Polarwirbel sorgt für Eiseskälte

Fackeln wir nicht lange. Sie brauchen: Warme Kleidung, viel Feuerholz, natürlich ausreichend Vorräte (Mehl, Hefe, Toilettenpapier - das übliche), um die nächsten ein bis zwei Wochen das Haus nicht mehr verlassen zu müssen.

Spaß beiseite. Zur Pandemieeindämmung wäre es vermutlich hilfreich, wenn wir alle zuhause bleiben würden, aber als Vorsichtsmaßnahme vor dem Polarwirbel wäre dies wirklich überzogen. Ehrlich. Zwar ist es wie erwartet bitterkalt geworden, aber wir erleben kein apokalyptisches Winter-Szenario.

Seit einigen Jahren, insbesondere dem kalten Nordamerikanischen Winter 2013-2014, ist der Begriff eine immer öfter diskutierte Wetter-Vokabel und wird - manchmal zu Recht, manchmal zu Unrecht - für jeden Ausbruch von winterlichem Wetter bzw. sehr kalte Temperaturen verantwortlich gemacht. Die ungewöhnlichen extremen Schneefälle in Spanien von Mitte Januar könnten also damit zusammenhängen. Könnten. 

Der Polarwirbel (engl. polar vortex) wurde zum ersten Mal 1853 beschrieben und während des Winters auf der Nordhalbkugel 1952 durch Radiosonden erstmals beobachtet. 

Mit Phrasen wie "Der Polarwirbel kommt" oder "Der Polarwirbel ist da!" brechen wir jedoch vermutlich jedem Meteorologen das eisige Herz. Der Polarwirbel kommt und geht nicht - er ist im Winter sozusagen allgegenwärtig in unserer Atmosphäre und dreht sich munter um die Halbkugeln, eine Art stürmischer Kreisverkehr quasi.

Das heißt: Es gibt auch nicht den einen Wirbel, sondern gleich zwei. Oben und unten. Deren Dynamik und Potential wird mithilfe des sogenannten Arktischen Oszillation- und Antarktischen Oszillation-Indexes ausgedrückt. Kurz: AO- und AAO.

Was ist ein Polarwirbel?

"Unser" arktischer Polarwirbel ist eine Windzirkulation hoch oben in der Atmosphäre - ein ganz gewöhnliches Phänomen also. Er bildet sich jedes Jahr im Herbst aus, wenn die Sonne den Nordpol kaum noch erreicht. Im Frühjahr löst er sich langsam wieder auf.

Die Luft ist dort im Winter extrem stark abgekühlt. Der Polarwirbel kann sich verstärken und abschwächen. Typisch sind Windgeschwindigkeiten, die über 250 Stundenkilometer liegen, in zehn bis 50 Kilometern Höhe in der Stratosphäre (hier ist es teils deutlich unter minus 70 Grad!). Dies liegt direkt über der Troposphäre, also dem Teil, in dem das Wetter entsteht. 

Daher hat der Polarwirbel auch keine unmittelbare Auswirkung auf unser Wetter, nichtsdestotrotz gibt es Wechselwirkungen: Der Jetstream wird durch den Polarwirbel beeinflusst. Dieses starke Windband wirkt in zehn Kilometern Höhe und steuert die Hoch- und Tiefdruck-Systeme. 

In einem typischen Winter ist der Jetstream recht stark und bringt mildes, windiges Regenwetter vom Atlantik nach Europa. Kennen wir alle. Die Polarluft bleibt im Wirbel. Ist der Jetstream allerdings schwach, kommt es zu Beulen im Windband, dem Polarwirbel droht ein Split.

Der Zusammenbruch: Wird’s jetzt frostig?

Hin und wieder, alle zwei Winter etwa, kommt es zu einer starken Erwärmung der Stratosphäre durch einfließende wärmere Luft. Grönland und der Nordatlantik sollen mit ihrer Wärme zum Beispiel den Wirbel besonders aus dem Gleichgewicht bringen.

Der Polarwirbel gerät ins Straucheln - oder eher Schlingern, dann können sich häufiger östliche oder nordöstliche Luftströmungen durchsetzen. Dieser Split sorgt dafür, dass innerhalb kürzester Zeit die Temperaturen in der Stratosphäre um 60 bis 80 Grad ansteigen.

Etwas anschaulicher: Dies kann man sich wie einen fliegenden Pizzateig vorstellen, der unförmig durch die Luft eiert. Schlimmstenfalls gerät die Pizza (der Wirbel!) völlig aus der Form oder teilt sich sogar.  

Dann wirbelt dort oben einiges durcheinander, was sich auch hier bei uns auf der gesamten Nordhalbkugel auswirkt: Arktische Luft sorgt für eisige Temperaturen.

Genau dies ist im Januar geschehen, und deshalb gibt es jetzt in Teilen Europas einen extremen Kälteeinbruch und Schnee. 

Satelliten-Beistand: Mit Aeolus Polarwirbel verstehen

Der Polarwirbel ist zwar ein bekanntes Phänomen und die Stratosphärenerwärmungen kommen in gewissem Umfang jedes Jahr, allerdings gehen die Wetter-Kapriolen diesmal über das übliche Maß hinaus. Das aktuelle Ereignis wurde als "major" eingestuft. Darüber hinaus sind ebenfalls noch viele Fragen offen bezüglich der Wechselwirkung zwischen dem Polarwirbel und der Windzirkulation allgemein - das Ganze ist ist kompliziert. 

Der ESA-Satellit Aeolus soll nun helfen, mehr darüber zu erfahren, warum und wie der Polarwirbel aus dem Gleichgewicht gebracht wird. Aeolus ist der erste Satellit im Orbit, der ein direktes Profil der Erdwinde aus dem Weltraum erstellt.

"Wir können nun neuartige Messungen von Aeolus nutzen, dem ersten Satelliten, der in der Lage ist, die Winde direkt in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre zu beobachten, um diesen Prozess während des aktuellen Großereignisses zu untersuchen", so Corwin Wright von der Universität Bath in Großbritannien.

"Was die Wissenschaftler auch gerne verstehen würden, ist, ob plötzliche stratosphärische Erwärmungsereignisse aufgrund des Klimawandels häufiger werden könnten. Auch dafür werden die Aeolus-Winddaten sehr wichtig sein, um die Mechanismen, die diese Wetterereignisse auslösen, besser zu verstehen," kommentiert Anne Grete Straume, ESA-Wissenschaftlerin und zuständig für die Aeolus-Mission.

Noch sei es zu früh, um wissenschaftliche Schlussfolgerungen aus den Aeolus-Daten zu ziehen, aber sobald sie vorliegen werden sie sicherlich ein neues Licht darauf werfen, warum dieses jahreszeitliche Phänomen manchmal extrem sein kann.

Dieser Artikel wurde am 8. Februar 2021 aktualisiert.