"Man hat die Stratosphäre erst 1902 entdeckt durch bemannte Ballonflüge. Man dachte früher eigentlich, es gibt die Wetterschicht und danach ist da nichts mehr. Und dann hat man gesehen, nee auf einmal verändert sich die Temperatur wieder, es wird auf einmal wieder wärmer mit zunehmender Höhe. Damals sind die dann auch ohnmächtig geworden, wenn sie in die höheren Atmosphärenschichten eingeflogen sind."
Die Meteorologin Kirstin Krüger muss heute glücklicherweise nicht mehr in einen Ballon steigen, um die Stratosphäre zu erforschen. Sonden und Satelliten sammeln immer mehr Daten und zeigen dabei auch: Wetter gibt es nicht nur hier unten bei uns in der Troposphäre. Auch im zweiten Stockwerk unserer Atmosphäre geht es mitunter recht turbulent zu. Zum Beispiel, wenn es alle zwei bis drei Jahre zu einem so genannten "SSW" kommt.
"SSW ist die Abkürzung für "sudden stratospheric warming", auf Deutsch "plötzliche starke Stratosphärenerwärmung". Und die treten im Winter auf über der Polarkappe. Und eine Stratosphärenerwärmung, so eine große, starke, ist vergleichbar mit dem El Niño. Es ist eine sehr starke plötzliche Erwärmung um mehr als 30 Grad Celsius innerhalb einer Woche."
Eigentlich sorgt im Winter ein Tiefdruckgebiet für konstant frostige Temperaturen in der Stratosphäre. Dieser sogenannte Polarwirbel dreht sich gegen den Uhrzeigersinn über dem Nordpol und lässt die Temperaturen in 20 Kilometern Höhe auf Minus 80 bis Minus 90 Grad fallen.
"Wenn es so eine große starke Erwärmung ist, ein major SSW, wie wir sagen, dann kommt es zum Zusammenbruch und Teilung des Wirbels und ein Hochdruckgebiet kommt über die Polarkappe. Und das ist das große Ereignis."
Ausgelöst wird dieses große Ereignis durch bestimmte Wetterlagen in der Troposphäre. Welche genau das sind, haben Kirstin Krüger und ihr Kollege Severin Bancala vom Kieler Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung nun erstmals anhand einer langen Zeitreihe untersucht.
"Wir haben erstmal diese Stratosphärenerwärmung in zwei Typen eingeteilt, wie sie entstehen können. Entweder gibt es einen Welle-1-Typ, dann gibt es ein Tief- und ein Hochdruckgebiet, also ein Minimum und ein Maximum. Oder es gibt den Welle-2-Typ, dann gibt es zwei Tief und zwei Maxima."
Die beiden Meteorologen konnten nun zeigen, dass der sogenannte Welle-1-Typ von Hochdruckgebieten über dem Atlantik ausgelöst wird, die mindestens fünf Tage anhalten und auf einer Stelle verharren. Der Welle-2-Typ dagegen wird von ebensolchen Hochdruckzonen über dem Pazifik verursacht. Diese Zusammenhänge sind vor allem deshalb von Bedeutung, weil beide Typen nicht nur durch die Wetterlage in der Troposphäre ausgelöst werden. Sie haben auch Rückwirkungen auf unser Wetter – und zwar mit umgekehrtem Vorzeichen: Kommt es in der Stratosphäre zu einer starken Erwärmung, muss Europa zwei bis sechs Wochen später oft bibbern. Während es etwa in den milden 90er-Jahren nur einen "SSW" gab, kam es seit der Jahrtausendwende sehr oft zu den starken Stratosphärenerwärmungen, die unter anderem auch für die strengen Winter Anfang 2006 und 2010 verantwortlich gemacht werden. Auch deshalb sollen die Modelle des neuen Weltklimaberichtes zukünftig nicht mehr nur die halbe, sondern die gesamte Stratosphäre berücksichtigen. Kirstin Krüger:
"Das Ziel ist jetzt, mit dieser Beobachtungsreihe auf einer sehr langen Zeitreihe – das jetzt auch auf Modelle anzuwenden. Wie gut modellieren diese Klimamodelle die Entwicklung dieser SSWs? Um dann auch zu gucken, wie ändert sich die Frequenz und die Charakteristik von diesen SSWs in der Zukunft. Nur wenn sie die Gegenwart gut simulieren können, können wir auch ein Vertrauen darauf haben, wie es sich in der Zukunft verändert."
Die Meteorologin Kirstin Krüger muss heute glücklicherweise nicht mehr in einen Ballon steigen, um die Stratosphäre zu erforschen. Sonden und Satelliten sammeln immer mehr Daten und zeigen dabei auch: Wetter gibt es nicht nur hier unten bei uns in der Troposphäre. Auch im zweiten Stockwerk unserer Atmosphäre geht es mitunter recht turbulent zu. Zum Beispiel, wenn es alle zwei bis drei Jahre zu einem so genannten "SSW" kommt.
"SSW ist die Abkürzung für "sudden stratospheric warming", auf Deutsch "plötzliche starke Stratosphärenerwärmung". Und die treten im Winter auf über der Polarkappe. Und eine Stratosphärenerwärmung, so eine große, starke, ist vergleichbar mit dem El Niño. Es ist eine sehr starke plötzliche Erwärmung um mehr als 30 Grad Celsius innerhalb einer Woche."
Eigentlich sorgt im Winter ein Tiefdruckgebiet für konstant frostige Temperaturen in der Stratosphäre. Dieser sogenannte Polarwirbel dreht sich gegen den Uhrzeigersinn über dem Nordpol und lässt die Temperaturen in 20 Kilometern Höhe auf Minus 80 bis Minus 90 Grad fallen.
"Wenn es so eine große starke Erwärmung ist, ein major SSW, wie wir sagen, dann kommt es zum Zusammenbruch und Teilung des Wirbels und ein Hochdruckgebiet kommt über die Polarkappe. Und das ist das große Ereignis."
Ausgelöst wird dieses große Ereignis durch bestimmte Wetterlagen in der Troposphäre. Welche genau das sind, haben Kirstin Krüger und ihr Kollege Severin Bancala vom Kieler Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung nun erstmals anhand einer langen Zeitreihe untersucht.
"Wir haben erstmal diese Stratosphärenerwärmung in zwei Typen eingeteilt, wie sie entstehen können. Entweder gibt es einen Welle-1-Typ, dann gibt es ein Tief- und ein Hochdruckgebiet, also ein Minimum und ein Maximum. Oder es gibt den Welle-2-Typ, dann gibt es zwei Tief und zwei Maxima."
Die beiden Meteorologen konnten nun zeigen, dass der sogenannte Welle-1-Typ von Hochdruckgebieten über dem Atlantik ausgelöst wird, die mindestens fünf Tage anhalten und auf einer Stelle verharren. Der Welle-2-Typ dagegen wird von ebensolchen Hochdruckzonen über dem Pazifik verursacht. Diese Zusammenhänge sind vor allem deshalb von Bedeutung, weil beide Typen nicht nur durch die Wetterlage in der Troposphäre ausgelöst werden. Sie haben auch Rückwirkungen auf unser Wetter – und zwar mit umgekehrtem Vorzeichen: Kommt es in der Stratosphäre zu einer starken Erwärmung, muss Europa zwei bis sechs Wochen später oft bibbern. Während es etwa in den milden 90er-Jahren nur einen "SSW" gab, kam es seit der Jahrtausendwende sehr oft zu den starken Stratosphärenerwärmungen, die unter anderem auch für die strengen Winter Anfang 2006 und 2010 verantwortlich gemacht werden. Auch deshalb sollen die Modelle des neuen Weltklimaberichtes zukünftig nicht mehr nur die halbe, sondern die gesamte Stratosphäre berücksichtigen. Kirstin Krüger:
"Das Ziel ist jetzt, mit dieser Beobachtungsreihe auf einer sehr langen Zeitreihe – das jetzt auch auf Modelle anzuwenden. Wie gut modellieren diese Klimamodelle die Entwicklung dieser SSWs? Um dann auch zu gucken, wie ändert sich die Frequenz und die Charakteristik von diesen SSWs in der Zukunft. Nur wenn sie die Gegenwart gut simulieren können, können wir auch ein Vertrauen darauf haben, wie es sich in der Zukunft verändert."