18.12.2016, 11:07
Stratosphärenerwärmungen - Sudden Stratospheric Warmings = SSWs
Hallo allerseits und hiermit möchte ich ein paar ergänzende Gedanken verlieren zu SSWs, die einen Teil darstellen des sehr komplexen NH-Zirkulationssystems.
Natürlich hat dies einen Bezug zum Polarwirbel und starke Stratosphärenerwärmungen können schließlich auch zu einem Split führen.
Als Informationsquelle dienten mehrere wissenschaftliche Ausarbeitungen (Internet) für diese Themenbetrachtung, die ich hier im kurzen zusammenfassen möchte.
Und schließlich soll diese Zusammenfassung uns ein wenig Näherbringen, das komplexe Thema besser zu verstehen.
Oft blieb mir nichts anderes übrig, als die dort beschriebenen Prozesse hier zu zitieren, als ich diese unnütz mit eigenen Worten umformen müsste.
Jedoch blieb es mir hier überlassen, dies in einem allgemeineren Wortschatz zu verändern, damit wir eine bessere Möglichkeit als Voraussetzung haben, um schließlich schleichend in diesen wissenschaftlichen komplexen Vorgängen vordringen zu können.
Demnach soll diese Zusammenfassung als Ergänzung des Polarwirbel-Themas angesehen werden, und als Hilfe herangezogen werden können, um in dieser Thematik einen besseren Einblick erhalten und mitzudiskutieren zu können.
Die SSWs treten im Winterzeitraum auf, deren Ursache sich aber schon 1 bis 2 Monate vorher entwickelte und einstellte.
Somit zeichnet sich die hier betrachtete Wintervariabilität der nordhemisphärischen polaren Stratosphäre durch die Entstehung von SSWs aus.
Ein Split entstand bzw. der Polarwirbel brauch zusammen, wenn es zu einem zonal gemittelten östlichen Zonalwind bei 60◦N sowie in 10 hPa es zu einer Umkehr des Temperaturgradienten zwischen 60 und 90◦N gekommen ist.
Anschließend komme es zu den markanten Auswirkungen und zu ermittelnden Anomalien in den Stratosphärenkarten, die in Verbindung mit SSWs entstehen, welche durch die Stratosphäre
abwärts wandern in die Troposphäre, mit der Folge wochenlanger Beeinflussung des Wettergeschehens.
Insgesamt verbunden mit den großen Stratosphärenerwärmungen (SSWs) ist eine ca. 10-tägigen Andauer von Ostwinden in 10 hPa und 60◦N.
Es gibt aber auch nicht nur die eine lineare Betrachtung von Oben herab, sind auch umgekehrt ebenso eine Kopplung vom Ozean hoch zur Troposphäre und zuletzt bis zur Stratosphäre.
Rein zur Identifizierung der SSWs nutzen wir über die objektive Betrachtung SSWs die Stratosphärenkarten der FU Berlin.
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Ebenso ermittelbar sind darüber die Eigenschaften von SSWs wie die Stärke, ebenso die Dauer wie auch das Abwärtswandern stratosphärischer Anomalien.
Als Ursache für eine plötzliche starke Stratosphärenerwärmung gilt eine Steigerung des troposphärischen Wellenflusses in die Stratosphäre festzumachen und die Verminderung der mittleren Windgeschwindigkeit in 60◦N und 10 hPa.
Im Bereich der längerfristigen Betrachtung fließt hier eine periodische Schwingung in der Anzahl
von SSWs mit einer Periode von 52 Jahren mit ein, was aber nicht Gegenstand der Betrachtung sein soll.
Festzuhalten ist aber ein Mechanismus, welcher zur Entstehung einer multi-dekadischen Variabilität führt, indem Phasen herrschen mit einer erhöhten Anzahl von SSWs mit einem stärkerem
troposphärischen Wellenfluss in die Stratosphäre, die begleitend dazu mit einem positiven Wärmefluss aus dem Nordatlantik in die Atmosphäre, einer erhöhten Anzahl von Blockierungen und positiven Scheeanomalien über Eurasien einhergehen.
Ein sehr starker Zusammenhang besteht dabei zwischen den SSWs und dem Wärmefluss aus dem Nordatlantik.
Bezüglich der multi-dekadischen Variabilität wird diese erklärt durch eine Eigenschwingung im Nordatlantik, die durch abwärtswandernde stratosphärische Anomalien im Spätwinter angeregt wird, (Verbindung mit SSWs).
Einhergehend mit den SSWs kommt es zu Meridionalen Umwälzzirkulation (Meridional Overturning Circulation).
Hier entpuppt sich innerhalb weniger Tage ein sprunghafter Temperaturanstieg von ca. 50 K.
Weiterhin in den Stratosphärenkarten ersichtlich sind die Wellenkarten in ihren Berechnungen heranzuziehen = WAVE (Welle).
Die Ursache für SSWs ist die Wechselwirkung zwischen der stratosphärischen Zirkulation und troposphärischer Wellenaktivität.
Mit einer Dauer von bis zu 60 Tagen kann das bodennahe Wetter durch das Eintreten von SSWs beeinflusst werden.
Über den WAVE-Karten werden die stratosphärischen Anomalien sichtbar, die sich dann abwärts bis in die Troposphäre durchsetzen, während dort eine negative Phase der Arktischen Oszillation (AO) begünstigt wird.
Diesbezüglich ist die AO eng mit der nordhemisphärischen Variabilität des Winterwetters verknüpft.
Kommt es zu vermehrten Kaltluftausbrüchen auf der NH, so hat dies meistens Schwachwirbelereignisse in der Stratosphäre zur Folge.
Nun, das Vorhersagen von SSWs wird hier größtenteils durch das Modell übernommen und uns wird die rein objektive Betrachtung der Karten überlassen.
Zur Betrachtung muss man aber auch den Wellenfluss aus der Troposphäre in die Stratosphäre erkennen, welcher ein Indikator ist zur Ermittlung der Polarwirbelstärke.
Zur weiteren Betrachtung der Kopplungsprozesse aller Schichten übergreifend, und hier vor allem von unten nach oben, gilt das Augenmerk auf troposphärische Druckanomalien zu richten.
U.a. hat eine Schneebedeckung in Eurasien im Oktober hier einen größeren Einfluss und trägt zu einer späteren SSW bei.
Allgemein sei nur aufgeführt, dass ebenso die Variabilität der Sonne einen Einfluss auf die Entstehung von SSWs ausübt, wie auch SSWs bevorzugt in Phasen erhöhter solarer Einstrahlung entstehen, sofern sich die QBO in ihrer östlichen Phase befindet (-quasi zweijährige Schwingung-).
Festzuhalten ist im Allgemeinen das während der Sommerzeit sich östliche Winde in der Stratosphäre befinden, die im Herbst von westlichen Winden dann abgelöst werden.
Die Stärke dieser Westwinde nimmt dann bis in die Mitte des Winters zu, wobei der Bereich der stärksten Winde ungefähr die Grenze des Polarwirbels darstellt.
Im Frühling nimmt die Intensität der Westwinde wieder ab, bevor sich im Sommer erneut östliche Winde etablieren.
Die Ursache für die Entstehung des Polarwirbels ist die fehlende solare Einstrahlung in den Wintermonaten, die einen starken Temperaturgradienten zum kalten Winterpol und damit starke Zonalwinde bewirkt.
Plötzliche Stratosphärenerwärmungen treten dann in den Wintermonaten auf, wenn der Polarwirbel zusammenbricht und die normalerweise vorherrschenden starken West- durch Ostwinde ersetzt werden.
Hierbei kann es sowohl zu Verschiebungen oder Teilungen (Split) des Polarwirbels kommen.
Es herrscht Einigkeit darüber, dass der dynamische Mechanismus, der für die Entstehung
von SSWs verantwortlich ist, auf der Wechselwirkung zwischen aufwärtswandernden
planetaren (Rossby) Wellen und dem zonalen Grundstrom beruht.
Die in der Troposphäre angeregten planetaren Wellen propagieren in die Stratosphäre, bis sie im Bereich einer kritischen Schicht dissipieren.
Dies bewirkt eine Abbremsung des Grundstroms und induziert eine meridionale Sekundärzirkulation.
Die Meridionalzirkulation bewirkt dabei eine Erwärmung unterhalb der kritischen Schicht in den polaren Breiten und kann zur Entstehung eines SSWs führen.
WAVE -Wellen können meridional und vertikal nur dann propagieren, wenn ihre Phasengeschwindigkeit kleiner als der Zonalwind und gleichzeitig die kritische Geschwindigkeit größer als die Differenz des Zonalwindes und der Phasengeschwindigkeit ist. Da kritische Geschwindigkeit mit größeren Wellenzahlen kleiner wird, sind es in erster Linie lange, planetare Wellen (Welle 1 und 2), die in die Stratosphäre eindringen können.
Im Falle eines entsprechend konditionierten Polarwirbels brechen die Wellen bevorzugt in den polaren Breiten und führen zu einer Abbremsung des Zonalstroms.
Zur Erhaltung des geostrophischen Gleichgewichts muss sich die Luft nach dem thermischen Windgesetz am Pol erwärmen.
Dies geschieht durch adiabatisches Absinken und beschreibt die Meridionalzirkulation.
Wenn diese Prozesse stark genug sind, entsteht ein SSW.
Demzufolge ist der Ursprung für die Entstehung von SSWs (der verstärkte Wellenfluss) in
der Troposphäre zu suchen.
Der Polarwirbel kann am einfachsten und effektivsten beeinflusst werden, wenn das klimatologische Wellenmuster der Troposphäre verstärkt wird.
Als wichtigste Regionen wurde das osteuropäische Hochdruckgebiet sowie das klimatologische Tief über dem Nordpazifik identifiziert.
Ein Dipolmuster in der geopotentiellen Höhe quer über den Eurasischen Kontinent ist
ein Vorbote für ein Schwachwirbelereignis in der Stratosphäre ist.
Beide Muster stehen in Verbindung mit Anomalien in der Eurasischen Schneebedeckung, die ein solches Muster hervorrufen bzw. verstärken könnte.
Studien zeigen, dass der verstärkte Wellenfluss in die Stratosphäre bis zu einem Monat vor dem stratosphärischen Ereignis stattfindet.
Weitere Studien belegen, dass einem SSW fast immer eine troposphärische Blockierung vorauseilt, welche zu einem verstärkten Wellenfluss in die Stratosphäre führt.
Es wird betont, dass Blockierungen als Vorläufer von Verschiebungen immer im Atlantik vorkommen, während bei Splits die Blockierungen auch im Pazifik auftreten können.
Die zonale Wellenzahl 1 können Verschiebungen durch Rossby-Wellen auslösen (Betrachtung der Karten in WAVE 1) ausgelöst werden, während Splits bevorzugt bei positiven Anomalien der Welle 2 (Betrachtung der Karten WAVE 2) auftreten.
Auch ist Wirbel vor einem Split anders konditioniert als vor einer Verschiebung.
Vor einem Split ist der Wirbel stärker ausgeprägt als vor Verschiebungen, während er bei Verschiebungen mit der Höhe wesentlich stärker nach Westen geneigt ist.
Wie schon bereits erwähnt, können SSWs mit Hilfe des zonal gemittelten Zonalwindes in 10 hPa und 60◦N identifiziert werden.
Diese Methode ist an die klassische Definition von SSWs angelehnt.
Da sich die Troposphäre besonders im Bereich der oberen tropischen Troposphäre erwärmt, verändert sich der meridionale Temperaturgradient im Tropopausenniveau.
Über das thermische Windgesetz ändert sich die Stärke der Zonalwinde, somit auch die Bedingungen für die Ausbreitung von Wellen in der Atmosphäre, die dann leichter in die Stratosphäre vordringen können.
Die Stärke des Zonalstroms ist im höchsten Maße entscheidend, wie troposphärische Wellen in der mittleren Atmosphäre reflektiert, absorbiert und abgelenkt werden.
Ein verstärkter Wellenantrieb aus der Troposphäre kann sowohl zu einer Verstärkung wie auch zu einer Abschwächung des Polarwirbels führen, je nachdem, ob die Wellen verstärkt äquatorwärts oder polwärts gelenkt werden.
Auch die stratosphärische Meridionalzirkulation wird verstärkt und bewirkt eine Erwärmung der unteren polaren Stratosphäre.
Die resultierende Abnahme des Temperaturgradienten in Richtung der mittleren Breiten schwächt den Stratopausenjet.
Damit verbunden ist auch eine höhere Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von SSWs.
Im solaren Maximum tritt dann der gegenteilige Effekt auf.
Der Jet ist stärker ausgeprägt, troposphärische Wellen gelangen schwerer in die Stratosphäre und werden vermehrt äquatorwärts abgelenkt.
Wie nun bekannt, kommt es nicht nur zu einer abwärts gerichteten Bewegung bei SSWs, sondern es ergibt sich auch eine Troposphären-Stratosphären-Troposphären Wechselwirkung, in der zuerst die Ursache von der unteren Schicht ausgeht, sich dann nach oben arbeitet und wiederum nach unten mit der Folge einer eventuellen Zirkulationsumstellung.
U.a. erwähnenswert ist die positive Anomalien in der Schneebedeckung im Oktober, die in
erster Linie zu einer Veränderung der Albedo führt.
Die erhöhte Reflektion einfallender Strahlung bewirkt eine stärkere diabatische Abkühlung an der Oberfläche.
Das sibirische Winterhoch, das sich durch strahlungsbedingte Abkühlung ausbildet, wird verstärkt. Änderungen in der nordhemisphärischen Strömung in Verbindung mit der Topographie Asiens
verstärken dann den aufwärts gerichteten Wellenfluss aus der Troposphäre.
Die Wechselwirkung zwischen vertikal propagierenden Wellen und dem zonalen Grundstrom in der Stratosphäre vermindert im Verlauf des Winters die Stärke des Polarwirbels und erhöht die Wahrscheinlichkeit für SSWs.
Im weiteren Verlauf des Winters breiten sich die stratosphärischen Anomalien nach unten aus und begünstigen, dass sich in der Troposphäre eine negative AO-Phase mit entsprechenden Temperaturanomalien einstellt.
Die negative AO-Phase am Ende des Winters ist eine Verstärkung des Eingangssignals, womit es sich um eine positive Rückkopplung im System Landoberfläche-Troposphäre-Stratosphäre handelt.
Sucht man nach einem Zusammenhang zwischen ozeanischen Anomalien und SSWs, findet man eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für SSWs, wenn im tropischen Pazifik die Meeresoberflächentemperatur höher als normal ist (positiver ENSO).
Für einzelne Blockierungswetterlagen im Bereich Nordatlantik/Europa wird auf die entscheidende Rolle positiver SST-Anomalien im Nordatlantik verwiesen (SST = Meeresoberflächentemperatur (Sea Surface Temperature).
Ohne diese positiven SST-Anomalien würden sich Blockierungswetterlagen oft nicht ausbilden bzw. wären instabiler und kurzlebiger.
Da Blockierungen bekannte Vorläufer für SSWs sind, kann der Zustand des Nordatlantiks Einfluss auf die Entstehung/Nichtentstehung von SSWs haben.
Positiven SST-Anomalien können entscheidend sein für die Ausbildung von Blockierungswetterlagen, welche mit einem stärkeren Wellenantrieb in die Stratosphäre verbunden sind.
Dies kann zu einer Schwächung des Polarwirbels führen und ein Monat später unter Umständen eine SSW verursachen.
Die SST-Anomalien haben Einfluss auf den meridionalen Druckgradienten im Nordatlantik und beeinflussen somit die Lage des Sturmbands.
Der Transport der Seesalzaerosole hängt wiederum stark von der Lage des Sturmbands ab.
Die polare Stratosphäre ist im Winter infolge fehlender Einstrahlung durch tiefe Temperaturen
und niedrige geopotentielle Höhen gekennzeichnet.
In ca. 60◦N befindet sich um den Nordpol eine Region mit starken Westwinden, welche durch den Temperaturunterschied und damit einhergehend den geopotentiellen Gradienten hervorgerufen werden.
Dieser Zustand charakterisiert im zeitlichen Mittel den polaren Wirbel der NH in den Wintermonaten
der gesamten Stratosphäre.
Das klimatologische Zentrum des Polarwirbels befindet sich mit den geringsten Temperaturen und niedrigsten Geopotential im Mittel nicht direkt über dem Nordpol, sondern ist geringfügig Richtung Europa verschoben, wie in den Stratosphärenkarten in 10 hPa ersichtlich ist, außerdem ist der Polarwirbel elliptisch verformt.
Diese beiden Eigenarten (Verschiebung und Verformung) gelten nur für den arktischen Wirbel.
Die Ursache ist auf die unterschiedliche Verteilung der Kontinente, Ozeane und Gebirgszüge auf der Nordhemisphäre zurückzuführen.
Die Verteilung auf der NH bewirkt einen stärkeren Wellenfluss in die Stratosphäre, woraus sich die Verformung und Verschiebung des Wirbels ergibt.
Erwähnt wurde schon, dass der Wirbel in einzelnen Jahren so stark gestört, dass sich die klimatologische Situation völlig umkehren kann.
Die polare Stratosphäre kann sich dabei innerhalb einer Woche um mehr als 40 K erwärmen, womit
sich der Temperaturgradient umkehrt.
Gleichzeitig wird das Geopotential über dem Nordpol erhöht und der Polarwirbel wird durch ein Hochdruckgebiet ersetzt.
Mit dem Zusammenbruch des Polarwirbels schwächen sich die westlichen Winde ab und können im zonalen Mittel aus Ost wehen.
Tritt diese Situation ein, also eine Umkehr des Temperaturgradienten zwischen dem Pol und 60◦N sowie eine östliche Strömung in 60◦N, spricht man von einer großen Stratosphärenerwärmung (SSW).
SSWs entstehen hauptsächlich in den Monaten Januar und Februar, können allerdings im gesamten erweiterten Winter (November bis März) auftreten.
Man unterscheidet zwei Typen von SSWs, bei denen der Wirbel entweder stark nach Süden (über 60◦N) verschoben (Verschiebung) oder in zwei Hälften geteilt ist (Split).
Splits finden in der gesamten Stratosphäre fast gleichzeitig statt, wobei sich ein Wirbel über der Hudson Bay und einer über Sibirien etabliert.
Meistens ist der sibirische Teil beständiger und führt zu einer Wiederherstellung des Polarwirbels, während der kanadische in der Folge zusammenbricht.
Verschiebungen entwickeln sich über mehrere Tage, so dass der Wirbel oft schon zehn Tage vorher nach Süden verschoben ist.
Ein Tag vor Eintreten des SSWs befindet sich der Wirbel zwischen 67 und 74◦N, wobei die Verschiebung immer in Richtung Eurasien erfolgt.
Mit der Höhe ist der verschobene Wirbel nach Westen geneigt.
Neben SSWs gibt es auch kleine Stratosphärenerwärmungen (im Englischen minor warmings).
Diese können ebenfalls intensiv sein und mit einer Umkehr des Temperaturgradienten einhergehen. Allerdings kehren sie die stratosphärische Zirkulation in 10 hPa nicht um.
Kleine Stratosphärenerwärmungen treten häufiger als SSWs auf.
Mit Hilfe dynamischer Eigenschaften werden des weiteren Canadian warmings unterschieden.
Diese treten bevorzugt im Frühwinter auf, wenn sich das stratosphärische Aleutenhoch intensiviert und nordwärts verlagert.
Canadian warmings können sowohl den Temperaturgradienten als auch den Westwind umdrehen, womit sie die Kriterien für ein SSW erfüllen.
Dennoch repräsentieren sie keinen Zusammenbruch des Polarwirbels.
Und das ist insgesamt das Schwierige in der nachfolgenden Interpretation etwaiger Auswirkungen und Fehlinterpretationen, wenn es darum geht eine Zirkulationsumstellung prognostizieren zu können/wollen.
Allgemein galt früher eine nur die synoptische Betrachtung der Wetterkarten in 10 hPa.
Heute helfen zusätzlicher Wetterkarten mittels Algorithmen für die Identifizierung von SSWs.
SSWs werden identifiziert, wenn im zonalen Mittel Ostwind vorherrscht.
Die allgemeine Erkennungsmethode identifiziert SSWs allein mit dem zonal gemittelten 10 hPa Zonalwind in 60◦ nördlicher Breite.
SSWs werden von November bis März erfasst, da SSWs per Definition nur im Winter auftreten.
Die Voraussetzung für eine SSW ist, dass im zonalen Mittel der Wind aus Ost weht.
Im Anschluss muss an mindestens 10 aufeinander folgenden Tagen Westwind herrschen.
Zunächst wird der Temperaturgradient zwischen 60◦N und dem Nordpol in 10 hPa als zusätzliches Kriterium eingeführt.
Dabei ist eine polwärtige Temperaturabnahme als negativer Gradient definiert.
Nur wenn sowohl der Zonalwind und der Temperaturgradient negativ sind, wird ein SSW klassifiziert.
Für die Umkehr des Temperaturgradienten gilt, dass diese bis zu drei Tage vor der Umkehr des Zonalwindes erfolgen dürfen.
Dies wird damit begründet, dass die hier betrachtete Temperaturanomalie führend gegenüber dem Windsignal ist.
Sobald beide Kriterien (Umkehr des Temperaturgradienten und im Mittel östliche Winde) erfüllt sind, wird der Startpunkt des SSWs definiert.
Festzuhalten ist der Einfluss auf die Troposphäre und das Abwärtswandern des Signals.
Die Erkennung erfolgt über die Kartenbereitstellung der FU Berlin (ECMWF Modell) –Link siehe oben.
Im Anschluss an ein SSW zeigt sich das erwartete Abwärtswandern der positiven Anomalien.
Ob es zu einer SSW im Winterzeitraum kommen mag oder nicht, hänge auch vom Variabilitätsmuster der SSW (multi-dekadisch und längerfristige Schwingung) ab, die teils in einem langjährigen periodischen Zyklus pendelt.
In den 1990er Jahren wurde in zehn aufeinander folgenden Wintern kein Ereignis als SSW klassifiziert.
Dieses Fehlen von SSWs wird mit dem Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen in Verbindung gebracht.
Allerdings gibt es auch Perioden, in denen die Anzahl von SSWs erhöht ist.
Denkbar ist, dass dieser Trend Teil einer niederfrequenten Schwingung ist.
So würde sich eine 20-jährige Schwingung ergeben, wenn sich im nächsten Jahrzehnt wieder bedeutend weniger SSWs ereignen würden.
Um noch einmal zum schon erwähnten Teil eines gestörten Wirbel zu kommen.
Positive Schneeanomalien über Eurasien begünstigen einen schwächeren Polarwirbel im Januar bzw. erhöhen die Wahrscheinlichkeit für ein SSW.
Eine positive Schneeanomalie erhöht die Albedo und bewirkt somit eine stärkere Reflexion einfallender Strahlung.
Außerdem besitzt Schnee eine isolierende Wirkung, der den Wärmefluss aus dem Boden reduziert. Beides führt lokal zu einer diabatischen Abkühlung.
In Übereinstimmung mit der stärkeren Schneeausbreitung findet man in Oktobern vor Januar-SSWs verbreitet negative Temperaturanomalien über dem nördlichen Teil des asiatischen Kontinents.
Des Weiteren begünstigen die negativen Temperaturanomalien die Entwicklung des sibirischen Winterhochs.
Schließlich üben diese bodennahen Änderungen auf den aufwärtsgerichteten Wellenfluss eine Wirkung aus.
Die diabatische Abkühlung bewirkt eine Aufwölbung der isentropen Flächen über Sibirien.
Damit ist unter Berücksichtigung der Erhaltung der potentiellen Vorticity die charakteristische Ausbildung eines Hochs stromaufwärts (westlich) und eines Tiefs stromabwärts (östlich) verbunden.
Diese Anomalie verstärkt dann den Wellenfluss in die Stratosphäre.
Dieser Ablauf beschreibt den Übergang von einem thermisch direkten (Abkühlung durch positive Schneeanomalien) zu einem dynamischen Wellenantrieb, der die gesamte Nordhemisphäre
Umfasst.
Die die zeitliche Verzögerung zwischen der Schneeanomalie und dem verstärkten Wellenfluss beträgt ungefähr ein Monat.
Ebenso nimmt die Kopplung mit der Stratosphäre im Verlauf des Winters zu.
Auch verstärkte Flüsse aus dem Nordatlantik in die Atmosphäre sorgen gemeinsam mit einer größeren Schneeausdehnung und einer erhöhten Anzahl von Blockierungen zu einem stärkeren Wellenfluss aus der Troposphäre in die Stratosphäre.
Der Polarwirbel wird dadurch geschwächt und die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von SSWs ist erhöht.
Im weiteren Verlauf des Winters propagieren die stratosphärischen Anomalien in der Atmosphäre abwärts und bewirken eine negative NAO-Phase.
Die Eigenfrequenz des Nordatlantiks lässt dann das gesamte gekoppelte System nahezu in Phase schwingen, und somit besteht ein Zusammenhang zwischen Zusammenhang zwischen SSTs und SSWs.
MfG, Oliver
P.S.
Diese Zusammenfassung soll nur als eine bessere Basis dienen, die Polarwirbelereignisse und die Stratosphärenerwärmungen besser zu verstehen und bestenfalls eine annehmbare Diskussionskultur aufzubauen.
Unser Ziel besteht darin, u.a. auch bei einem Mildwinter, etwaige Aufwärts- und Abwärts gerichtete Wellenbewegungen über den zur Verfügung stehenden Kartenmaterial und den verbundenen Stratosphärenerwärmungen besser prognostizieren und auswerten zu können.
Hauptaugenmerk gilt dabei auf eine beeinflussende und schichtübergreifende Bewegung der Anomalien.
Hallo allerseits und hiermit möchte ich ein paar ergänzende Gedanken verlieren zu SSWs, die einen Teil darstellen des sehr komplexen NH-Zirkulationssystems.
Natürlich hat dies einen Bezug zum Polarwirbel und starke Stratosphärenerwärmungen können schließlich auch zu einem Split führen.
Als Informationsquelle dienten mehrere wissenschaftliche Ausarbeitungen (Internet) für diese Themenbetrachtung, die ich hier im kurzen zusammenfassen möchte.
Und schließlich soll diese Zusammenfassung uns ein wenig Näherbringen, das komplexe Thema besser zu verstehen.
Oft blieb mir nichts anderes übrig, als die dort beschriebenen Prozesse hier zu zitieren, als ich diese unnütz mit eigenen Worten umformen müsste.
Jedoch blieb es mir hier überlassen, dies in einem allgemeineren Wortschatz zu verändern, damit wir eine bessere Möglichkeit als Voraussetzung haben, um schließlich schleichend in diesen wissenschaftlichen komplexen Vorgängen vordringen zu können.
Demnach soll diese Zusammenfassung als Ergänzung des Polarwirbel-Themas angesehen werden, und als Hilfe herangezogen werden können, um in dieser Thematik einen besseren Einblick erhalten und mitzudiskutieren zu können.
Die SSWs treten im Winterzeitraum auf, deren Ursache sich aber schon 1 bis 2 Monate vorher entwickelte und einstellte.
Somit zeichnet sich die hier betrachtete Wintervariabilität der nordhemisphärischen polaren Stratosphäre durch die Entstehung von SSWs aus.
Ein Split entstand bzw. der Polarwirbel brauch zusammen, wenn es zu einem zonal gemittelten östlichen Zonalwind bei 60◦N sowie in 10 hPa es zu einer Umkehr des Temperaturgradienten zwischen 60 und 90◦N gekommen ist.
Anschließend komme es zu den markanten Auswirkungen und zu ermittelnden Anomalien in den Stratosphärenkarten, die in Verbindung mit SSWs entstehen, welche durch die Stratosphäre
abwärts wandern in die Troposphäre, mit der Folge wochenlanger Beeinflussung des Wettergeschehens.
Insgesamt verbunden mit den großen Stratosphärenerwärmungen (SSWs) ist eine ca. 10-tägigen Andauer von Ostwinden in 10 hPa und 60◦N.
Es gibt aber auch nicht nur die eine lineare Betrachtung von Oben herab, sind auch umgekehrt ebenso eine Kopplung vom Ozean hoch zur Troposphäre und zuletzt bis zur Stratosphäre.
Rein zur Identifizierung der SSWs nutzen wir über die objektive Betrachtung SSWs die Stratosphärenkarten der FU Berlin.
Link: Link ist nur fuer registrierte User sichtbar. registrieren oder login.
Ebenso ermittelbar sind darüber die Eigenschaften von SSWs wie die Stärke, ebenso die Dauer wie auch das Abwärtswandern stratosphärischer Anomalien.
Als Ursache für eine plötzliche starke Stratosphärenerwärmung gilt eine Steigerung des troposphärischen Wellenflusses in die Stratosphäre festzumachen und die Verminderung der mittleren Windgeschwindigkeit in 60◦N und 10 hPa.
Im Bereich der längerfristigen Betrachtung fließt hier eine periodische Schwingung in der Anzahl
von SSWs mit einer Periode von 52 Jahren mit ein, was aber nicht Gegenstand der Betrachtung sein soll.
Festzuhalten ist aber ein Mechanismus, welcher zur Entstehung einer multi-dekadischen Variabilität führt, indem Phasen herrschen mit einer erhöhten Anzahl von SSWs mit einem stärkerem
troposphärischen Wellenfluss in die Stratosphäre, die begleitend dazu mit einem positiven Wärmefluss aus dem Nordatlantik in die Atmosphäre, einer erhöhten Anzahl von Blockierungen und positiven Scheeanomalien über Eurasien einhergehen.
Ein sehr starker Zusammenhang besteht dabei zwischen den SSWs und dem Wärmefluss aus dem Nordatlantik.
Bezüglich der multi-dekadischen Variabilität wird diese erklärt durch eine Eigenschwingung im Nordatlantik, die durch abwärtswandernde stratosphärische Anomalien im Spätwinter angeregt wird, (Verbindung mit SSWs).
Einhergehend mit den SSWs kommt es zu Meridionalen Umwälzzirkulation (Meridional Overturning Circulation).
Hier entpuppt sich innerhalb weniger Tage ein sprunghafter Temperaturanstieg von ca. 50 K.
Weiterhin in den Stratosphärenkarten ersichtlich sind die Wellenkarten in ihren Berechnungen heranzuziehen = WAVE (Welle).
Die Ursache für SSWs ist die Wechselwirkung zwischen der stratosphärischen Zirkulation und troposphärischer Wellenaktivität.
Mit einer Dauer von bis zu 60 Tagen kann das bodennahe Wetter durch das Eintreten von SSWs beeinflusst werden.
Über den WAVE-Karten werden die stratosphärischen Anomalien sichtbar, die sich dann abwärts bis in die Troposphäre durchsetzen, während dort eine negative Phase der Arktischen Oszillation (AO) begünstigt wird.
Diesbezüglich ist die AO eng mit der nordhemisphärischen Variabilität des Winterwetters verknüpft.
Kommt es zu vermehrten Kaltluftausbrüchen auf der NH, so hat dies meistens Schwachwirbelereignisse in der Stratosphäre zur Folge.
Nun, das Vorhersagen von SSWs wird hier größtenteils durch das Modell übernommen und uns wird die rein objektive Betrachtung der Karten überlassen.
Zur Betrachtung muss man aber auch den Wellenfluss aus der Troposphäre in die Stratosphäre erkennen, welcher ein Indikator ist zur Ermittlung der Polarwirbelstärke.
Zur weiteren Betrachtung der Kopplungsprozesse aller Schichten übergreifend, und hier vor allem von unten nach oben, gilt das Augenmerk auf troposphärische Druckanomalien zu richten.
U.a. hat eine Schneebedeckung in Eurasien im Oktober hier einen größeren Einfluss und trägt zu einer späteren SSW bei.
Allgemein sei nur aufgeführt, dass ebenso die Variabilität der Sonne einen Einfluss auf die Entstehung von SSWs ausübt, wie auch SSWs bevorzugt in Phasen erhöhter solarer Einstrahlung entstehen, sofern sich die QBO in ihrer östlichen Phase befindet (-quasi zweijährige Schwingung-).
Festzuhalten ist im Allgemeinen das während der Sommerzeit sich östliche Winde in der Stratosphäre befinden, die im Herbst von westlichen Winden dann abgelöst werden.
Die Stärke dieser Westwinde nimmt dann bis in die Mitte des Winters zu, wobei der Bereich der stärksten Winde ungefähr die Grenze des Polarwirbels darstellt.
Im Frühling nimmt die Intensität der Westwinde wieder ab, bevor sich im Sommer erneut östliche Winde etablieren.
Die Ursache für die Entstehung des Polarwirbels ist die fehlende solare Einstrahlung in den Wintermonaten, die einen starken Temperaturgradienten zum kalten Winterpol und damit starke Zonalwinde bewirkt.
Plötzliche Stratosphärenerwärmungen treten dann in den Wintermonaten auf, wenn der Polarwirbel zusammenbricht und die normalerweise vorherrschenden starken West- durch Ostwinde ersetzt werden.
Hierbei kann es sowohl zu Verschiebungen oder Teilungen (Split) des Polarwirbels kommen.
Es herrscht Einigkeit darüber, dass der dynamische Mechanismus, der für die Entstehung
von SSWs verantwortlich ist, auf der Wechselwirkung zwischen aufwärtswandernden
planetaren (Rossby) Wellen und dem zonalen Grundstrom beruht.
Die in der Troposphäre angeregten planetaren Wellen propagieren in die Stratosphäre, bis sie im Bereich einer kritischen Schicht dissipieren.
Dies bewirkt eine Abbremsung des Grundstroms und induziert eine meridionale Sekundärzirkulation.
Die Meridionalzirkulation bewirkt dabei eine Erwärmung unterhalb der kritischen Schicht in den polaren Breiten und kann zur Entstehung eines SSWs führen.
WAVE -Wellen können meridional und vertikal nur dann propagieren, wenn ihre Phasengeschwindigkeit kleiner als der Zonalwind und gleichzeitig die kritische Geschwindigkeit größer als die Differenz des Zonalwindes und der Phasengeschwindigkeit ist. Da kritische Geschwindigkeit mit größeren Wellenzahlen kleiner wird, sind es in erster Linie lange, planetare Wellen (Welle 1 und 2), die in die Stratosphäre eindringen können.
Im Falle eines entsprechend konditionierten Polarwirbels brechen die Wellen bevorzugt in den polaren Breiten und führen zu einer Abbremsung des Zonalstroms.
Zur Erhaltung des geostrophischen Gleichgewichts muss sich die Luft nach dem thermischen Windgesetz am Pol erwärmen.
Dies geschieht durch adiabatisches Absinken und beschreibt die Meridionalzirkulation.
Wenn diese Prozesse stark genug sind, entsteht ein SSW.
Demzufolge ist der Ursprung für die Entstehung von SSWs (der verstärkte Wellenfluss) in
der Troposphäre zu suchen.
Der Polarwirbel kann am einfachsten und effektivsten beeinflusst werden, wenn das klimatologische Wellenmuster der Troposphäre verstärkt wird.
Als wichtigste Regionen wurde das osteuropäische Hochdruckgebiet sowie das klimatologische Tief über dem Nordpazifik identifiziert.
Ein Dipolmuster in der geopotentiellen Höhe quer über den Eurasischen Kontinent ist
ein Vorbote für ein Schwachwirbelereignis in der Stratosphäre ist.
Beide Muster stehen in Verbindung mit Anomalien in der Eurasischen Schneebedeckung, die ein solches Muster hervorrufen bzw. verstärken könnte.
Studien zeigen, dass der verstärkte Wellenfluss in die Stratosphäre bis zu einem Monat vor dem stratosphärischen Ereignis stattfindet.
Weitere Studien belegen, dass einem SSW fast immer eine troposphärische Blockierung vorauseilt, welche zu einem verstärkten Wellenfluss in die Stratosphäre führt.
Es wird betont, dass Blockierungen als Vorläufer von Verschiebungen immer im Atlantik vorkommen, während bei Splits die Blockierungen auch im Pazifik auftreten können.
Die zonale Wellenzahl 1 können Verschiebungen durch Rossby-Wellen auslösen (Betrachtung der Karten in WAVE 1) ausgelöst werden, während Splits bevorzugt bei positiven Anomalien der Welle 2 (Betrachtung der Karten WAVE 2) auftreten.
Auch ist Wirbel vor einem Split anders konditioniert als vor einer Verschiebung.
Vor einem Split ist der Wirbel stärker ausgeprägt als vor Verschiebungen, während er bei Verschiebungen mit der Höhe wesentlich stärker nach Westen geneigt ist.
Wie schon bereits erwähnt, können SSWs mit Hilfe des zonal gemittelten Zonalwindes in 10 hPa und 60◦N identifiziert werden.
Diese Methode ist an die klassische Definition von SSWs angelehnt.
Da sich die Troposphäre besonders im Bereich der oberen tropischen Troposphäre erwärmt, verändert sich der meridionale Temperaturgradient im Tropopausenniveau.
Über das thermische Windgesetz ändert sich die Stärke der Zonalwinde, somit auch die Bedingungen für die Ausbreitung von Wellen in der Atmosphäre, die dann leichter in die Stratosphäre vordringen können.
Die Stärke des Zonalstroms ist im höchsten Maße entscheidend, wie troposphärische Wellen in der mittleren Atmosphäre reflektiert, absorbiert und abgelenkt werden.
Ein verstärkter Wellenantrieb aus der Troposphäre kann sowohl zu einer Verstärkung wie auch zu einer Abschwächung des Polarwirbels führen, je nachdem, ob die Wellen verstärkt äquatorwärts oder polwärts gelenkt werden.
Auch die stratosphärische Meridionalzirkulation wird verstärkt und bewirkt eine Erwärmung der unteren polaren Stratosphäre.
Die resultierende Abnahme des Temperaturgradienten in Richtung der mittleren Breiten schwächt den Stratopausenjet.
Damit verbunden ist auch eine höhere Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von SSWs.
Im solaren Maximum tritt dann der gegenteilige Effekt auf.
Der Jet ist stärker ausgeprägt, troposphärische Wellen gelangen schwerer in die Stratosphäre und werden vermehrt äquatorwärts abgelenkt.
Wie nun bekannt, kommt es nicht nur zu einer abwärts gerichteten Bewegung bei SSWs, sondern es ergibt sich auch eine Troposphären-Stratosphären-Troposphären Wechselwirkung, in der zuerst die Ursache von der unteren Schicht ausgeht, sich dann nach oben arbeitet und wiederum nach unten mit der Folge einer eventuellen Zirkulationsumstellung.
U.a. erwähnenswert ist die positive Anomalien in der Schneebedeckung im Oktober, die in
erster Linie zu einer Veränderung der Albedo führt.
Die erhöhte Reflektion einfallender Strahlung bewirkt eine stärkere diabatische Abkühlung an der Oberfläche.
Das sibirische Winterhoch, das sich durch strahlungsbedingte Abkühlung ausbildet, wird verstärkt. Änderungen in der nordhemisphärischen Strömung in Verbindung mit der Topographie Asiens
verstärken dann den aufwärts gerichteten Wellenfluss aus der Troposphäre.
Die Wechselwirkung zwischen vertikal propagierenden Wellen und dem zonalen Grundstrom in der Stratosphäre vermindert im Verlauf des Winters die Stärke des Polarwirbels und erhöht die Wahrscheinlichkeit für SSWs.
Im weiteren Verlauf des Winters breiten sich die stratosphärischen Anomalien nach unten aus und begünstigen, dass sich in der Troposphäre eine negative AO-Phase mit entsprechenden Temperaturanomalien einstellt.
Die negative AO-Phase am Ende des Winters ist eine Verstärkung des Eingangssignals, womit es sich um eine positive Rückkopplung im System Landoberfläche-Troposphäre-Stratosphäre handelt.
Sucht man nach einem Zusammenhang zwischen ozeanischen Anomalien und SSWs, findet man eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für SSWs, wenn im tropischen Pazifik die Meeresoberflächentemperatur höher als normal ist (positiver ENSO).
Für einzelne Blockierungswetterlagen im Bereich Nordatlantik/Europa wird auf die entscheidende Rolle positiver SST-Anomalien im Nordatlantik verwiesen (SST = Meeresoberflächentemperatur (Sea Surface Temperature).
Ohne diese positiven SST-Anomalien würden sich Blockierungswetterlagen oft nicht ausbilden bzw. wären instabiler und kurzlebiger.
Da Blockierungen bekannte Vorläufer für SSWs sind, kann der Zustand des Nordatlantiks Einfluss auf die Entstehung/Nichtentstehung von SSWs haben.
Positiven SST-Anomalien können entscheidend sein für die Ausbildung von Blockierungswetterlagen, welche mit einem stärkeren Wellenantrieb in die Stratosphäre verbunden sind.
Dies kann zu einer Schwächung des Polarwirbels führen und ein Monat später unter Umständen eine SSW verursachen.
Die SST-Anomalien haben Einfluss auf den meridionalen Druckgradienten im Nordatlantik und beeinflussen somit die Lage des Sturmbands.
Der Transport der Seesalzaerosole hängt wiederum stark von der Lage des Sturmbands ab.
Die polare Stratosphäre ist im Winter infolge fehlender Einstrahlung durch tiefe Temperaturen
und niedrige geopotentielle Höhen gekennzeichnet.
In ca. 60◦N befindet sich um den Nordpol eine Region mit starken Westwinden, welche durch den Temperaturunterschied und damit einhergehend den geopotentiellen Gradienten hervorgerufen werden.
Dieser Zustand charakterisiert im zeitlichen Mittel den polaren Wirbel der NH in den Wintermonaten
der gesamten Stratosphäre.
Das klimatologische Zentrum des Polarwirbels befindet sich mit den geringsten Temperaturen und niedrigsten Geopotential im Mittel nicht direkt über dem Nordpol, sondern ist geringfügig Richtung Europa verschoben, wie in den Stratosphärenkarten in 10 hPa ersichtlich ist, außerdem ist der Polarwirbel elliptisch verformt.
Diese beiden Eigenarten (Verschiebung und Verformung) gelten nur für den arktischen Wirbel.
Die Ursache ist auf die unterschiedliche Verteilung der Kontinente, Ozeane und Gebirgszüge auf der Nordhemisphäre zurückzuführen.
Die Verteilung auf der NH bewirkt einen stärkeren Wellenfluss in die Stratosphäre, woraus sich die Verformung und Verschiebung des Wirbels ergibt.
Erwähnt wurde schon, dass der Wirbel in einzelnen Jahren so stark gestört, dass sich die klimatologische Situation völlig umkehren kann.
Die polare Stratosphäre kann sich dabei innerhalb einer Woche um mehr als 40 K erwärmen, womit
sich der Temperaturgradient umkehrt.
Gleichzeitig wird das Geopotential über dem Nordpol erhöht und der Polarwirbel wird durch ein Hochdruckgebiet ersetzt.
Mit dem Zusammenbruch des Polarwirbels schwächen sich die westlichen Winde ab und können im zonalen Mittel aus Ost wehen.
Tritt diese Situation ein, also eine Umkehr des Temperaturgradienten zwischen dem Pol und 60◦N sowie eine östliche Strömung in 60◦N, spricht man von einer großen Stratosphärenerwärmung (SSW).
SSWs entstehen hauptsächlich in den Monaten Januar und Februar, können allerdings im gesamten erweiterten Winter (November bis März) auftreten.
Man unterscheidet zwei Typen von SSWs, bei denen der Wirbel entweder stark nach Süden (über 60◦N) verschoben (Verschiebung) oder in zwei Hälften geteilt ist (Split).
Splits finden in der gesamten Stratosphäre fast gleichzeitig statt, wobei sich ein Wirbel über der Hudson Bay und einer über Sibirien etabliert.
Meistens ist der sibirische Teil beständiger und führt zu einer Wiederherstellung des Polarwirbels, während der kanadische in der Folge zusammenbricht.
Verschiebungen entwickeln sich über mehrere Tage, so dass der Wirbel oft schon zehn Tage vorher nach Süden verschoben ist.
Ein Tag vor Eintreten des SSWs befindet sich der Wirbel zwischen 67 und 74◦N, wobei die Verschiebung immer in Richtung Eurasien erfolgt.
Mit der Höhe ist der verschobene Wirbel nach Westen geneigt.
Neben SSWs gibt es auch kleine Stratosphärenerwärmungen (im Englischen minor warmings).
Diese können ebenfalls intensiv sein und mit einer Umkehr des Temperaturgradienten einhergehen. Allerdings kehren sie die stratosphärische Zirkulation in 10 hPa nicht um.
Kleine Stratosphärenerwärmungen treten häufiger als SSWs auf.
Mit Hilfe dynamischer Eigenschaften werden des weiteren Canadian warmings unterschieden.
Diese treten bevorzugt im Frühwinter auf, wenn sich das stratosphärische Aleutenhoch intensiviert und nordwärts verlagert.
Canadian warmings können sowohl den Temperaturgradienten als auch den Westwind umdrehen, womit sie die Kriterien für ein SSW erfüllen.
Dennoch repräsentieren sie keinen Zusammenbruch des Polarwirbels.
Und das ist insgesamt das Schwierige in der nachfolgenden Interpretation etwaiger Auswirkungen und Fehlinterpretationen, wenn es darum geht eine Zirkulationsumstellung prognostizieren zu können/wollen.
Allgemein galt früher eine nur die synoptische Betrachtung der Wetterkarten in 10 hPa.
Heute helfen zusätzlicher Wetterkarten mittels Algorithmen für die Identifizierung von SSWs.
SSWs werden identifiziert, wenn im zonalen Mittel Ostwind vorherrscht.
Die allgemeine Erkennungsmethode identifiziert SSWs allein mit dem zonal gemittelten 10 hPa Zonalwind in 60◦ nördlicher Breite.
SSWs werden von November bis März erfasst, da SSWs per Definition nur im Winter auftreten.
Die Voraussetzung für eine SSW ist, dass im zonalen Mittel der Wind aus Ost weht.
Im Anschluss muss an mindestens 10 aufeinander folgenden Tagen Westwind herrschen.
Zunächst wird der Temperaturgradient zwischen 60◦N und dem Nordpol in 10 hPa als zusätzliches Kriterium eingeführt.
Dabei ist eine polwärtige Temperaturabnahme als negativer Gradient definiert.
Nur wenn sowohl der Zonalwind und der Temperaturgradient negativ sind, wird ein SSW klassifiziert.
Für die Umkehr des Temperaturgradienten gilt, dass diese bis zu drei Tage vor der Umkehr des Zonalwindes erfolgen dürfen.
Dies wird damit begründet, dass die hier betrachtete Temperaturanomalie führend gegenüber dem Windsignal ist.
Sobald beide Kriterien (Umkehr des Temperaturgradienten und im Mittel östliche Winde) erfüllt sind, wird der Startpunkt des SSWs definiert.
Festzuhalten ist der Einfluss auf die Troposphäre und das Abwärtswandern des Signals.
Die Erkennung erfolgt über die Kartenbereitstellung der FU Berlin (ECMWF Modell) –Link siehe oben.
Im Anschluss an ein SSW zeigt sich das erwartete Abwärtswandern der positiven Anomalien.
Ob es zu einer SSW im Winterzeitraum kommen mag oder nicht, hänge auch vom Variabilitätsmuster der SSW (multi-dekadisch und längerfristige Schwingung) ab, die teils in einem langjährigen periodischen Zyklus pendelt.
In den 1990er Jahren wurde in zehn aufeinander folgenden Wintern kein Ereignis als SSW klassifiziert.
Dieses Fehlen von SSWs wird mit dem Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen in Verbindung gebracht.
Allerdings gibt es auch Perioden, in denen die Anzahl von SSWs erhöht ist.
Denkbar ist, dass dieser Trend Teil einer niederfrequenten Schwingung ist.
So würde sich eine 20-jährige Schwingung ergeben, wenn sich im nächsten Jahrzehnt wieder bedeutend weniger SSWs ereignen würden.
Um noch einmal zum schon erwähnten Teil eines gestörten Wirbel zu kommen.
Positive Schneeanomalien über Eurasien begünstigen einen schwächeren Polarwirbel im Januar bzw. erhöhen die Wahrscheinlichkeit für ein SSW.
Eine positive Schneeanomalie erhöht die Albedo und bewirkt somit eine stärkere Reflexion einfallender Strahlung.
Außerdem besitzt Schnee eine isolierende Wirkung, der den Wärmefluss aus dem Boden reduziert. Beides führt lokal zu einer diabatischen Abkühlung.
In Übereinstimmung mit der stärkeren Schneeausbreitung findet man in Oktobern vor Januar-SSWs verbreitet negative Temperaturanomalien über dem nördlichen Teil des asiatischen Kontinents.
Des Weiteren begünstigen die negativen Temperaturanomalien die Entwicklung des sibirischen Winterhochs.
Schließlich üben diese bodennahen Änderungen auf den aufwärtsgerichteten Wellenfluss eine Wirkung aus.
Die diabatische Abkühlung bewirkt eine Aufwölbung der isentropen Flächen über Sibirien.
Damit ist unter Berücksichtigung der Erhaltung der potentiellen Vorticity die charakteristische Ausbildung eines Hochs stromaufwärts (westlich) und eines Tiefs stromabwärts (östlich) verbunden.
Diese Anomalie verstärkt dann den Wellenfluss in die Stratosphäre.
Dieser Ablauf beschreibt den Übergang von einem thermisch direkten (Abkühlung durch positive Schneeanomalien) zu einem dynamischen Wellenantrieb, der die gesamte Nordhemisphäre
Umfasst.
Die die zeitliche Verzögerung zwischen der Schneeanomalie und dem verstärkten Wellenfluss beträgt ungefähr ein Monat.
Ebenso nimmt die Kopplung mit der Stratosphäre im Verlauf des Winters zu.
Auch verstärkte Flüsse aus dem Nordatlantik in die Atmosphäre sorgen gemeinsam mit einer größeren Schneeausdehnung und einer erhöhten Anzahl von Blockierungen zu einem stärkeren Wellenfluss aus der Troposphäre in die Stratosphäre.
Der Polarwirbel wird dadurch geschwächt und die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von SSWs ist erhöht.
Im weiteren Verlauf des Winters propagieren die stratosphärischen Anomalien in der Atmosphäre abwärts und bewirken eine negative NAO-Phase.
Die Eigenfrequenz des Nordatlantiks lässt dann das gesamte gekoppelte System nahezu in Phase schwingen, und somit besteht ein Zusammenhang zwischen Zusammenhang zwischen SSTs und SSWs.
MfG, Oliver
P.S.
Diese Zusammenfassung soll nur als eine bessere Basis dienen, die Polarwirbelereignisse und die Stratosphärenerwärmungen besser zu verstehen und bestenfalls eine annehmbare Diskussionskultur aufzubauen.
Unser Ziel besteht darin, u.a. auch bei einem Mildwinter, etwaige Aufwärts- und Abwärts gerichtete Wellenbewegungen über den zur Verfügung stehenden Kartenmaterial und den verbundenen Stratosphärenerwärmungen besser prognostizieren und auswerten zu können.
Hauptaugenmerk gilt dabei auf eine beeinflussende und schichtübergreifende Bewegung der Anomalien.
