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Über Forscher (in Kooperation mit Meteoerror)

Quelle: Blog | https://meteoerror.wordpress.com ein Medienwatchblog, dessen Schwerpunkt auf der Darstellung meteorologischer Sachverhalte in den Medien liegt. über den Autor: abgeschlossenes Diplom-Studium der Meteorologie & Geophysik in Innsbruck | seit 2010 Berufsmeteorologe | umfassendes Interesse für meteorologische Phänomene wie Föhn, Tornados, Gewitter, Schnellläufer (Stürme), Talwindsysteme | fühlt sich dem Gewissen verpflichtet, über irreführende Darstellungen meteorologischer Sachverhalte in den Medien aufzuklären.

Auswirkungen des Klimawandels gut erklärt

doublejet

Jetstream über dem Nordatlantik und Europa zum Zeitpunkt von Orkan FRIEDERIKE, Quelle: wetter3.de

In der heutigen Print-Ausgabe vom 29. Jänner 2018 der Salzburger Nachrichten wird auf Seite 14 zum Klimawandel berichtet. Ein Text von Martin Stricker erklärt sachlich korrekt und ohne Übertreibungen die Folgen der Klimaerwärmung, insbesondere der drastischen Erwärmung der Arktis. Die Höhenströmung erreicht in den mittleren Breiten in einem schmalen Band ein Geschwindigkeitsmaximum, der Jetstream. Die treibende Kraft sind horizontale Temperaturgegensätze zwischen dem kalten Polgebiet und dem immerwarmen Äquator. Im Mittel erstreckt sich der Jetstream von West nach Ost, gerät aber ab und zu ins Schlingern. Ein Keil von den Azoren schiebt sich nach Norden, ein Trog über dem Nordmeer und der Nordsee nach Süden, abwechselnd werden kalte und warme Luftmassen nach Norden und Süden ausgetauscht. Anfang der 90er und Ende der 99er verlief der Strahlstrom recht straff von West nach Ost, hohe Windgeschwindigkeiten und nachfolgend heftige Orkane waren die Folge (DARIA, VIVIAN, WIEBKE 1990; ANATOL, LOTHAR, MARTIN 1999). Infolge der Erwärmung der Arktis schwächen sich die Temperaturgegensätze im Durchschnitt aber sukzessive ab und damit auch der Motor für den Jetstream. Die Auslenkungen („Meridionalisierung“) werden immer größer und dauern vor allem länger an. So ergeben sich tage- bis wochenlange Kältewellen in den USA, längere Wärmeperioden im Winter über Europa, aber auch extrem unbeständige Sommer wie 2014 und 2017 (strenggenommen auch 2013, 2015 und 2016).

Ein paar Ergänzungen noch von meiner Seite:

Kurzlebige Phänomene wie XAVIER und FRIEDERIKE rechne ich nicht dem Klimawandel zu. Solche heftigen Stürme sind innerhalb der natürlichen Schwankungsbreite normal und – wie zuletzt erläutert – auch nicht häufiger geworden. Auch so massive Neuschneefälle wie diesen Winter entlang der gesamten Nordalpen gab es zuletzt 1999. In den vergangenen Jahren waren Adriatieflagen dominierend, die eher die Südalpen bevorzugten, der Norden ging oft leer aus, worunter gerade niedrig gelegene Skigebiete litten.

Der Klimawandel macht sich hingegen schleichend erkennbar. Bei den absoluten Höchstwerten gibt es in Mitteleuropa eine Schwelle um 41°C, die kaum geknackt wird. Der alte Hitzerekord von 40,2°C in Roth, Mittelfranken, hat 20 Jahre gehalten (bis 2003), auch der Hitzerekord in Österreich (39,7°C in Dellach, Kärnten) hat sogar 30 Jahre gehalten, bis 2013. Der Spielraum nach oben ist also gering, einzig die Dauer der Hitzewellen, die Anzahl der Sommertage (über 25°C) und der heißen Tage (über 30°C) hat deutlich zugenommen.

Im Herbst und Winter sorgt die Meridionalisierung für wochenlangen Tiefdruckeinfluss. Dieser bringt neben Niederschlag vor allem tiefe Bewölkung. Aufgrund der Bewölkung kühlt die Luft und auch der Boden in der Nacht weniger aus als bei sternenklarem Himmel unter einem stabilen Winterhoch. Entsprechend haben extreme Tiefstwerte an Häufigkeit und Intensität in den vergangenen Jahrzehnten deutlich abgenommen. Die relativ höheren Temperaturen in der Nacht sind hauptverantwortlich für die überdurchschnittlich warmen Herbst- und Wintermonate. Warme Böden sorgen zudem für schlechte Grundlagen für den ersten Neuschnee, sorgen für erhöhte Gefahr von Grundlawinen. Die milden Nächte begünstigen die Überlebensfähigkeit von Schädlingen.

Im Frühjahr und Sommer steigt die Hochwassergefahr, denn bei ortsfesten Tiefdruckgebieten kann sich die Luft regelrecht vollsaugen wie ein Schwamm, ehe sie sich über uns abregnet:

  • Oderhochwasser 1997
  • Pfingsthochwasser 1999
  • Augusthochwasser 2002 und 2005
  • Junihochwasser 2013

usw.

Ich persönlich kann die Beobachtungen sowohl als Berufsmeteorologe als auch als Vielwanderer bestätigen. Ortsfestige Tiefdruckgebiete mit geringen Luftdruckgegensätzen sind im Sommer seit 2013 häufiger geworden, entsprechend werden Kurzfristvorhersagen (die kommenden zwei Tage) kniffliger. Die Anzahl und Dauer stabiler Hochdruckphasen (mindestens drei bis fünf Tage) hat deutlich abgenommen. Damit scheiden für mich anspruchsvolle Bergtouren tendenziell öfter aus, also wo ich mich weder bei Gewittergefahr, bei dichtem Nebel noch bei intensivem Niederschlag in alpines Gelände begeben möchte. Anhand meiner Aufzeichnungen besitze ich detaillierte Angaben zum Wetter in den vergangenen Jahren und habe öfter auch vermerkt, ob ich eine Tour anstelle einer anderen gemacht habe, weil etwa das Wetter zu schlecht war. Von Kollegen, Wanderer und Meteorologen, weiß ich ähnliche Beobachtungen. Die Auswirkungen der Jetstream-Anomalien sind also real. Wie sich das in den kommenden Jahren fortsetzt, wird man sehen.

Neues zu Sting Jets

Nach Orkan FRIEDERIKE hat mich der genaue Entstehungsmechanismus zu den Sting Jets interessiert. Die technische Kurzfassung – ich werde das in einem anderen Beitrag mal auseinanderdröseln, das wird aber etwas dauern.

Sting Jets entstehen ausschließlich bei Shapiro-Keyser-Zyklonen (S-K) . Norweger-Zyklonen (NO) bieten dafür nicht die Voraussetzungen. S-K entstehen häufig aus Warmfrontwellen, tropischen Wellen oder ehemaligen tropischen Zyklonen. Die Höhenwinde zeigen im Jetniveau eine doppelte Konfiguration mit „right entrance“ und zugleich „left exit“. Der zweifache Jet ist hier mit zwei baroklinen Zonen verbunden – die dominante entlang der umgebogenen Warmfront und eine schwächere entlang der Kaltfront.

In weiterer Folge entwickelt sich das Bild einer „frontal fracture“ – zwischen Kaltfront und Warmfront sowie an der Spitze der umgebogenen Warmfront setzen frontolytische Prozesse ein. Die horizontalen Isentropen fächern auseinander (auch zu sehen in 850 hPa ThetaE), wodurch der thermische Gradient abgeschwächt wird und Frontolyse stattfindet, was mit absinkenden Luftmassen aus der mittleren bzw. oberen Strömungshöhe einhergeht (das vertikale Windmaximum wird vor allem zwischen 800 und 650 hPa beobachtet). Die Querzirkulation an der Kaltfront mit rückseitigem Absinken verstärkt das Absinken zusätzlich. Der zurückgebogene Teil der Front wird durch den aufsteigenden Ast des kalten Förderbands (cold conveyor belt) am Leben gehalten.  Durch Frontolyse und Absinken wird die Luft trockener, es bildet sich der charakteristische Dryslot im Wasserdampfbild. In einer räumlich und zeitlich begrenzten Phase überlappt die absinkende trockene Strömung den cold conveyor belt mit der Frontspitze und der Sting Jet findet statt. In einer Fallstudie von Martínez-Alvarado et al. (2014b) wurde gezeigt, dass der Sting Jet nicht aus der Stratosphäre absinkt, wie häufig aufgrund der Dry Intrusion fehlinterpretiert wird. Das passt zu FRIEDERIKE, wo keine ausgeprägte Dry Intrusion im Wasserdampfbild beobachtet wurde, zumindest nicht dort, wo die Spitzenböen später auftraten.

Voraussetzung für den Sting Jet sind ausreichend lang anhaltendes Absinken sowie geringe statische Stabilität in der Grenzschicht, letztere kann erreicht werden durch Kaltluftadvektion oder sensible Wärme- und Feuchteflüsse. Verdunstungskälte ist keine Voraussetzung für das Herabmischen der starken Höhenwinde, kann aber die statische Stabilität herabsetzen und die Durchmischung erleichtern. Conditional Symmetric Instability (CSI) scheint eine wichtige Rolle zu spielen, die Freisetzung erleichtert zumindest die Bildung eines Sting Jets. Während er um rund 200 hPa absinkt, beschleunigt der Sting Jet deutlich, z.B. von 20 auf 50 m/s. Die Beschleunigung wird vor allem darauf zurückgeführt, dass der Sting Jet sich in einem Gebiet mit Druckgradientverschärfung entwickelt. Die treibende Kraft für die Beschleunigung ist also die isallobarische Druckänderung (ausgenommen FRIEDERIKE), nicht aber für das Absinken selbst.

Schließlich ringelt sich die Warmfront bzw. Okklusion weiter ein und der cold conveyor belt jet ersetzt den sting jet. In oben genannter Fallstudie wurden beide Jets gleichzeitig beobachtet, die aus unterschiedlichen Höhen Luftmassen zum gleichen Ort am Boden bringen. Bei Norwegerzyklonen setzt entlang der eingeringelten Okklusion keine Frontolyse ein. Sie befindet sich im Bereich eines PV-Maximums, damit bleiben die Hebungsprozesse aufrecht und es bildet sich kein Sting Jet. Der linke Jetauszug verstärkt aber frontogenetische Prozesse entlang der Kaltfront, sodass sich häufig konvektiv verstärkte linienartige Strukturen ausbilden. Das fördert das (konvektive) Herabmischen des Höhenwinds auch ohne Sting-Jet-Beteiligung.

Im äußeren Erscheinungsbild findet eine markante Verdunstung des Cloud Heads statt, die Wolkenobergrenzen sinken rapide ab, an westlichen Rändern der umgebogenen Front sieht man anhand von Verdickungen hingegen den aufsteigenden Cold Conveyor Belt. Im Radarbild sind nicht zwingend Niederschlagsechos im Bereich des Sting Jets zu erwarten, manchmal sind sie auch bänderförmig und deuten die Freisetzung von CSI, was Sättigung voraussetzt (die im Wolkenkopf vorhanden ist). Es kann sich aber auch um Schwerewellen handeln. Im sichtbaren Satellitenbild treten Auflockerungen oder wolkenlose Bereiche auf und deuten sehr starkes Absinken an.

Im Jetstream auffällig ist bei verschiedenen S-K, dass der Jet knapp vor der maximalen Höhendivergenz auftritt, wenn in der Höhen bereits Konvergenz eingesetzt hat, was im Einklang mit der frontal fracture am Boden ist.

Abschließend – das sind vorläufige Schlussfolgerungen aus …

mit Ausnahme der blau geschriebenen Passagen, das sind Überlegungen von meiner Seite dazu.