Universität zu Köln 

Stürme über Europa

Von Robert Hahn

Klimamodelle zeigen: Schwächerer Golfstrom verschiebt Sturmtiefs nach Osten

Die Intensität von Tiefdruckgebieten (Zyklonen) über dem östlichen Nordatlantik und Europa wird in diesem Jahrhundert zunehmen. Gleichzeitig schwächt sich der Golfstrom im Nordatlantik ab. Den Meteorologen Joaquim Pinto und Mark Reyers vom Institut für Geophysik und Meteorologie ist es zusammen mit Kollegen der Universität Reading in Großbritannien gelungen, einen Zusammenhang zwischen beiden Phänomenen nachzuweisen. Sie berichteten in „Nature Geoscience“ über ihre neuen Erkenntnisse: In Zukunft wird es voraussichtlich mehr Stürme über Europa geben.Eine der Ursachen ist das Zusammenspiel beider Phänomene.

Dr. Joaquim Pinto ist erfreut über die Eindeutigkeit des Ergebnisses: „Wir haben bereits vermutet, dass es einen Zusammenhang geben müsste. Dass dieser aber so deutlich ist, hat uns sehr gefreut.“ Die Autoren verglichen 22 Klimamodelle des International Panel for Climate Change (IPCC). Der Vergleich zeigte: Je stärker die Abnahme der warmen Meeresströmungen in den einzelnen Modellen, desto mehr nimmt die Intensität der Zyklonen über dem östlichen Nordatlantik zu. Damit bestätigt sich die bereits von einigen Wissenschaftlern geäußerte Annahme: In Europa wird es voraussichtlich bis zum Ende des Jahrhunderts mehr extreme Stürme geben.

22 Klimamodelle untersucht

Seit gut zehn Jahren arbeitet der Meteorologe bereits in dem Bereich Sturmaktivität, Klimavariabilität und -wandel . Anlass der vorliegenden Untersuchung waren die Veränderungen in der Atmosphäre über dem Nordatlantik im globalen Klimawandel. Dort stellen Wissenschaftler seit einiger Zeit Veränderungen fest: Der Polarjet in der oberen Atmosphäre verschiebt sich nach Osten, die tiefer gelegenen Tiefdruck-Sturmgebiete folgen dieser Bewegung. Betroffen davon sind einige Gebiete in Europa, vor allem die britischen Inseln, sowie die Nord- und Ostsee. Die 22 Klimamodelle des IPCC 2007 simulieren unter anderem die Zugbahnen von Tiefdruckgebieten. Pinto und seine Kollegen haben die Modelle ausgewertet und kommen zu folgendem Schluss: „Es gibt für die Verschiebung verschiedene Gründe. Einer davon hängt mit der thermohalinen Zirkulation im Ozean zusammen.“ Die thermohaline Zirkulation ist eine Kombination unterseeischer Strömungen, die die Ozeane der Erde miteinander verbindet. Sie wird auch großes marines oder globales Förderband genannt.

Der Golfstrom schwächelt

Eine der bekanntesten Strömungen der thermohalinen Zirkulation ist der Golfstrom, der sehr wichtig für das Klima in Europa ist. Seit einigen Jahren ist den Wissenschaftlern bekannt, dass sich diese Zirkulation u.a. aufgrund des abschmelzenden Polarleises verlangsamt. Bisher gab es nur Vermutungen, dass es eine direkte kausale Verbindung zu den Stürmen gibt. „Wir haben diesen Zusammenhang nicht nur für ein Modell, sondern für das gesamte Ensemble der Modelle des IPCC nachgewiesen“, so der Meteorologe. Mit verblüffend eindeutigem Ergebnis: „Wir haben einen größtenteils linearen Zusammenhang gefunden, was so nicht zu erwarten war.“ Um die thermohaline Zirkulation zuverlässig als Quelle der Zyklonaktivität zu identifizieren, machten die Meteorologen noch eine Probe aufs Exempel: Sie untersuchten Klimamodelle, die keinen dynamischen Ozean haben. „Der Ozean ist dabei nur wie ein flacher See, ohne Tiefenzirkulation oder andere dynamische Vorgänge“, erklärt Pinto. Das Ergebnis: Beim vereinfachten Ozeanmodell gab es eine andere Veränderung der Stürme. Die Verschiebung der Stürme Richtung Europa war nur mit einem kompletten Ozean zu finden. „Das zeigt, dass die Dynamik des Ozeans zumindest teilweise dafür verantwortlich ist“, so Pinto.

Klimamodelle zukünftig besser kalibrieren

Die Wissenschaftler schließen aus ihren Ergebnissen, dass die Verlangsamung der maritimen Förderbänder das Aufkommen von sturmträchtigen Tiefdruckgebieten beeinflusst. Je schwächer die thermohaline Zirkulation ist, desto geringer wird die Zufuhr von warmem Oberflächenwasser in den nördlichen Teil des Nordatlantiks. Dadurch nimmt das Nord-Süd-Gefälle in der Wasseroberflächen-Temperatur zu und beeinflusst somit auch das Temperatur-Gefälle in der unteren Atmosphäre. Dieser so genannte Temperaturgradient ist sehr wichtig für die Entstehung von Tiefdruckgebieten. Je höher der Temperaturgradient, desto mehr potentielle Energie steht für die Entwicklung eines Sturms zur Verfügung. Die Stürme können dadurch extremer werden.

Der Erfolg der Arbeit ist Frucht eines Jahrzehnts intensiver Grundlagenforschung aller Beteiligten. „Wir haben unser Wissen mit dem unserer Kollegen Tim Woollings, Jonathan Gregory und David Brayshaw einfach zusammengefügt“, sagt Pinto. „Wichtiger als die Untersuchungen ist aber, wie weitreichend die Konsequenzen sind.“ Meteorologen und Ozeanologen in aller Welt müssen sich nun Gedanken machen, wie sensitiv ihre Modelle sind. Denn trotz Übereinstimmungen im Verhältnis zwischen den Änderungen im Ozean und in der Atmosphäre weichen die einzelnen Modelle im Ergebnis stark voneinander ab. Die Autoren empfehlen deswegen, dass Klimamodelle zukünftig besser kalibriert werden müssen, um eine höhere Zielgenauigkeit in den Ergebnissen zu erreichen: „Die Modelle beruhen auf den richtigen physikalischen Prämissen. Man muss sie aber durch Beobachtung darauf trimmen, dass sie realistischere Werte ergeben.“