Kälteeinbruch ab 24.04.2016

Grossräumige Verteilung der Luftmassen (Temperatur in rund 1400 m Höhe) und steuernde Druckgebilde am Montag, 25.04.2016

Grossräumige Verteilung der Luftmassen (Temperatur in rund 1400 m Höhe) und steuernde Druckgebilde am Montag, 25.04.2016

Den guten alten Mr. Murphy kennt wahrscheinlich jeder. Das Wetter als chaotisches System hält bestimmt wenig von seinem Gesetz, und trotzdem bahnt sich derzeit in der unglaublich aufgeheizten nördlichen Hemisphäre die unglaublich unwahrscheinliche Variante an, dass genau der kleine Rest kältester Polarluft, die irgendwo im Hohen Norden noch herumlungert, auf dem direktesten Weg nach Mitteleuropa findet. Dies wohlverstanden nach einem bisher sehr milden April, in dem die Natur weit fortgeschritten ist. Wenn die aktuellen Prognosen so eintreffen, dürften in Mitteleuropa einige Rekorde purzeln, die mindestens seit dem April 1991, womöglich aber sogar seit 1959 Bestand haben. Dies sowohl was die späteste Schneedecke in tiefen Lagen, als auch die tiefsten Temperaturen in einem letzten Aprildrittel betreffen. Aber schön der Reihe nach…

Über dem Nordatlantik baut sich in diesen Tagen ein umfangreiches, blockierendes Hochdruckgebiet auf. Gestützt wird es durch die warme Südströmung aus den Subtropen bis an die Westküste Grönlands auf der Vorderseite eines kalten Trogs über Ostkanada. An der Ostflanke des Hochs stellt sich eine markante Nordströmung ein, welche die noch vohandene Polarluft im Nordosten Grönlands anzapft:

Abweichung der aktuellen Lufttemperatur 2 m über Grund zur Klimanorm. Quelle: karstenhaustein.com

Abweichung der aktuellen Lufttemperatur 2 m über Grund zur Klimanorm. Quelle: karstenhaustein.com

Weite Teile der Arktis sind seit Monaten extrem warm, einzig im Bereich von Nordkanada bis Nordgrönland hat sich noch ein hartnäckiger Rest sehr kalter Luft halten können. Es gäbe viele Möglichkeiten und Wege, wie diese Arktikluft nach Süden ausbrechen könnte. Bei einem normal aktiven Atlantik würde diese Luftmasse zum Beispiel in einem weiten Bogen über den milden Atlantik geführt und Europa als gemässigte Polarluft aus Westen erreichen. Im April erreicht aber die Tiefdruckaktivität im Nordatlantik das im Jahresverlauf statistische Minimum. Nistet sich nun genau dort ein Hochdruckgebiet ein (und nicht etwa etwas weiter westlich oder östlich) nimmt die arktische Luftmasse den direkten Weg über das europäische Nordmeer und die Nordsee zu uns. Folgende Karte zeigt uns, dass der Atlantik an der Ostküste Grönlands derzeit noch vereist ist, und sich eine Zunge kalten Wassers östlich von Island nach Südosten erstreckt:

20160420-3Interessanterweise nimmt das Luftpaket, das am Montag in der Schweiz eintreffen soll, genau den Weg über das Gebiet mit den tiefsten Wassertemperaturen, und kann somit kaum erwärmt werden:

20160420-4Massgeblich für das, was bei uns am Montag am Boden eintrifft, ist die rote Spur. Sie liegt während des ganzen Wegs während einer Woche direkt auf Meereshöhe, könnte also theoretisch Energie vom Atlantik aufnehmen. Bei genauerem Hinschauen erkennt man aber, dass das Luftpaket beschleunigt und der Weg über die wärmere Nordsee in nur gerade 48 Stunden zurückgelegt wird. Die Karte mit den Wassertemperaturen zeigt uns, dass es keinen besseren als den prognostizierten Weg für die kalte Luftmasse gibt, um möglichst wenig Wärme vom Meer aufzunehmen. Auf der Temperaturkarte von Samstagabend erkennt man sehr gut, wie sich die Kaltluftzunge über das Nordmeer nach Süden voran arbeitet:

20160420-5 So viel also zu Murphys Gesetz. Wenden wir uns nun den Auswirkungen auf Mitteleuropa zu. Die Karte mit den Abweichungen der Lufttemperatur in 2 m Höhe gegenüber dem langjährigen Mittel für Montag zeigt ein schon lange nicht mehr gesehenes Bild:

20160420-6Im südlichen Mitteleuropa werden Abweichungen von 8 bis 12 Grad zur jahreszeitlichen Norm berechnet. Dargestellt sind auch die Windströmungen in rund 1400 m Höhe, was den Weg der kalten Luftmasse bis zu uns noch mal verdeutlicht.

Interessant ist auch die relative Einigkeit der Ensemble-Läufe betreffend dieses Kaltlufteinbruchs, was uns bereits vier bis fünf Tage vor dem Ereignis eine ziemlich gesicherte Prognose ermöglicht:

Ensemble-Prognosen für den Gitterpunkt im zentralen Schweizer Mittelland

Ensemble-Prognosen für den Gitterpunkt im zentralen Schweizer Mittelland

Demnach erreicht uns die kalte Luft in der Nacht auf Sonntag, die Schneefallgrenze sinkt hier bereits bis in tiefe Lagen (im Mittel um 600 m, bei intensivem Niederschlag wahrscheinlich tiefer). Bedingt durch den schon recht hohen Sonnenstand und diffuse Strahlung dürfte der Schnee am Montag tagsüber unterhalb von 600 m kaum liegenbleiben. Sollten die Niederschläge im Nordstau der Alpen aber noch bis weit in den Montagabend anhalten, ist eine dünne Schneedecke auch im Flachland nicht auszuschliessen. Nach jetzigem Fahrplan (der allerdings im Detail noch etwas ändern kann) erreicht uns in der Nacht auf Dienstag trockenere Luft, sodass es verbreitet aufklart. Also ist mit den tiefsten Temperaturen dieses Kälteeinbruchs am Dienstagmorgen zu rechnen. Empfindliche Fröste bis zu -5 Grad sind in windgeschützten Lagen des Flachlands durchaus im Bereich des Möglichen, in höheren Lagen sind auch zweistellige Minuswerte wahrscheinlich.

Wie die Ensemble-Kurven zeigen, erholt sich die Temperatur in der Folge nur langsam. Werte um die jahreszeitliche Norm sind wohl erst zum Wochenende bzw. Monatswechsel zu erwarten. Da diese Blockadelagen im Frühling eine hohe Erhaltungsneigung aufweisen, ist mit weiteren Kälterückfällen auch im Mai zu rechnen. Aufgrund des steigenden Sonnenstands sind derart extreme Werte wie jetzt gezeigt dann aber nicht mehr möglich.

Mit Schweizer Schneekanonen gegen den Klimaschock

Wetterlage für den kommenden Freitag, Quelle: ecmwf.int. Speziell markiert ist das Grönlandhoch und die NE-Strömung auf dessen SE-Flanke, welche eisige Luftmassen bis nach Spanien verfrachtet.

Klimaforscher wissen es schon längst: Das garstige Winterwetter in diesem Frühjahr in weiten Teilen Europas hat seinen Ursprung im schmelzenden Polareis, siehe den Link am Schluss dieses Artikels. Eine eisfreie Nordsee führt zu einem stabilen Grönlandhoch, auf dessen SE-Flanke eisige Sibirienluft aus Nordrussland nach Europa verfrachtet wird. (Beispiel: Vorhersagekarte des ECMWF-Modells für den kommenden Freitag, siehe Grafik) Die Luft ist nicht nur kalt, sondern auch feuchtneblig-trüb, die Sonne verschwindet während Wochen und Monaten hinter schadstoffbeladenen Stratuswolken. Diese Wetterlage wird in Zukunft nicht mehr die Ausnahme, sondern die Regel werden. Die Folgen kann man sich leicht ausdenken. Ein riesiger Energieverbrauch einer depressiven und krankheitsanfälligen Bevölkerung wird auf uns zukommen. Ein höchst unappetitilicher und wirtschaftskillender Alptraum für unsere Zukunft in Zentraleuropa. Profitieren werden die im Süden angrenzenden Subtropenregionen: das Mittelmeer und die Sahara. Die nach Süden abgedrängte Westwinddrift wird diesen Regionen abwechslungsreichere und vor allem niederschlagsreichere Witterung bescheren. Politwissenschaftler sehen bereits riesige Auswanderungsströme in Richtung Süden auf uns zukommen. Die daraus entstehenden Konflikte sind vorprogrammiert, die Hunnen lassen grüssen.

Aufhalten liesse sich dieses Szenario nur, wenn es gelänge, das Schmelzen des Polareises im Sommer zu verlangsamen. Genau da kommen nun die Schweizer Schneekanonen ins Spiel, welche im geschilderten kalt-feuchten Zukunftsszenario eh nicht mehr gebraucht werden. Die Idee ist, die Schneekanonen auf dem Polareis oder auf Schiffen am Eisrand zu positionieren und die Eisoberfläche zu beschneien. Damit hätte man gleich den Fünfer und das Weggli im Sack:
– man würde mit dem Kunstschnee langfristig eine grössere Eismasse generieren.
– der Kunstschnee wäre weiss (im Gegensatz zu der aerosolverschmutzten natürlichen Schnee-/Eisoberfläche), das Sonnenlicht würde reflektiert, und die Oberfläche würde langsamer schmelzen.

Berechnungen von namhaften ETH-/UNI-Instituten haben gezeigt, das nur schon das Beschneien des Eisrandes den Schmelzprozess so stark aufhalten kann, dass innert weniger Jahre der Eiszustand der Nordsee des letzten Jahrhunderts wiederhergestellt werden könnte. Um die Berechnungen durch Experimente bestätigen zu können, werden ab heute Ostermontag Beschneiungsexperimente mit Schneekanonen auf noch zugefrorenen Schweizer Bergseen durchgeführt. Diese Versuche werden sich die kommenden Monate hinziehen. Dabei wird jeweils nur ein Teil eines Sees beschneit, um dann Vergleiche von beschneiten und nicht beschneiten Seeflächen durchführen zu können.

Eine Gruppe von interessierten Wissenschaftlern und Politikern aus Dänemark und Grönland wird heute den Start der Versuche im Engadin mitverfolgen. Die Details werden geheimgehalten, da zu grosse Besucherstöme die Ergebnisse verfälschen können. Wir verfügen aber über einige von den Behörden genehmigten Zulassungslizenzen, welche wir bei Bedarf an Interessenten abgeben können.

Offen bleibt die Frage, ob die Schneekanonen mit dem Salzwasser des Meeres zurecht kommen. Unter Umständen sind grössere Modifikationen an der Technologie der Schneekanonen unumgänglich. Ein entspr. Forschungsprojekt ist in Vorbereitung und soll nach den Versuchen in diesem Frühjahr an die zuständige EU-Kommission eingereicht werden. So oder so wird es einige Jahre brauchen, bis die Technik für den operativen Grosseinsatz bereitsteht. Hoffentlich ist es dann nicht zu spät.

Blog-Artikel von Stefan Rahmstorf zum Thema ‚Eisschmelze und kaltes Wetter‘

Mildwinter = kalter Spätwinter – ein Widerspruch?

Grosswetterlage über Europa am 4. Februar 2012

Grosswetterlage über Europa am 4. Februar 2012

In der Nacht auf den 4. Februar sind im Schweizer Mittelland vielerorts die tiefsten Temperaturen seit 1987 gemessen worden. Manche Stationen tauchten unter -20 Grad, selbst in den grösseren Städten wurden zwischen -15 und -19 Grad gemessen. Das mag nach dem bisherigen Mildwinter erstaunen, jedoch nur auf den ersten Blick.

Was genau ist geschehen? Bis Mitte Januar hatte das Westwindregime mit milden atlantischen Luftmassen ganz Europa fest im Griff und nichts deutete darauf hin, dass dies in diesem Winter noch ändern könnte. Denn sämtliche Parameter für eine Fortsetzung des Mildwinters waren gegeben, und eigentlich sind sie auch heute noch vorhanden. Einerseits ist dies die positive Temperaturanomalie über weiten Teilen des Nordatlantiks, wie sie die aktuelle Karte zeigt:

Abweichung der Wassertemperatur gegenüber dem Klimamittel (Quelle: NOAA)

Abweichung der Wassertemperatur gegenüber dem Klimamittel (Quelle: NOAA)

Weiter fällt der extreme Temperaturgegensatz der Wasseroberfläche vor der Ostküste Nordamerikas auf. Diese ist sozusagen der Antrieb für die Produktion immer neuer Tiefdruckgebiete über dem Atlantik, was wiederum ein Garant für milde Westwinde bis nach Europa sein sollte. So zeigt denn auch der Index der Nordatlantischen Oszillation (NAO) weiterhin positive Werte an (Erklärungen dazu siehe Blogbeitrag vom 10. Dezember 2011):

NOA-Index, Messwerte und Prognose für Februar (Quelle: NOAA)

NOA-Index, Messwerte und Prognose für Februar (Quelle: NOAA)

Bei solchen Grosswetterlagen könnte man mit grosser Wahrscheinlichkeit auf die Fortsetzung des Mildwinters wetten, doch gibt es einen unberechenbaren Spielverderber: den sibirischen Kaltluftkörper. Dieser bildet sich in jedem Winter über der Nordhälfte der Eurasischen Kontinentalmasse aus, bedingt durch die langen Nächte und den geringen maritimen Einfluss. Er wächst im Lauf des Winters immer mehr an, bis im März die tägliche Sonneneinstrahlung die nächtliche Auskühlung wieder übersteigt und die Luftmasse über dem Kontinent allmählich durch die Sonne erwärmt wird. Die grösste Mächtigkeit erreicht dieser Kaltluftkörper somit erst in der zweiten Winterhälfte.

Da kalte Luft schwerer ist und eine grössere Dichte aufweist als Warmluft, kann man sich diesen Kaltluftkörper in etwa vorstellen wie zähflüssigen Honig: Von oben tropft immer mehr nach und am Boden breitet sich die klebrige Masse langsam in alle Richtungen aus. Dies erklärt die Bildung eines kräftigen Hochdruckgebietes am Boden, während in der Höhe eigentlich tiefer Luftdruck herrscht (gut zu sehen auf der Titelbildkarte). Das Höhentief saugt laufend neue Luft an, die sich über dem Kontinent in der Polarnacht extrem abkühlt, zu Boden sinkt und so den immerwährenden Nachschub an neuer Kaltluft gewährleistet. Erleidet nun die nach Europa gerichtete Westwinddrift über dem Atlantik einen Schwächeanfall wie dies Ende Januar (siehe NAO-Verlauf) der Fall war, hat der kalte „Honig“ leichtes Spiel und überflutet Europa von Nordosten her. Die leichtere Warmluft aus Westen prallt auf dieser zähen Masse auf und kann nur nach Norden oder nach Süden ausweichen. Derzeit tut sie dies eher Richtung Norden, so weisen z.B. Island und Spitzbergen aktuell für die Jahreszeit deutlich zu milde Werte auf.

Ein Kälteeinbruch nach einem milden Winterbeginn ist somit nie auszuschliessen, die Voraussetzungen dafür liefern ganz einfach die klimatischen Voraussetzungen Europas zwischen einem sehr milden Ozean (Golfstrom) und einem extrem kalten Kontinent. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Mildwinter in einen kalten Spätwinter kippt, liegt bei etwa 50 %. Die Auswertung der Winterverläufe der letzten 30 Jahre zeigt, dass im Schnitt jeder 4. Winter ein ähnliches Muster aufweist:
– 2004/05: mild bis Mitte Januar, extrem kalt Ende Februar bis Anfang März
– 2002/03: extrem mild bis Anfang Januar, zwei Kälteperioden Mitte Januar und Mitte Februar
– 1992/93: der erste Schnee des Winters fällt erst Ende Februar mit einem Kaltlufteinbruch aus Osten
– 1990/91: mild bis Mitte Januar, extrem kalt Ende Januar bis Mitte Februar
– 1987/88: extrem mild bis Mitte Februar, Kälte Ende Februar bis Anfang März
– 1985/86: mild bis Ende Januar, extrem kalt im ganzen Februar bis Anfang März
– 1982/83: eigentliche Winterkälte trat fast ausschliesslich im Februar auf

Wie geht es nun weiter? So wie man auch den Honig nur schwer vom Brot blasen kann, genau so wird die durchaus vorhandene Westwinddrift Mühe haben, die bodennahe Kaltluft auszuräumen. Zumal aus Osten der Kältenachschub noch mindestens eine Woche anhält. Wahrscheinlich ist danach eine rasche Erwärmung in der Höhe, während es in den Niederungen nur zaghaft in Richtung durchschnittliche Wintertemperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt geht.

Westlagen-Winter?

Abweichung der Wassertemperatur im Nordatlantik Ende November (Quelle: NOAA)

Abweichung der Wassertemperatur im Nordatlantik Ende November (Quelle: NOAA)

Mit dem Monat Dezember hat sich nicht nur der meteorologische Winter eingestellt, fast gleichzeitig stellte sich die Grosswetterlage über dem Nordatlantik und Europa grundlegend um. Eine kräftige Westströmung hat die Regie über unser Wetter übernommen und bringt nicht nur Stürme, sondern auch viel Niederschlag und für die Jahreszeit deutlich zu milde Temperaturen. Lässt sich daraus ableiten, wie der Winter 2011/2012 generell verlaufen wird?

Die sehr lange und ausgeprägte Hochdrucklage über Europa im Herbst war auf einen negativen Index der Nordatlantischen Oszillation (NAO) zurückzuführen. Der NAO-Index drückt vereinfacht gesagt das Verhältnis zwischen Islandtief und Azorenhoch aus. Sind die Gegensätze zwischen den beiden Druckgebilden ausgeprägt, wird der NAO-Index positiv, sind die Druckzentren verschoben oder schwach ausgebildet, spricht man von einem negativen NAO-Index. Bei deutlich positiven NAO-Index-Lagen ist die vom Nordatlantik nach Europa gerichtete Westströmung stark ausgeprägt, bei negativem Index ist die Westströmung schwach, dann herrschen über dem Kontinent häufig Nord-, Süd- oder gar Ostlagen, sowie längere windschwache Hochdrucklagen, wie wir dies im vergangenen Herbst erlebt haben.

NAO-Index, Messwerte und Prognose für Dezember (Quelle: NOAA)

NAO-Index, Messwerte und Prognose für Dezember (Quelle: NOAA)

Einiges deutet darauf hin, dass sich nun eine längere NAO+ Lage einstellt:
– die Wassertemperatur an den Küsten Westeuropas weicht positiv zur jahreszeitlichen Norm ab
– die Wassertemperatur vor der Südostküste Grönlands bis zum zentralen Nordatlantik ist eher kühl
– der subtropische Atlantik vor der Ostküste der USA ist eher zu warm

Eine solche Verteilung der Wassertemperaturen fördert oft über längere Zeit die Entstehung von Höhentiefs (Trögen) über dem zentralen Nordatlantik, woraus immer wieder kräftige Sturmtiefs resultieren. Diese sorgen für die ausgprägte Westströmung, begleitet von zu hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchte, also überdurchschnittlichen Niederschlägen. Die Konstellation lässt einen milden und zu nassen Winter in der Nordhälfte Europas erwarten, während im Mittelmeerraum ein durchschnittlicher bis leicht zu kühler und zu trockener Winter ansteht. Die Grenze bildet der Alpenbogen, entsprechend wird ein solcher Winter an der Alpennordseite zu nass und nur in hohen Lagen schneereich ausfallen, während an der Alpensüdseite Schnee wahrscheinlich zu einem seltenen Gut werden dürfte.

Das Langfristmodell des amerikanischen Wetterdienstes hat diesem Umstand bereits Rechnung getragen (links die Temperaturabweichung, rechts die Niederschlagsabweichung zum Klimamittel):

CFS Langfristprognose Dez-Feb (Quelle: NOAA)

CFS Langfristprognose Dez-Feb (Quelle: NOAA)