Winterprognose 2014/15: Dr. Judah Cohen sagt Kaltwinter voraus

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Winterheiligkeiten im Park.
Winterheiligkeiten im Park.

Nachdem bereits der October Pattern Index (OPI) einen Kaltwinter prognostiziert hat, werfen wir doch einmal einen Blick auf die Analyse des Meteorologen Judah Cohen. Tatsächlich sind seine Studien zum Index der Schneedecke in Eurasien, insbesondere Sibirien und Skandinavien (SAI, Snow Advance Index) in die OPI-Berechnung mit eingeflossen.
Judah Cohen sagt einen Winter in Europa voraus, der nicht wie der OPI bei etwa 2 Grad unter dem Wintermittel der Referenzperiode 1961-1990, sondern bei bis zu 2,5 Grad unter dem Mittel landen soll.

Wer ist Dr. Judah Cohen?

Dr. Judah Cohen wird von vielen derzeit als der führende Wissenschaftler im Bereich jahreszeitlicher Klimaprognosen angesehen.
Nach verschiedenen wissenschaftlichen Tätigkeitsfeldern, u.a. bei der NASA, ist er heute Direktor der jahreszeitlichen Klimaprognosen beim AER (Atmospheric and Environmental Research) Institut in Lexington, Massachusetts, USA.
1999 fand er eine Verbindung zwischen der eurasischen Schneedecke (Snow Advance Index, SAI) im Herbst* und der Arktischen Oszillation (AO) im darauffolgenden Winter. Die darauf basierenden Prognosen versetzten Dr. Cohen in die Lage, Winter in bisher ungekanntem Maße präzise in ihrer Durchschnittstemperatur korrekt vorherzusagen.

Die 6-stufige Interaktion der sibirischen Schneedecke mit dem Polarwirbel

Dr. Cohens Forschung ist in ihren Grundlagen bahnbrechend und verknüpft die herbstliche Schneedecke in Eurasien, insbesondere in Sibirien, mit der Arktischen Oszillation (AO), also dem Verlauf des Polarwirbels am Nordpol im Winter.
Das Schema klingt komplizierter, als es eigentlich ist. Man könnte vereinfacht sagen: Je mehr Schnee* im Herbst* in Russland und Sibirien fällt, desto mehr gerät der Polarwirbel im Winter in Schwankung und beschert Europa einen Kaltwinter.

Was steckt genau dahinter?

Ein Schaubild zeigt die Systematik für Jahre mit einer geringen Schneedecke (links) und einer hohen Schneedecke (rechts).

Wirkungsweise von Schneedecke in Eurasien und der Arktischen Oszillation.
Wirkungsweise von Schneedecke in Eurasien und der Arktischen Oszillation.

Gehen wir einmal die Schritte für die rechte Seite, also für Jahre mit hoher Schneedecke durch. Mildwinter gibt es ohnehin genug, da muss man nicht noch mehr darüber erfahren und letztlich befinden wir uns am Beginn eines Winters, der von einer hohen Schneedecke in Eurasien gekennzeichnet ist. 🙂

Punkt 1 (Oktober): Es beginnt im Oktober mit der Ausbreitung der Schneedecke in Eurasien, im Grunde sind dies Sibirien, Russland und Skandinavien. Ist der Schneefall stark und breitet sich die Schneedecke früh weit aus, so ergeben sich daraus klimatische Konsequenzen weit über die einfache Erkenntnis, dass es bereits äußerst kalt* ist in Sibirien.

Übrigens ist zu unterscheiden zwischen den beiden Schnee*-Indizes:
• SCE (Snow Cover Extent) = global via Satellit gemessene Schneedecke, älterer Index, der von Cohen zugunsten von SAI als Grundlage seiner Prognosen verworfen wurde. http://www.ncdc.noaa.gov/snow-and-ice/extent/snow-cover/nhland/11

• SAI (Snow Advance Index) = die auf Eurasien (de facto Russland, Skandinavien) begrenzte Messung der Schneedecke, Grundlage der Prognose von Cohen und auch des OPI. Gut zu sehen auf dieser Seite der Rutgers University (Tipp: über die Jahresanzeige zurück klicken, so erhält man einen prima Vergleich der Schneedecke am selben Tag über die letzten Jahre): http://climate.rutgers.edu/snowcover/chart_daily.php?ui_year=2014&ui_day=334&ui_set=0

Punkt 2 (Oktober): Zum einen verstärkt sich durch die Rückstrahlwirkung des Schnees das Sibirische Hoch. Schnee* hat eine der höchsten Albedoraten, d. h. auftreffende Sonnenenergie wird zu 80-90% zurückgeworfen und kann die Erde nicht erwärmen.

Das Sibirische Hoch wiederum ist einer der Kardinalpfeiler unseres winterlichen Klimas*. Ein starkes Sibirienhoch kann unter günstigen Wetterlagen Polarluft nach Westen, also von uns aus gesehen in unseren Osten transportieren und zwar so weit, dass auch Deutschland unter den Einfluss dieser oftmals "Russenpeitsche" genannten Kältewelle käme.

Mit anderen Worten: Ein hoher SAI begünstigt einen kälteren Winter bei uns, indem eine der Voraussetzungen, das Sibirische Hoch, stabilisiert und verstärkt wird.

Vergleich des Polarwirbels bei positiver und negativer Arktischer Oszillation
Vergleich des Polarwirbels bei positiver und negativer Arktischer Oszillation.

Punkt 3 (November): Das sibirische Hoch und die dort sich verändernden Luftströmungen haben Auswirkungen auf die Arktis. Der polare Jet in den niedrigeren Luftschichten, also der Troposphäre, verändert sich dadurch zu Wellenformen und es kommt zu einem Wärmeaustausch mittels sogenannter vertikaler Wellenübertragung (vertical wave propagation) in Richtung des Nordpols.

Punkt 4 (Dezember): Der Polarwirbel in den höheren Luftschichten, also der Stratosphäre, schwächt sich als Folge der Erwärmung (Minor und Major Warmings) ab.

Punkt 5 (Januar): Die aus den Warmings resultierenden Anomalien wandern zurück in die Troposphäre und so letztlich zum Boden.

Punkt 6 (Februar): Es ergibt sich eine negative AO auch in der Troposphäre. Somit können weiter südlich als normal verlaufende Ausläufer des Polarwirbels Europa erreichen und polare Kälte mit sich führen.

Um das Ganze noch einmal zu verdeutlichen:

1. Der Polarwirbel und somit die arktische Region ist in der Regel konstant und stabil (siehe Bild oben bei positiver AO). Dies ist für uns in Europa aber gar nicht gut, da somit die Polarregion keinen Einfluss auf uns nehmen kann und wir unter dem Einfluss der Westdrift, also der milden Westwinde stehen, die uns einen grauenhaften Mildwinter bescheren.

Ein aufgebrochener Polarwirbel mit negativer AO (der sogar ganz verschwinden kann) führt dazu, dass polare Luft nicht über den polaren Jet außerhalb unserer Reichweite begrenzt wird, sondern entweder in Wellenformen schwankt oder sogar komplett unbegrenzt ist (bei einem Verschwinden des Polarwirbels). Erst dadurch ist die Chance auf einen Kaltwinter in Europa gegeben, weil sich die polare Kälte unbeeinflusst von der Begrenzung durch den Polarjet ausbreiten kann.

2. Der Schneedecken-Index SAI im Oktober hängt mit der Arktischen Oszillation AO zusammen nach den Forschungen Dr. Cohens. Das bedeutet: Wenn die Schneedecke im Oktober in Eurasien hoch ist, so steigt die Chance auf einen Kaltwinter gewaltig. Andersherum: Wenn die Schneedecke niedrig ist, kann man bereits im Oktober einen Mildwinter erwarten und sich für diese Qualen seelisch vorbereiten. Eine hohe Schneedecke splittet den Polarwirbel und lässt Warmings entstehen, die den Polarwirbel in Schwankung versetzen und uns so überhaupt erst in die Möglichkeit versetzen, in den Bereich polarer Luft der Arktis zu gelangen!

3. Aus dem 6-Stufen-Bild wird auch klar: Die Wechselwirkungen zwischen Schneedecke und Arktischer Oszillation wirken sich erst spät im Winter aus, das heißt, frühestens im Januar, noch deutlicher im Februar und März!
Somit können wir momentan im Dezember überhaupt nicht einen Winter erwarten, da wir auf dem 6-Stufen-Bild uns erst bei Punkt 4 befinden
und tatsächlich die erwarteten Warmings des Polarwirbel ja soeben stattfinden und beobachtet werden können: http://www.meteociel.fr/modeles/gfse_cartes.php?mode=10&ech=204&carte=1

Die Prognose für den Winter 2014/15 nach Judah Cohen vom AER

Ähnlich wie bei den Berechnungen für den OPI kommen noch weitere Faktoren zum Tragen bei Dr. Cohens Winterprognose für die gesamte nördliche Hemisphäre. Insgesamt waren die Prognosen, die Dr. Cohen seit etwa 2000 betreibt, außerordentlich genau und zutreffend. Es gab lediglich einige Unterschiede im Ausmaß der jeweiligen Kälte- und Wärmezungen, aber sie befanden sich alle an der richtigen Stelle.

Für den kommenden Winter erwartet Dr. Cohen Temperaturen in Deutschland, die sich etwa 2,5 Grad Celsius UNTER dem Mittel der Jahre 1961-1990 befinden - also einen Kaltwinter.

Dr. Cohens Prognose geht daher konform mit dem October Pattern Index, der etwas andere Faktoren berücksichtigt, aber ebenfalls mit der von Dr. Cohen entdeckten Verbindung von Schneedeckeausbreitung und Arktischer Oszillation, also dem Polarwirbel, als Grundlage arbeitet. Während der OPI bei -2,12 vom Wert liegt (und dies oftmals konform geht mit der Temperaturabweichung des Winters von der Referenzperiode 1961-1990, sprich wir erwarten einen Winter von etwa -2 Grad unter dem 30-Jahres-Mittel), sieht Dr. Cohen den Winter ebenfalls sehr kalt* mit bis zu 2,5 Grad unter dem Mittel, im Westen und Südwesten bei bis zu 1,5 Grad unter dem Mittel. Grund dafür ist die bereits angesprochene große Schneedecke in Eurasien im Oktober gewesen mit dem anschließenden 6-stufigen Zyklus.
Momentan entsprechen die Vorhersagen mit Sibirienhoch und Warmings des Polarwirbels exakt den Aussagen Dr. Cohens!
Bildliche Darstellung der Prognose: http://www.nsf.gov/news/special_reports/autumnwinter/predicts.jsp

Allerdings würde ich die Prognose des OPI im Vergleich der letzten Jahrzehnte so interpretieren, dass der Winter natürlich nicht punktgenau auf -2,12 Grad Abweichung landen wird, sondern ein Winter möglich ist, der etwa -1,5 bis -3 Grad Abweichung vom Mittel erreichen wird - denn es gibt Jahre, in denen der OPI-Wert als Temperaturanomalie nicht ganz erreicht wurde und Jahre, in denen die tatsächliche Temperaturabweichung viel stärker war (so zuletzt im Winter 2010/11).
Auch Dr. Cohens Prognose hat natürlich Schwankungspotential, aber nicht so weit, dass der Kaltwinter nicht eintrifft, dieser wird als sicher angenommen.

Stehen uns winterlose Zeiten bevor, weil das Polareis schmilzt?

Man fragt sich für die weitere Zukunft natürlich, ob unserer weitere herrliche Winter harren oder ob in Zeiten der Klimakatastrophe es bald nur noch Mildwinter geben und Schnee* etwas sein wird, von dem wir traurig unseren Enkelkindern nur noch werden erzählen können.

Die Statistik zeigt, dass die Winter zwar im Temperaturmittel wärmer werden, die Kaltwinter allerdings in ihrer Anzahl nicht weniger werden. Wie ist dies zu erklären?
Seltsamerweise gibt es genau so viele Kaltwinter wie in den 1970er und 1980er Jahren. Wenn es jedoch Mildwinter gibt (und das sind nach wie vor grob 75% aller Winter), dann sind diese deutlich wärmer als bisher - das beste Beispiel ist der letztjährige Winter 2013/14, der alles an Wärme* in den Schatten stellte, was zuvor gemessen wurde. Als Ergebnis haben wir somit nach wie vor Kaltwinter, aber durch die extrem warmen Mildwinter einen statistischen Anstieg der Durchschnittstemperatur.

Dr. Cohen hat 2012 für die weitere Zukunft die interessante These aufgestellt, dass wir im Gegensatz zum Schwinden des Polareises und trotz einer Klimakatastrophe mit MEHR Kaltwintern rechnen müssen.
Das in Rekordschnelle und -ausmaß schmelzende Eis der Arktis führt nämlich zu einem Anstieg der Trockenheit in den Polarregionen. Dies wiederum führt zu vermehrten Schneefällen in Eurasien im Oktober. Und dies ist, wie wir nun wissen, der Beginn jener Systematik, die zu einer negativen AO und somit zu kälteren Wintern in Europa führt.
Im Interview (Link siehe am Ende des Artikels) relativiert Dr. Cohen mittlerweile diese Aussage ein wenig mit dem Hinweis, dass viele Faktoren wie die langjährigen, zyklischen Schwankungen der Arktischen Oszillation noch nicht hinreichend untersucht worden sind. Pauschal kann man daher nicht behaupten, dass die Arktische Oszillation sich mit Sicherheit auf einem Weg in vermehrte Negativtrends befinde und wir somit sehr viel häufiger als heutzutage Kaltwinter erleben würden.
Schade eigentlich, dass dies noch nicht 100% sicher ist. Allerdings gibt es doch zu Hoffnung Anlass, dass auch in Zeiten der Klimakatastrophe nicht alles verloren ist 🙂

Insgesamt etablieren sich also paradoxe Entwicklungen und Kaltwinter häufen sich eher, obwohl die Erde sich erwärmt und das arktische Eis schmilzt. Die weiteren Jahre werden zeigen, ob sich diese Theorie bestätigt oder nicht.

Weiterführende Links:

Interview der niederländischen Vereniging voor Weerkunde en Klimatologie mit Dr. Judah Cohen: http://www.vwkweb.nl/index.php?page=537&sl=1.

Website des AER mit der Darstellung der Vorhersage des Verlaufs der Arktischen Oszillation (englischsprachig): http://www.aer.com/science-research/climate-weather/arctic-oscillation.




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