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Endgültige Winterprognose 2016/2017: Kampf konkurrierender Luftmassen

Der bisherige Verlauf des Winterhalbjahres gestaltete sich sehr unterschiedlich zu den letzten Jahren, denen ein mehr (2013/2014, 2015/2016) oder weniger (2014/2015) milder Winter folgte.
Ich möchte daraus ohne Analyse keine voreiligen Schlüsse ziehen. Ich beginne meine endgültige Winterprognose 2016/2017 aufgrund der außergewöhnlichen Entwicklung über der NH mit einem kurzen Rückblick auf die letzten Wochen.
Nach den aktualisierten Prognoserechnungen der verfügbaren Profimodelle werde ich auf die letzen Erkenntnisse, die sich aus den Einflussfaktoren meiner ersten Winterprognose 2016/2017 ergeben, eingehen..
Bevor ich zu meinem endgültigen Resümee komme, erfolgt die Analyse des PW in Troposphäre, der darüberliegenden Stratosphäre und des Zirkulationsmusters der NH gefolgt von der Analyse der MF-Entwicklung.

 

Gliederung:

1. Rückblick und Zirkulationsmuster der letzten Wochen
2. Profiklimamodelle
3. Einflussfaktoren (nur Aktualisierung von WACCy, QBO, SST global)
4. Aktuelle Ausgangssituation der NH: PW und Zirkulationsmuster mit MF-Entwicklung
5. Resümee

 

Verwendete Abkürzungen:

PW…..Polarwirbel
NH……Nördliche Hemisphäre
MF…….Mittelfrist
GWL….Großwetterlage
AO/AOI……Arktische Ostzillation/…Index
NOAI…….Nordatlantische Oszillation/…Index
MW….Major Warming
QBO…..Quasi Biennial Oszillation
ME/OE/WE….Mittel-/Ost-/Westeuropa
WACCy….Warm Arctic Cold Continents
SST….Sea Surface Temperature
PDO……Pacific Decadal Oscillation
NOAA….National Oceanic and Atmospheric Administration
CPC…..Climate Prediction Center

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1.Rückblick

Auf einen rekordwarmen September folgte eine nachhaltige Umstellung der GWL mit instabilem PW. Der folgende Graph zeigt dies anhand des vorherrschend negativen AOI  seit der zweiten Oktoberdekade mit einer kurzen Unterbrechung:

20-11-2016-aoi

Quelle: NOAA

 

Das Zirkulationsmuster der NH war durchgehend meridional geprägt  mit häufigen Atlantikblockaden, die für den Zustrom kalter Luftmassen aus N/NO sorgten. Ein ungewöhnlich frühen PW-Split Anfang November steht ursächlich im Zusammenhang mit dem kräftigen sibirischen Kältehoch, das einen stark  mäandrierenden Jetstream mit Wärmeeintrag in die Arktis verursachte.  Das WACCy-Phänomen, das durch eine überdurchschnittlichen Rückgang des arktischen Meereises und eine außergewöhnlich rasche eurasische Schneedeckenausdehnung im Oktober definiert ist, hat sich dadurch manifestiert und selbst verstärkt. 

Exemplarisch zwei Druckkonstellationen der NH Ende Oktober 2016 (PW-Split) und am Beginn der zweiten Novemberdekade 2016:

30-10-2016-gfsnh-0-6                15-11-2016-gfsnh-0-156

 

In den exemplarischen Karten ist auch ersichtlich, dass ein meridionales Zirkulationsmuster mit Atlantikblockade nicht automatisch Troglage oder kalte Trogrückseite bedeutet. Wenn die Atlantikblockade zu weit im Westen erfolgt, kann ME in der Wellenanordnung an eine warme Vorderseite gelangen, so wie etwa in der letzten Novemberdekade.

An meiner Wetterstation konnte ich etwa in der zweiten Novemberhälfte unter den Einfluss kontinentaler Kaltluft einen Temperaturtiefstwert von -9,9° C messen. Dem gegenüber steht eine Woche später ein Höchstwert von knapp +20° C durch die Advektion subtropische Luftmassen an der Vorderseite eines WE-Troges.

Insgesamt gelangten die Ostalpen aber häufiger in den Zustrom von kalten Luftmassen aus N/NO mit recht winterlichen Temperaturen und Wettererscheinungen.

Dreimal habe ich einen kurzen winterlichen Wetterabschnitt dokumentiert.
– am Beginn der ersten Oktoberdekade, Fotos vom Schneeberg:

11-10-2016-sbg-19-2                 11-10-2016-sbg-26-2

 

– am Beginn der dritten Oktoberdekade, Fotos aus dem Berchtesgadener Alpen mit der Watzmannbesteigung:

23-10-2016-watzmann-17-2                  23-10-2016-watzmann-32-2

 

– und Mitte November wieder in „meiner Heimat“ am Hocheck und dem Schneeberg:

13-11-2016-h-header-2                  14-11-2016-sbg-21-2

14-11-2016-sbg-23-2                 14-11-2016-sbg-29-2

 

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2.Profiklimamodelle

 

2.1.ZAMG bezieht sich auf das Temperaturmittel des Beobachtungszeitraumes 1981-2010:

02-12-2016-zamg

„Saisonprognose Dezember 2016 bis Februar 2017

In den folgenden drei Monaten nimmt zum ersten Mal seit langer Zeit wieder einmal die Wahrscheinlichkeit für unterdurchschnittliche Temperaturen mit rund 40% den größten Wert an. Zu jeweils knapp 30% kommt es durchschnittlichen bzw. überdurchschnittlichen Temperaturen. Die Durchschnittstemperatur für den Zeitraum Dezember bis Februar beträgt in Österreich 1,25°C.

Für die einzelnen Monate unterscheiden sich die Bilder diesmal nur gering:

Im Dezember liegt die Wahrscheinlichkeit für unterdurchschnittliche Temperaturen bei etwas mehr als 40%. In etwa 3 von 10 Fällen ist mit durchschnittlichen Temperaturen zu rechnen. Die restlichen ca. 25% entfallen auf überdurchschnittliche Temperaturen.
Für den Dezember zeichnet sich für das erste Monatsdrittel eine anhaltende Nordwest- bis Nordlage an. Damit gelangt immer wieder kühle Luft in den Alpenraum, welche sich bei schwachem Wind besonders in den Niederungen länger hält, während es auf den Bergen immer wieder zu Warmlufteinschüben kommt. Erst nach der Monatsmitte dürfte es zu einer Umstellung der Großwetterlage hin zu West- bis Südwestlagen kommen.

Im Jänner halten sich die Wahrscheinlichkeiten für unterdurchschnittliche und durchschnittliche Temperaturen mit rund 40% fast die Waage. In nur 2 von 10 Fällen kommt es zu überdurchschnittlichen Temperaturen.

Im Februar gibt es zwischen den einzelnen Temperaturebereichen nur geringe Unterschiede. Die Wahrscheinlichkeit für überdurchschnittliche und durchschnittliche Temperaturen beträgt 35%, die restlichen 30% entfallen auf überdurchschnittliche Temperaturen.“

Quelle: ZAMG

 

 

2.2.DWD (Deutscher Wetterdienst) nutzt das WMO-Klimamittel von 1961-1990, bei dem  die durch den Klimawandel bedingte Erwärmung noch nicht so weit fortgeschritten war:

02-12-2016-dwd

„Stand: Aktuelle Jahreszeitenvorhersage (EZMW) (Winter 2016/2017), Ausgabe November 2016

Erläuterung der aktuellen Grafik oben:
Anders als der noch „warme“ Trend der Vormonatsprognose, sind die Ergebnisse des aktuellen Modelllaufs mit den Vorhersageklassen „kalt, mittel, warm“ in etwa gleich verteilt.
Demzufolge ist ein eindeutiger Wintertrend gegenwärtig nicht ablesbar.“

Quelle: DWD

 

 

2.3.NOAA CPC hat im Vorjahr den Supermildwinter lange im vorhinein prognostiziert und Recht behalten.
Im Gegensatz dazu muss das experimentelle Modell in diesem Jahr seine Mildrechnungen immer wieder nach unten korrigieren bzw. in die Zukunft verschieben.
So hat die NOAA seit Monaten für den Winter 2016/17 deutliche positive Temperaturabweichungen prognostiziert, um kurz davor – ähnlich wie bei den letzten Monaten – eine Anpassung vorzunehmen.
Aktuell geht NOAA CPC von einem normalen Dezember 2016, bezogen auf den Zeitraum 1999-2010,  aus. Für Jänner 2017 wird eine Temperaturabweichung von +0,5 K bis +1 K und für  Feber 2017 von +1 K bis +2 K berechnet.

Deutlich unterdurchschnittliche Niederschläge werden für Dezember 2016 erwartet, auch für den Kernwinter sollen sie leicht unterdurchschnittlich ausfallen.

Nachfolgend die Abweichung für Temperatur und Niederschlag gemittelt über alle drei Wintermonate gemäß experimentellen Modell der NOAA:

04-12-2016-cpc-t

04-12-2016-cpc-prec

Quelle: NOAA

 

2.4.NASA:
Edit:  Update am 07.12.2016 verfügbar und ergänzt.

Die NASA hat die gemittelte Temperaturabweichung der Wintermonate Dez/Jan/Feb in der neuen Rechnung von Anfang Dezember nach unten korrigiert und geht aktuell von einer dem Klimamittel entsprechenden Durchschnittstemperatur aus.
Dabei sieht die NASA die Wintermonate sehr unterschiedlich zur NOAA.
Der Dezember weist eine deutliche positve Abweichung auf, während Jänner und Feber unter dem Mittel liegen:

07-12-2016-nasa-seasonal

Quelle: NASA

 

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3.Einflussfaktoren

 

3.1.WACCy-Bedingungen sind heuer so stark ausgeprägt, wie noch nie.  
Die arktische Meereisausdehnung befindet sich  seit Ende Oktober auf einem Rekordminimum: 

02-12-2016-eis

Quelle:  meereisportal.de

 

Im Gegensatz dazu  hat sich die außergewöhnlich rasche eurasische Schneedeckenausdehnung vom Oktober in den folgenden November hinein fortgesetzt: 

02-12-2016-schnee

Quelle: NOAA

 

Die folgende Karte mit der gemittelten Temperaturabweichung im abgelaufenen Monat November dokumentiert recht eindrucksvoll die heurige Ausprägung des WACCy-Phänomens:

02-12-2016-anom2m-nov

Quelle:  Karsten Haustein

 

Ursachen und Wirkung des WACCy-Phänomens inklusive der Theorie von Judah Cohen habe ich in einer Fallstudie-WACCy ausführlich behandelt.

Für den Winter erhöhen sich durch die Schwächung des PW´s und die Möglichkeit eines MW im Kernwinter die Chancen auf polare Kaltluftausbrüche bis ME. 

 

3.2.QBO

Für Irritation sorgt das Verhalten der QBO.
Dabei handelt es sich um eine annähernd zweijährige Wechsel des zonalen Windes zwischen West und Ost in der unteren und mittleren tropischen Stratosphäre. Die Ostphase korreliert mit einem schwachen PW/negativer AOI, die Westphase mit einem starken PW/positiver AOI. Die Ostphase begünstigt daher Ostlagen und das Anzapfen der kontinentalen Kälte während die Westphase eher für Westdrift spricht.

Dies ist nur ein Puzzlestein von vielen, die miteinander in Wechselwirkung stehen. Die QBO wird seit Jahrzehnten beobachtet und ausgewertet und weist eine starke Regelmäßigkeit auf, wie die nachfolgende Karte zeigt. Grauschattiert bedeutet West-, weiß Ostwinde:


02-12-2016-qbo_wind-2

Quelle: Freie Uni Berlin

 

Heuer hat sich, gut erkennbar am Ende der Graphik, eine massive Abweichung von dem bisherigen regelmäßigen Muster ergeben. Es sieht so aus, als ob die begonnene Umstellung auf Ost in der unteren Stratosphäre von oben rasch wieder auf West gestellt wird.
Da dies ein erstmaliges Ereignis ist, gibt es über mögliche Ursachen und Auswirkungen noch keine Erkenntnisse.

Unter Umständen eine weiter Facette des Klimawandels, genauso wie das WACCy-Phänomen.

Rückschlüsse auf unseren Winter sind deshalb nicht möglich.

 

3.3.SST´s

 

02-12-2016-sst-ano-2

Quelle: NOAA

 

La Nina-Bedingungen wurden im Oktober erreicht, gehen aber aktuell wieder zurück, sodass daraus keine Auswirkungen auf unseren Winter zu erwarten sind.

Die Kaltwasseranomalie im nörlichen Atlantik ist heuer viel schwächer ausgeprägt, als in den letzten  Jahren. Sie hat die Ausbildung von Tiefdruckgebieten und damit die Stärkung der NOA begünstigt. Die Folge waren milde W/SW Wetterlagen für ME .

Die geringere Kaltwasseranomalie sollte in diesem Winter auch die NOA und damit die Westdrift schwächen. 

 

Auffallend sind zwei weitere Temperaturanomalien:
eine stark negative im nördlichen Pazifik und
eine positive entlang der nordamerikanischen Ostküste bis Neufundland.

Die nordpazifische Kaltwasseranomalie steht gemeinsam mit dem überdurchschnittlichen warmen Wassergürtel entlang der nordamerikanischen Pazifikküste für eine positive PDO.

Die übermäßig starke Ausprägung dürfte eine Folge des  Ausfließens sibirischer Kälte mit westlichen Winden auf den Ozean sein. Verstärkte Tiefdruckentwicklungen mit Intensivierung und Ablenkung des Jetstreams werden den Verlauf der Rossbywellen bis zum europäischen Kontinent beeinflussen. 

Auf dieser Wirkungsstrecke liegt auch die oben erwähnte starke positive Wasseranomalie entlang der amerikanischen Ostküste, die bisher die meridionale Zirkulation und  Hochdruckentwicklung im Nordatlantik gestützt  hat.

Ich rechne, abgesehen von kurzen Unterbrechungen, mit einer Erhaltung dieses Musters, das für ME zwar winterliche Temperaturverhältnisse, aber wahrscheinlich unterdurchschnittliche Niederschläge bedeutet.

 

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4.Aktueller atmosphärischer Zustand des PW und  Zirkulationsmuster der NH mit MF-Entwicklung

Die bevorstehende „langweilige“, schneelose, aber jedenfalls frühwinterliche Hochdruckdominanz wird nach dem Feiertag – zumindest vorübergehend – durch W/SW-Anströmung abgelöst.
Es wird deutlich milder, allfällige Niederschläge werden nur im Bergland Schneezuwachs bringen
Die entscheidende Entwicklung für diese Änderung der GWL im  MF-Bereich und darüber hinaus erfolgt in den nächsten Tagen auf der von uns aus gesehenen gegenüberliegenden Seite des Nordpols.
Ein Rücken wölbt sich über Beringstraße und Tschuktschensee in Richtung Nordpol. An seiner polseitigen Flanke erfolgt Geopotentialtransfer und massiver Kaltluftmassentransport von Sibirien nach Kanada.
Diese Kaltluft bricht in weiterer Folge über die Davisstraße auf den NW-Atlantik aus und kurbelt dort die Tiefdruckentwicklung an.
Die derart entstehende Dynamik ist der Startschuss für einen zonal geprägten Wetterabschnitt:

04-12-2016-gfsnh-0-108

 

Die Temperaturkarte der 850hPa-Fläche zeigt die Flutung Nordamerikas mit polaren Luftmassen bis zum Beginn der kommenden zweiten Wochenhälfte: 

04-12-2016-gfsnh-1-108

 

Der Blick auf die Simulation des MF-Endes zeigt nun eine Dipolstruktur des troposphärischen PW´s, die auch zwei große Kälteblöcke  (NO-Kanada, Sibirien) markiert.  Neben dem sibirischen Fragment, hat sich nun ein recht gleichwertiges über NO-Kanada/Grönland gebildet. Zwischen beiden habe ich eine gedachte Bruchlinie eingezeichnet. Während der westliche Teil die Dynamik am Atlantik ankurbelt und vor allem in der Höhe für den Zustrom milder atlantischer  Luftmassen bis ME sorgt, wird bei gradientenschwachen Verhältnissen bodennah kalte kontinentale Luft in Richtung ME gesteuert: 

04-12-2016-gfsnh-0-222

 

Mit dieser Entwicklung ist der Ring freigegeben, für den Kampf milder Atlantikluft gegen kalte Kontinentalluft.
Die Westlage könnte sich nach letzten Berechnungen bis zum Boden durchsetzen und vorübergehend zweistellige Temperaturen bringen. Genauso wahrscheinlich für mich ist aber die Variante mit einer windschwachen Inversionslage: höhenmild und fußkalt.

04-12-2016-gfsnh-1-222

 

Wie rasch sich die aktuell noch herrschende positive Temperaturanomalie über Nordamerika durch den polseitigen Kaltlufttransfer ins Gegenteil kehrte, zeigt der Vergleich der aktuellen mit der berechneten Temperaturanomalie zum kommenden Wochenende:

04-12-2016-tano-akt-2                   04-12-2016-tano-wochenfrist-2

 

Die beschriebene Entwicklung spiegelt sich auch in der Stratosphäre auf der 100hPa-Fläche (ca. 18km Höhe).

Mitte der Woche liegt der Kern des PW´s auf der sibirischen Seite des Pols mit beginnender Austrogung in Richtung nordamerikanischen Kontinent, also parallel zur Geopotentialverlagerung in der Troposphäre:

04-12-2016-ecmwf100f120

 

Am Ende der MF, zeitgleich mit obiger Geopotentialkarte der Troposphäre (500hPa), hat sich der PW über den Pol hinweg bis Nordamerika ausgedeht; der Kern mit der stärksten Vertiefung bleibt auf der asiatischen Seite.
Auffallend ist die entstandene Wärmeblase über Ostasien. Sie kennzeichnet den durch die vertikale Ablenkung des Jetstreams am sibirischen Kältehoch verursachten Wärmefluss aus der Troposphäre in die untere Stratosphäre:

04-12-2016-ecmwf100f240

Quelle: Freie Uni Berlin

 

Ich leite daraus ab, dass die generelle Schwächung des PW´s in der unteren Stratosphäre anhält, und im weiteren Verlauf (nach Mitte Dezember) nach unten in die Troposphäre rückwirkt und auch dort den PW wieder destabilisiert.

 

Die Berechnungen von AOI und NAOI zeigen mit einem Anstieg ins Positive das beschriebene Aufbäumen des Atlantiks. Die Streuung am Ende der MF zeigt aber auch, dass die weitere Entwicklung noch sehr unsicher ist:               

04-12-2016-ao

04-12-2016-nao

 

Ob der Atlantik bald wieder blockiert wird, hängt stark davon ab, wie die Kaltluft über die Davisstraße auf den Atlantik fließt. 

Mit einer starken Südausrichtung würde rasch eine Aufkeilung nach Island und damit die Blockade erfolgen.
Ein zonales Ausfließen in östliche Richtung würde bei uns die mildere Westlage vorläufig prolongieren.

 

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5.Resümee

 

Der Winter wird  weder durchgehend kalt noch durchgehend mild.
Ich rechne mit einem anhaltenden Kampf der unterschiedlichen Luftmassen: milde maritime Luft kontra kalter Kontinentalluft. 

Das bisherige meridionale Muster  der NH-Zikulation und der instabile PW werden – abgesehen von kurzen Unterbrechungen – erhalten bleiben und die GWL´s des  Winterwetters in ME bestimmen.

Temperatureinschätzung Dezember-Feber:  Abweichung von +0,5 K (Westen) bis -0,5 K (Osten) bezogen auf das langjährigen Mittel 1981-2010
Niederschläge Dezember-Feber: 20%-30% unter dem langjährigem Mittel

 

 

Bei der Einschätzung der einzelenen Wintermonate erwarte ich  im Verlauf der ersten Dezemberdekade – wie oben analysiert – eine Umstellung der GWL von der derzeitigen meridional geprägten Zirkulation mit Rücken WE/ME und Trog OE auf eine milde gemischte bis zonale Wetterlage mit SW- bis W-Lage.

Aufgrund der Vorgeschichte und des weiterhin schwachen PW`s in der unteren Stratosphäre gehe ich von keiner Erhaltungsneigung dieses winterfeindlichen Zirkulationsmuster aus.

Ich gebe aber zu, dass ich mit großer Skepsis in Richtung Weihnachten blicke.   Vor allem in tieferen Lagen sieht es mit Schnee schlecht aus. Der kontinentale Kaltluftkörper bedeckt zwar weiterhin große Teile Russlands und streckt bodennah seine Fühler bis zu unserer Ostgrenze aus, aber mit der bevorstehenden Zonalisierung rechne ich  über die Mitte Dezember hinaus bestenfalls mit vorübergehender Anströmung aus N/NW. Mangels Kälte im und über dem europäischen Nordmeer bedeutet dies nasskalte Verhältnisse in den Niederungen und Schneezuwachs nur in höheren Lagen.

Vom antizyklonal geprägten Mittelmeer erwarte ich über die erste Dezemberhälfte hinaus keine Niederschläge.

Im Kernwinter (1.1.-15.2.) sollten sich wieder vermehrt Atlantikblockaden einstellen. Da die kontinentale Kaltluft in Reichweite bleibt, wird sie in diesem Fall, wenn sich gleichzeitig hohes Geopotential in Richtung Skandinavien ausbreiten kann, auch angezapft und in ME für winterliche Wetterabschnitte sorgen. Ich sehe dabei allerdings auch die Gefahr von Kahlfrost.
Alternativ besteht begünstigen Atlantikblockaden  Trog-/oder Nordlagen, die feuchtere aber nicht so kalte Luft zu den Alpen führen, gute Aussichten auf Schneefälle. 

Die Chancen für ein MW (siehe WACCy Ausführungen) erachte ich heuer für sehr hoch. Gemäß Modell von Judah Cohen erfolgt durch ein starkes sibirisches Kältehoch eine vertikale Wellenablenkung mit Energiefluss in die Stratosphäre. Dies führt im weiteren Verlauf zu Warmings in der Stratosphäre, die von oben mit zeitlicher Verzögerung den PW der  darunterliegende Troposphäre destabilisieren. Beim Eintreten eines durchaus möglichen  MW ist die Wahrscheinlichkeit eines PW-Splits mit polaren Kaltluftausbrüchen über den Kontinenten Nordamerikas und Europas  (Februar) recht groß. Durchaus möglich, dass die Auswirkungen eines allfälligen MW´s noch im März für einen winterlichen Witterungsabschnitt sorgen.

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