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Die Ereignisse in der Stratosphäre machen längere Frostperioden möglich.

© dpa-Bildfunk / Karl-Josef Hildenbrand

Tagesspiegel Plus

Polarwirbel kollabiert: Warum der Winter noch richtig kalt werden könnte

Anfang Januar ist der Polarwirbel über der Arktis zusammengebrochen. Ein Extremereignis, das auch für uns noch längerfristige Folgen haben könnte.

Ausgerechnet in diesem Jahr. Während alle sehnsüchtig darauf warten, dass das Frühjahr mit Sonne, Wärme und Frischluft die Ausbreitung des Corona-Virus verlangsamt, könnte ein langer Winter uns einen Strich durch diese Rechnung machen.

Anfang Januar war der Polarwirbel – ein mächtiges Tiefdruckgebiet, das sich im Winter über der Arktis in der Stratosphäre bildet – zusammengebrochen. In der Stratosphäre in 10 bis 50 Kilometern Höhe war es zu einer plötzlichen Erwärmung gekommen, die zu einer Aufteilung – einem sogenannten Split Event – des Polarwirbels geführt hat.

Und so paradox es erst einmal klingen mag, gerade diese als Major Warming bezeichnet Erwärmung in großer Höhe – von minus 70 Grad kann es bis zu minus 20 Grad „warm“ werden – könnte bei uns in Mitteleuropa noch einigen eisige Winterwochen bringen.

Der Zusammenbruch des Polarwirbels führt gewöhnlich zu Ostwinden in großer Höhe. Womit am Boden die Wahrscheinlichkeit steigt, dass eisige Polarluft von der Arktis in den Süden geleitet wird.

Ein Extremereignis, ungefähr sechsmal pro Jahrzehnt

Die Klimaphysikerin Marlene Kretschmer von der University of Reading in Großbritannien beobachtet den Polarwirbel seit vielen Jahren. Die plötzliche Stratosphärenerwärmung, in deren Folge der Wirbel zusammenbrach, sei ein Extremereignis, das ungefähr sechsmal pro Jahrzehnt vorkommt.

Marlene Kretschmer erforscht, inwiefern die globale Erwärmung zu einer Häufung extremer Winter in den gemäßigten Breiten beitragen könnte.

© Pik / Promo

Die Stratosphäre ist die atmosphärische Schicht über der Troposphäre, in der unser eigentliches Wetterentsteht. „Wir wissen seit längerem schon, dass Extremereignisse oben in der Stratosphäre auch unser Wetter beeinflussen können“, sagte Kretschmer dem Tagesspiegel.

Die Effekte seien recht gravierend. Im Mittel ist bei solchen Zusammenbrüchen in Europa und Eurasien sehr kaltes Wetter die Folge, während sich im Mittelmeerraum der Niederschlag erhöhen und es starke Stürme geben kann. Auch im Nordosten der USA kann es dann zu heftigen Kältewellen kommen.

Die Modelle haben bereits auf das Ereignis in der Stratosphäre reagiert

Marlene Kretschmer, Klimaphysikerin

Eigentlich treibt ein intatkter Polarwirbel den Jetstream an, was nach Mitteleuropa eher stürmisch-mildes Wetter vom Atlantik bringt, wie etwa im Februar und März vergangenen Jahres.

Ein stabiler Polarwirbel sorgt für einen starken Jetstream, der die Kaltluft über der Arktis festhält. So gelangen wärmere Luftmassen nach Mittel- und Südeuropa. Ein unterbrochener Polarwirbel hat einen schwachen, schlingernden Jetstream zur Folge. So werden Kaltlufteinbrüche aus Norden bis weit in den Süden möglich.

© Grafik: Tagesspiegel / Rita Böttcher • Quelle: NOAA

Solche extremen Vorgänge in der Stratosphäre sind zwar nur von relativ kurzer Dauer, doch sie können unser Wetter über mehrere Wochen beeinflussen. Oft entsteht dann ein relativ langlebiges Hochdruckgebiet über Grönland, das die Zufuhr milder Luftmassen vom Atlantik für Europa blockiert.

Die Tendenz für kaltes Wetter in Europa steigt

„Die sogenannte Nordatlantische Oszillation, die das Zusammenspiel des Islandtiefs mit dem Azorenhoch beschreibt, wird durch ein Grönlandhoch in eine negative Phase gedrückt“, erklärt die Physikerin. Der Luftdruckunterschied sinkt – und die Tendenz für kaltes Wetter in Europa steigt.

Aktuell deuten die Wettermodelle tatsächlich darauf hin, dass sich über dem Nordatlantik ein Hochdruckgebiet entwickelt. „Die Modelle haben bereits auf das Ereignis in der Stratosphäre reagiert“, sagt Kretschmer.

Der Kaltlufteinbruch vom vergangenen Sonntag in 1500 Meter Höhe.

© Universität Heidelberg / GFS

Allgemein ist es recht schwierig, für das Wetter eine genaue Vorhersage zu treffen, die über zehn Tage hinaus geht – denn das Wettergeschehen ist ein chaotisches System. „Deswegen ist der Polarwirbel so wichtig, weil er einer der Faktoren ist, die bessere und längerfristige Vorhersagen erlauben“, erklärt Kretschmer.

Nach dem Kaltlufteinbruch vom vergangenen Wochenende sieht es nun zwar erst einmal nach Tauwetter aus. Doch die Auswirkungen eines „Major Warming“ können sich auf viele Wochen erstrecken.

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Bereits nächstes Wochenende dürfte sich aber wieder kältere Luft auf den Weg zu uns machen. Auch danach ist die Wahrscheinlichkeit für kälteres Winterwetter bei uns nun erhöht.

Die Effekte aus der Stratosphäre können bis zu zwei Monate anhalten. So sind eisige Wintereinbrüche bis in den April hinein möglich. Und aktuell deuten einige Modelle sogar auf ein erneutes Auseinanderbrechen des Polarwirbels hin. Dass es bei uns in den kommenden Wochen tatsächlich kälter wird, steht allerdings nicht fest.

In Deutschland schwankt der Effekt

Die Folgen des Ereignisses könnten auch stärker Skandinavien und Regionen östlich davon treffen. In Westeuropa gibt es noch viele andere Treiber für das Wetter. „In Deutschland schwankt der Effekt von schwachen Polarwirbelphasen stark von Ereignis zu Ereignis“, so Kretschmer.

Ein gutes Beispiel für die langfristigen Folgen eines kollabierten Polarwirbels ist der Märzwinter von 2013. Anfang März kam es damals zu einem kräftigen Kaltlufteinbruch in Mitteleuropa. Vor allem in Nord- und Ostdeutschland traten Monatsrekorde bei Tiefsttemperaturen und Schneehöhen auf.

Der März 2013 gehört zu den kältesten Märzmonaten der letzten hundert Jahre. Erst nach der ersten Aprilwoche ließ die Kälte langsam nach. Dieser Kälteeinbruch war eine Folge eines zusammengebrochenen Polarwirbels Anfang Januar – ähnlich wie er im Januar 2021 gerade stattgefunden hat.

Ein vergleichbares Ereignis gab es auch 2018, als in Großbritannien das „Beast from the East“ zu starken Schneefällen führte. Das konnte laut Kretschmer ziemlich direkt auf ein Stratosphärenereignis zurückgeführt werden. Während die Briten froren, gab es in Spanien extreme Regenfälle.

Der diesjährige Schneewinter in Spanien habe zwar nicht direkt etwas mit der Stratosphäre zu tun gehabt. Doch eventuell sei auch diese lang anhaltende Wetterlage bereits durch den schwachen Polarwirbel begünstigt gewesen.

Wie sich die Erderwärmung auf das Ereignis auswirkt

Natürlich stellt sich auch die Frage, inwiefern die globale Erwärmung zu einer Häufung extremer Winter in den gemäßigten Breiten beitragen könnte. Die Klimaphysikerin Kretschmer befasst sich seit längerem damit. Einen Zusammenhang mit dem Klimawandel könne man für das aktuelle Ereignis zwar nicht nachweisen.

Doch wie sich der Polarwirbel in Zukunft vor dem Hintergrund der Erderwärmung verhalten werde, sei eine wichtige Forschungsfrage. Anders als bei Hitzewellen oder arktischem Meereis ist unklar, wie der Wirbel auf die Erwärmung reagieren wird.

Einige Modelle zeigen eine Verstärkung, andere eine Abschwächung des Polarwirbels. „Und das bringt viele Unsicherheiten für die Entwicklung unseres Wetters mit sich.“

Es zeigt sich, wie schwierig und unsicher der Klimawandel viele Bereiche macht

Marlene Kretschmer, University of Reading

Es könnte sein, dass der Rückgang des Meereises die Abschwächung des Wirbels begünstigt. Andererseits gibt es auch Faktoren, die zu einer Stärkung des Wirbels führen könnten. „Konkurrierende Effekte im Klimasystem“ heißt das dann.

„Welcher sich durchsetzen wird, ist unklar“, sagt Kretschmer. Diese indirekten Effekte zeigten aber, „wie schwierig und unsicher der Klimawandel viele Bereiche macht, bei denen Planungssicherheit wichtig wäre“.

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