Sibirische Kälte steht vor der Tür!

23. Februar 2018, 17 Kommentare
Themen: Wetter

"Warm anziehen!" Bereits die letzten Tage ist es spürbar kälter geworden. Doch ab Anfang nächster Woche muss man sich wohl definitiv mit dicker Kappe und Schal ausrüsten. Die Temperaturen dürften nochmals weiter sinken. Häufig sind solche markanten Kaltlufteinbrüche mit einem bekannten Phänomen – dem „Sudden Stratospheric Warming“ verknüpft. Einige Erläuterungen dazu finden Sie im heutigen Blog.

Tiefe Temperaturen im Januar 2017, gemessen auf dem Hochwachtturm auf dem Albis. Foto: D. Gerstgrasser
Tiefe Temperaturen im Januar 2017, gemessen auf dem Hochwachtturm auf dem Albis. Foto: D. Gerstgrasser

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Vergrösserte Ansicht: Bodendruckkarte von heute 06.00 UTC mit entsprechenden Fronten. Quelle: DWD.
Abbildung 1: Bodendruckkarte von heute 06.00 UTC mit entsprechenden Fronten. Quelle: DWD.

Die Wetterlage im Alpenraum hat sich im Vergleich zu gestern nur wenig verändert: Das Wettergeschehen wurde weiterhin von einem kräftigen Hochdruckgebiet über Skandianvien und einem Tief über dem Mittelmeer bestimmt (vergleiche Abbildung 1). Dabei lag die Alpennordseite in einer mässigen Bisenströmung, welche kalte Festlandluft zu uns führte.

Mit einer kräftigen Inversion konnte sich auch heute auf der Alpennordseite erneut eine hartnäckige Hochnebeldecke halten. Die Obergrenze lag im Vergleich zu gestern mit rund 1900 Metern etwas tiefer (vergleiche Abbildung 2). Dies deshalb weil das Tief im Mittelmeerraum etwas an Einfluss verloren hat und somit das Geopotential bereits wieder etwas gestiegen ist. Die damit verbundene leicht stärkere Subsidenz konnte somit die Obergrenze des Hochnebels etwas absenken.

Änhnlich wie gestern zogen aber aus Südosten erneut einige hohe Wolkenfelder über die Alpen hinweg. Diese vermochten die Besonnung oberhalb des Nebels aber nur teilweise etwas einschränken.

Was ist ein „Sudden Stratospheric Warming“ (SSW)?

Direkt über der Troposphäre befindet sich das 2. Stockwerk der Atmosphäre – die Stratosphäre. Sie erstreckt sich von etwa 12 bis 50 km Höhe. In der Arktis liegen die Temperaturen im nordhemisphärischen Winter in 20 bis 25 km Höhe normalerweise zwischen -50 und -80°C.

Obwohl in der Stratosphäre eigentlich kein "Wetter stattfindet" und sie von der Tropsphäre klar getrennt ist, gibt es dennoch Situationen, wo eine Interaktion zwischen diesen beiden Atmosphärenschichten durchaus möglich ist.

Diese kalte Luft in der Stratosphäre wird über der Arktis normalerweise von einem kräftigen Polarwirbel (Polar Vortex) gegen den Uhrzeigersinn (Westwind) umkreist.

Warum kommt es nun aber zu einer plötzlichen Erwärmung in der Stratosphäre?

Besonders in den Wintermonaten, wenn sich die grossen Landmassen auf der Nordhemisphäre stark abkühlen, kann es in den unteren Schichten (in der Troposphäre) zu blockierenden Hochdrucksystemen kommen. Diese blockierenden Wettersysteme stören die normale westliche Zirkulation und somit auch die grossskaligen atmosphärischen Wellenbewegungen (auch bekannt unter dem Namen "Rossby Wellen"). Die Rossby Wellen werden somit in ihrer ostwärtigen Verlagerung gestört und müssen sich deshalb vertikal bis zur Stratosphäre ausbreiten.

Oftmals findet beim Übertritt von der Troposphäre in die Stratosphäre (im Bereich der Tropopause) ein Wellenbrechen statt. Man kann sich das ähnlich vorstellen, wie das Wellenbrechen am Strand. Diese brechenden Wellen können im Extremfall  dazu führen, dass der Polare Vortex in der Stratosphäre so stark gestört wird, dass er sich markant abschwächt oder sich sogar in seiner Richtung umkehrt.

Ein solcher Kollaps führt dazu, dass die Luft über der Arktis komprimiert wird und sich somit stark erwärmt. In den vergangenen Tagen konnte genau dieses Phänomen beobachtet werden (vergleiche Abbildung 3).

Wie beeinflusst die Dynamik der Stratosphäre das Wetter in Mitteleuropa?

Die geänderten Windverhältnisse in der Stratosphäre können sich mit Verzögerung auch in die tieferen Luftschichten "fortpflanzen". Somit hat die Abschwächung bzw. der Zusammenbruch des Polarwirbels mit einer zeitlichen Verzögerung auch Auswirkungen auf die Strömungsverhältnisse in in der Troposphäre.

Normalerweise „kommt das Wetter von Westen“. Im Falle eines SSW-Ereignisses stellen sich aber häufig blockierende Wetterlagen ein. Dabei schwächt sich die über Europa vorherrschende westliche Strömung ab und dreht auf nordöstliche Richtung. Mit der nordöstlichen Strömung stösst Polarluft, die sich im Bereich eines Hochdruckgebiets über Nord- und Osteuropa ansammelt, oft bis nach Mitteleuopa vor.

Dieses Szenario steht uns auch anfangs nächster Woche bevor. Polarluft aus Sibirien (vergleiche Abbildung 4 und 5) dürfte das Therometer bei klaren Nächten auch im Flachland teils auf unter -10 Grad sinken lassen.

Die erwartete Kältewelle im Vergleich

Die aktuellen Prognosen gehen für das Flachland bis Mitte nächster Woche von einer Minimumtemperatur von -10 bis -11 Grad aus. Ein Vergleich mit den letzten massiven Kältewellen zeigt, dass im Februar deutlich tiefere Werte möglich sind. In der ersten Februarhälfte 2012 sanken die Minima am Messstandort Zürich-Kloten an mehreren Tagen unter -15 Grad. Im Februar 1986 gab es in der zweiten Februarhälfte Minima zwischen -10 und -15 Grad.

Auch die Dauer der erwarteten Kälte scheint zum gegenwärtigen Zeitpunkt nicht aussergewöhnlich zu sein. Bereits ab dem 6. März soll sich die Kälte im Flachland wieder in einem moderateren Bereich bewegen mit Tagesminima um -5 Grad. Kein Vergleich zur arktischen Kälte im Februar 2012. Während fast zwei Wochen gab es am Messstandort Zürich-Kloten täglich Werte unter -10 Grad.

Der Februar 1986 war sogar fast durchwegs von winterlicher Kälte geprägt. Die Minimumtemperatur sank am Messstandort Zürich-Kloten öfter unter -10 Grad.

Recht ähnlich wie die erwartete Kältewelle von kommender Woche zeigte sich die zweite Kältewelle im Jahr 1987, allerdings etwas mehr in den März hinein verschoben und mit einem grösseren Wärme-Unterbruch.

Kommentare (17)

  1. Rolf Lutz, 24.02.2018, 21:29

    Danke für den Blog!
    Weshalb verstärkt sich die Subsidenz, wenn das Geopotential steigt?

    1. MeteoSchweiz, 27.02.2018, 09:47

      Wenn das Geopotential steigt, muss die Subsidenz nicht zwingend stärker werden. Bei der vorherrschenden Wetterlage war es allerdings so. Wie im Beitrag beschrieben wurde, hat das Tief über dem Mittelmeerraum etwas an Einfluss im Alpenraum verloren, bzw. der Hochdruckeinfluss hat zugenommen. Unter dem etwas zunehmenden Hochdruckeinfluss wurde also auch die (grossräumige) Absinkbewegung - die Subsidenz - leicht stärker. In der Höhe ist mehr Masse herangeflossen (Konvergenz), der Luftdruck ist etwas angestiegen, entsprechend auch das Geopotential.

      Einfluss auf das Geopotential hat nämlich vor allem der Luftdruck respektive das Gewicht der Luft sowie deren Temperatur und Wassergehalt. Bei einem Hoch fliesst in der Höhe Masse hinzu (Konvergenz), die Luftsäule wird schwerer und der Druck steigt an, damit auch das Geopotential. Bei einem Tief haben wir es in der Höhe mit einem Massenabfluss (Divergenz) zu tun, der Druck bzw. das Gewicht der Luftsäule nimmt also ab, damit auch das Geopotential.

      Ein Anstieg des Geopotentials kann aber auch durch die Zufuhr von wärmerer Luft verursacht werden, denn je wärmer die Luft ist, desto mehr dehnt sie sich aus. Oder anders ausgedrückt: die Dichte nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Gleiches gilt für feuchtere Luft. Diese hat eine geringere Dichte als trockene Luft (bei gleicher Temperatur), entsprechend höher ist das Geopotential.

  2. Patrick, 24.02.2018, 14:57

    Normalerweise löst sich der Polarwirbel ja erst viel später mit steigendem Sonnenstand auf und kann zu Kaltluftausbrüchen wie die Eisheiligen oder Schafskälte führen.

    Da der Polarwirbel nun bereits jetzt am Zerfallen ist würde es mich interessieren ob a) sich Ende Februar der Polarwirbel trotz steigendem Sonnenstand nochmals regenieren kann und b) ob die Polarwirbelanomalien von Eisheilgen bis Schafskälte ausfallen oder abgeschwächt werden könnten da der Polarwirbel sich bis dann vorzeitig aufgelöst hat? Falls ja müssten wir dann bereits ab April mit überdurchschnittlich warmen Wetter rechnen?

    Vielen Dank für die Antwort.

    1. MeteoSchweiz, 25.02.2018, 22:04

      Bei einem "Sudden Stratospheric Warming" handelt es sich üblicherweise um ein kurzzeitiges Phänomen. Nach einer raschen kräftigen Erwärmung folgt oft eine rasche starke Abkühlung. Damit würde sich der Polarwirbel relativ rasch wieder aufbauen. Aktuelle Modellberechnungen zeigen übrigens dieses Szenario, dass sich die untere Stratosphäre in den nächsten Tagen wieder abkühlt. Ob Eisheilige und/oder Schafskälte dieses Jahr in abgeschwächter Form oder gar nicht auftreten, kann aus heutiger Sicht nicht gesagt werden.

  3. Peter, 24.02.2018, 14:24

    Danke für den Blog und die spannenden Hintergrundinformationen. Gut auch, dass die medial hochgepushed Kältewelle in Relation zu früheren Ereignissen gestellt ist.

  4. Philipp, 24.02.2018, 11:12

    Vielen Dank für den Blog...
    - wird Wind erwartet? Welche Geschwindigkeit?
    - Auswirkungen von Wind Chill Faktor?
    - ist es möglich, dass in Zürich an Montag 26.6.2018 nachts die gefühlte Temperatur auf -20 Grad sinkt wegen Wind Chill Faktor?
    Viele Grüsse aus Zürich
    Philipp

    1. Chris, 25.02.2018, 10:39

      Vermutlich nicht da Morgens um 6-7 Uhr wohl keine 30-40 Stundenkilometer Windböen auftreten werden.
      Die aktuelle Voraussage für die Temperatur am Montagmorgen 26.02.2018 beträgt -10 Grad. Damit müsste der Wind (https://de.wikipedia.org/wiki/Windchill) 30-40 km/h schnell wehen um die Temperatur in den Bereich von gefühlten -20 Grad zu bringen. In der Nacht weht der Wind wegen einer stabileren Luftschichtung in Bodennähe schwächer. Gemäss aktueller Prognose steigt der Wind auf 09:00 Uhr in Zürich wieder auf 14 km/h an, vorher deutlich weniger (am 26.2 max. ~20 kmh). Alle Daten sind übrigens auf der tollen meteoschweiz website/app pro Standort super aufbereitet, genaus und korrekt wird es natürlich nicht immer sein, aber mit etwas Erfahrung kann man einschätzen, was man an Genauigkeit erwarten kann.

    2. MeteoSchweiz, 25.02.2018, 22:05

      Bei Tiefstwerten um -11 Grad am Montag- oder auch am Dienstagmorgen in Zürich liegt die gefühlte Temperatur durchaus bei rund -20 Grad, je nach Stärke der Bise. Allerdings ist die Wind Chill Temperatur eher ein theoretischer Wert, da das Kälteempfinden bekannterweise sehr subjektiv ist. Die Bise wird morgen im Laufe des Tages im Raum Zürich Böenspitzen von 50-60 km/h erreichen.

  5. tete dans la lune, 24.02.2018, 00:08

    Meteosuisse: One of the best blog on climat and weather. Thanks a lot folks

  6. Domi93, 23.02.2018, 21:38

    Dank der Kälte wird die Sonne wieder einmal scheinen können im Mittelland, so zumindest in der Prognose.

  7. Marcel, 23.02.2018, 20:47

    Herzlichen Dank für den Blog mit den wertvollen Hintergrundinfos übers Wettergeschehen. Eine Frage: Der Polarwirbel dreht im Uhrzeigersinn, weil die Luftmassen wegen der Corioliskraft nach rechts abgeleitet werden. Müsste daraus nicht Ostwind resultieren (die Windrichtung wird danach bezeichnet, von woher der Wind weht)? Das stünde aber im Gegensatz zum Text im Blog (Westwind) und zur Aussage dass das Wetter aus Westen kommt.

    1. MeteoSchweiz, 25.02.2018, 10:14

      Sehr aufmerksam. Danke für den Hinweis. Da ist uns beim Schreiben ein Fehler unterlaufen - es sollte nicht "im Uhrzeigersinn" heissen, sondern "gegen den Uhrzeigersinn". Der Fehler wurde im Blog angepasst.

  8. Wolfgang, 23.02.2018, 17:28

    Also die “Kältewelle” beeindruckt mich nicht wirklich. Wie Sie selbst schreiben, gab es die Jahre zuvor schon ganz andere Kälteeinbrüche.
    Was viel nerviger ist, ist das andauernde Sonnendefizit, welches mittlerweile an den trübsten Winter seit Jahren erinnert. Sie haben bestimmt noch Daten, wann das war. 2010, glaube ich...
    Viele Grüße
    Wolfgang

    1. buchs, 24.02.2018, 12:22

      ich glaube auch 2010

    2. Tobias S., 24.02.2018, 15:36

      Hallo!
      Angesichts der Tatsache, dass wir schon Ende Februar haben, ist das schon beeindruckend! Die 850 hPa Temperaturen werden verbreitet bei -17° bis -20° liegen. In Südostdeutschland teils darunter. Das ist dort Ende Februar Rekord! Warum alles immer herunterspielen?

    3. Hans, 01.03.2018, 08:30

      Müssten Sie draussen leben wie die Wildtiere oder zumindest draussen arbeiten oder Sport treiben, würden Sie merken, dass das ans Lebendige geht.

    4. MeteoSchweiz, 01.03.2018, 08:39

      Am Messstandort Zürich war es mit 119 Sonnenstunden der trübste Winter (DJF) in den letzten 30 Jahren. In Luzern (aktuell 100 h) war letztmals der Winter 2005/06 (99 h) ebenso trüb. In Bern (aktuell 139 h) war letztmals der Winter 2002/03 (136 ) ebenso trüb. Der Winter 2009/2010 war vor allem in der Westschweiz ausgesprochen trüb. In Neuchâtel war er etwas trüber (114 h) als der aktuelle Winter (127 h). In Genf hingegen brachten beide Winter eine ähnliche Sonnenscheindauer: aktuell: 133 h; 2009/2010: 135 h.