Plötzliche Stratosphärenerwärmung
Die plötzliche Stratosphärenerwärmung (englisch sudden stratospheric warming) ist eine seit 1952 bekannte, zuerst vom Berliner Meteorologen Richard Scherhag als Berliner Phänomen beschriebene[1] Erscheinung im Wettergeschehen der Stratosphäre der Nordhalbkugel.
Beschreibung
BearbeitenIn den Wintermonaten bildet sich in der polaren Stratosphäre, bedingt durch die negative Strahlungsbilanz im Polargebiet, ein Polarwirbel heraus, an dessen südlicher Begrenzung starke Westwinde auftreten. Die Temperaturen in der unteren Stratosphäre (in etwa 20 km Höhe) betragen im Durchschnitt unter −70 °C.
Diese im Winter vorherrschende Struktur wird in unregelmäßiger Folge, durchschnittlich alle zwei Jahre stark gestört: Bei dieser starken Erwärmung (Major Warming) steigt die Temperatur der Stratosphäre innerhalb weniger Tage um mehr als 50 Kelvin an und erreicht höhere Werte als in südlicheren Breiten. Verbunden ist diese plötzliche Erwärmung mit einer Umkehr der West- in Ostwinde und damit einem Zusammenbruch des Polarwirbels. Anschließend erfolgt eine genauso abrupte Abkühlung.[2]
Die Umkehr der Westwinde in der Stratosphäre in Ostwinde beeinflusst in vielen Fällen die Nordatlantische Oszillation.[3][4] Damit verknüpft ist oft eine Abschwächung des Druckunterschieds zwischen dem Islandtief und dem Azorenhoch. Dieser bestimmt aber die vorherrschende Windrichtung für Mitteleuropa und damit, ob der Winter in Europa kalt oder mild ausfällt. Eine plötzliche Stratosphärenerwärmung begünstigt Wetterlagen, die ein Vordringen kalter Festlandsluft aus dem Osten nach Mitteleuropa unterstützen.[5]
Von 1958 bis 2019 wurden 37 plötzliche Stratosphärenerwärmungen beobachtet, eine davon auf der Südhalbkugel.[6] Das Phänomen war relativ selten in den 1990er Jahren (2) und häufig in den 2000er Jahren (9).[7]
Ursachen
BearbeitenAls Ursache der unregelmäßig auftretenden plötzlichen Stratosphärenerwärmung gilt die Wechselwirkung zwischen dem Nordatlantik, der Troposphäre und der Stratosphäre. Eine erhöhte Anzahl plötzlicher Stratosphärenerwärmungen tritt dann auf, wenn der Wärmefluss aus dem Nordatlantik in die Atmosphäre verstärkt ist.[8]
Differenzierung zu ähnlichen Phänomenen
BearbeitenIn der Meteorologie werden drei Formen der plötzlichen Stratosphärenerwärmung unterschieden:
- das als Anomalie des Wetters spürbare Major Warming; nur dieses wird als Berlin-Phänomen oder Berliner Phänomen bezeichnet.
- mehrmals pro Winter treten schwächere Stratosphärenerwärmungen auf (Minor Warming). Diese bringen einen Temperaturanstieg von mindestens 25 Kelvin innerhalb einer Woche und können in allen Schichten der Stratosphäre auftreten. Sie haben keinen Einfluss auf die Stabilität des Polarwirbels.
- Als Final Warming bezeichnet man die Erwärmung am Ende des Winters zwischen März und Mai. Dabei bricht der Polarwirbel zusammen, ohne anschließend wiederhergestellt zu werden.[9]
Siehe auch
BearbeitenLiteratur
Bearbeiten- Martin Kappas: Klimatologie. Klimaforschung im 21. Jahrhundert – Herausforderung für Natur- und Sozialwissenschaften. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2009. ISBN 978-3-8274-1827-2
- Mark P. Baldwin et al.: Sudden Stratospheric Warmings. In: Reviews of Geophysics. Band 59, 2021, doi:10.1029/2020RG000708 (englisch).
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ R. Scherhag: Das „Berliner Phänomen“ und das Geophysikalische Jahr (PDF; 67 kB). Beilage zur Berliner Wetterkarte 137, 1958, abgerufen am 15. Februar 2011
- ↑ Meteorologen der Freien Universität entdecken Ursache für kalte und warme Winterperioden. Pressemitteilung der Freien Universität Berlin Nr. 13/2011 vom 17. Januar 2011, abgerufen am 15. Februar 2011
- ↑ Andrew J. Charlton‐Perez, Laura Ferranti, Robert W. Lee: The influence of the stratospheric state on North Atlantic weather regimes. In: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society. Band 144, Nr. 713, April 2018, ISSN 0035-9009, S. 1140–1151, doi:10.1002/qj.3280 (wiley.com [abgerufen am 26. Oktober 2023]).
- ↑ Daniela I. V. Domeisen, Christian M. Grams, Lukas Papritz: The role of North Atlantic–European weather regimes in the surface impact of sudden stratospheric warming events. In: Weather and Climate Dynamics. Band 1, Nr. 2, 11. August 2020, ISSN 2698-4016, S. 373–388, doi:10.5194/wcd-1-373-2020 (copernicus.org [abgerufen am 26. Oktober 2023]).
- ↑ Andrew D. King, Amy H. Butler, Martin Jucker, Nick O. Earl, Irina Rudeva: Observed Relationships Between Sudden Stratospheric Warmings and European Climate Extremes. In: Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Band 124, Nr. 24, 27. Dezember 2019, ISSN 2169-897X, S. 13943–13961, doi:10.1029/2019JD030480 (wiley.com [abgerufen am 26. Oktober 2023]).
- ↑ M. P. Baldwin, B. Ayarzagüena, T. Birner, N. Butchart, A. H. Butler, A. J. Charlton-Perez et al.: Sudden StratosphericWarmings. In: Review of Geophysics. 2021, doi:10.1029/2020RG000708 (englisch).
- ↑ Daniela I. V. Domeisen: Estimating the Frequency of Sudden Stratospheric Warming Events From Surface Observations of the North Atlantic Oscillation. In: JGR Atmospheres. Band 124, Nr. 6, 27. März 2019, S. 3180–3194, doi:10.1029/2018JD030077 (englisch).
- ↑ Peter Rüegg: Erwärmung in der Stratosphäre erzeugt kalte Winter. In: ethz.ch. ETH Zürich, 29. Januar 2019, abgerufen am 29. Januar 2019.
- ↑ M. Kappas, S. 207
Weblinks
Bearbeiten- Berlin-Phänomen lässt Europa frösteln, spectrumdirekt.de, 24. Januar 2011
- Stratospheric warmings: Meteorologists identify cause of cold and warm periods during winter ( vom 31. Januar 2011 im Internet Archive), World Weather Post vom 21. Januar 2011 (englisch)