgesprochen tiefen Niveau. Von 1900 bis 1980 zeigte die Wintertemperatur dann einen auffallend ruhigen Verlauf ohne langfristige Änderung. 1987/88 erfolgte in Mitteleuropa ein sprungartiger Wechsel zu einer ausgeprägten Warmwinterphase, die in den letzten 15 Jahren durch einige Kältewellen etwas gedämpft wurde. Wie auf einer Treppe, welche aufwärts beschritten wird, pendelten sich die Temperaturen seither auf eindeutig höherem Niveau als zuvor ein. Sehr tiefe Wintertemperaturen traten seit Ende des 20. Jahrhunderts nicht mehr auf. Der kälteste Winter der letzten 30 Jahren brachte 2005/06 eine Durchschnittstemperatur von -0,9 Grad. In den Jahrzehnten davor gab es mehrere Winter, die sogar kälter als -4 Grad ausfielen. Die letzten 30 Winter sind also insgesamt deutlich milder als die Winter davor. Es zeigt sich aber, dass seit 1990 keine weitere Erwärmung des Winters stattgefunden hat. Dieses Phänomen ist nicht nur in der Schweiz zu beobachten, sondern in verschiedenen Gebieten der Nordhemisphäre.

Die Winter sind in der Schweiz seit 1864/65 um rund 2 Grad wärmer geworden. Bildquelle: MeteoSchweiz

 

Geschwächter Polarwirbel

Der Grund für die Erwärmungspause der Winter sind die bereits erwähnten Kältewellen, welche verschiedene Orten auf der Nordhemisphäre immer wieder mal treffen. Kältewellen im Winter sind natürlich nichts Aussergewöhnliches und bedürfen eigentlich keiner Erklärung. Das Wetter hat seinen natürlichen Spielraum und nutzt diesen hin und wieder aus. Trotzdem gibt es eine plausible Erklärung, weshalb heftige Kältewellen im Winter trotz globaler Erwärmung häufiger zu beobachten sind.

Mehrere wissenschaftliche Arbeiten geben Hinweise darauf, dass der Rückgang des arktischen Meereises zu den Kälteausbrüchen in den USA, Europa und Asien beigetragen hat. Ein sehr wichtiger Faktor ist im Klimageschehen der sogenannte Polarwirbel, ein Westwindband, welches die Nordhemisphäre im hohen Norden umschliesst und normalerweise die kalte Luft über der Arktis von der warmen Subtropenluft trennt. So präsentiert sich der Polarwirbel aktuell auch über dem Atlantik, wie eingangs ausgeführt. Wird dieser Polarwirbel aber geschwächt, kann die kalte Luft aus der Arktis weit in den Süden entweichen, was oftmals mit einem welligen (mäandrierenden) Westwindband zusammenhängt. So zeigt sich, dass langanhaltende Schwächephasen des Polarwirbels zu den kalten Wintern im nördlichen Eurasien beigetragen haben. Solche Schwächephasen des Polarwirbels können durch eine überdurchschnittlich warme Arktis ausgelöst werden. Und genau das geschieht im Zuge der globalen Erwärmung. Die Arktis erwärmt sich vor allem im Herbst und Winter rasant. Das fehlende Meereis verhindert eine Auskühlung im Herbst, so dass die Nordpolregion bis tief in den Winter mit Wärme versorgt bleibt.

 

Die Klimaszenarien rechnen auch in Zukunft mit einer weiteren Zunahme der Wintertemperaturen auf der Nordhemisphäre. Andere Jahreszeiten, allen voran der Sommer, erwärmen sich in Mitteleuropa und der Schweiz aber deutlich schneller als der Winter. Der wohl auch zukünftig geschwächte Polarwirbel wird jedoch dafür sorgen, dass die Nordhalbkugel und der Alpenraum auch in den nächsten Jahren ab und zu von ausgeprägten Kältewellen aus der Arktis getroffen werden. Die weitere Wintererwärmung könnte sich also wiederum in Form eines nächsten Schrittes aufwärts auf der Treppe der globalen Erwärmung präsentieren, gefolgt von einzelnen kalten Wintermonaten.

Lokale Kältewellen in Zeiten der globalen Erwärmung

Februarfrühling

Milde Temperaturen in Zürich, Rekordtemperaturen auf Island und rekordtiefe Ausdehnung des Meereises an beiden Polen des Planeten. Der Februar 2017 spürt den Frühling. Eine Bestandesaufnahme von Pol zu Pol.

Frühlingsgefühle im Februar? Zwischen dem 14.-17. Februar stiegen die Temperaturen auf ungewöhnlich milde Werte für Mitte Februar. Mit fast 17 Grad in Chur, 16 Grad im Wallis und rund 14 Grad im Flachland kamen zweifelsfrei erste Frühlingsgefühle auf. Allgemein begann der Februar 2017 nach dem hochwinterlichen Januar ein neues Kapitel. In einer Westwindströmung gelangte während der ersten Februarwoche sehr milde und feuchte Atlantikluft nach Mitteleuropa. Die Temperaturen lagen 3 bis 5 Grad über dem langjährigen Durchschnitt. In der Folge baute sich über dem Nordostatlantik ein kräftiges Hochdruckgebiet auf, welches die Westwindzirkulation abermals diesen Winter blockierte. Das Hoch führte an der Ostflanke zu Beginn wieder etwas kältere Luft nach Mitteleuropa, verlagerte seinen Kern dann aber rasch nach Südosten, so dass hochdruckbestimmtes Wetter auch Mitteleuropa dominierte. In der schon kräftigen Februarsonne bedeutete dies Sonnenschein und bis zu 10 Grad Höchsttemperaturen. In der Folge wurde die Witterung wieder stärker zonal und damit unbeständiger, nicht aber kälter, so dass sich insgesamt ein milder Februar abzeichnet. Es steht also ausser Frage, dass der Februar den Frühling spürt.

Ein kalter Januar gefolgt von einem milden Februar. Diese Konstellation kommt in der Schweiz relativ selten vor. In der über 150-jährigen Messreihe von MeteoSchweiz sind nur acht solche Jahre zu finden. Letztmals 1997. Häufiger folgt auf einen kalten Januar auch ein kalter Februar, wie zum Beispiel in den Jahren 2006, 2009 und 2010, oder auf einen milden Januar ein kalter Februar. Auch der zweite Fall ist in Mitteleuropa aus den letzten Jahren bestens bekannt, wie die Jahre 2012, 2013 und 2015 illustrieren.

Blühbeginn

Bei dieser Februarmilde erstaunt es nicht, dass auch die Frühblüher Hasel und Erle den nahen Frühling spüren. Pollengeplagte juckt es bereits wieder in der Nase. Der Blühbeginn der Hasel fand am 16. Februar statt – jener der Erle ist auf den 23. Februar prognostiziert. In der Westschweiz blühen die Erlen aber bereits seit einer knappen Woche, so dass bei geeigneten Windverhältnissen auch in Zürich schon mässige Pollenkonzentrationen auftreten können. Blühende Hasel- und Erlengewächse sind für Mitte Februar aber keinesfalls aussergewöhnlich. Im Gegenteil: Der diesjährige Blühbeginn in Zürich ist sogar zwei Wochen nach Termin. Grund dafür war der sehr kalte Januar – die Vegetation verharrte den ganzen Monat über in der Winterruhe. In den letzten Jahren, als der Januar regelmässig mit ungewöhnlicher Wärme auftrumpfte, konnte der Blühbeginn von Hasel und Erle vielfach bereits im Januar verzeichnet werden.

Gesamte Meereisbedeckung am Nord- und Südpol. Der jährliche Verlauf wird geprägt durch die Ausdehnung und den Rückzug des Meereises an beiden Polen. Aufgrund der gegensätzlichen Jahreszeiten und der grösseren Eismassen am Südpol zeigt sich das charakteristische Muster mit zwei Spitzen im Juni und November. Seit September 2016 zeichnet sich eine dramatische Entwicklung der globalen Meereisbedeckung ab: so wenig Meereis wie aktuell gab seit Beobachtungsbeginn 1979 noch nie.

Eisschmelze im Winter

Nicht nur das lokale, auch das globale Wetter spielt weiterhin verrückt. Am deutlichsten zeigt sich das zurzeit an den beiden Polen der Erde. Am Nordpol, nördlich des 80. Breitengrades, gab es seit Dezember 2015 keinen einzigen Tag während der Polarnacht (Oktober bis März) mehr, welcher kälter war verglichen mit dem langjährigen Mittel der Jahre 1958-2002. Seit Herbst 2016 erlebte die Arktis bereits vier winterliche „Hitzewellen“ mit Temperaturen, die bis zu 20 Grad über dem Durchschnitt lagen. Das wäre, wie wenn es in der Schweiz mitten im Januar 25 Grad werden würde. Für die Nordpolregion bedeutet dies -10 anstatt -30 Grad. Lokal kann dies jedoch ein krasses Ausmass annehmen. So wurde am 12. Februar in Eyjabakkar, im Osten von Island, eine Höchsttemperatur von frühlingshaften 19,1 Grad gemessen. Die konstante Wärme am Nordpol hat zur Folge, dass sich das Meereis in der Arktis viel langsamer ausdehnt als in anderen Jahren. Im Januar und Februar wurden neue Negativrekorde der Meereisbedeckung beobachtet. Obwohl sich das Eis normalerweise noch bis Mitte März weiter ausdehnt, gab es Mitte Februar sogar schon einzelne Tage mit einem Netto-Eisverlust. Eisschmelze mitten im Winter ist schon sehr aussergewöhnlich. Es scheint klar zu sein: Die Arktis spürt bereits den Frühling.

Zweiter Frühling in der Antarktis

Das Meereis fehlt in diesem Februar aber nicht nur am Nordpol, sondern auch am Südpol in der Antarktis. Am Südpol wird in rund einem Monat das jährliche Meereis-Minimum erwartet, denn es ist zurzeit Sommer auf der Südhemisphäre. Doch dieses Jahr zog sich das Meereis deutlich stärker zurück als in den Jahren zuvor. Blieb das Meereis in den letzten Jahren erstaunlich konstant, respektive war es in einigen Jahren sogar überdurchschnittlich, so beschleunigte sich das Abschmelzen in den letzten zwei Jahren umso schneller. Der bereits 2016 beobachtete starke Rückzug setzt sich nun auch 2017 fort. Noch nie seit Beobachtungsbeginn der Meereisbedeckung in der Antarktis 1979 gab es im Januar und Februar so wenig Meereis. Kein Zweifel: Die Antarktis erlebt ihren zweiten Frühling. Zwei Negativrekorde in der Meereisbedeckung an beiden Polen der Erde. Das heisst, dass global noch nie seit 1979 so wenig Meereis unseren Planeten bedeckte wie zurzeit. Mitte Februar waren nur noch etwas mehr als 13,5 Millionen Quadratkilometer mit Meereis bedeckt. Dieser neue Negativrekord unterschreitet den alten Rekordwert um beinahe 1 Million Quadratkilometer! Im langjährigen Durchschnitt dehnt sich das Meereis im Februar global auf 15,5 Millionen Quadratkilometer aus. Aktuell ist die von Meereis bedeckte Fläche also rund 13% kleiner als üblicherweise zu dieser Jahreszeit.

Es scheint, als ob alle den Frühling spüren würden. Doch ein milder Februar macht noch lange keinen Frühling. Der Winter dürfte zwar überstanden sein, denn ab Ende Februar startet der Frühling normalerweise mit seinem Temperaturanstieg, welcher bis im Juli oder August anhält. Dieser Temperaturanstieg verläuft aber keinesfalls linear. Viel eher ist es ein treppenartiger Anstieg der Temperaturen mit Perioden der starken Erwärmung gefolgt von kurzen Kälterückfällen. Die steilsten Temperaturanstiege brachten in den letzten Jahren jeweils die Perioden Mitte und Ende März, Ende April und Ende Mai.

Februarfrühling

Blockiertes Winterwetter

Obwohl das Jahr 2016 global erneut das wärmste seit Messbeginn war, verläuft der diesjährige Winter in Europa äusserst hart. Europa wurde im Januar gleich von zwei Kältewellen heimgesucht. Mitverantwortlich sind blockierte Wetterlagen und möglicherweise die viel zu warme Arktis.

Die globale Erwärmung hat nach 2014 und 2015 auch im vergangenen Jahr 2016 ein Ausrufezeichen gesetzt. Nachdem bereits die beiden Vorjahre jeweils die global wärmsten Jahre seit Beginn der Aufzeichnungen waren, setzte 2016 abermals einen neuen Rekord. Dies geht aus drei unabhängigen Datensätzen der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA, der US-Klimabehörde NOAA und des britischen Klimadienstes MetOffice zusammen mit der Universität von East Anglia (UEA) hervor. Während die NASA mit Satelliten die Erdatmosphäre aus dem Weltall beobachtet und misst, aggregieren NOAA und die Datenreihe HadCRUT4 (MetOffice mit UEA) mit unzählige Messdaten von Bodenwetterstationen, Bojen, Schiffen, usw., um die durchschnittliche Temperatur der Land- und Ozeanoberflächen zu bestimmen. Trotz unterschiedlicher Herangehensweise kommen alle zum gleichen Schluss: 2016 war 1,1 Grad wärmer (gegenüber der Periode 1850-1990) und damit erneut das wärmste Jahr mindestens seit den 1850er Jahren. Am extremsten waren die Abweichungen in der Arktis rund um Spitzbergen, wo das vergangene Jahr rund 8 Grad wärmer war gegenüber der Referenzperiode 1981-2010! Zum Vergleich: in der Schweiz war 2016 „lediglich“ 0,7 Grad milder und gehörte trotzdem zu den zehn wärmsten Jahren seit 1864.

Blockiertes Strömungsmuster und Abweichung der Lufttemperatur gegenüber 1981-2010 vom 12.-18. Januar 2017. Kartenmaterial: www.karstenhaustein.com/climate

Extrem warme Arktis

Die grössten Temperaturüberschüsse in der Nordpolarregion zeigten sich vor allem zwischen Oktober und Dezember. Und auch im noch jungen neuen Jahr war die Arktis gebietsweise 20 Grad wärmer als üblicherweise in dieser Jahreszeit. Inmitten der Polarnacht steigen die Temperaturen zeitweise sogar über den Gefrierpunkt. Die Folgen: das Meereis dehnt sich viel weniger rasch aus und bedeckt deutlich geringere Flächen als normalerweise. Dies hat weitreichende Auswirkungen auf die Strömung auf der Nordhemisphäre. Möglicherweise zeigt der Jetstream, das Starkwindband in rund 10-15 km Höhe, kräftigere Ausschläge mit grossen Trögen bis weit in den Süden. Die warme, eisfreie Arktis wirkt wie eine Pumpe, welche die kalte Luft in die mittleren Breiten (Eurasien, Nordamerika) presst. Bleiben diese Ausschläge über längere Zeit bestehen, sprechen Meteorologen von einem „Blocking“. Dies führt zu extremen und langanhaltenden Wetteranomalien.

Extremer Winter

Ein solches Blocking erlebte die Schweiz mit dem anhaltenden Hochdruckwetter zwischen Ende November und Ende Dezember, als während 43 Tagen keine Niederschläge fielen und die Temperaturen in der Höhe rund 5 Grad übertemperiert waren. Mit dem Jahreswechsel kam der Wetterwechsel. Am 5. Januar steuerte ein umfangreiches Tiefdruckgebiet über Skandinavien aus Nordwesten feuchte und kalte Schneeluft nach Mitteleuropa. Es war der erste Polarluftausbruch des Winters. Die Winde drehten auf Nordosten und führten eisige Luft in die Schweiz. Nach einer klaren Nacht war es am Morgen des 7. Januars bitterkalt. Mit -14,6 Grad in Zürich-Witikon war es die kälteste Nacht seit 5 Jahren. In der Folge erwachte der Atlantik aus dem Winterschlaf, liess die Westwinde für einmal wehen und schickte eine Kostprobe nach Europa. Westlich der Bretagne entwickelte sich das Sturmtief Egon, welches am 12. Januar über Europa brauste. Egon brachte nur eine kurzfristige Milderung. Zu kleinräumig war das Sturmtief, um die Kaltluft nachhaltig aus dem Lande zu räumen. Das Sturmtief war ein Ausreisser und der Westwind versiegte wieder. Die Strömung war daraufhin erneut meridional und dadurch geprägt von grossen Trögen nach Süden und Rücken nach Norden. So erstaunte es nicht, dass ab dem 14. Januar aus Osten der zweite Kaltluftvorstoss erfolgte.

Hoch über Tief

Die zweite Kältewelle im Januar 2017, welche am 14. Januar einsetzte, war besonders langlebig. Erneut war ein Blocking verantwortlich für die Ausdauer. Genauer spezifiziert handelte es sich um ein „High-over-Low-Blocking“. Diese Art von Blocking entsteht, wenn sich ein Hochdruckgebiet (High) von den Britischen Inseln bis nach Russland erstreckt und gleichzeitig ein Tiefdruckgebiet (Low) über dem Mittelmeer zu liegen kommt. Zu erwarten wäre die umgekehrte Situation mit einem Hochdruckgebiet im Süden über dem Mittelmeerraum und Tiefdruckgebieten im Norden bei den Britischen Inseln. Im Januar 2017 lag die Schweiz während dem High-over-Low-Blocking am Rand des Hochs im Norden, so dass mit einer markanten Bisenströmung sehr kalte Luft zur Alpennordseite gelangte.

Eine geschlossene Schneedecke von Deuschland bis in die Türkei und von der Schweiz bis nach Finnland. Quelle: http://zoz.cbk.waw.pl/

Weitere Kältewellen?

Nach dem sehr kalten Januar 2017 drängt sich die Frage auf, wie es mit dem Winter weitergehen wird. Der Pfäffikersee ist bereits eisbedeckt. Bei einem erneuten Kaltluftvorstoss im Februar würde im Kanton Zürich auch der Greifensee überfrieren. Damit Ende Februar auch der Zürichsee zugefroren wäre, müssten die kommenden 30 Tage im Schnitt eisige minus 6 Grad kalt sein. Eine Zürichseegfrörni ist auch heuer unwahrscheinlich, jedoch in diesem Winter mit blockierten Wetterlagen nicht unmöglich. In eine ganz andere Richtung tendiert die US-Klimabehörde NOAA mit ihrer Monatsprognose für Europa. Für den Februar 2017 sagen sie flächendeckend teils deutlich überdurchschnittliche Temperaturen voraus. Vor dem Hintergrund der aktuell sehr ausgedehnten Schneebedeckung in Europa ist dieser Vorhersage jedoch skeptisch gegenüber zu stehen. Nichtsdestotrotz könnte das Aufleben der Westwinde mit milder Atlantikluft den zweiten Teil des Winters noch in ganz andere Bahnen lenken.

Blockiertes Winterwetter

Den Herbststürmen geht die Luft aus

Der Oktober 2016 war recht kühl, grau und verbreitet zu trocken. Der Oktober brachte über weite Strecken praktisch kaum Niederschläge. Erst die ergiebigen und grossflächigen Niederschläge vom 25./26. Oktober dämpften die Trockenheit etwas ab. Trotzdem war der Oktober nun bereits der dritte zu trockene Monat in Folge. Nach dem zweitägigen Niederschlagsereignis kam zum Monatsende das Hochdruckgebiet Quinn. Das erste richtige Herbsthoch der Saison. Nachdem der Oktober über weite Strecken vor allem aufgrund einer Flachdrucklage sehr ruhiges Wetter brachte, fand das ruhige Wetter unter Hochdruckeinfluss zum Monatsende seine fast nahtlose Fortsetzung. Europa liegt bereits seit Monaten in einer „Un-Wetterzone“. Was im September mit dem verlängerten Sommer noch angenehm war, präsentiert sich im Oktober mit wenig Sonne, viel Wolken- und Nebelgrau, aber nur wenig Regen bei kühlen Tagestemperaturen von 10 Grad. Doch woher kommt das ruhige Wetter und wann gab es letztmals einen richtigen Herbststurm?

Temperaturabweichung vom langjährigen Durchschnitt 1981-2010 im Oktober. Über der Arktis war es viel zu warm. Die Kontinente waren unterkühlt (Warm Arctic Cold Continents WACC).
Temperaturabweichung vom langjährigen Durchschnitt 1981-2010 im Oktober. Über der Arktis war es viel zu warm. Die Kontinente waren unterkühlt (Warm Arctic Cold Continents WACC).

Keine Herbststürme mehr?

Der Eindruck täuscht nicht. Der letzte Herbststurm in der Schweiz liegt bereits drei Jahre zurück. Letztmals Ende Oktober 2013 fegte ein Herbststurm über die Schweiz. Seither sind die Herbstmonate bei uns ruhig. Stürme gab es vornehmlich im Winter, aber nicht mehr im Herbst. Die Ursache ist in einer zunehmend in den Herbstmonaten gestörten Zirkulation der Nordhemisphäre zu suchen. Während der Nordatlantik normale bis leicht unterdurchschnittliche Temperaturen aufweist, sind die arktischen Regionen am und rund um den Nordpol aussergewöhnlich warm (Warme Arktis, kalte Kontinente). Sturmtiefs werden jedoch durch starke Temperaturgegensätze befeuert, diese fehlen nun aber in Herbstmonaten mit gestörtem Zirkulationsmuster. Grund dafür sind die geringe Eisausdehnung und die dadurch überdurchschnittlichen Wassertemperaturen in der Arktis. Starke Gegensätze gibt es hingegen zwischen der relativ warmen Arktis und den bereits stark ausgekühlten Landmassen Ostsibiriens und Nordamerikas. Entsprechend bilden sich die Herbststürme dort und seltener auf dem Nordatlantik vor den Toren Europas. Sehr viel Hoffnung auf eine nachhaltige Änderung besteht derzeit nicht. Gelegentlich verirrt sich ein schwaches Tief auf den europäischen Kontinent, danach darf wieder längere Zeit gewartet und gerätselt werden, ob und wann die Zirkulation allmählich auf Winter umstellt und kräftigere Sturmtiefs schickt wie dies in den letzten Wintern der Fall war. Bei den derzeitigen Verhältnissen im Hohen Norden sollte man sich jedoch nicht allzu viele Hoffnungen machen (meteoradar). Die hiesigen Meteorologen sind heuer weniger mit Herbststürmen als vielmehr mit kniffligen Nebelprognosen beschäftigt.

AO-Index im Oktober 1950-2016
AO-Index im Oktober 1950-2016. Die Arktische Oszillation (AO) ist ein guter Indikator für die Ausprägung des Polarwirbels. Bei positiver AO ist ein starker Polarwirbel erkennbar, der eine intakte Westwindströmung auf der Nordhemisphäre fördert. Bei negativer AO ist der Polarwirbel stark gestört, schwach ausgeprägt oder sogar aufgeteilt. Im Oktober 2016 erreichte die AO für den Monat Oktober einen neuen Negativrekord seit Messbeginn 1950. Der langjährige Trend zeigt für den Monat Oktober ebenfalls eine sinkende Tendenz. Eine Wechselwirkung mit dem Abschmelzen des Polareises ist durchaus denkbar und plausibel.
NAO-Index im Oktober 1950-2016
NAO-Index als Mass der Westwindströmung. Für den Monat Oktober ist eine sinkende Tendenz über die letzten Jahre erkennbar.

Herbstthema Nebel

Nebel, Hochnebel und Wolken unterscheiden sich physikalisch nicht voneinander. Alle bestehen aus kleinen Wassertröpfchen, welche in der Luft schweben. Nebel liegt auf der Erdoberfläche auf. Von Hochnebel wird gesprochen, wenn die Nebelschicht von der Erdoberfläche abgehoben ist. Doch warum liegt im Schweizer Mittelland im Herbst und Winter so häufig Nebel? Und wie kann die Obergrenze abgeschätzt werden?

Nebel oder Hochnebel entsteht während Hochdrucklagen in den Herbst- und Wintermonaten. Bei stabilen Hochdrucklagen entsteht jeweils in den Nächten Kaltluft. Die schwere Kaltluft fliesst einerseits in Bodennähe langsam von den Alpentälern und vom Jura in Richtung Mittelland, andererseits bildet sich diese durch Ausstrahlung in klaren Nächten im Mittelland an Ort und Stelle.

Somit entsteht eine Temperaturumkehr- oder Inversionsschicht. Aufgrund der tief stehenden Sonne kann der entstandene Kaltluftsee tagsüber nicht vollständig abgebaut werden – die Temperaturen sinken dann im Mittelland in der Regel von Tag zu Tag etwas ab.

Da kalte Luft weniger Feuchte aufnehmen kann als warme, kommt es mit der Zeit zur Kondensation und damit zur Nebelbildung. Hat sich eine ausgeprägte Inversion ausgebildet, so ist die Schichtung der unteren Atmosphäre extrem stabil. Die Inversion kann dann nur noch mit stärkeren Winden, wie sie beim Durchgang von Störungen (vor allem Kaltfronten) auftreten, ausgeräumt werden.

Für die nebelgeplagten Unterländer stellt sich dann die essentielle Frage: Wo befindet sich die Nebelobergrenze? MeteoSchweiz präsentiert hierfür eine eingängige Faustregel: In einer ersten Näherung kann man sagen, dass die Nebelobergrenze direkt von der grossräumigen Strömung abhängig ist. Befindet sich das Hoch direkt über den Alpen oder ist die Druckverteilung flach, so pendelt sich die Nebelobergrenze bei 800 bis 900 Metern ein. Kommen hingegen südwestliche Winde auf, sinkt die Obergrenze auf 500 bis 700 Meter ab. Ganz anders ist die Situation bei einer Bisenströmung (Nordostwinde). Hier gilt: je stärker die Bise, umso höher steigt das Nebelgrau. Ist im Wetterbericht von einer Bisentendenz oder einer schwachen Bise die Rede, so liegt die Obergrenze meist im Bereich von 900 bis 1200 Metern. Bei mässiger Bise muss man oft schon über 1500 Meter steigen, zusätzlich dringt der Nebel dann auch immer weiter in die Voralpen und Alpentäler vor.

Gute Nachrichten

Wie Auswertungen von MeteoSchweiz zeigen, hat die Nebelhäufigkeit in den letzten rund 30 Jahren in Zürich abgenommen. Dies gilt nicht nur für das Schweizer Mittelland sondern auch für die meisten anderen Regionen in Europa. In der jüngeren Zeitspanne von 1996-2015 wurden in Zürich während den Herbstmonaten September bis November durchschnittlich 24 Tage mit Nebel verzeichnet. In den zwei Jahrzehnten davor 1971-1990 waren es noch durchschnittlich 30 Tage. Eine Linderung in der Nebelbelastung ist hier durchaus zu erkennen. Wenn der Herbst schon immer ruhigeres Wetter bringt, ist es zumindest weniger grau als noch früher.

Weiterführende Links:

Washington Post

MeteoSchweiz

meteoradar

Fotometeo

 

Den Herbststürmen geht die Luft aus

Vom Frühsommer-Monsun in die Spätsommer-Trockenzeit

Auf den rekordwarmen September folgt der kälteste Oktoberbeginn seit 42 Jahren. Neben kurzfristigen Wetterphänomenen etablieren sich in der Schweiz aber auch langfristige Witterungsmuster.

Was für ein Wechselbad der Gefühle: Nachdem der September 2016 in Zürich mit durchschnittlich 16,8 Grad am Zürichberg als der drittwärmste in die Wetterannalen eingeht, kam mit dem Oktober der grosse Temperatursturz. Die erste Oktoberhälfte war gemittelt nur gerade 8,4 Grad kühl. Kälter startete ein Oktober letztmals 1974. Obwohl sich September und Oktober temperaturmässig grundsätzlich voneinander unterscheiden, haben sie doch eines gemein. Beide waren geprägt von einer ausgeprägten Trockenheit.

Warme Arktis – kalte Kontinente

Anhaltender Azorenhocheinfluss sorgte im September für überdurchschnittlich viel Sonnenschein und spätsommerliche Temperaturen. In Zürich waren nur die September 2006 und 1961 leicht wärmer als der diesjährige. Anfang Oktober fiel die Temperatur in Mitteleuropa dann schlagartig auf spätherbstliches Niveau. Der Grund für den raschen Wetterwechsel und den bis anhin äusserst kalten Oktober ist ein Wetterphänomen, welches in den letzten Jahren im Herbst und Winter gehäuft auftrat. Ausgelöst wird die Wetteranomalie von der zunehmend eisfreien Arktis. Im Fachjargon wird das Phänomen WACC (Warm Arctic – Cold Continents) genannt.

Wie es der Name verrät, sind die Arktis, Grönland und die an den arktischen Ozean angrenzenden Küstengebiete stark übertemperiert. Die positiven Temperaturabweichungen über rund eine Woche liegen bei 5 bis 10 Grad! Anders sieht es über den Kontinenten der Nordhemisphäre aus. Europa, Nordamerika und südlichere Teile Sibiriens sind deutlich unterkühlt. Der Wärmeüberschuss in der Arktis ist eine Folge der stark geschrumpften Eismassen in der Arktis. Die grosse eisfreie Fläche gibt heute bis weit in den Herbst hinein Wärme an die darüber liegende Luft ab. Die Produktion kalter Luftmassen über dem Arktischen Ozean verspätet sich damit immer mehr, während über den grossen Landmassen die Luft in den zunehmend langen Nächten stark auskühlt. Der Arktische Ozean verhält sich, bedingt durch den Eismangel, mittlerweile wie ein Meer der gemässigten Breiten: Die Energieabgabe vom Wasser an die Luft bewirkt, dass sich über der Arktis, wie sonst üblich im Nordatlantik und Nordpazifik, Tiefdruckgebiete bilden. Die Advektion relativ warmer und feuchter Luft auf die angrenzenden kühlen Landmassen erzeugt dort Schneefälle, wodurch sich an den Nordrändern der Kontinente im Herbst viel rascher eine Schneedecke bildet. Das wiederum beschleunigt die Kaltluftproduktion vor Ort und WACC ist Tatsache. Diese neue Verteilung von Wärme und Kälte wirkt sich grossräumig auf die Bildung von Hochs und Tiefs und die damit einhergehenden Strömungsverhältnisse aus. Anstelle einer herbstlichen Westwinddrift, die feuchte und milde Luft nach Europa transportiert, entstehen in den subpolaren Gebieten starke Hochdruckgebiete, wie im Oktober 2016 über Skandinavien, welche die Westwinde abschnüren und kalter Luft aus Osten den Weg nach Mitteleuropa bereiten. Im Winter bringt dieses Wetterphänomen eisigkalte Witterungsabschnitte. Im Oktober bringt es uns um den goldenen Oktober.

> siehe auch: www.fotometeo.ch

Gemässigte Breiten

Der Herbst hat sich nicht nur durch das Wetterphänomen WACC verändert. In der Schweiz hat sich in den letzten Jahren allmählich ein neues Niederschlagsmuster etabliert. Die gemässigten Breiten, also Mitteleuropa, waren immer dafür bekannt, keine Regen- und Trockenzeiten zu haben. Im ganzen Jahresverlauf wechseln sich trockene und nasse Phasen, so dass sich die Niederschläge über das Jahr relativ gleichmässig verteilen. In den letzten 15 Jahren haben sich in der Schweiz nun aber schrittweise Regen- und Trockenzeiten etabliert. Die Veränderungen betreffen vor allem das Sommerhalbjahr, genauer die Periode von Mai bis Oktober.

Vor 15 Jahren waren der Frühsommer (Mai-Juli) und der Spätsommer (August-Oktober) noch gleich nass. Heutzutage bringt der Frühsommer mehr als doppelt so viel Regen wie der Spätsommer.
Vor 15 Jahren waren der Frühsommer (Mai-Juli) und der Spätsommer (August-Oktober) noch gleich nass. Heutzutage bringt der Frühsommer mehr als doppelt so viel Regen wie der Spätsommer.

Regen- und Trockenzeit

Die Periode Mai bis Oktober bringt in Zürich rund 60 Prozent des Jahresniederschlags, also knapp 700 mm. Vor rund 15 Jahren waren die Niederschläge gleichmässig auf die beiden 3-monatigen Abschnitte Mai bis Juli und August bis Oktober aufgeteilt. Fast in jedem zweiten Jahr war die spätsommerliche Periode von August bis Oktober nässer als der Abschnitt Mai bis Juli. Seit nun acht Jahren kam das nie mehr vor und die spätsommerliche Periode war immer deutlich trockener als die frühsommerliche Periode von Mai bis Juli. Während der Spätsommer (August bis Oktober) in den letzten 15 Jahren um rund ein Drittel, oder um rund 120 mm, trockener wurde, bekam der Frühsommer (Mai bis Juli) in der gleichen Periode 120 mm, oder ebenfalls rund ein Drittel, mehr Niederschläge. Insgesamt fallen von Mai bis Oktober also immer noch gleich viele Niederschläge wie vor 15 Jahren, jedoch haben sich die Niederschläge deutlich vom Spätsommer in den Frühsommer verschoben. Summierten sich die Niederschläge vor 15 Jahren noch in beiden Perioden auf gleich hohe Werte, bringt der Frühsommer heute mehr als doppelt so viel Regen wie der Spätsommer. Seit nun knapp zehn Jahren erleben wir einen Frühsommer-Monsun, gefolgt von einer spätsommerlichen und herbstlichen Trockenzeit.

Vom Frühsommer-Monsun in die Spätsommer-Trockenzeit