Was Europa ins Schwitzen bringt

Im Jahr 2003 erlebte Europa einen Jahrhundertsommer, und viele Menschen f¨¹hlen sich dieses Jahr daran erinnert. Mitten in dieser Hitzewelle publiziert nun das Fachmagazin ?Nature Geoscience? eine Studie, die zur Erkl?rung solcher Extremwetterlagen beitragen kann. Seit rund zwei Jahren hat ein ETH-Forschungsteam Klimadaten aus aller Welt ausgewertet, um der Entstehung stabiler Hochdruckgebiete auf den Grund zu gehen. Schon l?nger ist bekannt, dass sehr stabile Hochdruckgebiete in der oberen Troposph?re, also auf einer H?he von 5 bis 10 Kilometern, im Sommer Hitzewellen ausl?sen k?nnen. Die Forschung nennt diese speziellen Hochdrucklagen ?Blocking?, weil sie Tiefdruckgebiete links und rechts von sich ablenken und damit im Sommer zu ?Sch?nwetterinseln? f¨¹hren k?nnen. Diese Inseln mit einem Durchmesser von rund 2000 Kilometern k?nnen sich ¨¹ber grosse Teile Europas erstrecken. Sie unterbrechen die typische Weststr?mung vom Nordatlantik, die sonst wetterbestimmend f¨¹r unsere Regionen ist.

Umgekehrtes Schwitzen

W?hrend sich die bisherige Forschung zur Erkl?rung von Blocking vor allem auf die Zirkulation von Luftmassen innerhalb der oberen Troposph?re konzentriert, schl?gt die Forschungsgruppe Atmospheric Dynamics von ETH-Professor Heini Wernli nun einen neuen Ansatz vor. ?Wir zeigen, dass auch das Aufsteigen von Luftmassen aus der unteren Troposph?re entscheidend f¨¹r die Entstehung und Aufrechterhaltung solcher Systeme ist?, erkl?rt Stephan Pfahl, Wissenschaftler in Wernlis Gruppe.

Wichtig ist dabei das ?latente Heizen?: In den aufsteigenden Luftmassen bilden sich Wolken, es kondensiert Wasserdampf, und dabei wird sogenannte latente Energie frei. ?Das ist umgekehrt zum Schwitzen, bei dem das Wasser verdunstet und der K?rper gek¨¹hlt wird?, erkl?rt Pfahl. Die daraus resultierende Erw?rmung des Luftpakets kann zu einem weiteren Aufstieg f¨¹hren. Das latente Heizen liefert also einen Teil des Antriebs f¨¹r den Aufstieg der Luftmassen.

Zeitversetzter Prozess

In der Analyse von Wetterdaten der vergangenen 21 Jahre haben die ETH-Forscher nun herausgefunden, dass in den drei Tagen bevor die Luftmassen die Blocking-Region erreichen bis zu 45 Prozent der Luftmassen durch diesen Prozess erhitzt wurden, in der Woche davor sogar bis zu 70 Prozent. Man kann sich das einfach mit der Wetterentwicklung vor Augen f¨¹hren: Auf dem Atlantik bilden sich Wolken oder Schlechtwettergebiete ¨C und ein paar Tage sp?ter entstehen die Inseln mit sonnigem Wetter ¨¹ber Europa. ?Der Prozess ist also immer zeitversetzt; in der Woche vor dem Blocking erfahren deutlich mehr als die H?lfte der Luftmassen diesen Prozess des latenten Heizens?, so ETH-Professor Heini Wernli.

Wernli ist seit 20 Jahren auf die Untersuchung von Tiefdruckgebieten spezialisiert, f¨¹r die das latente Heizen schon l?nger als essentieller Prozess erkannt worden ist. Das Forschungsteam besch?ftigt sich seit gut 10 Jahren mit dem Blocking-Ph?nomen. ?Am Anfang stand vor allem die Neugier, warum die Str?mung von der Weststr?mung pl?tzlich in einen anderen Zustand wechselt?, sagt Wernli. Mit der vorliegenden Arbeit wurden nun Erkenntnisse aus der Erforschung von Tiefdruckgebieten mit denjenigen aus der Blocking Forschung kombiniert.

Millionen Daten ausgewertet

Ausgewertet haben die ETH-Forscher einen immensen Satz von Daten aus Bodenmessungen, Ballonen, Flugzeugen und Satelliten des Europ?ischen Zentrums f¨¹r mittelfristige Wettervorhersage in Reading, Grossbritannien. Es liefert alle sechs Stunden globale Daten zu Wind, Temperatur, Wolkenbildung und Feuchtigkeit. Stephan Pfahl hat mithilfe von Trajektorienrechnungen die Bewegung einzelner Luftpakete untersucht, die zur Bildung der Blocking-Regionen beitragen. Mehr als 100 Millionen Trajektoren wurden ausgewertet.

Die jetzt gewonnenen Erkenntnisse k?nnten auch f¨¹r weitere Themen der Klimaforschung n¨¹tzlich sein. ?Wegen der Klimaerw?rmung gelangt mehr Feuchtigkeit in die Luft. Dadurch wird mehr latente Hitze freigesetzt, was auch zu einer ?nderung in der H?ufigkeit von Blocking-Wetterlagen f¨¹hren k?nnte?, sagt Pfahl. ?Aber das ist noch sehr spekulativ, daran m¨¹ssen wir noch weiter forschen.? Eine konkrete Anwendung der neuen Erkenntnisse ist auch f¨¹r die Wettervorhersage denkbar: Oft verpasst diese n?mlich den Zeitpunkt der Bildung oder des Zerfalls des Blocking, mit grossen Auswirkungen f¨¹r die Wetterentwicklung. Man m¨¹sste also schauen, wie gut der Prozess des latenten Heizens in den Wettermodellen abgebildet wird.

Blocking sorgt auch f¨¹r Hochnebel

Blocking tritt ¨¹brigens nicht nur im Sommer auf. Im Winter f¨¹hrt es zu kalten Hochnebellagen, die uns im Schweizerischen Mittelland bestens bekannt sind, aber von der Po-Ebene bis Nord-Deutschland ¨¹berall auftreten. ?Also all die Wetterlagen, ¨¹ber die sich die Menschen immer beklagen?, sagt Wernli lachend: von der extremen Hitze bis zum grau-kalten Winterwetter.