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Lexikon der Geowissenschaften: Stratosphärenerwärmung

Stratosphärenerwärmung, schneller und ausgeprägter Anstieg der Temperatur in der mittleren und oberen Stratosphäre (Höhe >20 km) im Winter. Stratosphärenerwärmungen wurden im Januar und Februar 1952 erstmals von R. Scherhag in der Stratosphäre der Nordhemisphäre beobachtet und als Berliner Phänomen beschrieben. Sie treten in der winterlichen Arktis häufiger auf und sind dort auch stärker ausgeprägt als in der Antarktis. Ursache dafür sind Unterschiede in der zeitlichen und räumlichen Variabilität der winterlichen stratosphärischen Dynamik und Zirkulation in beiden Hemisphären, die im Wesentlichen durch die Ausbreitung planetarer Wellen aus der Troposphäre in die Stratosphäre bedingt sind. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens und die Intensität einer Stratosphärenerwärmung hängen deshalb mit hoher Wahrscheinlichkeit auch von den klimatologischen Prozessen ab, die planetare Wellen in der Troposphäre anregen oder verstärken können, z.B. die Southern Oscillation und die quasi-zweijährige-Oszillation. Da die Temperaturverteilung einen erheblichen Einfluß auf die Wirksamkeit der physikalisch/chemischen Prozesse in der Ozonschicht hat, hängt auch das Ausmaß des Ozonabbaus stark von der Intensität und vom Zeitpunkt des Auftretens einer Stratosphärenerwärmung ab (Ozonloch). Stratosphärenerwärmungen führen zu einer dynamischen Störung des winterlichen Polarwirbels. Durch den Temperaturanstieg über den Polen ändert sich der mittlere Temperaturgradient im Polarbereich (65º-90º), und dies kann zu einer Umstellung der normalen, zyklonalen winterlichen Zirkulation im 10-hPa-Niveau (ca. 30 km Höhe) auf eine antizyklonale Strömung führen. Auf Empfehlung der WMO (World Meteorological Organization) werden vier typische Formen von Stratosphärenerwärmungen unterschieden: a) minor warmings führen zwar zu einer Umkehrung des Temperaturgradienten, aber nicht zur Umstellung der Zirkulation. Sie treten in beiden Hemisphären auf. b)canadian warmings treten als Folge einer Verstärkung und Verlagerung des troposphärischen Alëutenhochs nach Norden ein. Es wird eine Umkehr des Temperaturgradienten und eine kurzzeitige Umstellung der Zirkulation beobachtet, die jedoch nicht zu einem Zusammenbruch des Polarwirbels führt. c)major midwinter warmings sind intensive Erwärmungen, durch die sich im Januar/Februar sowohl der Temperaturgradient sowie die Zirkulation im 10-hPa-Niveau vollständig umkehren. Letzteres ist auch dann der Fall, wenn der Polarwirbel einerseits zwar erhalten bleibt, sein Zentrum jedoch südlich des Polarkreises liegt oder anderseits geteilt ist. Dieser Typ einer Stratosphärenerwärmung wurde bisher nur in der Arktis beobachtet. d) final warmings führen zur endgültigen Umstellung der zyklonalen Winterzirkulation auf die antizyklonale Sommerzirkulation. Ihr Eintreten und ihre Intensität können von Jahr zu Jahr stark schwanken. Sie treten in beiden Hemisphären auf, über der Antarktis allerdings (bezogen auf die Jahreszeit) generell etwa zwei Monate später als in der Arktis. Dieses spätere Eintreten ist eine Bestätigung der größeren dynamischen Stabilität des Polarwirbels über dem Südpol und eine der meteorologischen Voraussetzungen für die Entwicklung des Ozonlochs. [USch]

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