Meteorologie: Winterfrost mangels Sonnenaktivität

Eisige Temperaturen, reichlich Schnee - der letzte Winter hatte es in sich. Und die nächsten könnten uns auch frösteln lassen, weil die Sonne lahmt.
Daniel Lingenhöhl
Winter über England
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Großes Zittern war im letzten Winter angesagt – einem der schneereichsten der letzten Jahrzehnte. Eine geschlossene Schneedecke hüllte weite Teile Europas in sanftes Weiß, gleichzeitig hatten Minusgrade gerade auch Deutschland in eisigem Griff: Mit Durchschnittswerten von minus 1,3 Grad Celsius lagen die Temperaturen um ganze 1,5 Grad Celsius unter dem langjährigen Mittel. Nun stellten Forscher um Sami Solanki vom Lindauer Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung die letzte Kältewelle in direkten Zusammenhang mit der gegenwärtigen schwachen Sonnenaktivität – und prognostizieren in den nächsten Jahren weitere Attacken von Väterchen Frost auf Mitteleuropa.

Eisiger Südosten
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Gefroren wurde dieses Jahr auch schon rund ums Schwarze Meer, das sich hier einheitlich Weiß in Weiß zeigt: auf dem Land der Schnee, über dem Meer die Wolken. Selbst in Griechenland und der Türkei fielen die Temperaturen in den Keller, als arktische Luft am 25. Januar 2010 bis zum Mittelmeer vordrang. In der Mitte unten, leicht nach links versetzt, ist der Bosporus zu erkennen – ungewohnt verschneit.
Momentan ist unser Zentralgestirn deutlich weniger aktiv als in den 90 Jahren zuvor: Sein Magnetfeld ist schwächer ausgeprägt, und es bildet nur wenige Sonnenflecken aus. Die Folgen reichen bis zur Erde und bescheren Mittel- und Westeuropa harte Winter, meint der leitende Wissenschaftler Mike Lockwood von der University of Reading: "Diese Wetterlage stellt sich deutlich häufiger ein, wenn die Sonnenaktivität niedrig ist." Statt milder und feuchter Tiefdruckgebiete vom Atlantik, die mit westlichen Winden herangeführt werden, dringen dann immer wieder eisig kalte Luftmassenpakete aus Nordost nach Mitteleuropa vor, wo sie länger verharren. Im Kontaktbereich zwischen den atlantischen und den arktischen Strömungen kommt es zu ergiebigen Schneefällen, wie es diesen Winter in Deutschland regelmäßig zu beobachten war.

Eine wichtige Rolle in diesem Wechsel spielt die so genannte Nordatlantische Oszillation (NAO): der Luftdruckgegensatz zwischen Azorenhoch und Islandtief. Bei starker Ausprägung und damit großen Unterschieden zwischen beiden Gebilden fallen unsere Winter mild aus, weil eine starke Westwinddrift milde Tiefs reihenweise nach Europa drückt und Kaltluft fernhält. Im umgekehrten Fall dehnt sich sibirische Kaltluft häufiger nach Westen aus. Die NAO verändert sich in einem zeitlich Rahmen, der 12 bis 15 Jahre betragen kann: Je nachdem welche Phase vorherrscht, haben wir häufiger eher gemäßigte beziehungsweise sehr frostige Winter.

Winterkälte
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Vorstöße arktischer Luftmassen bis weit nach Mittel-, West- und Südeuropa bescherten dem alten Kontinent einen harten Winter wie lange nicht mehr: Je dunkler der Blauton, desto stärker wichen die Temperaturen im Dezember 2009 von den Durchschnittswerten ab. Im Zuge des Luftmassenaustausches strömten dagegen relativ warme Luftmassen aus Süden in Richtung Grönland und Nordpol, deren Temperaturen deshalb höher lagen als normalerweise. Rund um das Schwarze Meer war es zu dieser Zeit noch recht mild.
Doch auch die Sonnenaktivität, die in einem elfjährigen Turnus schwankt, beeinflusst die Ausprägung der kalten Jahreszeit, wie die Wissenschaftler durch einen Vergleich entsprechender Aufzeichnungen mit Wetteraufzeichnungen der letzten 350 Jahre bemerkt haben: Bereits seit Mitte des 17. Jahrhunderts erfassen Meteorologen zum Beispiel die Temperaturen in der Region zwischen Bristol, London und Lancaster – die längste Messreihe der Welt. Sank die Aktivität der Sonne in diesem Zeitraum auf ein Minimum, erhöhte sich auch die Wahrscheinlichkeit für kalte Winter: 1684 beispielsweise, während des so genannten Maunder-Minimums, erlebte Großbritannien einige der harschsten Monate der letzten Jahrhunderte – auch damals war die Sonne ähnlich träge wie momentan.

Schuld daran ist wohl eine Blockade der Westwindströmungen, die ihren Ausgang über Nordamerika nimmt. Dort ragen die Rocky Mountains bis in die vorherrschenden Jets, die von West nach Ost fließen, und sorgen dafür, dass diese wie Flüsse zu mäandrieren beginnen. Schaukeln sie sich anschließend immer weiter auf, kann es passieren, dass sich einzelne stabile Luftmassenpakete abschnüren und damit die Luftbewegung teilweise für Wochen zum Erliegen bringen. Vorläufige Daten deuten an, dass die mangelnde Sonnenaktivität diese Sperren häufiger auslöst und sie länger andauern lässt.

Winter über England
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Am 7. Januar 2010 erstrahlte Großbritannien in Weiß dank einer geschlossenen Schneedecke – ein Anblick, der uns in den nächsten Jahren häufiger blühen könnte.
Welche physikalischen Prozesse hinter diesem Phänomen stehen, können die Klimatologen bislang aber nur vermuten. Wahrscheinlich bestehe ein Zusammenhang zwischen veränderten Bedingungen in der Stratosphäre und der Troposphäre, in der sich unser Wettergeschehen abspielt, so Lockwood. Durch geringe Sonnenaktivität kühlt sich die Stratosphäre ab, weil sich dann dort oben zu wenig Wärme speicherndes Ozon bildet. Dadurch verstärkt sich womöglich der Polarwirbel – ein sehr stabiles Druckgebilde über dem Nordpol –, der wiederum die Westwindzirkulation beeinflussen könnte. Doch diese Vermutung ist nach Ansicht der Forscher noch sehr vage.

Vorerst dürfte die Sonne weiter schwächeln: Die nächsten Winter könnten also ebenfalls sehr frisch ausfallen. Doch muss das nicht zwangsläufig der Fall sein, wie Lockwood noch anmerkt: "Nur ein Jahr nach dem Kälterekord von 1684 erlebte Großbritannien den drittwärmsten Winter der letzten 350 Jahre – obwohl die Sonne noch nicht aktiver war."
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Lockwood, M. et al.: Are cold winters in Europe associated with low solar activity? In: Environmental Research Letters 5, 024001, 2010.