Arktis wärmer – bei uns kälter?

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Warme Arktis schickt kalte Luftmassen nach Süden

Unbestreitbar nehmen mit fortschreitendem Klimawandel Extemwetter-Ereignisse zu. Das könnte auch Kältewellen einschließen – dafür bietet jedenfalls eine eben im Bulletin of the American Meteorological Society veröffentlichte Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung weitere Belege.

Trotz der Erderwärmung waren nämlich jüngst einige Winter in Europa und Asien ungewöhnlich kalt. Und das obwohl sich die Arktis deutlich erwärmt hat. Die Potsdamer Forscher  haben dieses scheinbar paradoxe Phänomen untersucht und deutliche Belege für eine schon länger kursierende Theorie gefunden: Als die Arktis wärmer zu werden begann, schwächten sich Höhenwinde rund um die Polregion (Polarwirbel) ab. Diese Winde wirkten für die kalten Luftmassen im Norden bisher wie Barrieren. Je schwächer sie allerdings wehen, desto eher kann es zu massiven Kaltlufteinbrüchen nach Süden kommen.

Wenn also die starken um die Arktis kreisenden Winde nachlassen, kann kalte Polarluft entweichen und extreme Winter auf Teilen der Nordhalbkugel auslösen. Die PIK-Studie kommt zu dem Schluss, dass diese Schwächephasen über die letzten vier Jahrzehnte an Dauer zugenommen haben und in Verbindung mit kalten Wintern in Russland und Europa gebracht werden können. Zum ersten Mal zeigen Wissenschaftler, dass die Veränderung der Winde hoch oben in der Stratosphäre maßgeblich zu den beobachteten Winterkältetrends im Norden Europas und Asiens beigetragen hat. Während der Einfluss der sich im Klimawandel erwärmenden Arktis auf die übrige Welt noch Gegenstand intensiver Forschung ist, wird klar, dass Veränderungen der Arktis das Wetter in weiten Teilen der Nordhalbkugel beeinflussen.

„Im Winter ist die eiskalte arktische Luft normalerweise von starken, den Nordpol umkreisenden Winden mehrere zehntausend Meter hoch in der Atmosphäre eingeschlossen“, sagt Marlene Kretschmer vom PIK, leitende Autorin der Studie. „Wir fanden heraus, dass es bei diesem Polarwirbel in der Stratosphäre einen Wandel zu länger anhaltenden Schwächezuständen gibt. Das erlaubt kalter Luft, aus dem Bereich der Arktis auszubrechen und Russland und Europa mit Kälte-Extremen zu bedrohen. Tatsächlich erklärt dies die meisten beobachteten Kälteextreme in den eurasischen Wintern seit 1990.“

Warme Arktis, kalte Kontinente

Trotz der Erderwärmung wurde in einigen Regionen wie etwa Westsibirien gar insgesamt ein Abwärtstrend der Wintertemperaturen beobachtet. Im krassen Gegensatz dazu hat sich die Arktis rapide erwärmt. Paradoxerweise stehen die beiden Phänomene wahrscheinlich im Zusammenhang miteinander: Wenn das Meereis nördlich von Skandinavien und Russland schmilzt, gibt der freigelegte Ozean mehr Wärme in die Luft ab. Das wiederum beeinflusst die Atmosphäre bis zu 30 Kilometer hoch in der Stratosphäre und bringt dadurch die Polarwinde durcheinander. Eine Abschwächung der Höhenwinde, welche die Arktis umkreisen, begünstigt dann Kältewellen in den mittleren Breiten. Vorherige Arbeiten von Kretschmer und anderen Wissenschaftlern konnten den kausalen Zusammenhang in Beobachtungsdaten nachweisen, und diese Erkenntnis wird auch von mehreren Computersimulationsstudien unterstützt.

„Unsere neusten Ergebnisse bestätigen nicht nur den Zusammenhang zwischen schwachen Polarwinden und rauem Winterwetter, sondern auch wie sehr die beobachteten Kälteeinbrüche in Regionen wie Russland und Skandinavien von der Schwächung der Höhenwinde abhängen – nämlich sehr stark“, sagt Co-Autor Judah Cohen vom Atmospheric and Environmental Research/Massachusetts Institute of Technology (USA). „Verschiedenste Wetterextreme nehmen mit dem Klimawandel zu, und unsere Studie bietet weitere Belege, dass dies auch Kältewellen einschließen kann – was eine unangenehme Überraschung für diese Regionen ist.“ Die Auswirkungen sind in Asien und Europa stärker als in den USA.

„Es ist sehr wichtig zu verstehen, wie die Erderwärmung die Zirkulationsmuster in der Atmosphäre  beeinflusst“, sagt Co-Autor Dim Coumou von der Vrije Universiteit Amsterdam in den Niederlanden. „Veränderungen des Jetstreams können abrupte und überraschende Störungen verursachen, an die sich die Gesellschaft anpassen muss. Die Unsicherheiten sind ziemlich groß, aber die Erderwärmung stellt ein klares Risiko dar angesichts ihres Potenzials, diese großen Luftströmungen zu stören, die unser Wetter bestimmen – einschließlich möglicherweise verheerender Extreme.“

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