Wie in den vergangenen Jahren verfolgte ich  auch heuer bereits im Herbst die Entwicklung der diversen globalen Einflussgrößen der Atmosphäre und der Ozeane, um daraus zum meteorologischen Winterbeginn – und der ist heute –  einen Trend für den gesamten Winterverlauf abzuleiten. So wie meine Homepage, die im Sommer das 10-jährige Jubiläum begeht, erstelle ich heuer zum 10-ten Mal eine Winterprognose. Auch wenn sich der Begriff Prognose oder Langfristvorhersage eingebürgert hat, möchte ich darauf hinweisen, dass ein chaotisches System wie die Atmosphäre nicht „vorhersagbar“ ist. Die Treffsicherheit von Prognosen über mehrere Tage in die Zukunft ist mit den Wettermodellen dank der heutigen leistungsfähigen Rechner recht hoch. Langfristige Punktprognosen sind nicht möglich, sondern es lassen sich nur aus globalen Einflussgrößen wie etwa Zirkulationsmustern, Zustand des Polarwirbels (PW) in der Troposphäre und Stratosphäre, Meerestemperaturen, Eis- und Schneebedeckung usw. Trendeinschätzungen ableiten.

Meine Trendanalyse für den Winter 2023/2024 habe ich im folgenden Beitrag zusammengefasst.

 

Heuer gliedere ich  meine Recherchen/Interpretationen nicht in 3 sondern in 5 Abschnitte:

– Mögliche Ursachen für das rekordwarme Jahr 2023
– El Nino
– Wintereinschätzungen der experimentellen Langfristmodelle und kompetenter Wissenschaftler,
– subjektive Rückschlüsse auf den bevorstehenden Winter anhand von betrachteter weiterer globaler Einflußgrößen/Telekonnektionen und dem Ausgangsstand der Atmosphäre und Meere zu Winterbeginn inkl. Analyse des PW (Polarwirbel),
– Resümee mit meiner persönlichen Wintereinschätzung.

Anders als Wetterprognosen, die den Kurz- und Mittelfristzeitraum betrachten,  sind Langfristprognosen mit einer hohen Unsicherheit behaftet. Obwohl in den letzten Jahren mit leistungsfähigen Computern deutliche Fortschritte bei der Eintrittswahrscheinlichkeit der Modellsimulationen erzielt wurden, sind Langfristprognosen für den Alpenraum, nicht zuletzt wegen seiner topografischen Gegebenheiten,  nach wie vor besonders herausfordernd.
Fast alle Wetterdienstleister, die auch Saisonprognosen durchführen (das europäische EZ, das amerikanische CFS, NASA, Metoffice, NASA, DWD etc.), sind sich einig:
Der Wettertrend der steigenden Temperaturen, wird sich auch in diesem Winter fortsetzten. Keines der Vorhersage-Modelle simuliert einen „normalen“ oder gar „kühlen“ Winter.  Dies ist auch nicht verwunderlich, wenn man die bisherige globale Rekordabweichung der Temperatur weltweit und damit den vorhandenen Temperaturüberschuss in der Troposphäre in den Ozeanen – insbesondere der für das Wetter im Alpenraum wichtige NA (Nordatlantik) – Betrachtungen einfließen lässt.

Nachfolgende Grafiken veranschaulichen den außergewöhnlich hohen Temperaturverlauf im heurigen Jahr 2023 weltweit, auf der NH (nördl. Hemisphäre) und im NA. Die schwarze Kurve zeigt die Temperatur von 2023, die orange von 2022, die strichlierte mittlere Kurve kennzeichnet den Mittelwert von 1979-200:

 

Quelle: Climate Reanalyzer

 

Es stellt sich nur die Frage, wodurch wurde heuer dieser „Temperaturturbo“ gezündet? Sind es die El Nino Bedingungen im äquatorialen Pazifik und der damit verbunden  Energieeintrag vom derzeit 2 K zu warmen zentralen und östlichen pazifischen Ozean in die Atmosphäre?
Oder gibt es noch eine andere möglicher Ursache, die ich im ersten Kapitel kurz behandeln möchte.

 

1.  Unterwasser-Vulkaneruption des Hunga Tonga

Im Jänner 2022 explodierte der Unterwasservulkan Hunga Tonga im südl. Pazifik mit weitreichenden Folgen. Für eine ausführliche Analyse der Naturkatastrophe siehe Wikipedia bzw. Severe-Weather.

Es gelangten dabei 150 000 000 Tonnen Wasserdampf in die Stratosphäre. Wasserdampf ist das wichtigste Treibhausgas der Erde, noch vor dem zwar wirksameren, aber in wesentlich geringerer Konzentration beteiligten CO2. Im Gegensatz zum CO2 hängt der Wasserdampfgehalt in der gesamten Atmosphäre von natürlichen und nicht vom Menschen verursachten Prozessen ab. Bereits im Sommer des Jahres 2022 haben Forscher in Studien darauf hingewiesen, dass infolge des Wasserstoffeintrages in die Atmosphäre möglicherweise ein Anstieg der globalen Temperaturen zu erwarten sei.
Bei „normalen“ Vulkanausbrüchen über einer Landmasse gelangen vor allem kühlende Aerosole (z.B. SO2) in die Atmosphäre. Diese dämpfen das einfallende Sonnenlicht und haben eine kühlende Wirkung.  Stattdessen bewirkt der Eintrag von Wasserdampfgas bei der Eruption des Hunga Tonga den gegenteiligen Effekt: Die Temperaturen steigen an.

Im vergangenen Jahr konzentrierte sich der Wasserdampf in der Stratosphäre auf die SH, Mittlerweile er sich auf die NH bis in die die Polarregion ausgeweitet. Inwieweit dieser Wasserdampfeintrag sich auf das Verhalten des PW und die Wetterentwicklung des kommenden Winters auswirkt, ist wegen der Einmaligkeit des Ereignisses völlig offen. Diese Unterwassereruption stellt wissenschaftliches Neuland dar, für die es keine Erfahrungswerte gibt. Es ist jedoch sehr wahrscheinlich und nachvollziehbar das die Folgen dieses Ereignisses zu einer vorübergehenden Beschleunigung/Verstärkung der globalen Erderwärmung beitragen und für die Rekordtemperaturen im Jahr 2023 mitverantwortlich sind.

 

2. El Nino

El Niño ist die Warmphase der  ENSO (El Niño Southern Oscillation) im äquatorialen Pazifik. Aktuell liegt die Wassertemperatur des Pazifiks in diesem Bereich um 2 K über dem Durchschnitt:

Quelle: NOAA

 

Die Auswirkungen auf das Winterwetter in der EU gelten als gering. Die letzten starken El Nino-Ereignissen (1982/83, 1997/98, 2015/16) zeigten aber eine Gemeinsamkeit: Der Winter war im Mittel deutlich zu mild!

Das dominierende Zirkulationsmuster im Winter während einer El Nino-Phase ist im nachfolgenden Bild dargestellt. Man braucht nicht viel Phantasie, um zu erkennen, dass vermehrt kalte Polarluft auf und über den wärmeren NA gelangt und dort die Tiefdrucktätigkeit belebt und die Dynamik der atlantischen Frontalzone erhöht. Damit steigt die Wahrscheinlichkeit, dass im Winter atlantische Fronten den Alpenraum erreichen. Die Auswirkungen sind einerseits eher milde Temperaturen, aber erhöhtes NS-Aufkommen:

Bildquelle und ausführliche Erklärung des El Nino-Phänomens siehe NOAA.

Exemplarisch die Geopotentialabweichung im El Nino-Winter 2015/16:

Quelle: NOAA

 

3. Experimentelle Langfristmodelle:

Die Multimodellrechnung – Durchschnitt über die wichtigsten  Modelle (EZ, CFS/NCEP, DWD, MetOffice, MeteoFrance ….)- zeigt zeigt für die 500hPa-Fläche eine gemischte Zirkulation. Ich erwarte  eine Wechsel von milden SW-Lagen und Azorenhocheinfluss mit kühleren und feuchten W/NW-Lagen. Insgesamt werden  überdurchschnittliche Temperaturen und  einen NS-Überschuss berechnet. Dies würde für einen Berglandwinter mit aussreichend Schnee in höheren Lagen sprechen und passt gut zum Zirkulationsmuster währen El Nino:

 

Im Detail gibt es zwischen den einzelnen Modellen nur kleinere Unterschiede. Lediglich das amerikanische NCEP favorisiert einen stärkeren Hochdruckeinfluss im Mittelmeerraum und trockenere Bedingungen an der Alpensüdseite (ohne Karte).

 

Temperaturprognose des AER von Judah Cohen:

 

ZAMG/Geosphere geht mit 50%-iger Wahrscheinlichkeit von einem zu milden Winter aus. Die Wahrscheinlichkeit für unterdurchschnittliche Temperaturen liegt unter 20%. Zum NS gibt es keine Aussage.

Die NASA erwartet ähnlich wie das Multimodell (s.o) einen um 0,5-1 K zu milden Winter mit leicht überdurchschnittlichen NS-Mengen.

 

4. Telekonnektion und betrachtete globale Einflussgrößen (ENSO s.o.)

Der Einfluss der Sonnenaktivität, die sich aktuell im Sonnenzyklus 25 im Anstieg befindet (ohne Abbildung), ist in Zeiten der rasch voranschreitenden Erderwärmung vernachlässigbar. Die einhellige wissenschaftliche Meinung geht davon aus, dass sie von dieser überlagert wird. Dies dürfte heuer ganz besonders intensiv zutreffen (s.o).

 

Die Schneedecke der NH ist im heurigen Herbst sehr unterschiedlich gewachsen. Über Eurasien liegt sie derzeit etwas über dem Mittel, was vor allem dem Kaltluftvorstoß nach ME/OE geschuldet ist:

Quelle: NOAA

 

Die Ausdehnung der arktischen Eisbedeckung hat sich insgesamt  unterdurchschnittlich entwickelt:

Quelle: Meereisportal

 

Sollte das Defizit im Bereich Barentssee/Karasee bestehen bleiben, erhöht dies Wahrscheinlichkeit für Blockierungen in den nördlichen Breiten, wie wir sie auch im November hatten.

Quelle: NOAA

 

Die Abweichungen der Ozeantemperaturen zeigen die El Nino Konditionen im tropischen Pazifik. Auffallend ist auch heuer die positive Temperaturabweichung im gesamten NA Dies begünstigt aufgrund der thermischen Unterschiede zur Landmasse westlich davon zu verstärkter Tiefdruckentwicklung  damit einer Dynamisierung der atlantischen Frontalzone führen:

Quelle: NOAA

 

Die QBO (quasi binäre Oszillation), ein variabler Wind in der Stratosphäre über dem Äquator. Er befindet sich über dem kommenden Winter in der Ostphase und kann dadurch zu einer Schwächung des stratosphärischen PW beitragen. Dies allein reicht zwar nicht aus, um ein MW (Major warming) mit einem massiven Kaltausbruch in die mittleren Breiten auszulösen, könnte aber unterstützend wirken. Ob es dazu kommt, kann sich erst im fortgeschrittenen Winterverlauf zeigen:

Quelle: NASA

 

Die Druckverteilung im November mit positiver Geopotentialabweichung über Grönland und Barents-/Karasee s.o) führte zu einer vorübergehenden Störung des stratosphärischen PW, die aktuell in einem Canadian warming mit Steckung des PW gipfelt:

 

In der Troposphäre bedingt dies eine stark negative Oszillation über dem NA und in der Arktis, was sich sowohl in den Indices (NAOI, AOI), als auch im Vertikalschnitt des PW dokumentiert:

Quelle: NOAA

 

Quelle: stratobserve

 

Sowohl NAOI, als auch AOI tendieren in den kommenden Wochen von „negativ“ zu „normal“. Diese Tendenz spiegelt sich auch im Vertikalschnitt des PW für die zweite Dezemberdekade: 

 

Die Zonalwinde in der Stratosphäre (10hPa) nehme nach einer Schwächung Anfang Dezember wieder an Fahrt auf, der Temperaturanstieg (Canadian Warming) ist nur vorübergehend:

Quelle: stratobserve

 

Die Kopplung dieser Entwicklung mit der Troposphäre zeigen exemplarisch die nachfolgenden Karten mit der Geopotential-/Druckstruktur der NH (morgen 2.Dez und 11.Dez)  vom  GFS -Modelllauf exakt zum meteorologischen Winterbeginn.

Der PW mit der kältesten Luftmasse erstreckt sich von Ostsibierien bis Nordkanada. Ein trogartiger Ast reicht von Russland bis Nordafrika.  Eingebettet ist ein „giftiges“ Adriatief, das pünktlich zum meteorologischen Winterbeginn in weiten Teilen der Ostalpen ein veritables Schneefallereignis verursacht. Kurzzeitig bildet sich eine Gegenstromanlage (Warmluftzufuhr in der Höhe, Kaltluftzufuhr in den unteren Luftschichten) und eine Luftmassengrenze über den Ostalpen aus. Während der NS nördl. der Alpen rasch in Schnee übergeht, bleibt es im S und SO noch länger bei Regen:

 

Bis zum Beginn der zweiten Dezemberdekade wird die Troglage über ME von einem atlantikgeprägten Zirkulationsmuster ersetzte. Dabei wechseln milde Vorderseiten- mit kühleren Rückseitenlagen:

 

Dass die oben gezeigte GWL-Änderung wahrscheinlich ist, zeigt auch die simulierte Geopotential-/Druckstruktur des europäischen IFS für den Beginn der zweiten Dezemberdekade:

 

Die Wahrscheinlichkeit, dass sich mit Ende der ersten Dezemberdekade für längere Zeit milderes Atlantikwetter (blaue Balken) einstellt, bildet sich auch in den berechneten Weather-Regimes von ECMWF ab:

Quelle: ECMWF

 

5. Persönliches Resümee

Die Zusammenschau der behandelten Einflussgrößen, die Berücksichtigung der Ausgangslage in der Atmosphäre und den Ozeanen und die außergewöhnlich warme Vorgeschichte ergibt folgende subjektive Einschätzung des Winters 2023/2024:

Ich erwarte einen atlantikgeprägten  Mischwinter mit Mild- und Kaltphasen, wobei SW-, W- und NW-Lagen vorherrschen. Zu einer  positive Temperaturabweichung von knapp 1 K über dem Mittel der Referenzperiode 1991-2020 dürfe es vor allem alpennordseitig überdurchschnittliche NS-Mengen geben. Aus derzeitiger Sicht spricht alles für einen Berglandwinter mit ausreichend Schnee oberhalb ca. 1200m-1500m. In den Niederungen wird sich nur tagweise, wenn Luftmassen aus dem Sektor N eintreffen, eine Schneedecke ausbilden.