Starker Polarwirbel verursacht Ozonabbau über dem Nordpol

Das bekannteste Merkmal der polaren Stratosphäre ist der Polarwirbel. Dieser führt zu weit verbreiteten Veränderungen im Wettersystem, hat aber auch Auswirkungen auf die Chemie der Atmosphäre, insbesondere in der Ozonvariation. Meistens werden die Wechselwirkungen zwischen dem Polarwirbel und der Ozonzerstörung über dem Südpol (Antarktis) beobachtet, nun rückt der heuer besonders stark ausgebildete arktische Polarwirbel und seine potentielle Rolle für die seltener stattfindende Ozonzerstörung über dem Nordpol ins Blickfeld der wissenschaftlichen Untersuchungen.

Ozonloch am Nordpol?

Über den arktischen Polarwirbel in der Stratosphäre und seine Beziehung zum Winterwetter in Europa haben wir bereits an einer anderen Stelle berichtet (siehe hier). Nun sieht es so aus, als könnte dieses stratosphärische Zirkulationsphänomen auch Auswirkungen auf den Ozonabbau über der Arktis haben. Der Ozonabbau in der Stratosphäre ist deswegen besorgniserregend, weil die Ozonschicht in der Stratosphäre über 95 bis 99 % der ultravioletten Sonnenstrahlung absorbiert, vor allem die gefährliche UV-B Strahlung.

Für den Ozonabbau sind vor allem sehr niedrigeTemperaturen und das Sonnenlicht notwendig, damit die Bildung von sog. polaren Stratosphärenwolken (engl. Polar Stratospheric Clouds – PSC) möglich wird. Die Stratosphärenwolken bilden sich oberhalb etwa 20 km Höhe und bestehen aus Schwefelsäure- oder Salpetersäurekristallen (Typ I). Wenn die Temperaturen unterhalb etwa -85 °C sinken, auch aus Eiskristallen (Typ II). Ihrem Aussehen nach werden sie auch Perlmuttwolken genannt.

Diese Wolken dienen als Oberflächen für verschiedene chemische Reaktionen während der Polarnacht, die dann zum Ende der Polarnacht durch eintreffende Solarstrahlung im Endeffekt zum Ozonabbau führen. Besonders effektiv dabei sind die Wolken vom Typ II. Normalerweise kommt es selten vor, dass in der Arktis solch niedrige Temperaturen auftreten, in der Antarktis dagegen häufig – deswegen finden diese Vorgänge meistens in der Antarktis statt.

Ungewöhnlich kalt in der Stratosphäre

In diesem Winter scheinen die Bedingungen auch auf der Nordhalbkugel perfekt zu sein. Während der Polarnacht auf der Nordhemisphäre wurden im Jänner und Februar extrem niedrige Temperaturen beobachtet, die zur Ausbildung von Stratosphärenwolken vom Typ II führten. Diese wurden heuer oft beobachtet, wie wir auch in unserem früheren Artikel berichtet haben.

Zeitlicher Verlauf der zonalen Mitteltemperatur
Zeitlicher Verlauf der zonalen Mitteltemperatur in etwa 20 km Höhe. Dunkelblaue Bereiche bezeichnen gute Bedingungen für PSC Typ II. Quelle: NOAA
Minimum Temperatur in etwa 20 km Höhe.
Minimum Temperatur in etwa 20 km Höhe. Unterhalb der unteren grünen Linie (~ -85°C) ist die Bildunf von PSC Typ II möglich. Quelle NOAA.

Das Zusammenspiel scheint auch schon Wirkung zu zeigen, denn Beobachtungen zeigen, dass die aktuelle Ozonkonzentration über dem Nordpol einen rekordverdächtig niedrigen Wert im Vergleich zum Winter 2018/19 sowie im jahrelangen Vergleich erreicht hat.

Ozonkonzentration über dem Nordpol.
Ozonkonzentration über dem Nordpol. Der aktuelle Wert (rot) liegt deutlich unter dem Vorjahreswert (blau) sowie einem langjährigen Mittelwert. Quelle: NOAA.

Titelbild: Adobe Stock

 

Tief VICTORIA bringt Sturm und Milderung

Satellitenbild Europa

Das Tief VICTORIA (bei dem britischen Wetterdienst heißt es DENNIS) hat sich in ein mächtiges Kraftpaket entwickelt und sorgt gerade über Großbritannien für Sturm und kräftigen Regen.

EUMETSAT Wasserdampfbild
EUMETSAT Wasserdampfbild

Bereits am Samstagabend macht sich VICTORIA auch in Deutschland bemerkbar. Im Vorfeld deren Kaltfront frischt in der Nacht auf Sonntag vom Rheinland über die westlichen Mittelgebirge bis nach Schleswig-Holstein teils stürmischer Südwestwind auf mit Böen zwischen 70 und 90, in exponierten Lagen auch 100 km/h.

Maximale Windböen am Sonntag, ICON-Modell @ DWD
Maximale Windböen am Sonntag, ICON-Modell @ DWD

Am Sonntag kommt dann allmählich auch im Osten frischer bis starker Wind auf, insbesondere im Lee des Thüringer Waldes und entlang des Erzgebirges gibt es in der zweiten Tageshälfte Sturmböen zwischen 70 und 90 km/h. Die stärksten Böen gibt es aber in der Eifel und im nordöstlichen Harzvorland: Hier sind Windspitzen um 100 km/h zu erwarten! Von Vorpommern über Brandenburg bis zur Niederlausitz bleiben die Spitzen dagegen geringer mit meist 60 km/h. Im oberen Bild ist eine Modellvorhersage mit höchsten Windspitzen am Sonntag dargestellt. Unsere Windwarnungen wurden auf UWR bereits gesetzt.

Sturmwarnungen für Sonntag bzw. Sonntagnacht.

Das Tief schlägt in weiterer Folge eine nord-nordöstliche Zugrichtung ein in Richtung Nordschweden, daher bleibt der Südosten des Landes vom Windereignis weitgehend verschont.

Am Sonntag erreicht die Kaltfront im Laufe des Tages den Nordwesten und bewegt sich unter Abschwächung nur langsam in Richtung Südosten, erst am Montag erreicht sie etwa zu Mittag die Alpen. Im Stau der westlichen Mittelgebirge sowie im Schwarzwald bringt die Kaltfront kräftigen Regen, sonst sind die Mengen unter den Warnschwellen.

Einen positiven Nebeneffekt gibt es: unter Zufuhr warmer Luftmassen wird es am Sonntag frühlingshaft warm, die Tagesmaxima klettern bis auf 19 Grad im Südwesten des Landes.

 

Titelbild: EUMETSAT SEVIRI IR, Sat 15.02.2020 15UTC

Ein intensiver Wintersturm zieht über die Mitte und den Osten der USA hinweg

Der Sturm, der voraussichtlich das ganze Wochenende andauern wird, hat viele verschiedene Wetterlagen am Programm und wird Millionen von Menschen treffen. Mit Schnee im Mittleren Westen, Tornados im Süden und warmen Temperaturen im Osten wird es wahrlich ein Wetterereignis, das einen Eindruck mehrerer Jahreszeiten vermittelt.

Vorhersagekarte für Samstag 11.01.2020 (Quelle: NOAA)

Die breite Unwetterpalette

Der gefährlichste Teil dieses Sturmsystems ist sein Unwetterpotential. In den nächsten Tagen sind heftige Gewitter mit zerstörerischen Winden, großem Hagel und sogar Tornados möglich. Das Gebiet mit dem höchsten Risiko erstreckt sich von den Southern Plains nach Südosten.

Tornados wurden bereits in mehreren Bundestaaten von Texas bis Kentucky beobachtet, dabei wurden zahlreiche Häuser und die Infrastruktur zerstört.

Tornado-Warnungen, Sturzfluten und Hagel wurden am Freitagabend in der Region Dallas, im Bundesstaat Texas, gemeldet, während viele Flüge am Flughafen Dallas verschoben oder abgesagt wurden. Am Samstag wurde dann auch der Flughafen in Chicago vom Wintersturm betroffen.

Tornado-Vorwarnungen gibt es derzeit in mehreren Bundesstaaten, darunter in Arkansas und Louisiana, selbst nächtliche Tornados sind möglich.

Sobald der Sturm weiter nach Osten zieht, so verlagert sich auch die Gefahr von schweren Gewittern in Richtung Osten.

Ungewöhnlich hohe Temperaturen an der Ostküste

Während die mittleren und die nördlichen Teile des Landes von extremem Winterwetter heimgesucht werden, wird sich der größte Teil der Ostküste in frühlingshafter Wärme sonnen. Mit Temperaturen am Wochenende von bis zu 15, teils sogar bis 25 Grad Celsius (60 – 70 Grad Fahrenheit), was 25 bis 30 Grad über dem Durchschnitt liegt, werden sich viele Leute fragen, ob es Januar oder Mai ist.

Die ungewöhnlich warmen Temperaturen werden wahrscheinlich dazu führen, dass in den kommenden Tagen viele Rekorde gebrochen werden.

 

Kaltluftausbruch in den USA

Season change

In den letzten Tagen hat ein massiver Wintereinbruch weite Teile der USA getroffen. Während im Texas am Mittwoch noch rekordverdächtig hohe Temperaturwerte verzeichnet wurden, erreichte die Temperatur am Donnerstag in weiten Teilen der Rocky Mountains Staaten das andere Extremum.

Kaltluftvorstoß bis weit in den Süden der USA

Bereits am Donnerstag hat ein Vorstoß kalter Luft polaren Ursprungs die US-Bundesstaaten Montana und North Dakota erreicht. Kaltluftvorstöße in den Übergangsjahreszeiten sind in den USA keine Seltenheit, jedoch erreichen sie selten diese Ausmaße.

Kaltluftvorstoß Quelle: GFS/NOAA, UBIMET

Während die Mais- und Sojaernte praktisch noch ausständig ist, wurden die Menschen dort mit tiefwinterlichen Bedingungen konfrontiert. Der erste Schnee dieser Saison wird wohl vielen in Erinnerung bleiben, denn Blizzards mit Sturmböen und vielerorts mehr als ein halber Meter Schnee gibt es nicht alle Tage.

Eine Kaltfront enormer Ausmaße zog praktisch über den halben Kontinent hinweg, von den Rocky Mountains und den Südwesten bis weit in den Mittleren Westen der USA. So stürzte z. B. mir der Kaltfront die Temperatur in Denver binnen 24 Stunden um 30 Grad, von spätsommerlichen 24 auf tiefwinterliche -7 Grad Celsius, Verkehrschaos inklusive! Das war für Denver der bisher größte Temperatursturz im Oktober je beobachtet.

Besonders hart hat es die Bundesstaaten im Norden getroffen, vor allem North Dakota.

Die Kombination aus stürmischem Wind, nassem Schnee und meist noch belaubten Bäumen führt zu vielen abgebrochenen Ästen und in weiterer Folge, da die meisten Stromleitungen in den USA oberirdisch verlaufen, zu Stromausfällen.

Umstellung der Großwetterlagen

Alpen im Herbst

Mit dem Herbstbeginn reagiert nicht nur die Natur auf die veränderten Strahlungsbedingungen, auch in der Atmosphäre stellt sich so einiges um. Während im Frühjahr und Sommer mit zunehmendem Sonnenstand das Wetter durch zahlreiche Gewitter (im Fachjargon Konvektion genannt) geprägt ist, sind es in den kühleren Jahreszeiten Herbst und Winter andere Prozesse, die die Großwetterlagen prägen.

Großwetterlagen

Das tägliche Wettergeschehen im Laufe eines Jahres folgt bestimmten Mustern. Das sind typische Wettersituationen, die durch Luftdruckverteilung gekennzeichnet sind, sogenannte Großwetterlagen.

In der warmen Jahreszeit heizt die Sonne den Erdboden stark auf und fördert den vertikalen Luftmassentransport (Konvektion), bei geeigneten Bedingungen entstehen zum Teil heftige Gewitter. Solche konvektive Wetterlagen sind z.B. typische Gewitterlagen, aber auch Schönwetterlagen mit strahlendem Sonnenschein.

Mit abnehmendem Sonnenstand in den kühleren Jahreszeiten steht für die Konvektion weniger Energie zur Verfügung, der Luftmassenaustausch wird dann überwiegend durch den horizontalen Transport (Advektion), d.h. durch Winde dominiert. Bei manchen dieser advektiven Wetterlagen ziehen innerhalb von wenigen Tagen mehrereTiefdrucksysteme mit ihren Fronten über Mitteleuropa hinweg, oft begleitet von stürmischen Winden und teils intensivem Niederschlag. Wir befinden uns aktuell in so einer sogenannten Westwetterlage. Solche Wetterlagen sorgen im Spätherbst für eher milde Temperaturen und viel Niederschlag.

Frontenkarte vom Montag, 23.09.2019 (Bodenluftdruck und Fronten). Quelle:DWD
Frontenkarte vom Montag, 23.09.2019 (Bodenluftdruck und Fronten). Quelle:DWD

Typisch für den Herbst sind auch Stauwetterlagen mit Föhn in den Alpen (siehe hier: https://uwz.at/de/a/herbst-ist-foehnzeit)

Titelbild Quelle: www.pixabay.com