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Extremwetterkongress 2009 II

Grünland? Referent: Dr.-Ing.Hans Oerter

Grönland gehört zur Arktis und ist die grösste Insel der Erde. Der heutige offizielle Name der Insel ist „Kalaallit Nunaat“, was soviel heisst wie „Land der Menschen“. Ein trügerischer Name, sind doch rund  4/5  der Insel mit Eis bedeckt und daher praktisch unbewohnt. Trotzdem ist die Fläche der eisfreien Regionen (ausschliesslich an den Küsten) immer noch deutlich grösser als die Fläche der Bundesrepublik Deutschland.

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Grönland, die „grüne“ Insel  Quelle: Vortrag Dr. Hans Oerter, AWI

Das Inlandeis bildet sich durch Schneefall, der sich unter dem zunehmenden Druck neu hinzu komender Schichten in Gletscher verwandelt. Die mittlere Mächtigkeit des Eises liegt bei 1680 m, erreicht im Landesinneren aber bis zu 3080 m. Würde das Grönlandeis komplett abschmelzen, so würde das auf einen globalen Meeresspiegelanstieg von 7,3 m hinauslaufen!

Das Inlandeis wird in den sogenannten Akkumulationszonen durch die jährlichen Schneefälle laufend ergänzt. In den Ablationszonen hingegen geht ständig Eis entweder durch Kalben der Gletscher (Eisabbbruch ins Meer) oder durch Abschmelzprozesse an der Eisoberfläche verloren (blaue Schmelzwasserseen im Sommer, die das Sonnenlicht gut absorbieren und dadurch den Abschmelzprozess wiederum beschleunigen).

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Vorgänge am grönlandischen Eisschild. Quelle: Vortrag Dr. Hans Oerter, AWI

Aus diesen beiden Vorgängen ergibt sich die Massenbilanz des grönländischen Eisschildes. Die heutige Massenbilanz ist negativ, obwohl die Akkumulation infolge verstärkter Niederschläge (Schnee) aufgrund höherer Lufttemperaturen und damit auch höherer Luftfeuchtigkeit zugenommen hat. Die Ablation hat jedoch infolge der höheren Temperaturen und der dadurch verstärkten Abschmelzprozesse noch weitaus mehr zugenommen. Ausserdem wurde eine Zunahme der Fliessgeschwindigkeit (Schmierfilm aus Schmelzwasser unterhalb der Gletscher!) bei einigen Gletschern festgestellt, so dass auch mehr Eis zum Meer hin abbricht. Mit Hilfe von Satelliten kann die Eisoberfläche zu verschiedenen Zeitpunkten genau vermessen und so die Massenbilanz des Grönlandeises bestimmt werden.

Der extreme Eisrückgang 2007 und 2008 Referent: Prof.Dr.Rüdiger Gerdes

Die vom arktischen Meereis bedeckte Fläche (aber auch die Dicke des noch vorhandenen Meereises!) ist seit Ende der siebziger Jahre des 20. Jahrhunderts bis Mitte des ersten  Jahrzehnts im 21. Jahrhundert kontinuierlich zurückgegangen.

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Kontinuierlicher Rückgang des arktischen Meereises über mehr als 25 Jahre infolge der globalen Erwärmung. Quelle: NASA

Doch im Sommer 2007 schwand das arktische Meereis abrupt in nie gekanntem Ausmass.  Während in das Meereis zuvor um durchschnittlich 11% pro Jahrzehnt zurückgewichen war, waren es nun 30%(!) im Vergleich zum September (stets der Monat mit der geringsten Eisbedeckung)des Vorjahres! Normaler weise folgt auf ein Jahr mit geringer eines mit deutlich höherer Eisbedeckung, denn der offene nicht mehr vom Eis isolierte Ozean kühlt im Winter besonders schnell aus. Aber diesmal hatte die Eisfläche im September des Folgejahres 2008 nur unwesentlich zugenommen.

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Abnorm wenig arktisches Meereis in zwei aufeinanderfolgenden Jahren! Quelle: Prof. Dr. Rüdiger Gerdes, AWI und http://nsidc.org/

Dieser dramatische Rückgang ist mit den in der Arktis infolge der Eis-Albedo-Rückkopplung überproportional ansteigenden Temperaturen allein nicht zu erklären. Hauptverantwortlich ist vielmehr eine in beiden Jahren auftretende Anomalie in der Luftzirkulation über der Nordhalbkugel:

Über Kanada etablierte sich im Sommer für längere Zeit ein Hoch, während sich gleichzeitig über Sibirien ein beständiges Tief herausbildete. Beide Druckgebilde lenkten sehr viel warme Luft in die Arktis, wodurch die Temperaturen stark anstiegen. Das Hoch sorgte ausserdem für einen Wind, der das Meereis aus der Arktis nach Süden trieb. Erst durch diese Zirkulationsanomalie konnte sich der Temperaturanstieg in der Arktis in diesen beiden Jahren so dramatisch auswirken.

Die entscheidende Frage ist, ob das Klimasystem in der Arktis schon einen Kipp-Punkt erreicht hat, wo ein sich selbst verstärkender Prozess (Eis-Albedo-Rückkopplung) zum unaufhaltsamen und entgültigen Verlust des Meereises führt, oder ob das System sich das System „erholt“, so dass der Meereisschwund und noch einmal zur alten Trendlinie zurückkehrt.

In der anschliessenden Diskussion äusserte ich den Verdacht das die anormale Luftdruckverteilung (Zirkulationsanomalie) in zwei aufeinander folgenden Jahren vielleicht selbst eine Folge des Klimawandels sein könne und möglicherweise auf eine grundlegende Veränderung im arktischenKlimasystem hinweisen könne. Der Referent meinte, dies sei durchaus möglich, genauere Untersuchungen dazu gäbe es aber bisher nicht.

Wetterlagen im Klimawandel Referent Dr.Wolfgang Fricke, Meteorologisches Observatorium Hohenpeissenberg

Ändert sich das Klima, so sollte sich eigentlich auch die relative Häufigkeit der Grosswetterlagen verändern. Jede Grosswetterlage entspricht einem bestimmten vorherrschenden Muster der Luftdruckverteilung und Luftzirkulation in einer grösseren Region.

Um die Frage nach einer Veränderung bei den Grosswetterlagen zu beantworten, wurde eine Auswertung der Wetterdaten von 1881 bis 2001 vorgenommen, um zu sehen, wie oft in diesem Zeitraum 30 bestimmte, wohldefinierte Grosswetterlagen in Mitteleuropa auftraten.

Die Analyse ergab eine deutliche Zunahme von Westlagen im Winter. Bei dieser zonalen (entlang der Breitengrade)Luftzirkulation verlaufen die Höhenströmung und damit auch die Zugbahnen der wetterbestimmenden dynamischen Tiefdruckgebiete von West nach Ost. Mit diesen gelangt milde und feuchte Atlantikluft nach Mitteleuropa. Dagegen sind meridionale (entlang der Längengrade) Hochdrucklagen und Nordlagen im Winter seltener geworden. Bei den Hochdrucklagen liegt ein Hochkeil oder eine Hochdruckbrücke über Mitteleuropa. Der sich im Gegenuhrzeigersinn (auf der Nordhalbkugel!) drehende dynamische Hochdruckwirbel führt kalte Schneeluft aus Osteuropa heran. Bei den Nordlagen lenken ein Hochdruckwirbel über dem östlichen Nordatlantik oder Westeuropa und ein sich im Gegenuhrzeigersinn (auf der Nordhalbkugel!) drehender Tiefdruckwirbel gemeinsam polare Kaltluft nach Mitteleuropa. Hochdruck- und Nordlagen sind die idealen Wetterlagen für ein frostiges und trockenes Winterwetter.

Im Sommer kommen dagegen meridionale Zirkulationsmuster häufiger vor. Einen besonders deutlichen Trend gibt es bei Hochdrucklagen und Troglagen über Mitteleuropa. Ein ausgeprägtes Hochdruckgebiet über Mitteleuropa führt durch die im Hochdruckwirbel absinkenden und sich dabei erwärmenden Luftmassen zur Auflösung der meisten Wolken. Ausserdem  blockiert  das Hoch die westöstliche Höhenströmung mit ihren wandernden dynamischen Tiefdruckgebieten. In Einflussbereich des Hochs  ist das Wetter deshalb heiss und trocken. Bei den Troglagen liegt ein Höhentrog über Mittel-  oder Westeuropa. Mit der Höhenströmung ziehen die Tiefdruckgebiete über das Mittelmeer, um dann wieder nach Mittel- oder Osteuropa zu einzuschwenken. Da die Tiefs über dem Mittelmeer viel Feuchtigkeit und kraftspendende latente Wärme aufnehmen konnten bringen sie  Unwetter und Starkregen.

Die das Wetter in Mitteleuropa bestimmenden Großwetterlagen verändern sich immer schneller. Im Vergleich der Daten aus den vergangenen 120 Jahren ist die Veränderung im jetzigen Jahrzehnt besonders stark ausgeprägt. 

Auch die Eigenschaften der einzelnen Grosswetterlagen haben sich verändert. Im Einflussbereich der Hochdruckgebiete haben die durchschnittlichen Temperaturen deutlich zugenommen, während Tiefdruckgebiete heutzutage für deutlich niedrigere Temperaturen sorgen als früher.

Die wahrscheinlichste Ursache für all diese Veränderungen ist der vom Menschen durch vermehrte Treibhausgasemissionen verursachte Klimawandel. Allerdings besteht die entfernte Möglichkeit, dass es einen natürlichen, Jahrhunderte währenden Zyklus gibt, von dem die gewonnenen  Wetterdaten nur einen kleinen Teil erfassen. Konkrete Hinweise auf einen solchen Zyklus  gibt es aber keine.

Nach Ende des Vortrages unterbreitete ich dem Referenten noch eine eigene Erklärung für den Trend zu niedrigeren Temperaturen in Tiefdruckgebieten: Durch die globale Erwärmung erhöht sich die Wachstumsrate der Wassertropfen in den (Quell)Wolken der Tiefdruckgebiete, so dass mehr Regen fällt. Dadurch gelangt aber auch weniger Feuchigkeit in (grosse) Höhen, wo sich Eiswolken (Cirren) bilden können. Infolgedessen nimmt der relative Abteil der  tiefen Wasserwolken zu den hohen Eiswolken zu. Beide Wolkenarten unterscheiden sich in ihrer Wirkung auf die Temperatur. Die relativ niedrigen Wasserwolken reflektieren das Sonnenlicht fast vollständig und wirken daher abkühlend. Hohe Eiswolken lassen jedoch einerseits das meiste Sonnenlicht hindurch, absorbieren aber andererseits sehr effektiv die vom Erdboden ausgehende Infrarotstrahlung, um dann einen beachtlichen Anteil als infrarote Gegenstrahlung wieder zurückzuschicken. Sie wirken daher insgesamt erwärmend. 

Jens Christian Heuer

Die Erklärungen zu den Grosswetterlagen stammen nicht vom Referenten, sondern wurden von mir zum besseren Verständnis hinzugefügt! Mehr über Hochs, Tiefs, Hochkeile und Höhentröge usw. hier.

Fortsetzung folgt!

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