Eiswoche beendet milden Winter

Der meteorologische Winter, der vom 1. Dezember bis zum 28. Februar, dauert, war längst abgeschrieben. Nach einem milden Dezember ohne richtigen Schneefall und dem wärmsten Januar seit Messbeginn im Jahr 1864, gänzlich ohne Schnee und dem kompletten Ausbleiben von frostigen Temperaturen, glaubte kaum noch jemand an eine Auferstehung des Winters. Doch der Winter strafte alle Skeptiker Lügen mit einem furiosen Schlussbouquet. Als wollte der Winter am Ende den viel zu warmen und im Flachland schneearmen Winter noch kompensieren, brachte Väterchen Frost zum Februarende eine regelrechte Eiswoche.

Im langjährigen Vergleich ist die Kältewelle von Ende Februar 2018 nichts aussergewöhnliches. Speziell war ihr spätes Auftreten.

Fünf eisige Nächte

Die letzten Februartage waren richtig kalt – eiskalt sogar. In den Nächten vom 26.-28. Februar sackte das Quecksilber auf dem Zürichberg bis auf Tiefstwerte von -11 bis -13 Grad ab. Für Ende Februar sind das ausgesprochen tiefe Werte. Seit 1901 sind in der Periode zwischen dem 20. Februar und dem 10. März in Zürich jedoch auch schon tiefere Temperaturen gemessen worden. Letztmals im Jahr 2005, als es in der Nacht auf den 1. März knapp -15 Grad kalt wurde oder im Jahr 1971, ebenfalls mit Tiefstwerten unter -14 Grad. Im Jahr 1901 wurde es zum Februarende sogar nochmals -16 Grad eisig. Die polaren Luftmassen, welche ganz Europa Ende Februar 2018 im eisigen Griff hatten, prägten auch die Tageshöchsttemperaturen. So zeigte das Thermometer am 26. Februar 2018 in Zürich am Nachmittag einen Maximalwert von unter -7 Grad an. Für die Periode von Ende Februar bis Anfang März war dies die zweittiefste Höchsttemperatur.

 

Spät aber nicht intensiv

Die Kältewelle zum Abschluss des meteorologischen Winters war also heftig, aber sie war nur von kurzer Dauer. Eine anschauliche Kenngrösse für die Intensität einer Kältewelle ist das mittlere Tagesminimum über fünf Tage. Vom 25. Februar bis zum 1. März lag dieses mittlere Tagesminimum bei kalten -10,2 Grad. Ein Vergleich mit den Wintern seit 1901 zeigt, dass die diesjährige Kältewelle nicht aussergewöhnlich war. Seit Anfang des 20. Jahrhunderts traten in 49 Winter mindestens gleich intensive oder intensivere Kältewellen auf. Die intensivste 5-tägige Kältewelle erlebte Zürich im Winter 1929 mit einem mittleren Tagesminimum von -20,3 Grad. Ähnlich intensiv waren die Kältewellen 1956 mit knapp -20 Grad. Auch die Winter 1985 und 1987 brachten 5-tägige Kältewellen mit einem mittleren Tagesminimum von -18, respektive -16 Grad am Zürichberg. Die diesjährige Kältewelle markiert aber die intensivste seit dem Februar 2012. Allerdings war die Kältewelle damals deutlich intensiver mit einem mittleren Tagesminimum über fünf Tage von knapp -16 Grad. Speziell an der diesjährigen Kältewelle ist und bleibt also ihr spätes Erscheinen. Für die Periode vom 20. Februar bis zum 10. März sind denn auch seit 1901 nur sieben intensivere Kältewellen bekannt.

 

Trotzdem zu mild

Die Kältewelle Ende Februar hat ihre Spuren hinterlassen. So war der Februar 2018 unter dem Strich mit durchschnittlich -1,5 Grad knapp drei Grad unterkühlt, verglichen mit der Referenzperiode 1981-2010. Deutlich kälter war ein Februar letztmals 2012, ähnlich kalt war es 2013. Der kalte Februar 2018 kompensierte also einen bis dahin viel zu milden Winter. Der Grundcharakter des Winters 2017/18 veränderte sich dabei aber nicht. Insgesamt war der diesjährige Winter (Dezember-Februar) mit durchschnittlich 1,5 Grad rund ein halbes Grad milder gegenüber der Referenzperiode 1981-2010. Auch in Sachen Eis- und Schneetage verbesserte der Februar die Bilanz des ganzen Winters, ohne sie grundlegend zu beeinflussen. Mit lediglich 10 Eistagen mit Temperaturen, die ganztags unter dem Gefrierpunkt verharrten, zählt der diesjährige Winter in Zürich nur halb so viele Eistage, verglichen mit der Referenzperiode 1981-2010. An lediglich 21 Tagen lag am Zürichberg eine mindestens 1 Zentimeter dicke Schneeschicht. In einem durchschnittlichen Winter sind mehr als 31 solche Schneetage zu erwarten.

Dank des wärmsten Januars seit Messbeginn war der Winter 2017/18 trotz des eisigen Februars ein halbes Grad wärmer als der Durchschnitt der Periode 1981-2010.

Grauer Winter

Auch in Sachen Niederschlag kompensierte der Februar einen Teil des restlichen Winters. Waren Dezember und Januar jeweils deutlich zu nass mit jeweils 140-180 Prozent der üblichen Niederschlagsmengen, so war der Februar schliesslich sehr trocken. Mit weniger als 30 mm Niederschlag kam weniger als die Hälfte der sonst üblichen Februarmenge zusammen. Das Winterwetter änderte im Februar also auf trocken-kalt, davor dominierte feucht-warm. Der Februar gab in Sachen Temperatur und Niederschlag gegenüber den Vormonaten Gegensteuer. In Sachen Sonnenschein blieb die Kompensation im Februar aber aus. Obwohl Dezember und Januar schon recht trüb waren und nur 85 bis knapp 100 Prozent der üblichen Sonnenstunden hervorbrachten, war nun auch der Februar grau in grau. Mit nur gerade 46 Sonnenstunden gehört der Februar 2018 zu den sonnenärmsten 15 Prozent seit 1901.

Eiswoche beendet milden Winter

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

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

Lässt die Eisschmelze in der Arktis den europäischen Winter kalt?

Das neuerliche Minimum in der arktischen Meereisbedeckung erstaunt die Forscherwelt. Neue Studien zeigen, dass diese Schmelze auch den Winter in Mitteleuropa abkühlen könnte. Bevor Sie sich aber für einen Eiswinter rüsten, sollten Sie diesen Bericht lesen. 

Im September geht in der Arktis der Polartag zu Ende und die lange Dunkelheit schreitet jeden Tag weiter voran. In dieser Zeit wird deshalb in den hohen, nördlichen Breiten das jährliche Minimum der Eisbedeckung beobachtet. Denn sobald die Polarnacht Einzug hält, breitet sich das Eis von neuem aus. Auf ganz natürliche Weise pulsiert so die Eisbedeckung in der Arktis mit dem Jahresgang der Solarstrahlung. Ende des 20. Jahrhunderts war die Arktis Mitte September, also zum Zeitpunkt der minimalen Eisbedeckung, jeweils auf einer Fläche von 7 Millionen Quadratkilometer mit Meereis überzogen. Diesen Spätsommer ist es bis auf eine Fläche von rund 3,5 Millionen Quadratkilometer geschrumpft. Die Schmelze erstaunt und gibt zumindest unter Forscherkreisen zu Reden. Der bisherige Negativrekord aus dem Jahr 2007 wurde nochmals um gut 1 Million Quadratkilometer, oder die Fläche von Frankreich und Deutschland zusammen, unterboten! Seit Ende der 70er Jahre verliert die Arktis jede Dekade 10 Prozent ihrer Meerreisfläche. Die fünf tiefsten Werte in der arktischen Meereisbedeckung wurden alle in den letzten 6 Jahren beobachtet! Die Arktis verändert sich zurzeit radikal und reagiert höchst sensibel auf die anthropogen verursachte, globale Erwärmung. Die Auswirkungen sind noch kaum abschätzbar. Nicht nur direkte Effekte wie die Bedrohung der Eisbären, die immer weitere Wege zu ihren Beutetieren zurücklegen müssen, sondern vor allem indirekte Auswirkungen mit globaler Bedeutung sind denkbar. Eine Abkürzung macht zurzeit in Klimakreisen grosse Schlagzeilen und wird intensiv erforscht: WACC.

Arktis_Meereis

Verlauf der arktischen Meereisbedeckung. Der neue Negativrekord (2012) unterbietet seinen Vorgänger (2007) nochmals um eine Million Quadratkilometer. Quelle: NSIDC: National Snow & Ice Data Center

Kalte Winter?
WACC steht für „warme Arktis, kalte Kontinente” (Warm Arctic, Cold Continents). Mit „Kontinente” sind Eurasien und Nordamerika gemeint und das Phänomen wird jeweils im Spätherbst und Winter beobachtet. Doch was bedeutet WACC genau und wo steht die Forschung? Fakt ist, die 2-wöchige Kältewelle im Februar 2012 war die eisigste seit mehr als 50 Jahren. Winterliche Kältewellen sind in Europa, Asien und Nordamerika in den letzten Jahren gehäuft aufgetreten. Obwohl sich die Winter in der Schweiz im letzten Jahrhundert deutlich erwärmt haben, ist in den letzten 30 Jahren kein eindeutiger Trend mehr ersichtlich. Könnten also die drastische Abnahme im arktischen Meereis und die Häufung von Kältewellen auf den Kontinenten zusammen hängen? Genau auf diese Theorie stützt sich das Konzept der WACC. Bereits das Vorbreschen arktischer Luftmassen im Dezember 2009 bis nach Florida, die heftigen Schneestürme, die als „Schneekalypse” und „Snowmageddon” bezeichnet wurden, und der eisigkalte Start ins Jahr 2011 an der Ostküste der USA und Europa haben Wissenschaftler beschäftigt. Erste Studien kamen zum Schluss, dass die heftigen Winterereignisse im Zusammenhang mit dem polaren Wirbel (Polar Vortex) stehen. Sobald der polare Wirbel (ein zonales Starkwindband um die Arktis) zusammenbricht, können kalte arktische Luftmassen nach Süden, in mittlere Breiten, also nach Eurasien und die USA, ausbrechen. Gleichzeitig strömt warme Luft in die Arktis. Schlussendlich führt dies zu einer überdurchschnittlich warmen Arktis und einem unterkühlten Eurasien und Nordamerika, oder eben „warme Arktis, kalte Kontinente” – WACC. Nachdem das WACC-Muster im Winter 2009/10 auftrat, konnte es bereits im Februar 2012 erneut beobachtet werden. Eine Erklärung, weshalb dieses neue Muster genau jetzt zu beobachten ist, sehen Forscher der NOAA in den Veränderungen der Arktis. Das grosse Schmelzen am Nordpol hinterlässt dunkle Meeroberflächen, welche im Spätsommer viel Sonnenenergie aufnehmen können. Diese Wärme wird beim Einsetzen der Polarnacht wieder der Atmosphäre abgegeben, wodurch die Strömung über der Arktis massiv gestört wird. Je mehr Eis jedes Jahr abschmilzt, desto mehr Sonnenenergie wird aufgenommen (positive Meer-Eis-Albedo-Rückkoppelung) und desto stärker werden die Windsysteme über der Nordpolregion beeinflusst. Diese veränderten Strömungsmuster über der Arktis könnten das Aufbrechen des polaren Wirbels begünstigen, wodurch das WACC-Muster ausgelöst und beispielsweise Mitteleuropa von einer Kältewelle wie im Februar 2012 heimgesucht wird.

Milder Westwind
Jedes Mal wenn der polare Wirbel zusammenbricht stürzt auch die Nordatlantische Oszillation (NAO) ins Bodenlose. Die NAO ist ein natürliches Strömungsmuster über dem Atlantik, welches die Stärke und Position des milden Westwindes über Europa bestimmt und somit unser Winterwetter stark beeinflusst. Mit dem Aufbrechen des polaren Wirbels im Winter 2009/10 erreichte so auch der Index der NAO den tiefsten Wert seit 145 Jahren.
Mit dem neuen Minimum in der arktischen Meereisbedeckung 2012 stellt sich schon Ende September nun die Frage, ob sich Europa, Asien und Nordamerika auf einen eisigen Winter vorbereiten sollen? Dies wäre aber ein ganz falscher Rückschluss! Denn im Gegenzug zeigen Klimamodelle, dass sich die NAO in zukünftigen Wintern häufig im positiven Bereich aufhalten dürfte und somit oft starke Westströmung über dem Atlantik für mildes Winterwetter in Europa sorgt. Grund dafür ist ebenfalls der Klimawandel, welcher in den Modellen zu einer Verstärkung und nicht zu einem Aufbrechen des polaren Wirbels führt! Durch die Erwärmung der Troposphäre und die gleichzeitige Abkühlung der Stratosphäre, wie bereits beobachtet wird, kann sich nämlich der polare Wirbel verstärken. So war beispielsweise der Winter 2007/08 in Europa einer der wärmsten seit Messbeginn, obwohl im vorherigen September ein neues (damaliges) Minimum in der arktischen Meereisbedeckung registriert wurde. Mildwinter oder Kaltwinter liegen somit beide weiterhin drin!

Lässt die Eisschmelze in der Arktis den europäischen Winter kalt?