Stefan Kämpfe
In diesem Beitrag sollen die Häufigkeitsverhältnisse der Großwetterlagen, welche unsere Temperaturen und Niederschläge maßgeblich beeinflussen, in Bezug auf den bisherigen Verlauf des Jahres 2018 näher beleuchtet werden. Welche möglichen Ursachen könnten deren wechselnde Häufigkeiten beeinflussen?
Bislang wenige Südwestlagen 2018 – endet das aktuelle Zeitalter der Südwestlagen?
Südwestlagen (SWA und SWZ nach der von HESS/BREZOWSKY erarbeiteten Klassifikation der Großwetterlagen) gehörten ursprünglich nicht zu den besonders häufigen Lagen im Jahresverlauf. Im Mittel 1881 bis 2017 traten sie an lediglich 19 Tagen im Jahr auf; doch ab der Mitte des 20. Jahrhunderts nahm deren Häufigkeit merklich zu; außerdem zeigt sich ein Gleichklang mit dem Verlauf der AMO (AMO = Atlantische Mehrzehnjährige Oszillation, ein Index für die gemittelten Meeresoberflächentemperaturen im zentralen Nordatlantik):
Im Jahr 2018 gibt es hinsichtlich der Großwetterlagenhäufigkeiten also eine erste Besonderheit- Südwestlagen waren bislang, im Einklang mit etwas niedrigeren AMO- Werten als in den Vorjahren, sehr selten. Ob das schon das Ende der aktuellen AMO- Warmphase und damit vermutlich auch das Ende der besonders warmen Jahre in Deutschland ist, kann nicht mit Sicherheit vorhergesagt werden.
Ungewöhnlich rascher Temperaturanstieg im Frühjahr 2018- warum?
Zwischen März und April sind die Lufttemperaturen, hier dargestellt am Beispiel der täglichen Maximum-Werte für den Flughafen Erfurt/Weimar, ungewöhnlich rasch gestiegen – um mehr als 30 Grad in etwa 4 Wochen:
Die Großwetterlagenhäufigkeiten wirken mit Ausnahme der fast stets erwärmenden Südwestlagen im Jahresverlauf sehr unterschiedlich auf das Temperaturverhalten. Für die enorme Kälte im Spätwinter und die große Hitze und Trockenheit ab Mitte April sind nämlich ganz ähnliche Wetterlagen verantwortlich – so genannte Ostwetterlagen, die sich oft durch ein markantes Hochdruckgebiet über Nordeuropa auszeichnen und die ab Ende Februar 2018 sehr häufig aufgetreten sind. Zwei Wetterkartenbeispiele mögen das verdeutlichen:
Im Folgenden soll einmal der von den Witterungsanomalien betroffene Zeitabschnitt (ab Februar) näher betrachtet werden, soweit die Daten vorliegen. Langfristig zeigt sich da die auch im Gesamtjahr und zu allen Jahreszeiten eingetretene Deutschland- Erwärmung; aber wie sah es in den letzten 30 Jahren aus?
Aber so richtig spannend wird es erst, wenn man diesen Zeitraum splittet – in einen Zeitraum für den Vorfrühling (Februar und März) und in einen für den Frühling/Frühsommer (April bis Juni):
Der erstaunte Leser mag sich nun fragen, ob CO2 mal abkühlend oder mal erwärmend wirkt – naheliegender ist eine Betrachtung der Häufigkeitsverhältnisse der Großwetterlagen. Im Februar/März wirken Westlagen noch stark erwärmend, alle meridionalen Lagen, besonders die mit nördlichem und östlichem Strömungsanteil, aber stark kühlend. Ihre langfristige Häufigkeitsentwicklung zeigt die nächste Grafik:
Im Zeitraum mit starker Erwärmung (April bis Juni) wurden langfristig alle Großwetterlagen mit südlichem Strömungsanteil und Zentralhochlagen markant häufiger, welche stark erwärmend wirken; für die letzten 30 Jahre bietet sich ein Blick auf die Objektive Wetterlagenklassifikation des DWD an:
Der Mai 2018 erzielte mit 25 Tagen des Großwettertyps Ost einen neuen Häufigkeitsrekord; die „alten“ Rekordhalter 1911 und 1936 mit je 23 Tagen wurden abgelöst; mit 13,2 und 12,4°C waren jene aber viel kühler, als der 2018er Mai mit 16°C. Damals „fehlte“ der südliche Strömungsanteil völlig (1911), während er 1936 an nur 5 Tagen vertreten war, trat er 2018 an 12 Tagen auf; darunter an 9 Tagen mit sehr warmem Südostwetter. Außerdem war der Mai 2018 sehr sonnenscheinreich. Im Juli 2018 setzte sich die sehr warme Witterung fort; auch hier nahm die Häufigkeit südlicher und zentraler Hochdruckwetterlagen im Einklang mit der Sonnenscheindauer sowohl kurz- als auch langfristig stark zu. Im Juli 2018 fällt außerdem die sehr geringe Zahl der Westlagen insgesamt und besonders der mit zyklonalem Anteil auf; diese korreliert aber sehr stark mit den Juli-Temperaturen in Deutschland; was den recht warmen Juli 2018 erklärt:
Beeinflusst die Sonnenaktivität die Großwetterlagen-Häufigkeiten?
Leider stehen für langfristige Analysen nur die beobachteten Anzahlen der Sonnenflecken zur Verfügung, welche die Sonnenaktivität nur sehr grob abbilden. Damit lassen sich die Schwankungen der Häufigkeitsverhältnisse der Großwetterlagen nur in wenigen Fällen signifikant erklären; zum Beispiel treten im Jahresmittel tendenziell mehr Großwetterlagen mit nördlichem Strömungsanteil in Phasen mit geringerer Sonnenaktivität auf:
Für die ungewöhnliche Häufung der Ostwetterlagen zwischen Februar und Juni 2018 bedarf es einer anderen Erklärung. Hierfür bietet sich der Zonalwind in der mittleren Troposphäre (Höhe der 500hPa- Druckfläche) an. Der Zonalwind ist der breitenkreisparallele Teil des Windvektors, meist in m/s angegeben, wobei positive Werte für West- und negative für Ostwind stehen. Die Werte sind seit 1948 monatsweise verfügbar und lassen wichtige Rückschlüsse auf die Intensität der in unseren Breiten dominierenden Westströmung zu; je höher positiv sie sind, desto intensiver ist die Westströmung. Auf den Westlagen- dominierten Januar 2018 traf das noch zu, doch seit Februar sind sie markant unterdurchschnittlich; im Mai waren sie gar negativ, was seit Aufzeichnungsbeginn nur noch 1980 beobachtet wurde; auch der damalige Mai wies überdurchschnittlich viele Ostwetterlagen auf. Doch während damals zum Sommer ein rascher Umschwung auf West mit deutlicher Geschwindigkeitszunahme erfolgte, blieben die Werte in diesem Jahr auch in den Folgemonaten unterdurchschnittlich. Betrachtet man das Zonalwindmittel seit 1948 für den Zeitraum Februar bis Juni, so zeigt sich eine recht gute Übereinstimmung mit dem Verlauf der Sonnenfleckenhäufigkeiten, bedingt auch mit der AMO:
Während der letzten dreißig Jahre nahm das Zonalwindmittel deutlich ab:
Auch im Juli 2018 änderte sich an diesen zu schwachen Zonalwinden nichts; und die schwächelnde Westströmung ließ Mittel- und Nordeuropa weiter unter Hitze und Dürre stöhnen.
Weitere mögliche Ursachen der bisherigen Witterungsanomalien 2018
Die Meeresoberflächentemperaturen beeinflussen die Zirkulationsverhältnisse über Europa in vielfältiger Weise; die AMO fand schon Erwähnung. Recht ungewöhnlich war die Wassertemperaturverteilung im Nordatlantik ab Mai; stellvertretend für einen längeren Zeitraum, sei hier die Situation von Mitte Mai gezeigt:
Als weitere Ursache kommt die QBO in Betracht. Die quasi-zweijährige Schwingung (kurz: QBO vom englischen „quasi-biennial oscillation“), auch quasi-biennale Oszillation, ist eine quasi-periodische atmosphärische Welle des zonalen Windes in der äquatorialen Stratosphäre der Erde. Näheres dazu hier bei Wikipedia. Die aktuelle, diesmal besonders stark ausgeprägte Ostwind-Phase der QBO könnte bis in tiefere Atmosphärenschichten wirken, für den frühzeitigen Zusammenbruch des Polarwirbels mitverantwortlich sein und die Zonalzirkulation in der mittleren Troposphäre schwächen. Eindeutige, statistische Zusammenhänge zwischen QBO und den Wetterlagenhäufigkeiten fehlen jedoch; lediglich zur Häufigkeit der XX-Lagen zeigt sich eine schwache, negative Korrelation; in Negativphasen der QBO scheinen diese unbestimmten Wetterlagen häufiger aufzutreten, so, wie auch 2018 (folgende Grafik):
Und schließlich muss noch ein Blick auf die momentan geringe Ausdehnung des Arktis- Meereises geworfen werden. Dieses ist, entgegen den alarmistischen Prognosen mancher „Klimaforscher“ jedoch nicht im Sommer verschwunden und macht auch 2018 keine Anstalten, dies zu tun. Aber seine Ausdehnung beeinflusst die Stärke des Temperaturgefälles zwischen niederen und hohen Breiten und damit die Zirkulationsverhältnisse. Nennenswerte Zusammenhänge fanden sich in der ersten Jahreshälfte allerdings nur für den April:
Etwas deutlichere Zusammenhänge zeigten sich für den Herbst, besonders hinsichtlich der Schwächung der Westlagen. Dies gilt sowohl für die Häufigkeit der Westwetterlagen nach der Objektiven, besonders aber für die von HESS/BREZOWSKY verwendeten subjektiven Großwetterlagenklassifikation:
Deutet sich also ein zu Extremwetter neigender, an Westlagen armer Herbst 2018 an? Für sichere Prognosen ist der gefundene Zusammenhang leider zu unsicher.
Zusammenfassung: Zwischen dem Spätwinter und dem Sommer 2018 kam es zu schweren, so nur selten auftretenden Zirkulationsstörungen über Europa. Diese äußerten sich in einem kalten Spätwinter, einem sehr warmen Frühling/Sommer und einer anhaltenden Dürre in Teilen Deutschlands, einhergehend mit einer stark überdurchschnittlichen Sonnenscheindauer. Herausragend war der fast nur von Ostwetterlagen dominierte Mai; doch auch in allen anderen Monaten waren die zyklonalen Westwetterlagen seltener als normal. Als Ursachen deuten sich die abklingende AMO- Warmphase, die sehr geringe Sonnenaktivität, eine Anomalie der Wassertemperaturverteilung im Nordatlantik und die geringe Ausdehnung des Arktischen Meereises an. Wie lange diese Zirkulationsstörungen noch anhalten, ist nicht sicher vorhersagbar; doch sind sie im Zuge der weiterhin geringen Sonnenaktivität in naher Zukunft wohl häufiger zu erwarten.
Stefan Kämpfe, Diplomagraringenieur, unabhängiger Natur- und Klimaforscher
Viele Faktoren, viele Korrelationen, viele Erklärungen. Aber gibt es auch eine Kausalität? Man weiß es nicht. Sicher ist nur, dass jetzt wieder, wie beim “Jahrhundertsommer“ 2003, die Klimaauguren aus den Kellern kriechen und orakeln, der Mensch ist schuld und so was gibt’s jetzt immer öfter und es könnte noch viel schlimmer kommen. Der gute Mojib Latif recycelt schon seine Kommentare von 2003. Und am Ende ist der nächste Sommer in Deutschland wieder genau so kalt und verregnet wie meistens. Ich genieße jetzt erst mal das tolle Wetter und spare mir die Fahrt in den Süden.
Herr Metzger, korrekt beobachtet. Der Sommer 2003 war heiß und auf der gleichen Wetterlage wie aktuell zurück zu führen. Danke für Ihre Einschätzung.
@ Klaus Metzger
„Viele Faktoren, viele Korrelationen, viele Erklärungen. Aber gibt es auch eine Kausalität? Man weiß es nicht.“
Sehr geehrter Herr Metzger,
Kausalitäten gibt es. Die AMO führt zu verstärkter Tiefdrucktätigkeit im Nordatlantik; auf der Vorderseite der Tiefs gibt es mehr SW- Lagen in Mitteleuropa. Die Sonnenaktivität beeinflusst, hauptsächlich über Solarmagnetismus, „Sonnenwind“, UV- und Röntgenstrahlung, die Temperaturverhältnisse in den oberen Atmosphärenschichten (Ionosphäre bis Stratosphäre) und über den SVENSMARK- Effekt die Aerosol- und Wolkenbildung. Die QBO hat über Rückkopplungseffekte Auswirkungen auf tiefere Luftschichten, und bei geringer Ausdehnung des Arktis- Meereises ist es in der Arktis wärmer, so dass das Temperaturgefälle zwischen niederen und hohen Breiten abnimmt, was die Zonalzirkulation ebenfalls schwächt. In diesem Unglücksjahr 2018 kamen alle Faktoren zusammen: Geringe Sonnenaktivität, fallende, aber insgesamt noch relativ hohe AMO- Werte bei einer außergewöhnlichen Wassertemperatur- Anomalieverteilung, wenig Arktiseis und eine sehr markante QBO- Ostwindphase. Freilich kann man in der Klimatologie mit ihren komplexen Zusammenhängen nicht erwarten, DIE EINE Ursache zu finden, welche alles mit hoher Signifikanz erklärt; und auf allen genannten Feldern besteht noch erheblicher Forschungsbedarf.
Wenn ich fünf Funktionen jeweils mit 50 prozentiger Sicherheit modellieren kann, wie hoch ist dann die Gesamtvorhersagewahrscheinlichkeit des Modells?
Es ist mir auch egal, ich lasse mir diesen ganz wunderbaren Sommer durch keinen einzigen Klima-Lügner oder durch die Schmieren-Medien vermiesen! Die können mich alle mal kreuzweise!
Es ist schon erstaunlich warum auf einmal eine geringe Sonnenfleckenaktivität zur Erwärmung der Nordhemisphäre beitragen soll (siehe auch Temperaturen in Skandinavien in diesem Sommer)?!?
Bisher hieß es immer, dass eine niedrige Sonnenfleckenaktivität (der jetzige Zyklus ist extrem schwach!!!) eher eine Erkältung des Planeten verursacht (Stichworte: Weltraumstrahlung, Wolkenbildung)! Alle Rückblicke in der Klimahistorie der Erde belegen das (siehe Maunder-, Dalton-Minimum etc.).
Für Sonnenfleckentheoretiker ist es schon erstaunlich, dass in einer Phase sehr niedriger Fleckenaktivität ein so extrem trockenes(r) und heißes(r) Frühjahr und Sommer in 2018 (ähnlich 2003) stattfindet! Oder bedarf es mehrerer schwacher Sonnenzyklen in Folge um eine Klimaerkältung zu bewirken?
@ Günter Fuchs
„Es ist schon erstaunlich warum auf einmal eine geringe Sonnenfleckenaktivität zur Erwärmung der Nordhemisphäre beitragen soll (siehe auch Temperaturen in Skandinavien in diesem Sommer)?!?
Sehr geehrter Herr Fuchs,
erstens wirkt die Sonnenaktivität vor allem langfristig (über mehrere Zyklen); und die Sonnenflecken bilden die tatsächlich wetterwirksame magnetische und koronale Aktivität der Sonne nur sehr grob ab; momentan kommt es durch koronale Löcher trotz geringer Sonnenfleckenzahl zu einer erhöhten solaren Aktivität. Dies scheint häufiger und in gewisser Rhythmik der Fall zu sein, so dass diejenigen Sommer, welche etwa eineinhalb bis zweieinhalb Jahre NACH dem Sonnenfleckenmaximum oder VOR dem Sonnenfleckenminimum liegen, tendenziell eher warm- trocken ausfallen (1982, 1994, 2003, 2006, 2015 und 2018, denn das nächste Minimum wird so um 2020 sein). Es ist übrigens ein weit verbreiteter Irrtum, dass es zum Maunder- Minimum nur nasse, kalte Sommer gab! Teils oder gänzlich heiß- trocken waren 1677, 78, 80, 81, 84, 88, 89, 1700, 05, 06 und 1711 (da soll es wegen der seit Mai anhaltenden Hitze gar Heuschreckenplagen in Deutschland gegeben haben- Quelle: Rüdiger Glaser; Klimageschichte Mitteleuropas). Insgesamt scheint es neben nassen Jahren auch immer wieder Dürren gegeben zu haben; selbst in kühleren Jahren. Und warum fehlten heiße Sommer zum Dalton- Minimum? Da gab es eine übernormale Vulkanaktivität schon ab etwa 1810; welche im Tambora- Ausbruch 1815 mit „dem Jahr ohne Sommer“ 1816 bei uns gipfelte. Wir sind uns aber hoffentlich einig, dass wir heuer deutlich wärmere Sommer haben, was neben geänderten Zirkulationsverhältnissen auch eine Folge der stark erhöhten Sonnenscheindauer ist. Diese wird u.a. auch von der Sonnenaktivität beeinflusst, doch auch von den Luftreinhaltemaßnahmen sowie durch die Melioration und Versiegelung sowie der Verstädterung weiter Landstriche, denn weniger gewachsener Boden und Vegetation bedeuten nun einmal weniger Verdunstung, weniger Wolken und Nebel, was vor allem im Sommerhalbjahr erwärmend wirkt. Auf eine Besonderheit der Zirkulation des 2018er Sommers möchte ich noch verweisen: Es gab- trotz meist stark positiver NAO- Werte, viel zu wenig Westlagen bei uns, weil ein stabiler Langwellenkeil in der mittleren Troposphäre über West- und Mitteleuropa dafür sorgte, dass sich das recht kräftige Azorenhoch immer wieder nach Skandinavien ausdehnen konnte.
Ihr Kommentar enthielt jede Menge Steuerzeichen, die ich mühsam beseitigen musste. Entweder lag es am Browser oder am Texteditor. Bitte ändern.
@Stefan Kämpfe
Vielen Dank für die Erklärungen! Ich bin jetzt wieder um einiges schlauer!
Die wichtigste Erkenntnis: Schwache Sonnenzyklen bedeuten nicht unbedingt auch nasse und kalte Sommer (auch im Hinblick auf den kommenden Zyklus, der ja nach Experten Aussagen genau so schwach oder noch schwächer als der jetzige Zyklus werden soll (vergl. Portal „kaltesonne.de“)!
Im übrigen ist mir aufgefallen, dass die Wahrscheinlichkeit zu kalten Wintern in der
Übergangsphase zwischen zwei Sonnenzyklen (speziell beim Anstieg auf das Aktivitäts-Maximum),
also dann, wenn die Zeitdauer schwacher Sonnenaktivität am längsten ist, relativ hoch ist
(2008/09, 2010/11 2011/12)! Das hier gesagte lässt sich weiter zurück verfolgen!
In Ihrem Kommentar waren einige Steuerzeichen. Bitte anderen Browser oder Texteditor verwenden.
Zwei Grafiken haben kleinere Fehler, was der großen Hitze bei deren Erstellung geschuldet war- Konzentration fällt da schwer. In Abbildung 5a (Vorfrühlingstemperaturen letzte 30 Jahre) fehlt unten am grünen Pfeil die 354ppm; und in Abbildung 13 muss es r=minus 0,331 heißen (Der Zusammenhang zwischen QBO und der Häufigkeit der unbestimmten XX- Lagen ist negativ, was aber aus der Überschrift und dem Text zweifelsfrei hervorgeht). Apropos Konzentration- Kalter Spätwinter, Dürre, örtliche Unwetter in Deutschland, zeitweise große, schwüle Hitze in Russland und Hochwasser mit Insektenplage in Wolgograd- bedarf es noch besserer Ausreden, warum unsere hochnäsige, überbezahlte DFB- Multi- Kulti- Truppe so kläglich bei der Fuball-WM gescheitert ist???
„doch sind sie im Zuge der weiterhin geringen Sonnenaktivität in naher Zukunft wohl häufiger zu erwarten.“
Mir ist nicht bekannt, daß es zwischen dem variablen Auftreten europäischer Großwetterlagen und der Sonnenfleckenzahl eine Korrelation gibt. Es gibt allerdings mehrere mehrjährige Zyklen bzgl. des Auftretens von Hochdrucklagen im Gebiet 20° W und 30° O, die mit der Stärke variablen nordhemisphärischen Zirkulation korreliert sind. Verursacher sind die langen planetaren Wellen mit der Zahl 2 und 4, und einer bestimmten Geschwindigkeit der planetaren Westwinde in den Breiten oberhalb 45°N. Dann kommt es nämlich zu einer Stationarität. Und wenn dann der Hochdruckrücken über Europa sich festsetzt gibt es Dürre. So m.W. übrigens 1975.
Ob tatsächlich die Sonnenfleckenzyklen Einfluß haben, konnten Schilling und Heinzow anhand der vorhanden nordhemisphärischen 500mb Daten zwischen 1945 und 1975 noch nicht prüfen. Jetzt liegen Daten von 70 Jahren vor = 5 Sonnenfleckenzyklen, sodaß eine Klärung möglich wäre.