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Ursache für Extremwetter Klimawandel verändert Luftströme

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Die Forschenden machten die verschiedenen Luftströme sichtbar.

(Foto: Woosok Moon, Baek-Min Kim, Gun-Hwan Yang, John Wettlaufer)

Heiße Wochen mit brütender Sonne, dann wieder sintflutartige Regenfälle: Der Sommer in Deutschland war ein Beispiel dafür, dass sich Klimaextreme häufen. Ein Forschungsteam aus Schweden hat untersucht, warum Extremwetter-Ereignisse in mittleren Breiten gerade im Sommer auftreten.

Durch den Klimawandel scheinen sich Extremwetter-Ereignisse wie Dürren und Starkregen in gemäßigten Breiten wie etwa Europa zu häufen. Mit Computersimulationen haben Physiker nun einen Mechanismus entdeckt, der dieses Phänomen erklären könnte. Sinken Geschwindigkeiten von West-Ost-Winden unter einen bestimmten Schwellenwert, so rufen sie demnach Reaktionen bis in die höhere Atmosphäre hervor, die zu einem Jetstream mit besonders ausgeprägten Wellen führen. Dieser starke Höhenwind beeinflusst wiederum die Zugbahnen von Hoch- und Tiefdruckgebieten. Die Gruppe um Woosok Moon vom Nordic Institute for Theoretical Physics in Stockholm (Schweden) beschreibt den Mechanismus in den "Proceedings" der US-Nationalen Akademie der Wissenschaften (PNAS).

Der polare Jetstream ist ein Starkwindband in neun bis zwölf Kilometern Höhe zwischen dem 40. und dem 60. Breitengrad - also auch über dem größten Teil Europas. Es entsteht, weil tropische Warmluft in die Höhe steigt und sich polwärts bewegt, weil dort der Höhenluftdruck niedriger ist. Dabei wird die Luft durch die aus der Erddrehung resultierende Corioliskraft abgelenkt - also durch den Umstand, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Erde am Äquator viel größer ist als in Polnähe -, und es entsteht der Jetstream von West nach Ost.

Diese Luftströmung trennt in der höheren Atmosphäre die warme, tropische von der kalten, polaren Luft. Ihr entscheidender Antrieb ist - neben der Corioliskraft - der Druckunterschied zwischen diesen Luftmassen. Weil der Jetstream mit den Hoch- und Tiefdruckgebieten von Westen nach Osten zieht, beschert er Mitteleuropa gewöhnlich einen Mix aus Sonne, Wolken und Regen. Doch Studien zufolge verharren gerade im Sommer Hoch- und Tiefdruckgebiete häufiger wochenlang über einer Region - mit Hitzewellen einerseits und Dauerregen andererseits.

Jetstream wird langsamer und welliger

Infolge des Klimawandels erwärmt sich die Erde in den Polargebieten mehr als doppelt so schnell wie in den Tropen, sodass die Druckunterschiede geringer werden. Wie genau dieses geringere Temperaturgefälle in Bodennähe den Jetstream in der höheren Atmosphäre beeinflusst, ist noch nicht abschließend geklärt.

Moon und Kollegen entwickelten eine Theorie dazu und überprüften sie mittels Computersimulationen. Sie fanden einen Schwellenwert von etwa 36 Kilometern pro Stunde. Wenn bodennahe Winde in West-Ost-Richtung unter diese Geschwindigkeit fallen, verändert dies demnach die Strömungen in der Atmosphäre bis hinauf in die Höhe des Jetstreams. Dieser wird dadurch langsamer und welliger, zeigt also ausgeprägtere Ausbuchtungen nach Norden und Süden.

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Das passiert insbesondere im Sommer, wenn die Temperatur- und Druckunterschiede zwischen den Polargebieten und den Tropen besonders gering sind. Dadurch reagieren die Westwinde im Sommer stärker auf die unterschiedlich starke Erwärmung von Land- und Meeresflächen, wie das Team um Moon schreibt. Das verringere die Häufigkeit, mit der sich Hoch- und Tiefdruckgebiete abwechseln, führe also zu langen Hochphasen mit keinem oder wenig Regen und langen Tiefphasen mit dauerhaftem oder starkem Regen.

"Wenn die mittleren Strömungsgeschwindigkeiten bei den Westwinden abnehmen, werden Jetstreams welliger und es bilden sich quasi-stationäre Hoch- und Tiefdruck-Blockierungsmuster, die schwere Überschwemmungen und Dürren verursachen", schreiben die Forschenden.

Quelle: ntv.de, Stefan Parsch, dpa

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