Rossby-Wellen und Wetterextreme

Eine kürzlich veröffentlichte Studie von Screen und Simmonds bestätigt die statistische Beziehung zwischen planetaren Wellen mit hoher Amplitude in der Atmosphäre und extremen Wetterverhältnissen an der Erdoberfläche.

Gastbeitrag von Dim Coumou

Es gibt aktuell eine spannende Debatte in der Fachwelt über die Auswirkungen der sich im Verhältnis zur übrigen Erde schneller vollziehenden Erwärmung der Arktis auf die atmosphärische Zirkulation der mittleren Breiten, also auch bei uns. Insbesondere der vermutete Einfluss auf Stärke und Häufigkeit von Wetterextremen verleiht dem Diskurs viel Aufmerksamkeit über die Wissenschaftswelt hinaus.

Die Arktis erwärmt sich in etwa doppelt so schnell wie der Rest des Planeten. Eine ungleiche Erwärmung von Teilen der Erde verändert die Gradienten der horizontalen Temperaturverteilung – in diesem Fall den Gradienten zwischen Äquator und Pol – was Auswirkungen auf die globalen Windströme haben dürfte.

Zu den Mechanismen wurden einige Hypothesen in der Fachliteratur formuliert. [cite ref=“Francis and Vavrus (GRL 2012)“]10.1029/2012GL051000[/cite] folgern, dass eine Reduzierung des Nord-Süd Temperaturgradienten die zonalen Winde (also die in West-Ost-Richtung) schwächen und somit die ostwärtige Ausbreitung von Rossby-Wellen verlangsamen würde. Eine Veränderung der Bewegung von Rossby-Wellen konnte zwar noch nicht belegt werden [cite ref=“(Barnes 2013)“]10.1002/grl.50880[/cite], allerdings schließt dies eine Veränderung in Zukunft nicht aus. Langsam wandernde (quasistationäre) Wellen führen zu lange anhaltenden und damit oft extremen Wetterlagen. [cite ref=“Petoukhov et al (2013)“]10.1073/pnas.1222000110[/cite] zeigen in ihrer Studie, dass einige der verheerenden Wetterextreme jüngster Zeit (Hitzewellen sowie Hochwasser) mit quasistationären Wellen hoher Amplituden in Verbindung standen.

Planetare Wellen

 

 

Verteilung der Winde in Nord-Süd-Richtung in den mittleren Breiten in einem normalen Monat und im Mai 2013, in dessen Folge es zu extremem Hochwasser an Donau und Elbe kam. [Quelle: PIK/Focus Magazin]

 

Intuitiv ist es einleuchtend, dass langsame Rossby-Wellen zu Wetterextremen führen können. Diese Wellen bilden sich in den mittleren Breiten an der Grenze zwischen kühler Luft im Norden und warmer Luft im Süden. Wirft diese Luftmassengrenze starke Wellen in Nord-Süd-Richtung, die zudem lange auf der Stelle verharren, kommt es in einigen Regionen zu besonders kalten und in anderen zu besonders warmen Wetterbedingungen. Weil langsam propagierende Wellen bestimmte Wetterbedingungen zeitlich in die Länge ziehen kann das zu Extremen auf Zeitskalen bis zu mehreren Wochen führen: Ein Tag mit Temperaturen über 30° C in z.B. West-Europa ist nichts Ungewöhnliches, aber solche Temperaturen für 10 oder 20 Tage am Stück kann Mensch und Natur an ihre Grenzen bringen.

Trotz seiner intuitiven Plausibilität wurde eine streng statistische Analyse des Zusammenhangs zwischen Rossby-Wellen hoher Amplituden und Wetterextremen an der Erdoberfläche bisher noch nicht durchgeführt. Dieses Puzzleteil liefert der kürzlich erschienene [cite ref=“Artikel von Screen and Simmonds“]10.1038/NCLIMATE2271[/cite] in Nature Climate Change (“Amplified mid-latitude planetary waves favour particular regional weather extremes”).

Als ersten Schritt isolieren sie die 40 extremsten Monate (unter Verwendung aller Kalendermonate) der mittleren Breiten in Bezug auf Temperatur und Niederschlag im Zeitraum 1979-2012. Hierfür bestimmen sie das Mittel aus Absolutwerten von Temperatur- und Niederschlagsanomalien. Das ist sinnvoll, weil planetare Wellen positive und negative Anomalien zur gleichen Zeit in unterschiedlichen Regionen verursachen können. Auf diese Weise bestimmen sie sowohl die 40 extremsten Monate als auch 40 gemäßigte Monate (die die geringsten absoluten Anomalien aufweisen). Durch die Verwendung von monatlichen Durchschnittswerten werden die schnellen Wellen herausgefiltert, während die quasistationäre Komponente verbleibt. Als nächstes zeigen sie, dass in der Hälfte der extremen Monate die planetaren Wellen signifikant erhöhte Amplituden hatten. Umgekehrt waren die moderaten Monate mit reduzierter Wellenaktivität verbunden. Diese Ergebnisse stützen die anfänglich vorgestellte Vermutung.

nclimate2271-f1

Monatliche Zeitreihe (a) der gemittelten Anomalien der Oberflächen-Temperatur (Landfläche) in den mittleren Breiten (35°-60°) und (b) der absoluten Niederschlags-Anomalien 1979 -2012 (normalisierte Werte). Die 40 Monate mit den höchsten Werten sind mit Kreisen markiert und an der unteren x-Achse gekennzeichnet. Die grüne Linie gibt den Grenzwert für Extremwerte an. Unten: Anomalien der Wellenamplituden für Wellenzahl 3-8 während der 40 Monate extremer Durchschnittstemperaturen (c) und Niederschläge (d) in den mittleren Breiten. Die Monate sind in abnehmender Stärke von links nach rechts auf der x-Achse angegeben. Anomalien unterhalb 90% statistischer Sicherheit sind in grau dargestellt. Rote Einfärbung markiert signifikant verstärkte Wellen, blaue Farbe signifikant gedämpfte Wellen. [Quelle: Screen and Simmonds, Nature Climate Change]

 

Der Aufschlussreichste Teil der Studie ist die regionale Analyse, bei der dieselbe Methode auf sieben Regionen der mittleren Breiten in der Nord-Hemisphäre angewandt wird. Es zeigt sich, dass der Zusammenhang zwischen planetaren Wellen und Wetterextremen in den Regionen am westlichen Rand der Kontinente (d.h. im Westen Nord-Amerikas und Europas) besonders stark ausgeprägt ist. In diesen Regionen fallen moderate Wetterlagen am häufigsten mit gedämpfter Wellenaktivität und Wetterextreme mit erhöhten Amplituden zusammen. Diese Verbindung wird in Richtung Osten weniger signifikant und verkehrt sich in Ostasien sogar ins Gegenteil. Moderate Temperaturen treffen hier auf hohe Amplituden während Extremwetter mit verminderter Wellenaktivität zusammenfällt. Eine Erklärung hierfür wird von den Autoren nicht weiter diskutiert. Ein möglicher Grund wäre, dass schwache Wellenamplituden überwiegend ostwärts gerichtete Strömung implizieren. Eine solche Westströmung bringt milde Meeresluft in die westlichen Kontinente aber kontinentale Luftmassen nach Ost-Asien.

Am Ende machen Screen und Simmonds ihre Analyse nochmals separat für beide Ausläufer der Verteilungsfunktion. Statt absolute Anomalien zu verwenden, werfen die Autoren einen getrennten Blick auf kalte, heiße, trockene und feuchte Extremwerte. Dabei ergibt sich, dass quasistationäre Wellen erhöhter Amplitude „die Wahrscheinlichkeit von Hitzewellen in Nord-Amerika und Zentral-Asien, Kältewellen im östlichen Nord-Amerika, Dürren in Zentral-Nord-Amerika, Europa und Zentral-Asien und Starkregen in Westasien erhöhen“. Diese Resultate deuten auf eine bevorzugte Lage (d.h. „Phase“) der quasistationären Wellen hin.

Mit ihrer Studie unterstreichen die Autoren die Bedeutung von quasistationären Wellen in Bezug auf extreme Wetterereignisse. Dies ist ein wichtiger Beitrag, es verbleiben aber noch einige Fragen für die weitere Forschung: Hat sich die Aktivität planetarer Wellen im Verlauf vergangener Jahrzehnte verändert oder ist dies unter zukünftiger Erwärmung zu erwarten? Und, falls sie sich ändert, ist die beschleunigte Erwärmung in der Arktis dafür verantwortlich?

IMG_4765

 

Dim Coumou leitet eine BMBF Nachwuchsgruppe am PIK, die den Zusammenhang von atmosphärischer Zirkulation und Extremwetter erforscht.

Übersetzung dieses Artikels aus dem englischen Original: Kai Kornhuber

 

 

 

Stefan Rahmstorf

Stefan Rahmstorf ist Klimatologe und Abteilungsleiter am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung und Professor für Physik der Ozeane an der Universität Potsdam. Seine Forschungsschwerpunkte liegen auf Klimaänderungen in der Erdgeschichte und der Rolle der Ozeane im Klimageschehen.

35 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. wie sie selbst schreiben, gibt es da noch mehr Unsicherheiten als plausible Ansätze.

    In der Meteorologie sprechen wir eher von einer Abnahme der Baroklinität, wenn der T Gradient an der sg. Polarfront abnimmt. Gradient schwache Lagen können durchaus zu länger anhaltenden Großwetterlagen führen, meisten sind diese dann aber auch wenig markant. Je nach Jahreszeit können sich aber daraus auch Extreme entwickeln. Eine lange andauernde, schwache Hochdrucklage kann Anfang Juli zur Hitzewelle in Mitteleuropa führen, auch ohne kräftiger Advektion von subtropischer Luft aus südlicher Richtung und vereinzelt, aber heftige Gewitter.
    Im Herbst bewirkt eine solche Lage jedoch nichts, außer langweiliges Schönwetter mit etwas Hochnebel an den Vormittagen.
    Erwärmt sich die Arktis weiter relativ rasch zu niederen Breiten, so wird der Wärmetransport über die Atmosphäre und die Ozeane abnehmen und das hat wahrscheinlich gravierendere Folgen, als eine (noch nicht erkennbare) Änderung der sg. Rossby Wellen.
    In wie weit wird das in den GCM´s berücksichtigt?

  2. Mit welcher Definition von Extremwetterverweisen arbeiten Sie bzw. wird allgemein in klimatologistischen Kreisen gearbeitet? Mit einer, die am Status Quo bzw. am üblichen Referenzzeitraum 1951 bis 1980 [1] orientiert ist?
    Bonusfrage: Gäbe es auch bei einer Abkühlung zum o.g. Referenzzeitraum mehr Extremwetterereignisse?

    MFG
    Dr. W

    [1] vgl. :
    -> http://data.giss.nasa.gov/gistemp/tabledata_v3/GLB.Ts+dSST.txt (das Intervall 1951 bis 1980 setzt hier sozusagen den Nullwert)

    • Stefan Rahmstorf

      Es gibt da keinen allgemeinen Standard. Man kann Extreme im Vergleich zur statistischen Verteilung in einer Referenzperiode angeben (z.B. „drei Standardabweichungen über dem Mittelwert 1951-1980“), oder man betrachtet Rekorde (z.B. „wärmster Mai seit Beginn der Aufzeichnungen in 1880“). In meinen Papers habe ich mich mit letzteren beschäftigt.
      Wenn das Klima sich stark verändert gibt es mehr Extreme, egal in welche Richtung es sich ändert. Denn extrem ist ja das, was früher selten oder gar nicht vorkam. Darin besteht ja auch die negative Auswirkung auf Gesellschaft oder Ökosysteme, weil Ereignisse passieren, an die diese nicht angepasst sind. Ein Extremniederschlag, der eine Stadt überflutet, wäre naturlich kein solcher, wenn er alle paar Jahre mal auftreten würde. Dann wäre diese Stadt dort so nicht.

    • gute Frage,

      wahrscheinlich gäbe es zumindest in mittleren Breiten weit mehr extreme Wetterereignisse, wenn der Temperatur Gradient zwischen Subtropen und Polarregionen zunehmen würde. Das zeigt auch die Klimahistorie. Ausgenommen sind eigentlich nur länger anhaltende Hitzewellen zu gewissen Jahreszeiten und nicht mal das ist klar. Leider wird heute zu oft so getan, als wenn man das „natürliche“ Klimasystem schon verstanden hätte. Das ist ein Grundübel in der ganzen AGW Debatte!

      • Stefan Rahmstorf

        Hitzewellen sollte man nicht herunterspielen, gehören sie doch zu den tödlichsten Extremen. Der „Jahrhundertsommer“ 2003 ist in Europa mit 70.000 Todesopfern in die Geschichte eingegangen, in allen Altersgruppen ab 45 Jahren war die Mortalität signifikant erhöht. In unserer Auswertung sind aber z.B. auch die Oderflut 1997, Elbeflut 2002, Überflutung in Pakistan 2010 oder vor einem Jahr die Hochwasser an Donau und Elbe mit Resonanz und Aufschaukeln der planetaren Wellen verbunden.
        Zu ihrem angeblichen „Grundübel“ – können Sie ein paar Beispiele mit Quellen benennen? Ich kenne keinen Experten der glaubt, schon alle Aspekte der natürlichen Klimavariabilität verstanden zu haben.

        • „Grundübel“

          Es wäre vermutlich günstiger in Bezug auf das terrestrische Klimasystem von einer besonderen Herausforderung zu sprechen oder zu schreiben; das Vorhaben ein hoch komplexes System der Natur unter Einsatz hochentwickelter Informationstechnologie zu bearbeiten, ist etwas Neues.
          Der Schreiber dieser Zeilen sieht hier also besondere Schwierigkeiten, die aber regelmäßig wissenschaftlich solid, wie es scheint, in Angriff genommen werden.
          Neben den sozusagen natürlichen Schwankungen des Klimasystems muss die das CO2 betreffende Klimasensitivität eine besondere Beachtung verdienen, die vorliegenden Werte scheinen zwischen +1 K und + 8 K bestimmt und diese Sensitivität ist es letztlich, die „den Braten fett macht“.
          Wie kommen Sie persönlich mit dieser Unsicherheit klar, oder wie sehen Sie die allgemeine Zuversicht in klimatologistischen Kreisen hier mit den meist genannten Werten von + 2,5 K bis + 4,5 K richtig zu liegen?
          MFG
          Dr. W

          • was zeigt das paper in nature, Herr Rahmstorf?

            99 Referenzen auf 9 Seiten Paper, beachtlich.

            In Fig. 2 sehen wir 800ka, dazu T Anomalien und CO2 Anomalien in einer Auflösung, wo kein Mensch irgend was sinnvolles erkennen kann. Ich nicht, sie schon?
            Übrigens ist das on/off sett der Eiszeiten bzw. Interglaziale noch nie gründlich über „Milenkovic“ simuliert worden und die on/off setts natürlich auch noch nie über CO2 Variationen, welche ja historisch (800ka) immer nach den (teils stochastischen?) Klimavariationen auf natürliche Weise folgen mussten und beim „Wechsel“ wieder eine sehr untergeordnete Rolle spielten, denn sonst wären die Wechsel ja gar nicht so flott eingetreten!

            Ich erkenne weder in diesem Link noch sonst woher begründete Ansätze, welche eine Klimasensitivität um 3K glaubwürdiger machen, als eine um 5K oder 1K.

          • Stefan Rahmstorf

            Die Folgerung der Autoren im Abstract lautet: „The latter implies a warming of 2.2–4.8 K per doubling of atmospheric CO2“. Wenn Sie in der Fachliteratur nichts sinnvolles erkennen können, könnte das womöglich auch ihr Problem sein? Einer der Autoren ist übrigens mein Kollege Andrey Ganopolski, einer der weltweit besten Experten zu Eiszeitzyklen; er erläutert die Ergebnisse in diesem Video-Interview. Wir haben 1998 als erste eine realistische Simulation des Klimas auf dem Höhepunkt der letzten Eiszeit in Nature publiziert. Er hat seitdem auch komplette Eiszeitzyklen erfolgreich im Klimamodell simuliert, inzwischen auch allein durch Milankowitsch-Zyklen angetrieben.

          • Vielen Dank noch einmal, Herr Dr. Rahmstorf, Ihr Kommentatorenfreund weiß nun, wie er Sie zur Sache zitieren darf und freut sich auch über die Angaben zum Zeitraum 65 Millionen Jahre und zu den Milanković-Zyklen.
            MFG
            Dr. W

          • Sehr geehrter Hr. Rahmstorf,

            ich schrieb nicht, nichts Sinnvolles zu erkennen. Rein die Aussage: The latter implies a warming of 2.2–4.8 K…aus dem vorliegenden paper ist für mich genau so gut oder schlecht wie 1-5K zu schreiben. Egal.

            Sie sagen, man hätte die Eiszeitzyklen bereits gut simuliert, auch wenn man nur die sg. Milankovic Parameter verwendet.
            Vielleicht machen sie mal einen eigenen Artikel dazu, hier wäre eine Diskussion darüber zu sehr OT und zu strapaziös.

            Jedenfalls habe ich mich ein wenig eingelesen unter:
            Ganopolski & Calov (2011)
            http://scienceofdoom.com/2014/03/
            od.
            http://www.clim-past.net/6/229/2010/cp-6-229-2010.pdf

            „This periodicity is practically absent in the principal “Milankovitch forcing” – variations of summer insolation at high latitudes of the Northern Hemisphere“

            usw.

            Ich denke viel mehr, dass es bis heute keine einzige Simulation gibt, welche den Beginn oder das Ende einer Eiszeit ausreichend wiedergeben kann.

          • Stefan Rahmstorf

            Richtig, das wäre mal einen ausführlicheren Artikel hier wert – ich merke mir das vor. Zum Wortlautzitat: die Periodizität von 100.000 Jahren, um die es hier geht, tritt als Amplitudenmodulation des kürzeren (23.000-jährigen) Zyklus im Milankowitsch-Antrieb auf. Wie sie auf das Klima einwirkt ist Lehrbuchmaterial, siehe z.B. Ruddiman, Earth’s Climate. Wird auch ausführlich in meiner Paläoklimavorlesung an der Uni Potsdam behandelt – jedes Wintersemester.
            Eine Gegenfrage an Sie: Sie sind (auch nach Ihren früheren Kommentaren) offenbar sehr meinungsstark, es fehlen Ihnen aber elementare Grundlagen zum Verständnis. Mich interessiert das – wie kommt soetwas zustande? Ich kenne mich ja auch bei vielen Themen nur mäßig aus, sagen wir z.B. bei Medizinthemen, wo ich auch schon mal einige Fachartikel lese wenn das Thema für mich relevant ist, wo es mir aber deshalb nicht einfallen würde, überzeugt zu sein, es jetzt besser zu wissen als alle Fachleute. Geschweige denn dieses angeblich überlegene Wissen im Internet der Welt kundzutun. Was treibt Sie an?

          • Sorry for writing in English I hope St. Google can translate it for all readers, sadly my German stops at „ich spreche ein bischen Deutsch“:

            Stefan, you say (on Ganopolski):

            „He has since also complete glacial cycles successfully simulated in a climate model, now powered solely by Milankovitch cycles.“

            And yet, this is with an EMIC, unless there is something new..

            No one has simulated a complete ice age with a GCM without prescribing the key feedbacks. And no one has actually demonstrated that the „Milankovitch cycle“ terminates the last two ice ages.

            In fact, more recently papers like Shakun et al 2012 demonstrate that the southern hemisphere led the globe out of the last ice age.

            He et al 2013 with prescribed feedbacks claim that NH solar insolation (aka „Milankovitch forcing“ is a contributor) to the last termination but don’t even ask the question as to why much greater forcings at earlier times didn’t lead to a termination. I asked the lead author and he said that this was not part of their research.

            The eminent Eric Wolff, among many others, says that the question of ice age termination is not yet understood. I cited him from the Nature comment at length in the first article linked above.

            There are many questions about the dating of Termination II. Work on sea level from radiometric dating of corals, as well as the work of Winograd 1992, 1996 and other papers, demonstrates some fundamental questions about the „traditional“ dating of TII all of which bring into question „Milankovitch forcing“.

            I would appreciate your comments on this important topic.

          • Stefan Rahmstorf

            Dear Steve, nobody claims that glacial cycles are completely understood, for many years to come there will be open questions for further research. Yet I would argue that the basics are understood: the fundamental cause (namely the Milankovich cycles of the Earth’s orbit) as well as the key feedbacks (including e.g. the carbon cycle and ice-albedo-feedbacks).
            Regarding models: the main difference between an EMIC (i.e. model of intermediate complexity) and a GCM is the fact that the GCM explicitly simulates weather in the atmosphere whereas the EMIC has a simplified, more highly parameterised version of mean atmospheric climate. I don’t think explicitly resolving weather is important to the basic understanding of glacial cycles. And it is so computationally expensive that, indeed, GCMs have not simulated full glacial cycles yet. However now that it has been achieved with EMICs (including glacial termination only driven by Milankovich by the way) I think it is only a question of time until it is also done with GCMs. These will be able to do it in much more detail but otherwise I don’t expect they will do it in a fundamentally different way from EMICs. The key feedbacks you need to capture for this, e.g. through the ice sheets and carbon cycle, have little to do with resolving weather.
            Glacial cycles are rather off-topic at this article, though – it is on my to-do list to write more in depth about glacial cycles, so let’s close this discussion here for now.

          • Lieber Hr. Rahmstorf,

            sie fragen: „Was treibt Sie an?“

            Nun, mich als Meteorologin interessiert eben auch die Klimatologie. Von Medizin habe ich wahrscheinlich genau so wenig Ahnung wie sie, von Meteorologie vielleicht etwas mehr, aber in Sachen Klima kann man von ihnen sicher viel lernen. Ozeanographie ist ihr Hauptgebiet, wenn ich nicht irre?

            Jedenfalls hat eine kritische Betrachtung der Dinge noch nie geschadet.
            Wir freuen uns auf den Beitrag zu den Eisszeitzyklen, mit und ohne Zeo2:-)

          • Stefan Rahmstorf

            Wo kann man Meteorologin werden, ohne die Milankowitsch-Zyklen kennenzulernen? Ich bin stark dafür, dass zur Meteorologie-Ausbildung auch die Grundlagen der Klimatologie gehören sollten (wozu die Milankowitsch-Theorie der Eiszeiten sicher gehört – ich habe die übrigens im Gymnasium in Erdkunde kennengelernt, in den 1970ern). Sonst entsteht das Problem, dass Meteorologen vom Wetter aufs Klima schließen und die fundamentalen Unterschiede in den Gesetzmäßigkeiten, die diese beiden Phänomene bestimmen, nicht richtig würdigen. Nach dem Motto: wenn ich schon das Wetter in drei Wochen in Dettelhausen nicht vorhersagen kann, wie wollen denn die Klimatologen das Klima in hundert Jahren vorhersehen?
            Kritische Diskussion ist hier sehr erwünscht – pauschale Ablehnung aus Unkenntnis finde ich weniger sinnvoll.

          • Herr Rahmstorf,

            ich sehe keinen Grund, polemisch zu werden.

            An meinem Institut IMGI (M. Kuhn, H. Pichler, Diplom 1998) wurde wie wohl an allen Unis im deutschsprachigen Raum im Rahmen des Studiums der Meteorologie & Geophysik auch Klimatologie gelehrt, insbesondere die physikalische Klimatologie und „Milankovic“ ist niemanden von uns fremd, warum behaupten sie so etwas?

            Die sg. Milankovic Theorie ist eine Theorie, eine Hypothese, nicht mehr und nicht weniger. Herr Carson (SoD) hat nun auch hier dazu gepostet und wir freuen uns alle auf ihren angekündigten Beitrag zu den Eiszeitzyklen.

            By the way: ich kenne die Inhalte der Studienpläne in Ozeanographie nicht wirklich. Sie unterstellen mir als Meteorologin, nicht zu wissen, was in der Meteorologie gelehrt wird. Vielleicht liegt es daran, dass sie selbst kein Meteorologe sind und wenn sie sich mit uns über Meteorologie unterhalten wollen, dann streben sie bitte einen sachlichen Ton an, welche sie ja auch von anderen hier erwarten. Nicht nur wir können von ihnen lernen, auch sie von ausgebildeten Meteorologinnen (m/w). Mit kritischen Anmerkungen können sie offensichtlich nicht sehr gut umgehen.

          • Stefan Rahmstorf

            Liebe Frau Mayr, ich wollte Ihnen nichts unterstellen. Sie hatten oben (anscheinend zustimmend) ein Blog mit der Aussage zitiert, eine 100.000-jährige Periodizität sei im Milankowitsch-Antreib praktisch nicht vorhanden, woraus sie generelle Zweifel an der Milankowitsch-Theorie abzuleiten schienen – dabei ist das der bekannte Zyklus der Exzentrizität der Erdbahn, die die Amplitude des Präzessionszyklus bestimmt. Ich hatte daher den Einruck, diese Zyklen seien Ihnen nicht vertraut, was mich bei einer Meteorologin gewundert hat. Vielleicht habe ich Sie missverstanden.
            (Richtig (und wohl bekannt) ist, dass die Perioden der Exzentrizitätszyklen in einer Fourier-Analyse des Antriebs nicht direkt auftauchen – was aber einfach eine generelle Eigenschaft der Fourier-Analyse bei amplitudenmodulierten Signalen (s. S. 227) ist.)
            Man kann Beginn und Ende der Eiszeiten im Pleistozän bereits mit einem einfachen konzeptionellen Klimamodell aus den Milankowitschzyklen korrekt ableiten, wie Didier Paillard bereits 1998 in Nature gezeigt hat. Übrigens hat in der Wissenschaft eine „Theorie“ einen völlig anderen Status als eine Hypothese, ich darf dazu einmal Wikipedia zitieren:

            Anders als im allgemeinen Sprachgebrauch bezeichnet „Theorie” in der Wissenschaft also im Unterschied zur Hypothese eine Aussage oder eine voneinander abhängige Gruppe von Aussagen, die durch empirische Erfahrungen bestätigt wurden (z. B. Relativitätstheorie, Gravitationstheorie, Evolutionstheorie).

            Dazu gehört auch die Milankowitschtheorie der Eiszeiten.

        • bei „tödlichen Hitzewellen“ meint man wohl jene, welche hin und wieder in mittleren Breiten auftreten und eine nicht vorbereitete Bevölkerung treffen.
          Die gleiche Hitze von gleicher Dauer wie 2003 in Mitteleuropa wird in der Türkei, Süditalien oder gar im nahen Osten usw. nichts außergewöhnliches bewirken.

          Bei den jüngeren Opfern der Hitzewelle 2003 kommt meist Leichtsinn ins Spiel, Hitzeschlag bei zu viel Sport, viel Alkohol im Strandbad usw. Bei alten Menschen ist es häufig die nicht verspürte Dehydration und der allgemein schon sehr schlechte Gesundheitszustand (die allermeisten Todesfälle wurden in Krankenhäusern, Pflegeheimen ausgemacht).

          Heute wird über viele Medien von extremen Wetterereignissen gewarnt. Wahrscheinlich wird zu häufig gewarnt. Die Leute finden Wetterwarnungen eher spannend, als sich zu schützen oder Vorkehrungen zu treffen. Es gibt mittlerweile aber auch amtliche Hitzeschutzpläne und wenn man 2003 besser vorbereitet gewesen wäre, würden ein paar tausend Menschen vielleicht heute noch leben.

  3. Ein möglicher Grund wäre, dass schwache Wellenamplituden überwiegend westwärts gerichtete Strömung implizieren. Eine solche Westströmung bringt milde Meeresluft in die westlichen Kontinente aber kontinentale Luftmassen nach Ost-Asien.

    Muss es nicht heißen „ostwärts gerichtete Strömung“? Vielleicht wäre auch besser „in den Westen der Kontinente“ als „in die westlichen Kontinente“.

    • Ich bin mir nicht sicher, ob das im Deutschen ebenso eindeutig ist. Westwind ist klar normiert, aber gilt das für alle Zusammensetzungen dieser Art? Was ist, wenn man z.B. sagt: Das Schiff befindet sich auf einer Nordroute. Mich hat „Westströmung“ im Artikel jedenfalls irritiert.

  4. S.g. Herr Rahmstorf,
    Vielen Dank für diesen Blog und die sachliche Diskussion hier. Einiges ist für mich als Laien nicht verständlich. Aber in groben Zügen kann ich der Diskussion folgen. Meiner Beobachtung nach haben sich Ausprägung und Andauer der Großwetterlagen seit 2007 (dem damaligen Eisminima) deutlich verändert! Noch viel stärker als dies im allgemeinen wahrgenommen wird! Zonale Wetterlagen treten (z.B. DW) treten nur mehr sehr sporadisch auf. Warum fällt dies niemandem auf? Leicht variiert setzen sich eingefahrene Wettermuster über Wochen und Monate fort. Für mich ist die Annahme, dass eine ungleiche Erwärmung von Teilen der Erde die Gradienten der horizontalen Temperaturverteilung verändert plausibel.
    Blockierende Hochdruckgebiete (vorzugsweise über dem Nordatlantik, aber auch Nordmeer, Barentsee, Westrussland) Quasi-stationäre Tröge, ständige Cut-offs, Höhentiefs haben das früher abwechslungsreiche Westwetter quasi abgelöst. Die „gestörte“ Zirkulation wird zum Normalzustand.

    Warum konnte dies noch nicht besser belegt werden? Weil der Zeitraum zu kurz? Oder weil die natürliche Schwankungsbreite so groß ist? Und wie ist der Zusammenhang mit der AO und der NAO?! Beide bewegen sich doch seit einiger Zeit überwiegend im neutralen oder negativen Bereich.

    Der IPCC-Bericht 2007 und 2011 gehen doch davon aus, dass der Jetstream in der Stratosphäre eher gefestigt werden sollte und damit positive Zyklen bei AO und NAO eher häufiger auftreten sollte, oder?

    • ich verstehe noch immer nicht, warum ein geringerer T Gradient zwischen Subtropen und Polarregionen zu „größeren“ Planetaren Rossby Wellen führen sollte.

      Egal, vielleicht bekommen wir ja mal Einblick in die Details dazu.

      Wie in Abb. 1 im Link könnte es aber genau so gut sein, dass dann Mitteleuropa häufiger in den „Genuss“ der Tröge, also der kalten Luftmassen kommen könnte, die dann auch länger bleiben. Nichts genaues weiß man nicht…:-)

      Die Behauptung allerdings, wir Menschen hätten Einfluss auf diese Wellen, ist wieder einmal sehr gewagt.

  5. In den Ausführungen fehlt mir ein Bezug auf die Ursachen. Die Aussage „dass einige der verheerenden Wetterextreme jüngster Zeit (…) mit quasistationären Wellen hoher Amplituden in Verbindung standen.“ sagt nichts sarüber aus, wieso früher diese hohen Wellen seltener waren.

    Meine Vermutung dazu: Die Troposphäre ist dicker geworden (Anstieg der Tropopause, Schwarzschild-Kriterium bei mehr CO2) und bei größeren Abmessungen laufen viele Prozesse anders ab als bei kleineren Abmessungen.

    MfG

  6. Eine wichtige Größe für Turbulenzen ist die Reynoldszahl, die eine charakteristische Länge enthält. Als charakteristische Länge dürfte in der Troposphäre die Dicke der Troposphäre wesentlich sein – und die hat bereits um ca. 5 % zugenommen. Kompensierend dürfte die Zunahme der kinematischen Viskosität infolge Temperatursteigerung und eine durchschnittliche Abnahme der Windgeschwindígkeit sein. Aber es bleibt immer noch eine Vergrößerung der Reynoldszahl, d.h. größere Turbulenz.

    Größere Turbulenz heißt größere Variationsbreite. Die Wetterextreme sind deutlicher größer gegenüber der alten Variationsbreite [Zitat: „Man kann Extreme im Vergleich zur statistischen Verteilung in einer Referenzperiode angeben (z.B. „drei Standardabweichungen über dem Mittelwert 1951-1980“)] oder man berücksichtigt die Zunahme der Standardabweichung.

    MfG

    • die Re Zahl hat mit Problemen der Meteorologie in dieser Größenordnung gar nichts zu tun, schon gar nicht in einer Dimension wie der der Höhe der Troposphäre. Die hier in Frage kommenden Turbulenzen sind meso – und/ode. mikroskalig, also m bis mm, nicht km.
      MfG

Schreibe einen Kommentar




Bitte ausrechnen und die Zahl (Ziffern) eingeben