Global Warming und Eiswinter zugleich? Wie El Niño den Polarwirbel schwächen und Europa auskühlen kann

Global Warming, ein ungewöhnlich warmer Pazifik – und gleichzeitig Warnungen vor einem extrem kalten Winter in Europa: Woher kommt diese scheinbar widersprüchliche Verbindung?

Die NOAA-Wissenschaftlerin Dr. Amy Butler beschreibt einen atmosphärischen Weg, der tatsächlich vom tropischen Pazifik bis zum Polarwirbel über der Arktis führt.

El Niño löst dessen Zusammenbruch zwar nicht automatisch aus, kann aber genau die gewaltigen Luftwellen verstärken, die den Polarwirbel ausbremsen, verformen oder sogar spalten.

Für euch bedeutet das: Die Warnungen vor möglicher Winterkälte sind nicht aus der Luft gegriffen – eine verlässliche Eiswinter-Prognose ergibt sich daraus jedoch noch nicht.

Zwei Wetterwelten in verschiedenen Höhen

Der Polarwirbel dreht sich Tausende Kilometer vom tropischen Pazifik entfernt über der Arktis. Beide Phänomene spielen sich zunächst nicht einmal in derselben Schicht der Atmosphäre ab.

El Niño beginnt im Zusammenspiel zwischen Pazifik und Troposphäre, der untersten Luftschicht, in der unser Wetter entsteht.

Der stratosphärische Polarwirbel befindet sich dagegen ungefähr zehn bis 50 Kilometer über der Erdoberfläche. Er besteht aus einem mächtigen Band westlicher Winde, das sich im Winter rund um den Nordpol bildet und die sehr kalte arktische Luft umschließt.

Trotz dieser Entfernung sind El Niño und Polarwirbel miteinander verbunden. Das Bindeglied sind riesige Wellen in der Atmosphäre.

El Niño bringt die Atmosphäre aus dem Takt

Während El Niño verlagern sich das besonders warme Meerwasser und die kräftigsten tropischen Regen- und Gewittergebiete über dem Pazifik. Dadurch verändern sich Luftdruck, Wind und Aufwärtsbewegungen in der Atmosphäre.

Diese Verschiebungen erzeugen planetarische Wellen. Sie bestehen aus gewaltigen Schwingungen der Luftströmung. Manche von ihnen erstrecken sich über mehr als 1.000 Kilometer und beeinflussen den Verlauf des Jetstreams sowie die Zugbahnen von Hoch- und Tiefdruckgebieten.

Der entscheidende Umweg führt über den Nordpazifik, in die Gegend zwischen Alaska und Russland. Dort liegt im Winter häufig ein großräumiges Tiefdruckgebiet, das nach der Inselkette der Aleuten als Aleutentief bezeichnet wird. Es handelt sich nicht um ein einzelnes Sturmtief, sondern um eine typische Zone niedrigen Luftdrucks.

Während El Niño wird dieses Tief häufig kräftiger und bringt die großräumige Luftströmung stärker ins Schwingen. Ein Teil der dabei entstehenden Wellenenergie breitet sich bis in die Stratosphäre aus. Dort treffen die Luftwellen auf den Polarwirbel und bremsen seine starken Westwinde ab.

Der Polarwirbel gerät ins Taumeln

Treffen die aufsteigenden Wellen auf den stratosphärischen Polarwirbel und brechen dort, übertragen sie Energie. Dadurch werden die starken Westwinde des Wirbels abgebremst.

Der Polarwirbel kann sich daraufhin stark verformen, vom Nordpol verdrängt oder sogar in zwei Teile gespalten werden.

Bei einer besonders kräftigen Störung kann sich die Windrichtung rund um den Pol vollständig umkehren. Gleichzeitig wird Luft über der Arktis zum Absinken gezwungen. Dabei gerät sie unter höheren Druck, wird zusammengedrückt und erwärmt sich stark. Innerhalb weniger Tage steigt die Temperatur in der polaren Stratosphäre um etwa 28 bis 39 Grad. Meteorologen sprechen dann von einer plötzlichen Stratosphärenerwärmung.

Oben extreme Erwärmung, unten arktische Kälte

Die starke Erwärmung findet weit über unserem unmittelbaren Wetter statt. Trotzdem kann sich die Störung anschließend von der Stratosphäre bis in die Troposphäre fortsetzen:

• Dabei verändert sich die großräumige Druck- und Windverteilung über der Nordhalbkugel für Tage oder sogar Wochen.
• Der Jetstream verläuft stärker gewellt und blockierende Hochdruckgebiete können die gewöhnlichen Zugbahnen der Tiefs unterbrechen.
• Arktische Luft bleibt dann nicht mehr eng am Nordpol gebunden, sondern kann weit nach Süden ausbrechen.

Auswertungen früherer Polarwirbel-Zusammenbrüche zeigen ein auffälliges Muster: Grönland und der Nordosten Kanadas waren anschließend häufig ungewöhnlich warm, während sich über Europa und Asien vermehrt kalte Temperaturabweichungen entwickelten.

Damit löst sich der vermeintliche Widerspruch auf. Der tropische Pazifik ist ungewöhnlich warm, während die veränderte Zirkulation gleichzeitig arktische Luft nach Europa transportiert. Wärme und Kälte treten dabei an unterschiedlichen Orten und in verschiedenen Höhen auf.

Warum daraus noch keine Eiswinter-Prognose folgt

El Niño kann die atmosphärischen Voraussetzungen für eine spätere Schwächung des Polarwirbels schaffen. Er schaltet den europäischen Winter aber nicht auf Knopfdruck um.

Nicht jeder El-Niño-Winter führt zu einer plötzlichen Stratosphärenerwärmung. Nicht jede Störung des Polarwirbels erreicht das Wetter am Boden. Und selbst nach einem vollständigen Zusammenbruch entscheidet die genaue Luftdruckverteilung darüber, ob die arktische Kälte Europa, Asien oder Nordamerika trifft.

Viele Kälteeinbrüche entstehen auch ohne einen Zusammenbruch des stratosphärischen Polarwirbels. Entscheidend sind dann die Hoch- und Tiefdruckgebiete über dem Nordatlantik und der Verlauf des Jetstreams. Baut sich beispielsweise ein blockierendes Hoch über Grönland oder Skandinavien auf, wird die milde Luft vom Atlantik ausgebremst. Gleichzeitig kann arktische oder kontinentale Kaltluft nach Mitteleuropa strömen.

Auch die Temperaturverteilung über dem Atlantik, kräftige tropische Gewittergebiete und große Gebirgszüge beeinflussen die Wellen des Jetstreams. Ob Deutschland einen Kälteeinbruch erlebt, hängt deshalb vom Zusammenspiel mehrerer Vorgänge in der Atmosphäre ab.

Ein „extremer Eiswinter“ lässt sich aus El Niño allein deshalb nicht ableiten. Wissenschaftlich korrekt ist: El Niño kann über planetarische Wellen die Wahrscheinlichkeit einer Polarwirbelstörung erhöhen. Ob daraus tatsächlich eine lang anhaltende Kältephase in Deutschland entsteht, zeigt erst die konkrete Entwicklung der Atmosphäre.