Ein Blick in die Stratosphäre
Die Stratosphäre ist die Schicht der Erdatmosphäre ab etwa 10 km Höhe. Wettermodelle, die Bewegungen in dieser Schicht detailliert aufzeichnen, können das Wetter bis zu einem Monat im Voraus vorhersagen. Dies fand ein Forschungsteam rund um Daniela Domeisen heraus, indem es die Genauigkeit von Modellen zur Vorhersage von Wärme- und Kälteperioden in den mittleren Breiten der Nord- und Südhalbkugel bewertete.
Vorhersagemodelle auf der ganzen Welt unterscheiden sich vor allem im Detailgrad, mit dem die Atmosphäre simuliert wird. Mit besonders hoch aufgelösten Modellen beobachteten Forschende rund um Daniela Domeisen die Wetterbedingungen über den Polen und den Tropen. Genau diese Bedingungen sind es, die auch die Wettermuster in Europa, Asien, Nordamerika und dem Nahen Osten beeinflussen.
Stratosphäre unter Beobachtung
«Den genauen Zeitpunkt von Extremereignissen wie plötzliche Erwärmungen der Stratosphäre können wir nicht mehr als zwei Wochen im Voraus vorhersagen. Mit unserer Vorhersagesysteme war es jedoch möglich, in den Tropen Prozesse zu erfassen, die diese Extremereignisse wahrscheinlicher machen», fasst Daniela Domeisen, Hauptautorin der Studie und Professorin für Atmosphärische Vorhersagbarkeit an der ETH Zürich, zusammen. Obwohl die Stratosphäre weit über der Schicht liegt, in der sich unser Wetter abspielt, ist sie für die Vorhersage extremer Bedingungen an der Erdoberfläche wichtig. «Modelle sollten den Blick 'nach oben' richten und die Stratosphäre besser nutzen, um Unwetter vorherzusagen», betont auch Andrew Charlton-Perez, Meteorologe an der Universität Readings und Mitautor der Studie. «Gerade Extremereignisse beeinflussen alle Aspekte der Gesellschaft, von der Landwirtschaft, über den Gesundheits- bis zum Energiesektor».
Genauere Vorhersagen mehrere Wochen im Voraus
In ihren Studien, welche im Journal of Geophysical Research: Atmospheres, veröffentlicht wurden, gingen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschafler, der Frage nach, inwieweit sie mit Hilfe ihrer Vorhersagesysteme zeigen konnten, wie die Stratosphäre über den Tropen und den Polarregionen das Wettergeschehen in den mittleren Breitengraden beider Hemisphären beeinflusst.
Schwankende Regenfälle in den Tropen – bekannt als Madden-Julian-Oszillation (MJO) – und ungewöhnlich warme (El Niño) oder kühle (La Niña) Meerestemperaturen, die im tropischen Pazifik regelmässig auftreten, beeinflussen das Wetter in Europa, Asien und Nordamerika. Auch die Stärke des Polarwirbels, eines Luftbandes, das die Arktis umkreist, beeinflusst extreme Wetterlagen in diesen Regionen. Dazu gehört auch das Wetter in Verbindung mit plötzlichen Stratosphärenerwärmungen, die bitterkalte arktische Luft nach Süden entweichen lassen, wenn der Polarwirbel schwächer wird. Dies wurde zum Beispiel im März 2018 über Europa und im Januar 2019 über Nordamerika beobachtet.
Können Wissenschaftlerinnen Variationen in der Stratosphäre genauer abbilden, können sie davon abgeleitet auch das Wetter über Wochen und eventuell sogar Monate besser vorhersagen.
Literaturhinweise
- Domeisen, D., Butler, A., Charlton-Perez, A., Ayarzagüena, B., Baldwin, M., Dunn-Sigouin, E., Furtado, J., Garfinkel, C., Hitchcock, P., Karpechko, A., Kim, H., Knight, J., Lang, A., Lim, E., Marshall, A., Roff, G., Schwartz, C., Simpson, I., Son, S., Taguchi, M. (2019); ‘The role of the stratosphere in subseasonal to seasonal prediction. Part 1: Predictability of the stratosphere; Journal of Geophysical Research; doi: externe Seite10.1029/2019JD030920
- Domeisen, D., Butler, A., Charlton-Perez, A., Ayarzagüena, B., Baldwin, M., Dunn-Sigouin, E., Furtado, J., Garfinkel, C., Hitchcock, P., Karpechko, A., Kim, H., Knight, J., Lang, A., Lim, E., Marshall, A., Roff, G., Schwartz, C., Simpson, I., Son, S., Taguchi, M. (2019); ‘The role of the stratosphere in subseasonal to seasonal prediction. Part 2: Predictability arising from stratosphere - troposphere coupling’; Journal of Geophysical Research; doi: externe Seite10.1029/2019JD030923