Wie war der Winter?

In Deutschland war der Winter: warm. Das hat wohl jeder selbst gemerkt, wir schauen dennoch kurz auf die Daten. Auch im globalen Mittel gehörte er wieder zu den wärmsten. Besonders interessant ist, was diesen Winter in Nordamerika los war.

Oberwiesenthal

Ohne Kunstschnee lief diesen Winter auf den Pisten im Erzgebirge wenig. (Zum Vergrößern auf die Bilder klicken.)

Es ist schon eine Tradition, dass wir uns in diesem Blog mit den Wintertemperaturen beschäftigen (siehe 2013, 2012, 2012, 2010, 2010, 2010, 2010, 2009). Der abgelaufene Winter war in Deutschland der viert-wärmste seit Beginn der Aufzeichnungen, wie der Deutsche Wetterdienst feststellte (der wärmste war 2007). Das zeigt die folgende Grafik. Bei uns in Potsdam gab’s im Januar mal zehn Tage Winterwetter mit Schnee (Schlittenfahren mit den Kindern und Skilanglauf mussten also nicht ganz ausfallen), aber unsere Freunde am Bodensee hatten nicht einmal das (aber dafür sind dort ja die Alpen nicht weit).

winter2014

Abb. 1: Mittlere Wintertemperatur (Mittelwert über Dezember, Januar und Februar) in Deutschland, 1761 bis 2014. Blaue und rote Punkte sind die kältesten und wärmsten Winter eines jeden Jahrzehnts (also 1761-1770, 1771-1780, … , 2001-2010). Außerdem gezeigt sind die linearen Trendlinien über die gesamte Datenreihe und ab 1950. (Die Daten sind bei Wikipedia tabelliert, dort finden sich auch nähere Informationen dazu.)

Schon in früheren Artikeln hatten wir darauf hingewiesen, dass die Wintertemperaturen von Jahr zu Jahr stark schwanken – dass aber sowohl die besonders kalten Winter (blaue Punkte) als auch die besonders warmen Winter (rote Punkte) im Rahmen dieser Schwankungsbreite im Laufe der Jahrzehnte immer wärmer werden.

Ungewöhnlich kalt war dagegen der Winter in großen Teilen Nordamerikas, wie die folgende Temperaturkarte zeigt.

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Abb. 2. Karte der Temperaturabweichung von der Referenzperiode 1951-1980. Diese Karten für beliebige Zeiträume kann man auf der Webseite der NASA erzeugen.

Während der Winter im globalen Mittel recht unauffällig war (0,6 Grad wärmer als die Referenzperiode 1951-1980, also typisch für die globale Erwärmung seither und unter den zehn wärmsten Wintern seit Beginn der Aufzeichnungen), hatte eine dauerhafte Kältewelle große Teile der USA und Kanadas fest im Griff. Die dortigen Schneestürme haben es wiederholt bei uns in die Tagesschau geschafft.

Allerdings war der Winter dort trotzdem nicht rekordverdächtig: USA-weit war es nur der 34.-kälteste, und auch in keinem einzelnen Bundestaat gab es einen Kälterekord. In mehren Staaten des mittleren Westens schaffte er es immerhin unter die zehn kältesten. Für einen Bundesstaat gab es aber einen Rekord: in Kalifornien war der abgelaufene Winter der wärmste seit Beginn der Aufzeichnungen.

Bei manchen Kommentatoren führte die anhaltende Kälte im Osten der USA vorhersehbar zu lautstarken Zweifeln an der Realität der globalen Erwärmung (ein nicht untypisches, besonders amüsantes Beispiel ist hier) – was aber einen recht engen Horizont verrät, denn global war der Winter ja warm, siehe oben, nur regional eben nicht.

Aus der Perspektive atmosphärischer Strömungen lag die Kälte natürlich am Einstrom polarer Kaltluft nach Nordamerika. Anderswo strömt dann zum Ausgleich warme Luft in die Polarregion zurück, und die Arktis war deshalb diesen Winter besonders warm. Einen typischen Schnappschuss zeigt das folgende Bild:

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Abb. 3. Schnappschuss der Temperaturanomalie (links) und der Winde (rechts) am 7. Januar. Grafiken von The Climate Reanalyzer, wo man mehr Info und die Erläuterung der Farbskalen findet.

Der Polarwirbel, der normalerweise  auf dem Pol sitzt, franst dabei gewissermaßen aus und schleust arktische Kaltluft in Richtung Süden, wie Abb. 4 schematisch zeigt. Ein Kollege verglich die Situation mit einem Kinderkarussell, bei dem die Pferde nun statt anständig im Kreis herum zu reiten auf einmal ausbrechen. Der US-Wissenschaftsblogger Greg Laden fand die wunderbare Schlagzeile: Go home, Arctic, you’re drunk!

Ein prominenter US-„Klimaskeptiker“ bezeichnete den Polarwirbel als eine aktuelle Erfindung der Linken – eher gegen diese These spricht allerdings, dass er schon im Meteorologischen Wörterbuch von 1959 steht.

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Abb. 4. Polare Kaltluft (blau) sitzt normalerweise über dem Pol, an der Grenze zu wärmeren Luftmassen strömt der Strahlstrom. Manchmal wirft diese Luftmassengrenze starke Wellen (rechts), genannt Rossbywellen (die es übrigens auch im Ozean gibt). (Bildinfo und Copyright.)

Das klärt aber noch nicht die Frage: war das Auftreten dieser besonderen Großwetterlage einfach Zufall? Oder steckt mehr dahinter? Die gleiche Frage haben wir ja hier in den letzten Jahren schon über die – sogar mit Kälterekorden verbundenen – Kaltlufteinbrüche in Europa aufgeworfen.

Man kann die Fragen so stellen: kommt es in den letzten Wintern ungewöhnlich oft/heftig/anhaltend zu einem Vorstoß polarer Luftmassen in die Kontinentalregionen der mittleren Breiten? Und wenn ja, weshalb?  Geklärt sind diese Fragen noch nicht, aber es gibt interessante Hypothesen und Indizien, und in der Fachwelt ist dies gerade ein heißes Thema.

Einige Forscher sehen durchaus häufigere große Nord-Süd-Meander im Strahlstrom, die manchen Regionen Kälte, anderen Wärme bringen, je nach ihrer Lage. Eindeutig statistisch belegen lässt sich dieser Trend aber noch nicht – dazu ist der Zeitraum der letzten zehn bis fünfzehn Jahre, in denen man dieses Phänomen beobachtet, noch zu kurz.

Es gibt allerdings mehrere plausible physikalische Mechanismen, die verstärkt zu solchen Verwerfungen des Strahlstroms und Luftmassenbewegungen in Nord-Süd-Richtung führen können. Sie alle haben mit der seit der Jahrtausendwende besonders raschen Erwärmung der Arktis zu tun, durch die sich das Temperaturgefälle zwischen den mittleren Breiten und der polaren Kaltluft verringert hat.

RossbyEin Mechanismus geht zum Beispiel davon aus, dass sich durch das geringere Temperaturgefälle der Strahlstrom verlangsamt (Francis und Vavrus 2012). Das ist plausibel, weil ein Dichtegradient in Nord-Süd-Richtung auf der rotierenden Erdkugel eine Luftströmung in West-Ost-Richtung verursacht (man nennt das Geostrophie). Die Rossbywellen, deren Täler und Berge gegen die Strömung anlaufen aber von ihr „mitgerissen“ werden, verlangsamen sich deshalb oder kommen gar zum Stillstand, wodurch so lange fest sitzende Wetterlagen entstehen.

Ein zweiter Mechanismus, den wir vorgeschlagen haben, geht von einer Resonanz der Rossbywellen aus, die unter ganz bestimmten Bedingungen auftreten kann (Petoukhov et al. 2013). Und eine Reihe von Studien zeigt einen Effekt der abnehmenden arktischen Eisbedeckung auf die Luftdruckverteilung und damit die Bewegung der Luftmassen.

In allen geht es letztlich darum, wie sich unter Bedingungen der globalen Erwärmung die atmosphärische Zirkulation und damit unser Wetter verändert – über die allgemeine langsame Erwärmung hinaus. Zu dieser Frage werden wir in nächster Zeit zweifellos noch viele Studien sehen, die mittels Datenanalysen oder Modellrechnungen die unterschiedlichen Mechanismen besser zu verstehen und zu belegen (oder widerlegen) suchen. Ich kenne eine ganze Reihe, die schon „in der pipeline“ sind. Man darf also gespannt sein auf weitere interessante Ergebnisse aus diesem Forschungszweig!

Weblink

Video: In einem Skype-Interview aus Spitzbergen erläutert Polarforscher Jason Box den Verlauf des vergangenen Winters (auf Englisch)

 

Literatur

  1. J.A. Francis, and S.J. Vavrus, "Evidence linking Arctic amplification to extreme weather in mid-latitudes", Geophysical Research Letters, vol. 39, pp. n/a-n/a, 2012. http://dx.doi.org/10.1029/2012GL051000
  2. V. Petoukhov, S. Rahmstorf, S. Petri, and H.J. Schellnhuber, "Quasiresonant amplification of planetary waves and recent Northern Hemisphere weather extremes", Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 110, pp. 5336-5341, 2013. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1222000110

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.

16 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Zu Abb. 1

    Die Temperaturreihe startet in der sog. Kleinen Eiszeit, also in einer Zeit mit verminderter Sonnenaktivität. Deshalb verwundert auch nicht, dass der Temperaturtrend, beginnend in dieser Zeit ansteigt.

    Der Trend ab 1950 startet in einer Zeit, als die Nordatlantische Oszillation (NAO), die Winterwerte der NAO, ein Minimum aufweisen. Die NAO ist u.a. wetterbestimmend für unsere Winter. Daher ist es nicht verwunderlich, dass beginnend in dieser Zeit der Trend ansteigt. Zudem war in der Nachkriegszeit die Luftverschmutzung, dass sog. globale dimming (Verdunklung, durch Luftverschmutzung) besonders groß. Schaut man sich die letzten Jahre an, so waren die Winter eher zu kalt.

  2. Kann man abschätzen, wieviel weniger Kältetote wir künftig haben und wieviel Heizenergie wir einsparen werden?

  3. @ Ulli

    „Kann man abschätzen, wieviel weniger Kältetote wir künftig haben und wieviel Heizenergie wir einsparen werden?“

    Klar kann man das! Man sollte aber dann auch gegenrechnen wie viel mehr Hitze- und Dürretote es gibt, wie viel mehr Energie für Klimananlagen und Kühlgeräte benötigt und wie viel Menschenleben durch klimawandelbedingte Lebensraumveränderungen ihr Leben verlieren.

    Allein im Hitzesommer 2003 starben in Mitteleuropa hitzebedingt ca. 60.000 Menschen. An eine vergleichbare kältebedingte Katastrophe in Mitteleuropa kann ich mich nach dem letzten Krieg nicht erinnern…!

    Ihr Versuch, eine Klimaerwärmung als Einsparungsmaßnahme für Energie und Menschenleben zu verkaufen bringt uns nicht weiter. Dass die Auswirkungen ganz überwiegend negativ sein werden kann wohl ebenso wenig bestritten werden wie die Tatsache, dass es auch partiell und temporär Gewinner einer globalen Erwärmung geben wird.

  4. @Seifert

    Der „Hitzesommer 2003“ in Mitteleuropa war eine einmalige Ausnahme, die sich bisher nicht wiederholt hat. Wir haben jetzt 2014!

    Eine Erwärmung in Nord- und Mitteleuropa und vor allem mildere Winter, um die es hier geht, wirken sich hingegen positiv auf die Gesundheit und die Sterblichkeit (geringere Sterblichkeit) der Menschen aus. Das ist durch diverse Studien belegt. U.a. eine Studie der britischen Regierung von 2008 zieht diesbezüglich eine positive Bilanz.

    Eine moderate Klimaerwärmung wirkt sich auf die menschliche Gesundheit und vor allem auf die Lebenserwartung günstig aus. Dies stellten das britische Gesundheitsministerium und die Behörde für Gesundheitsschutz in einer umfangreichen Studie fest. “Die auf Hitze zurückzuführenden Todesfälle erhöhten sich im Durchschnitt trotz immer wärmerer Sommer zwischen 1971 und 2003 nicht”, heißt es im Report, “während die jährlichen Fälle von Kältetoten um ein Drittel sanken.”

  5. http://www.zamg.ac.at/cms/de/klima/news/einer-der-waermsten-maerz-monate-der-messgeschichte

    Was ich am Klimawandel, hin zur Erhöhung der Globalen Mitteltemperatur, fürchte, sind Änderungen der für unsere Breiten „üblichen“ Wetterlagen.
    Wir haben jetzt schon ein mehrmonatiges, beträchtliches Niederschlagsdefizit nördlich der Alpen.
    Es fehlt nicht viel zu einer wirklich problematischen Trockenperiode.
    Dann folgen möglicherweise im Mai/Juni extreme Niederschlagsereignisse auf ausgetrockneten Böden … Vor diesen lang andauernden Wetterlagen, trocken – naß – heiss – kalt, habe ich den meisten Respekt

  6. Zitat: „Der antarktische Eisschild verlor im Zeitraum 1992–2001 30 Gt pro Jahr an Eismasse,
    im Zeitraum 2002 bis 2011 waren es mit 147 Gt pro Jahr fast fünfmal so viel“

    Im einem alten ICPP-Bericht habe ich zu Folgendem Nix (=Schnee, s. Kepler) gefunden:
    – Energiebedarf, um Eis/Schnee zu Wasser zu schmelzen: 334 kJ/kg = ~93 Wh/kg
    – Energielieferung, wenn 1 kg Wasserdampf zu Wasser kondensiert: 2.256 kJ/kg =~627 Wh/kg
    also, o Schreck, 1 Liter kondensierende Feuchtigkeit auf dem Eis kann 6,7 kg, also fast 7 kg
    Eis schmelzen. Dieses Verhältnis 6,7 schlage ich als eine neue Kennziffer der Klimaproblematik
    vor. Steht im neuen ICPP-Bericht etwas davon drin?
    Bei den Gigatonnen Wasserdampf, die wir neben dem CO2 pro a zusätzlich galloppierend
    mit den Verbrennungsprozessen, vor allem aus Öl (ca. 10 Vol% H2O) und Gas
    (ca. 16 Vol% H2O) in die Atmosphäre drücken, darf man sich eigentlich überhaupt nicht wundern,
    dass die Gletscher schmelzen und die Polkappen zurückweichen. Solange noch ausreichend davon da ist, bleibt es bei (fast) konstanter mittlerer Temperatur, – aber wehe, das Eisreservoir geht zu Ende…..
    (übringens Atomkraftwerke sind auch nicht besser als fossile Brennstoffe: sie schieben mit ihrem schlechten Wirkungsgrad 2/3 ihrer Leistung (~2.000 MW) über den Kühlturm als Wasserdampf in die Atmosphäre). …und ~150 MW schiessen noch als Neutrinos ab, aber die machen wohl nix ;-(
    Mit konstruktiven Grüssen

    • Die Eisschmelze ist nicht begrenzt durch die dabei verbrauchte Energie (das ist recht wenig) sondern durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit von Eis. Die warmen Temperaturen an der Eisoberfläche dringen nur sehr langsam ein. Deswegen macht es einen großen Unterschied, ob das Eis einfach auf dem Land liegen bleibt (-> langsames Schmelzen) oder ob es ins Meer abrutscht – im Wasser kann es viel schneller schmelzen. (Ausprobieren mit Eis aus dem Gefrierfach.)

      • Wobei ich mich hier schon seit einiger Zeit etwas frage. Wie ist es denn mit der mechanischen Stabilität der Eisschilde und dem Wärmetransport ins innere durch Schmelzwasser. Eios ist in der Tat ein grässlich schlechter Wärmeleiter, aber die mechanische Stabilität der Eisschilde ist doch sehr starkt abhängig von der temperatur des Eises, was sich ja in grossen Mengen doch eher wie zäher Pudding verhält, um das einmal salopp auszudrücken. Schmelzwasser, was im Inneren der Eisschilde versickert, ist in der Lage jede Menge Wärme dort hinein zu transferieren und die Eisschilde sozusagen von innen her aufzuweichen. Gibt es dazu, und zur temperaturabhängigkeit der Rheologie des Eises neuere Veröffentlichungen?

    • Sie schreiben: „Bei den Gigatonnen Wasserdampf, die wir …. in die Atmosphäre drücken, darf man sich eigentlich überhaupt nicht wundern, dass die Gletscher schmelzen“
      Nein, vom Menschen erzeugter Wasserdampf beeinflusst das Klima kaum. Es gilt nämlich:
      – die Luftfeuchtigkeit wird durch die Temperaturen von Luft, Wasser und Land und durch Windströmungen und Bodenfeuchte bestimmt. Der direkte Einfluss des Menschen verblasst gegen diese Grössen.
      – die vom Menschen technisch erzeugte Wärmeenergie liegt im Weltdurchschnitt unter einem Promille der solar eingestrahlten Energie, siehe Earths Energy Budget (dort liest man: „89 Petawatt absorbed by ocean and land“; technische Prozesse erzeugen aber weniger als 89 Terawatt)

      Ihre Ansicht, der Mensch beeinflusse den Wärme- und Feuchtigkeitshaushalt der Erde direkt über die Technik, ist recht weit verbreitet. Diese Annahme trifft lokal (gerade neben einem Dampferzeuger) sogar zu, nicht aber global. Global sind allein die Treibhausgase, die Aerosole und die Änderungen der Erdoberfläche klimatisch wirksame Einflüsse, die auf den Menschen zurückgehen.

  7. Ja, der Winter war relativ warm. Erstaunt war ich dennoch über die Mittelwerte: Januar z. B. nur +0,9° über dem *langjährigem* Mittel. (Regional, hier *bei mir*).

    Auffällig, und auch dem Erinnerungsvermögen nach *noch nie dagewesen*: Niederschlag im Januar 48%, im Februar nur 29% des Mittels.

  8. Lieber Hr. Holzherr,
    sie schreiben ja richtigerweise:“- die Luftfeuchtigkeit wird durch die Temperaturen von Luft, Wasser und Land und durch Windströmungen und Bodenfeuchte bestimmt. Der direkte Einfluss des Menschen verblasst (??) gegen diese Grössen.“
    Aber, noch mal zur Erläuterung, was ich meine:
    Jede natürliche Verdunstung von der Erdoberfläche (Meer, See, feuchte Erde, Pflanzen) ist doch mit einem der Verdampfungswärme (r ~ 2.200 kJ/kg) äquivalenten Kühleffekt verbunden – dies leistet, solange nicht massiv eingegriffen wird, einen Beitrag zu einem >stabilen Gleichgewichtohneohne Kühleffekt<, direkt in die Atmosphäre injeziert. Dies erhöht, wie gesagt, zwar nur im Promillebereich/a, aber eben schleichend und auf Dauer, die latente Energie der Atmosphäre, die sie gerne wieder loswerden will. U.a. äussert sich diese Verschiebung des Energiegleichgewichts der Atmosphäre m.M. nach auch in der langsamen Zunahme von lokalen Wetterextremen, Starkgewittern, Windhosen, Tornados, Hurrikans, Willy-Willys, Taifune, Zyklone etc.. Und erhöhte Feuchtigkeit über dem normalen Gleichgewicht zwischen der Verdunstungskälte und resultierender Kondensationswärme macht sich halt auch in der erhöhten Schmelzrate der Gletscher und Polkappen bemerkbar. Und das eben so, dass 1 kg zusätzlich kondensierender Wasserdampf aus der Atmosphäre, gleich 6,7 kg zusätzlich Eis schmelzen kann – von Nix kommt halt Nix!
    Dieser (auch IR-aktive) direkt injezierte zusätzliche Wasserdampf tut also noch sein übriges (wirkt also additiv) zum sowieso allgemeinen Anstieg des CO2.