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Archive for Januar 2010

Stürme in Kalifornien

Der Südwesten der USA, insbesondere der Bundesstaat Kalifornien, ist  derzeit von heftigen Unwettern durch eine Serie von Sturmtiefs betroffen, die von Westen über den nördlichen Pazifik heranziehen.

Auslöser für diese Wetterlage ist ein El Nino im äquatorialen Pazifik, der mit deutlich erhöhten Wassertemperaturen einhergeht. Die infolgedessen gesteigerte Wasserverdunstung verstärkt durch vermehrte Zufuhr latenter Wärme konvektive Prozesse und damit auch die tropische Hadley-Zirkulation.

Wetterlage 23.Januar 2010 03:00 GMT Eine Reihe von Sturmtiefs zieht von Westen kommend über den Südwesten der USA, wo es zu sehr ergiebigen Niederschlägen kommt. Die Tiefs verwirbeln Kaltluft aus dem Norden und feuchtwarme Luft aus dem Süden. Die zellulare Bewölkung über dem nördlichen Pazifik entsteht wenn kühle Luft aus dem Norden über die relativ wärmere Luft direkt oberhalb der warmen Wasseroberfläche strömt. Infolge der labilen Luftschichtung entstehen zahlreiche Konvektionszellen, in denen Wolkenbildung einsetzt. Quelle: http://wekuw.met.fu-berlin.de/

Die latente Wärme wird bei der Wolkenbildung als Kondensationswärme freigesetzt und durch die Hadley-Zirkulation in der oberen Troposphäre polwärts transportiert. Durch diesen verstärkten meridionalen Wärmetransport baut sich der für die Herausbildung eines Jetstreams erforderliche Temperaturgradient deutlich stärker und auch näher am Äquator auf als zuvor.

El Nino Southern Oscillation (ENSO)

La Nina-Phase: Sehr starke Passatwinde treiben das warme pazifische Oberflächenwasser westwärts, wodurch an den Westküsten Nord- und Südamerikas kaltes, nährstoffreiches Tiefenwasser hervorquillt und der Pazifik in weiten Bereichen kühler wird.

El Nino-Phase: Sinkt der Druckgradient zwischen Subtropenhochs und dem äquatorialen Wärmetief der Innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) im Westpazifik, so werden die Passate schwächer. Dann strömt das im Westpazifik aufgestaute warme Oberflächenwasser nach Osten zurück, wodurch die Wasseroberfläche des Pazifik grossflächig wärmer wird (El Nino). Quelle: http://www.soest.hawaii.edu/MET/Enso/

Die Folge: Der Jetstream und damit auch die Zugbahnen der aus seinen Verwirbelungen hervorgehenden Sturmtiefs verlagern sich äquatorwärts. Außerdem nimmt auch die Stärke und Häufigkeit der Sturmtiefs zu. Diese verstärken ihrerseits durch Übertragung von Drehimpuls wiederum den Jetstream.

Die südlicheren Zugbahnen der Sturmtiefs in Verbindung mit der durch diese Tiefdruckwirbel aus südwestlichen Richtungen herangeführten warmen und feuchten Meeresluft bescheren dem Südwesten der USA die langanhaltenden Unwetter mit Starkregen und heftigen Gewittern.

Jens Christian Heuer

Link: „Kalifornien-Unwetter“ von Frank Abel auf Wetter24. Sehr lesenswerter Beitrag! Frank Abel ist Meteorologe bei der Meteogroup.

Kategorien:Wetter

Schneechaos – Klimawandel auf Eis?

Am Dienstag, den 12. Januar 2010 zeigte der Nachrichtensender n-tv in der Reihe „Das Duell“ ein Streitgespräch zwischen Prof. Horst Malberg, dem ehemaligen Direktor des Meteorologischen Instituts der Freien Universität Berlin und der Mathematikerin, GRÜNEN-Politikerin und ehemaligen Umweltministerin von Nordrhein-Westfalen Bärbel Höhn. Die von Heiner Bremer moderierte Sendung stand unter der Überschrift:

„Schneechaos – Klimawandel auf Eis?“

Auf der einen Seite ein sehr gut aufgelegter Prof.Malberg, der seine wissenschaftlichen Argumente auch für den Laien gut verständlich vortrug; auf der anderen Seite eine engagierte Bärbel Höhn, die das Thema eher von der politischen Seite anging. Beide Kontrahenten gingen fair miteinander um und liessen den jeweils anderen ausreden, leider keine Selbstverständlichkeit mehr bei kontroversen Diskussionen im Fernsehen.

Prof. Horst Malberg und Bärbel Höhn, GRÜNE Quelle: Wetter Journal, http://nuv-online.de/

Malberg erklärte nach einer kurzen Einleitung durch den Moderator sehr schön das Zustandekommen der augenblicklichen winterlichen Wetterlage und wie das Tief Daisy für den Schnee sorgte. Das Tief bildete sich über dem Mittelmeer, nahm dort viel Feuchtigkeit auf und zog dann (mit der Höhenströmung) nach Norden, wo es dann den vielen Schnee ablud.  (vgl. Das Tief Daisy und der Schnee). Dann ging er auf die bestimmende Rolle des Islandtiefs für unser Wettergeschehen ein. Ein kräftiges Islandtief sorgt für eine westliche Strömung relativ warmer atlantischer Meeresluft und damit auch für milde Winter (zonale Luftzirkulation). Schwächelt das Islandtief so bleibt die mildernde westliche Strömung aus, und das Russische Kältehoch bekommt die Überhand. Dann sorgt Sibirische Kaltluft aus dem Osten dafür, daß es bei uns harte Winter gibt (meridionale Zirkulation). Dieser Wechsel der Stärke des Islandtiefs, die sogenannte Nordatlantische Oszillation, ist der entscheidende Taktgeber für Wetter und Klima bei uns in Europa, so Malberg. Zurzeit haben wir ein schwaches (oder gar kein) Islandtief und deshalb auch einen kalten Winter.

Malberg erklärte dann die aus seiner Sicht (fast alles) entscheidende Rolle der Sonne für unser Klima und die Auswirkungen der natürlicherweise schwankenden Sonnenaktivität, welche sich wiederum an der Zahl der Sonnenflecken ablesen lässt.

Für Prof. Malberg ist die Sonne hauptsächlich für den Klimawandel verantwortlich. Treibhausgase spielen nur eine Nebenrolle. Quelle: SOHO, NASA

Bei seinen Untersuchungen, für die er die Hand ins Feuer legen könne, habe er nicht nur wie die Wissenschaftlern des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change,Weltklimarat) eine 150 Jahre zurückreichende globale Klimareihe benutzt, sondern mitteleuropäische Klimabeobachtungen, die mehr als 300 Jahre zurückreichen. Dabei habe sich herausgestellt, daß Temperaturen und Sonnenaktivität ein paralleles Verhalten zeigen. Zu Beginn des 18.Jahrhunderts währte noch die spätmittelalterliche „Kleine Eiszeit“, die durch das Maunder-Sonnenfleckenminimum ausgelöst wurde. Damals war die Sonnenaktivität ausgesprochen gering. Im Verlauf des 18. Jahrhunderts stiegen Sonnenaktivität und Temperaturen an und erreichten um 1800 ein Maximum. Damals war es nahezu genauso warm wie in den 1990er Jahren, ohne nennenswerten anthropogenen Treibhauseffekt. Nach 1800 ging die Sonnenaktivität wieder deutlich zurück (Dalton-Sonnenfleckenminimum) und schon fielen die Temperaturen drastisch. Es wurde so kalt, daß große Teile der Getreideernten ausfielen und mitten in Europa Hungersnöte ausbrachen. Ab 1850 begann bei wieder ansteigender Sonnenaktivität, die derzeit diskutierte globale Erwärmung. Die globalen Temperaturreihen des IPCC beginnen also ausgerechnet in einer globalen Kälteperiode, die viel Not und Elend brachte. Soll diese Zeit wirklich der Maßstab für die richtige globale Temperatur sein?

Als Ergebnis seiner Untersuchungen, so Malberg, könne man 70% des derzeitigen Klimawandels mit Veränderungen der Sonnenaktivität erklären, lediglich 30% gehen danach auf das Konto anthropogener CO2-Emissionen. Frau Höhn widersprach entschieden und verwies auf die überwiegende Mehrheit der Klimaforscher, die da zu ganz anderen Ergebnissen kämen. Auch die Klimaforscher des IPCC würden die Sonne mit berücksichtigen; ihr Einfluss liege danach immerhin bei etwa 10%. aber eben nicht mehr. Die derzeitige globale Erwärmung gehe also eindeutig auf das anthropogene CO2 zurück und nicht auf die Sonne. Malberg vertrete eine absolute Einzelmeinung. Malberg bestritt das und verwies auf viele Wissenschaftler, die seine Sichtweise teilen, aber kaum gehört würden. In dem letzten Bericht des IPCC werde der Einfluss der Sonne bewußt kleingerechnet. Malberg verwies darauf, daß das IPCC in der Hauptsache kein wissenschaftliches, sondern ein politisches Gremium sei. Wissenschaftlicher, die den menschengemachten Klimawandel hinterfragen würden ausgegrenzt.seien eher unerwünscht. Malberg spielte in diesem Zusammenhang auch auf den Climategate-Skandal an. Klimadaten seien verfälscht und die Veröffentlichungen unerwünschter wissenschaftlicher Arbeiten unterbunden worden. Höhn widersprach: Die Vorwürfe wären übertrieben und änderten nichts am Grundsätzlichen. Es gebe auch kein politisches Interesse an einer besonders dramatischen Darstellung des Klimawandels, ganz im Gegenteil: Die klimawissenschaftlichen Ergebnisse seien von den am IPCC-Bericht beteiligten Politikern für den Abschlußbericht vielmehr noch entschärft worden.

Als Politikerin, so Höhn, habe sie möglichen schweren Schaden von der Bevölkerung abzuwenden. Es wäre daher einfach zu riskant, auf Einzelmeinungen wie die von Malberg zu hören und dafür die Stimmen der weltweit führenden Klimaforscher zu ignorieren.

Malberg verwies demgegenüber auf die Unsicherheit der Klimamodelle. Diese seien Versuche mit dem derzeitigen Kenntnisstand die Natur zu verstehen und daher nie perfekt. Modellergebnisse würden wie Prognosen behandelt, obwohl es in Wirklichkeit nur („wenn dann“) Szenarien sind. Es führe politisch leicht in die Irre, wenn man sich bei seinen Entscheidungen (blind) auf Simulationsrechnungen verlasse. Das zeige beispielsweise auch die derzeitige Weltwirtschafts- und Bankenkrise.

Derzeit gehen global die Temperaturen wieder zurück, so Malberg. Parallel dazu ist auch die Anzahl der Sonnenflecken zurückgegangen, zurzeit gebe es nur noch selten welche.

Szene aus der „Kleinen Eiszeit“, Pieter Brueghel the Ältere (1525-1569). Steht uns das wieder bevor? Quelle: http://www.zeno.org/Kunstwerke

Die Sonnenaktivität sei so gering, daß eher eine drastische Abkühlung drohe als eine globale Erwärmung, so Malberg weiter. Kälteperioden seien immer schlechte Zeiten für die Menschen gewesen.

Malberg und Höhn konnten aber auch inhaltliche Übereinstimmungen feststellen: Beide gehen davon aus, daß die Ressourcen fossiler Brennstoffe begrenzt sind und schon von daher ein Umstieg auf alternative Energien unbedingt anzustreben ist. Klar wurde aber auch, daß Malberg einige dieser Alternativen eher skeptisch sieht, so etwa die Sonnenenergie. Diese mache zwa durchaus Sinn, aber im Winter könne man in unseren Breiten damit nun wirklich kein Haus beheizen. Auch die immer wieder propagierten nachwachsenden Brennstoffe seien nicht unproblematisch. Die Heizung mit Holzpellets etwa, ginge mit einer erheblichen Feinstaubbelastung einher. Höhn sah das anders und verwies auf moderne Technologien, die mit derartigen Problemen fertig werden. Alternative Energien seien auch ein wichtiger Wirtschaftsfaktor und schaffen viele Arbeitsplätze, so Höhn.

Malberg betonte am Schluß noch einmal ausdrücklich, daß er für effektiven Umweltschutz eintrete. Klimaschutz sei aber eine zweifelhafte Angelegenheit, denn Klimawandel habe es immer gegeben und werde es immer geben.

Heiner Bremer moderierte die Diskussion ausgesprochen fair. Beide Kontrahenten wurden nur selten unterbrochen und konnten daher ihre Gedanken im Zusammenhang und für das Publikum nachvollziehbar darlegen. Auffällig war aber auch eine gewisse Sympathie für die Argumentation Malbergs. Dazu hat sicherlich das Verhalten der Professoren Schellhuber und Rahmsdorf mit beigetragen. Diese hatten vor einiger Zeit, worauf Bremer im Verlaufe der Sendung mehrfach hinwies, eine Einladung zu einem Streitgespräch (auf gleicher Augenhöhe) mit Prof.Malberg ausgeschlagen. Ein nicht nur für den Moderator befremdliches Verhalten!

Nach meiner Einschätzung war die Sendung sehr interessant und informativ. Sie war aber auch ein Vorbild für eine faire Diskussionskultur. Viele Fragen rund um den Klimawandel blieben aber trotzdem offen. Um diese zu besprechen hätte Prof. Malberg aber nicht auf einen Politiker, sondern auf einen anderen Klimaforscher(der nicht zu den Klimaskeptikern gehört!) treffen müssen, der es ebenso wie Malberg versteht, seine Argumente allgemeinverständlich vorzubringen und auch nicht vor kontroversen Debatten kneift. Mir fällt da spontan Prof. Mojib Latif ein. Mojib, bitte übernehmen Sie!

Jens Christian Heuer

Links:
Beiträge von Prof.Malberg in der Zeitschrift Berliner Wetterkarte
Homepage von Bärbel Höhn

Kategorien:Klimawandel

Das Tief Daisy und der Schnee

Das Tief Daisy bildete sich am 7. Januar 2010 vor der Küste der Iberischen Halbinsel über dem westlichen Mittelmeer auf der Vorderseite eines Höhentroges, der sich über ganz Nord- und Westeuropa erstreckte. Initialzündung war eine Divergenz in der Höhenströmung.

Eine Divergenz in der Höhenströmung auf der Vorderseite eines bis in den Mittelmeerraum reichenden Troges löste die Bildung des Tiefs Daisy aus. Quelle: MeteoGroup

Begünstigt wurde die Entstehung des Tiefs durch die labile Luftschichtung – kalte Luft aus dem Trog strömte über die noch relativ warme Wasseroberfläche des Mittelmeeres – und die reichliche Zufuhr von latenter Wärme durch das verdunstende Mittelmeerwasser.

 

Wetterlage am 7.Januar 2010 09.00 UTC Quelle: EUMETSAT

Die Höhenströmung lenkte das Tief Daisy nach Nordosten in Richtung Mitteleuropa. Seine weiten Ausläufer erstreckten sich von West- über Mittel-bis nach Osteuropa.

Wetterlage am 8.Januar 2010 07:00 UTC Quelle: EUMETSAT

Auf seiner Westseite lenkte das Tief Daisy polare Kaltluft, auf seiner Ostseite feuchtwarme Mittelmeerluft nach Europa. Überall dort, wo das Tief auf seiner Zugbahn kalte und warme Luftmassen verwirbelte, entwickelte sich eine hochreichende Quellbewölkung und es kam zu teilweise sehr ergiebigen Schneefällen, so etwa in Spanien, Frankreich und Deutschland, ja sogar in Nordafrika. In Deutschland sorgten starke Winde vor allem an den Ostseeküsten für meterhohe Schneeverwehungen.

Schneeverwehungen auf der B96 nahe der Insel Rügen. Quelle. DPA

Hinzu kam noch ein Sturmflut die vor allem an der schleswig-holsteinischen Ostseeküste teilweise zu Überschwemmungen führte.

Über dem Atlantik entwickelte sich, im Gegenzug zu dem Höhentrog mit polarer Kaltluft, ein Hochkeil mit warmen subtropischen Luftmassen, die bis nach Grönland gelangten, wo deshalb auch überdurchschnittlich hohe Temperaturen herrschten. Das ist typisch für eine meridionale Luftzirkulation. 

Eine Wetterlage, bei der sich über dem westlichen Mittelmeer ein Tiefdruckgebiet bildet, das dann, mit viel Feuchtigkeit beladen, mit der übergeordneten Höhenströmung über die Alpen nach Europa driftet, nennen die Meteorologen Vb-Lage nach dem Meteorologen Wilhelm Jacob van Bebber, der Ende des 19.Jahrhunderts eine Übersicht der häufigsten Zugbahnen von Tiefdruckgebieten über Europa veröffentlichte.

Die wichtigsten Zugbahnen der Tiefdruckgebiete über Europa nach van Bebber. Quelle: Wikipedia

Das Tief Daisy ist inzwischen nach Osteuropa abgezogen und dabei sich aufzulösen. Ein Hochdruckkomplex über Frankreich und Nordeuropa blockiert die aus Westen herankommenden Tiefdruckgebiete und zwingt sie auf weit südliche Zugbahnen über den Mittelmeerraum.  Zwischen den Hochs über Nordeuropa und dem langsam nach Osten driftenden Tief über dem Balkan gelangt mit einer nordöstlichen Strömung kalte und durch die Ostsee angefeuchtete Luft in die nördliche Hälfte Deutschlands. Im Süden dagegen schwache Westwinde durch das Hoch über Frankreich.

Wetterlage am 10. Januar 2010 16:00 Uhr UTC Quelle: EUMETSAT

Die Nordhemispherische Luftzirkulation bleibt vorest weiter meridional, denn der Polarwirbelsplit vom Dezember 2009 hält auch Anfang Januar noch an. Die beiden Polarwirbel rücken allerdings langsam einander näher.

Der Polarwirbel ist in zwei Wirbel aufgespalten. Das begünstigt eine meridionale Luftzirkulation. Quelle: Wetterzentrale

Sollten sich die beiden Polarwirbel wieder vereinen, so könnte sich wieder eine mehr zonale Zirkulation einstellen, bei der aus Westen heranziehende Tiefdruckgebiete für eine Wettermilderung in West- und Mitteleuropa sorgen würden. Der troposphärische beinflusst den stratosphärischen Jetstream und damit auch den Polarwirbel, aber eben auch umgekehrt!

Zum bessern Verständnis noch ein paar ergänzende Erläuterungen: 

Über dem Nordpol der Erde bildet sich im Winter (während der Polarnacht) in der Stratosphäre ein abwärtsgerichteter, kalte Tiefdruckwirbel, der bis in die mittlere Troposphäre hinabreicht.

Die Stratosphäre ist die nächsthöhere Atmosphärenschicht oberhalb der Troposphäre, der Atmosphärenschicht in der sich fast alle Wettervorgänge abspielen. Die Stratosphäre enthält im Gegensatz zur Troposphäre nur wenig Wasserdampf, dafür aber grössere Mengen Ozon, das die schädlichen Anteile der von der Sonne eintreffenden Ultraviolettstrahlung absorbiert. Dabei erwärmt sich die Stratosphäre gegenüber der oberen Troposphäre (Temperaturinversion).

Ein Polarwirbel kann sich nur bilden, wenn die Stratosphäre über den Polen ausreichend kalt ist. Das ist über dem Nordpol nur im Winter während der Polarnacht so. Dann kann sich ein stratosphärischer Temperaturgradient aufbauen. Dieser treibt den Stratosphärenjetstream an, die äußere Begrenzung des Polarwirbels. Der Stratosphärenjetstream ist wiederum ein wichtiger Antriebsmotor für den troposphärischen Jetstream, der sich an der Polarfront infolge des Temperaturgradienten zwischen (sub)tropischen und polaren Luftmassen bildet. Aus Turbulenzen in dem mäandernden troposphärischen Jetstream entstehen die wetterbestimmenden dynamischen Hoch- und Tiefdruckwirbel der mittleren Breiten.  

Ein starker Polarwirbel begünstigt also eine zonale Luftzirkulation (entlang der Breitengrade) durch einen starken, nur wenig mäandernden troposphärischen Jetstream. Ein schwacher (oder gar gespaltener) Polarwirbel begünstigt dagegen über einen dann ebenfalls schwachen, stark mäandernden troposphärischen Jetstream eine meridionale Luftzirkulation (entlang der Längengrade).

Wie kommt es nun aber überhaupt zu einem Polarwirbelsplit?  Auslöser ist eine meridionale Luftzirkulation, bei der sich die Rossby-Wellen des stark mäandernden troposphärischen Jetstreams nach oben hin zur Stratosphäre fortpflanzen und an dem zum Polarwirbel gehörenden stratosphärischen Jetstream zerren. Dieser wird dadurch langsamer, instabiler und durchlässiger, so daß Warmluft in die Stratosphäre über der Polarregion vorstossen kann. Diese Stratosphärenerwärmung (major warming) spaltet den Polarwirbel in zwei selbstständige Wirbel (Polarwirbelsplit). Damit fällt aber ein wichtiger Antriebsmotor für den troposphärischen Jetstream aus, was wiederum die meridionale Luftzirkulation begünstigt und weiter erhält.

Jens Christian Heuer

Kategorien:Meteorologie, Wetter