In der Stratosphäre, in über 20 Kilometern Höhe, steigen die polaren Temperaturen nördlich von Europa immer wieder einmal explosionsartig an. Von unter minus 60 Grad Celsius kann sich die Luft dort binnen Tagen auf bis über Null erwärmen, zeigen meteorologische Daten der internationalen Wetterdienste. Das passiert in den Wintermonaten durchschnittlich einmal pro Jahr und dauert etwa ein bis zwei Wochen. Klimaforschende der Universität Graz haben gemeinsam mit Partner:innen der Chinesischen Akademie der Wissenschaften untersucht, wie sich diese winterlichen „Hitzewallungen“ über die letzten Jahrzehnte entwickelt haben. „Wir fanden mit Hilfe einer neuen Methode heraus, dass die Dauer der plötzlichen Erwärmungen in der Stratosphäre seit den 1980er-Jahren um rund 50 Prozent zugenommen hat“, berichtet Gottfried Kirchengast, Leitautor der Studie, die im Fachjournal Atmospheric Chemistry and Physics erschienen ist. Da der Temperaturanstieg in dieser Schicht der Atmosphäre mit einer massiven Schwächung des rotierenden Polarwirbels einhergeht, beeinflusst das auch das Winterwetter in unseren Breiten.
„Wenn die Zirkulation des winterlichen Polarwirbels durch starken Luftaustausch von Wetterschicht und Stratosphäre gestört wird, dann kann es in Höhen von über 20 Kilometern zu einer großräumigen Erwärmung um bis zu 50 Grad und mehr kommen. Diese weltweit stärkste Form des Temperaturanstiegs in der Atmosphäre kann den Wirbelwind zum Erliegen bringen“, erklärt Gottfried Kirchengast. Die Wissenschaftler:innen haben Daten der letzten vier Jahrzehnte ausgewertet, jeweils von November bis April. „95 Prozent dieser Erwärmungsereignisse sind von Dezember bis Februar zu beobachten, und bei über drei Viertel liegt das Gebiet des stärksten Temperaturanstiegs nördlich von Europa und Asien“, so der Klimaforscher. Neben der deutlichen Zunahme der Dauer dieser Erwärmung von rund 10 auf 15 Tage zeigte sich auch eine tendenzielle, allerdings statistisch noch nicht signifikante Steigerung ihrer Intensität.
„Unsere Ergebnisse bekräftigen die Hinweise anderer Studien, dass sich durch den Klimawandel solche Polarwirbelstörungen zunehmend deutlicher ausprägen. Das führt bei uns in Europa ironischerweise zu stärkeren kurzdauernden Kälteextremen“, sagt Kirchengast. Weitere Arbeiten der Forscher:innen am Wegener Center der Uni Graz analysieren das von der Erderwärmung angestoßene komplexe Wechselspiel von Zirkulation und Wetterextremen zwischen polaren und mittleren Breiten genauer.
Die Forschungen sind in den Profilbereich Climate Change Graz der Universität Graz eingebettet. Der Beitrag des Wegener Centers der Uni Graz an der aktuellen Publikation wurde von der Forschungsförderungsgesellschaft FFG aus Mitteln des vom BMK dotierten Österreichischen Weltraumprogramms ASAP gefördert.
Publikation
Li, Y., G. Kirchengast, M. Schwärz, and Y. Yuan (2023): Monitoring sudden stratospheric warmings under climate change since 1980 based on reanalysis data verified by radio occultation, Atmospheric Chemistry and Physics, https://doi.org/10.5194/acp-23-1259-2023