Meereis-Mangel sorgt für kalte Winter in Europa

Die Wahrscheinlichkeit für kalte, schneereiche Winter in Mitteleuropa steigt, wenn die Arktis im Sommer von wenig Meereis bedeckt ist. Dies haben jetzt Potsdamer Wissenschaftler bestätigt. Sie entschlüsselten in ihrer neuen Studie den Mechanismus, wie eine schrumpfende sommerliche Meereisbedeckung die Luftdruckgebiete in der arktischen Atmosphäre verändert und darüber unser europäisches Winterwetter mitbestimmt. Über die Ergebnisse ihrer globalen Klimaanalyse berichten die Forscher jetzt in der Fachzeitschrift „Tellus A“.

Taut im Sommer das arktische Meereis besonders stark ab, wie in den letzten Jahren beobachtet, kommt es demnach zur Verstärkung zweier wesentlicher Effekte: Zum einen legt das Verschwinden der hellen Eisoberfläche den dunkleren Ozean frei, wodurch sich dieser im Sommer unter Sonneneinstrahlung stärker erwärmen kann (Eis-Albedo-Rückkopplung).

Ozean wärmer als die Atmosphäre

Zum anderen kann das zurückgegangene Eis nicht mehr verhindern, dass im Ozean gespeicherte Wärme an die Atmosphäre abgegeben wird (Deckel-Effekt). Durch die geringere Meereisbedeckung wird somit insbesondere im Herbst und Winter die Luft stärker als in früheren Jahren erwärmt, denn in dieser Zeit ist der Ozean wärmer als die Atmosphäre.

„Diese erhöhten Temperaturen sind anhand aktueller Messdaten in den arktischen Gebieten nachweisbar“, berichtet Ralf Jaiser, Erstautor der Studie von der Forschungsstelle Potsdam des Alfred-Wegener-Instituts. Durch die bodennahe Erwärmung der Luft komme es zu aufsteigenden Bewegungen, die Atmosphäre wird instabiler.

Die Grafik zeigt die verstärkte Erwärmung der Luft über dem arktischen Ozean vor Sibirien. Beginnend mit der minimalen Eisausdehnung im September bis in den Winter hinein ist die Temperatur in den Jahren mit geringerer Eisbedeckung erhöht. Dies tritt besonderes in der unteren Troposphäre hervor. Schwarz umrandete Flächen sind besonders signifikant. X-Achse: Temperaturdifferenz in Kelvin zwischen dem gemittelten Zeitraum mit wenig Eis (2000-2009) und viel Eis (1989-1999). Y-Achse: Angabe der Höhe in hPa (Druckkoordinaten). © Ralf Jaiser / Alfred-Wegener-Institut

Luftdruckgegensatz im Visier der Forscher

„Wir haben die komplexen nichtlinearen Prozesse analysiert, die hinter dieser Destabilisierung stecken, und gezeigt, wie sich die so veränderten Bedingungen in der Arktis auf typische Zirkulations- und Luftdruckmuster auswirken“, so Jaiser weiter. Eines dieser Muster ist der Luftdruckgegensatz zwischen der Arktis und den mittleren Breiten: die sogenannte Arktische Oszillation mit den Azoren-Hochs und Island-Tiefs, die man aus dem Wetterbericht kennt.

Ist dieser Gegensatz hoch, entsteht nach Angaben der Forscher ein starker Westwind. Er trägt im Winter warme, feuchte atlantische Luftmassen bis tief nach Europa. Bleibt dieser aus, kann kalte arktische Luft bis zu uns vordringen. Die vorliegenden Modellrechnungen zeigen den Wissenschaftlern zufolge, dass der Luftdruckgegensatz bei geringerer sommerlicher arktischer Meereisbedeckung im darauf folgenden Winter abgeschwächt wird, so dass arktische Kälte bis in die mittleren Breiten gelangen kann.

Komplexes Klimasystem

Trotz der geringen Meereisausdehnung im Sommer 2011 ist bei uns in Deutschland ein kalter, schneereicher Winter bisher ausgeblieben. Jaiser erklärt das folgendermaßen: „Natürlich spielen im komplexen Klimasystem unserer Erde viele weitere Faktoren eine Rolle, die sich teilweise gegenseitig überdecken. Unsere Modellvorstellung erklärt die Mechanismen, wie sich regionale Änderungen in der arktischen Meereisbedeckung global und über einen Zeitraum von Spätsommer bis Winter auswirken.“

Weitere Mechanismen hingen beispielsweise mit der Schneebedeckung Sibiriens oder tropischen Einflüssen zusammen. Die Wechselwirkungen zwischen diesen Einflussfaktoren seien dabei Gegenstand zukünftiger Forschungsarbeiten und bildeten so bislang eine Unsicherheit für Prognosen, meint der Forscher.

Klimasystem „Erde“ korrekt abbilden

Weitere Mechanismen zu finden, zu analysieren und mit ihrer Hilfe in Modellen das Klimasystem „Erde“ korrekt abzubilden, ist nun das neue Ziel der Potsdamer Wissenschaftler. „Unsere Arbeiten tragen dazu bei, die bestehenden Unsicherheiten der globalen Klimamodelle zu verringern und glaubwürdigere regionale Klimaszenarien zu entwickeln – eine wichtige Grundlage, damit die Menschen sich an veränderte Bedingungen anpassen können“, ordnet Professor Klaus Dethloff von der Forschungsstelle Potsdam des Alfred-Wegener-Instituts die Studien ein. (Tellus A 2012, doi:10.3402/tellusa.v64i0.11595)

(Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, 27.01.2012 – DLO)