Zeitvertreib für öde, schneelose Wintertage: Eine NAO [= Nordatlantische Oszillation] selbst basteln!
Die NAO stiehlt dem Kohlendioxid (CO₂) die Schau!
Stefan Kämpfe
Seit uns das unbeliebte Weihnachtstauwetter 2022 den Advents-Schnee raubte, fehlt vom Winter jegliche Spur. Selbst in den höchsten Lagen der Mittelgebirge ist zeitweise kein Wintersport möglich; schon blühen überall die Haselsträucher und erste Gänseblümchen. Doch der Winter ist gar nicht so fern. Was uns an Kälte und Schnee fehlte, das hatten Skandinavien und Osteuropa zeitweise im Überfluss. Im Folgenden soll eine der wichtigsten Einflussgrößen auf unsere Winterwitterung, die so genannte NAO, einmal näher betrachtet werden.
Unter der Nordatlantischen Oszillation (NAO) versteht man in der Meteorologie und Klimatologie die Schwankung des Luftdruckverhältnisses zwischen dem Islandtief im Norden und dem Azorenhoch im Süden des Nordatlantiks. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die NAO zu ermitteln und zahlenmäßig auszudrücken. Der bekannteste NAO-Index basiert auf der Differenz der standardisierten Luftdruck-Anomalien zwischen Lissabon, Gibraltar oder Ponta Delgada (Azoren) und Reykjavík (Island); außerdem können NAO-Indices für verschiedene Luftdruck-Niveaus (etwa den Luftdruck auf Meeresspiegelhöhe, englisch Sea-Level Pressure SLP, oder die 500 hPa-Druckfläche), berechnet werden. Letzteres ist heute üblich; dabei wird das langjährige Monatsmittel der 500-hPa-Höhenanomalie im Atlantikraum ab 20° nördlicher Breite bis zum Nordpol gebildet, eine statistische Hauptkomponentenanalyse für die mittlere Lage der Luftmassen durchgeführt (Emperical Orthogonal Function, EOF und Rotated Principal Component Analysis, RPCA), und darüber die Varianz ermittelt. Der NAO-Index ist die interpolierte mittlere tägliche Abweichung von diesem monatlichen Basiswert. Diese Methodik berücksichtigt auch die Einflüsse aller anderen bekannten Telekonnektionsmuster. Leider wurde die bekannte NAO-Reihe nach HURRELL eingestellt; sie liegt nur bis zum Winter 2019/20 vor. Auf die teilweise recht verwirrenden, komplizierten Berechnungsverfahre der NAO soll hier nicht noch näher eingegangen werden; wichtig ist folgender Merksatz: Je höher positiv die NAO-Werte, welche selbstverständlich tage- monats- und jahreszeitenweise vorliegen, sind, desto größer ist tendenziell das Luftdruckgefälle zwischen dem südlichen und dem nördlichen Teil des Nordatlantiks, was sich dann mehr oder weniger stark auch auf West- und Mitteleuropa auswirkt; aber ostwärts in den Kontinent nimmt der NAO-Einfluss ab; Osteuropa unterliegt ihrem Einfluss nur noch bei bestimmten Konstellationen (wenn sich das Azorenhoch bis nach Südosteuropa oder Kleinasien erstreckt und das Skandinavien-Tief bis zum russischen Eismeer reicht). Natürlich beeinflusst die NAO die Witterungs- und damit die Temperaturverhältnisse aller Jahreszeiten; aber nur im Winter und im März ist dieser Einfluss signifikant positiv (hohe NAO-Werte gehen fast stets mit höheren Wintertemperaturen in West- und Mitteleuropa einher). Es lassen sich drei NAO-Zustände unterscheiden:
Positiv. Bei einem positiven NAO-Index sind die Aktionszentren, sowohl Azorenhoch als auch Islandtief, gut ausgebildet. Dies führt in den meisten Fällen zu einer starken Westwinddrift (im Winter sehr mild, oft stürmisch!) und zu schnell wechselnden Abfolgen ostwärts ziehender Tiefausläufer und Zwischenhochkeile (Sehr wechselhafte Witterung mit Niederschlags- und kurzen Aufheiterungsphasen).
Neutral – hierbei sind zwei Fälle zu unterscheiden: Entweder mäßige Entwicklung beider Aktionszentren mit Durchschnittswettergeschehen. Oder aber ein starkes Azorenhoch und ein schwaches Islandtief oder umgekehrt. Dadurch kommt es zu abnormen Verlagerungen der klimatischen Einflüsse nach Norden respektive Süden.
Negativ. Bei einem negativen NAO-Index sind sowohl Azorenhoch wie Islandtief nur schwach ausgeprägt. Die Westwinddrift ist weitgehend zum Erliegen gekommen, es entstehen oft Blockierungen mit stabilen Wetterlagen (Schön- wie Schlechtwetter); im Winter kann es zu Kältewellen kommen; aber keinesfalls gibt es diese immer (es treten mitunter auch mildere Südlagen oder solche mit mildem Nordsee-Einfluss auf). Stark negativ (reversal). Hat das Azorenhoch den Platz des Islandtiefs eingenommen, und umgekehrt, so ist der NAO-Index stark negativ. Dies wird als High-over-Low-Lage bezeichnet. Nach HESS/BREZOWKY sind das die berüchtigten Hoch Nordmeer- und Hoch Nordmeer-Fennoskandien-Lagen, welche besonders in Norddeutschland meist Winterkälte bringen; auch der extrem kalte Jahreswechsel 1978/79 begann mit einer solchen Wetterlage. Zwei Beispiele, eines aus dem Kaltwinter 1995/96 und eines aus dem Mildwinter 2006/07, illustrieren sehr anschaulich, wie sich die NAO schon in den täglichen Wetterkarten erkennen lässt.
Wie stark die NAO die Häufigkeitsverhältnisse der Großwetterlagen und die Wintertemperaturen in Deutschland beeinflusst, zeigen zwei Grafiken mit verschiedenen NAO-Indices.
Do it yourself: Eine NAO selbst ermitteln
Mit den erworbenen Kenntnissen wollen wir nun eine einfache NAO „basteln“. Wir suchen dazu nicht den Baumarkt auf, sondern besorgen uns einfach hier die erforderlichen aerologischen Daten, welche beim Amerikanischen Wetterdienst seit 1948 vorliegen. Da uns ja der Winter in Deutschland interessiert, wählen wir eine Gefällestrecke entlang des zehnten östlichen Längengrades, welcher etwa durch die Landesmitte verläuft. Nun reichen zwei Punkte: Ein „Südpunkt“, wir nehmen 40°N und 10°E (etwa die Position Sardiniens) und ein „Nordpunkt“ auf 65°N und 10°E, das entspricht in etwa der Küste Mittelnorwegens. Der Einfachheit halber wählen wir für beide Punkte den Luftdruck auf Meeresspielhöhe (Sea Level Pressure) und erhalten folgendes Ergebnis:
Nun müssen wir nur noch die Luftdruck-Differenzen winterweise Südpunkt minus Nordpunkt bilden und bekommen so den zeitlichen Verlauf des Luftdruckgefälles der beiden Punkte seit dem Winter 1948/49.
Überraschung: Man erkennt eine merklich steigende Trendlinie bei enormen Schwankungen. Sollte sich die Zirkulation wegen der angeblich so katastrophalen CO₂-Klimaerwärmung nicht abschwächen? Offenbar trat das Gegenteil ein, was auch die momentan so extrem milden Winter erklärt, weil die milden Westwinde nun beschleunigt in das Festland wehen (und in den heißeren Sommern „wärmt“ auch nicht das CO₂, sondern die stark zunehmende Sonnenscheindauer). Neben Wintern mit mehr als 25 hPa Differenz gab es vereinzelt auch welche mit negativer Differenz. So richtig spannend wird das Ganze aber, wenn man die Luftdruckmitteldifferenzen mit den zugehörigen Wintermitteln in Relation setzt.
Fazit: An der NAO führt kein Weg vorbei, wenn man die Entwicklung der deutschen Wintertemperaturen untersuchen möchte – freilich kann sie nicht alles erklären. Aber ein Blick auf die aktuellen Wetterkarten zeigt: Bis weit in den Januar 2023 sorgten positive NAO-Werte für das erneut sehr milde Hochwinterwetter.
Restwinter 2023 – hat Kälte noch eine Chance?
Die recht gut zutreffende Bauern-Regel „War bis Dreikönigstag (06.01.) kein Winter, so folgt auch keiner mehr dahinter“ kann wegen der gewesenen Dezemberkälte diesmal nicht angewendet werden. Allerdings lässt auch die Witterungstendenz zwischen Ende Dezember und Anfang Januar, welche diesmal durchgängig sehr mild war, grobe Rückschlüsse zu; sie dauert meist noch einige Wochen, oft sogar den gesamten Winter, mehr oder weniger intensiv fort. Aber was sagt unsere NAO, für welche es auch Mittelfrist-Prognosen gibt? Zunächst wäre es hilfreich, zu wissen, was die NAO beeinflusst. Leider gibt es da nur Vermutungen – sowohl auf langfristiger wie auf kurzfristiger Zeitskala kommen dafür die Sonnenaktivität, die QBO, der Polarwirbel und die Meeresoberflächentemperaturen sowie die Meeresströmungen in Betracht. Konzentrieren wir uns einmal auf das kurzfristige Verhalten der NAO in den letzten Monaten – mit einem vorsichtigen Ausblick bis etwa Ende Januar.
Man kann also ab etwa Mitte Januar eine Abschwächung der Westwind-Zirkulation über dem Ostatlantik erwarten; zumindest im Bergland wird es winterlicher; im Tiefland werden die Nächte kühler mit Nachtfrösten, vielleicht wird es auch kurz mal weiß, und Flauten nehmen wieder zu – dass es aber demnächst für „richtigen“ Winter reicht, ist nicht sehr wahrscheinlich. Vermutlich verläuft also die zweite Januarhälfte merklich kühler und ruhiger als die erste. Das CFSv2-Modell geht nach wie vor von einem sehr milden Februar aus; auch der Polarwirbel bleibt, trotz einiger Störungen, vorerst noch zu kräftig für richtigen Winter in Deutschland – aber Irrtum ist bei solchen Prognosen immer möglich. Wie lange wir uns angesichts der horrenden, der Energiewende geschuldeten Energiepreise noch über Mildwinter mit hohen NAO-Werten freuen können, ist ungewiss – in naher Zukunft ist eine Abschwächung der winterlichen Westwind-Zirkulation, wie es sie in vergangenen Epochen auch gab, nicht unwahrscheinlich.
Stefan Kämpfe, Diplomagraringenieur, unabhängiger Natur- und Klimaforscher
Wir freuen uns über Ihren Kommentar, bitten aber folgende Regeln zu beachten:
Chapeau Herr Kämpe!
Bitte hier nur unter vollem Klarnamen posten, siehe Regeln.
Mitte Dezember hatten wir ja schon Winter. Ich habe einen durchschnittlichen Winter angenommen. Und wenn es zu Neujahr nicht wieder kalt wird, dass es eher durchschnittlich bleiben wird. Wenn es dann so wie in den letzten Jahren läuft kann man nochmal mit Winter zum Frühling rechnen. Und NAO und AO machen hier schon immer den Winter. Hat nichts mit CO2 zu tun. Aber selbst die TV-MeteoroLOGEN wissen das heute nicht mehr. Der Terli dreht auf Twitter gerade besonders ab …
Hallo Herr Krüger,
Da Wetter eine Art „Gedächtnis“ hat, auch Persistenz genannt, ist es nach dem bisherigen Witterungsverlauf durchaus noch möglich, dass es weitere winterliche Phasen gibt. Und die Witterung des Februars lässt sich erst zum Monatswechsel grob abschätzen – übrigens sehr gut mit der hier „gebastelten“ NAO Sardinien-Mittelnorwegen. Klar ist aber auch: Weil die erste Januarhälfte mit etwa 7°C im DWD-Mittel enorm mild verlief, wird es trotz einer mehr oder weniger winterlichen zweiten Hälfte insgesamt ein milder Januar werden, und noch ist unklar, wie winterlich die zweite Hälfte wirklich sein wird – größere Chancen auf Schnee und Kälte haben das Bergland und die Südosthälfte Deutschlands. Spannend könnte es auch wieder in Sachen Energie werden, denn es gibt weniger Wind, und bei Kälte steigt der Heizenergiebedarf… .
Es ist Winterzeit.
Realsatire in der Münchener Tageszeitung Merkur.de von heute, 12.Januar 2023:
Wetter-Warnungen für Bayern: „Kaltfront greift auf den Freistaat über“
In den Artikeln wird immer der Eindruck erweckt, CO2 oder allgemeiner Infrarotstrahlung spiele keine Rolle. Das hier verwendete CFSv2-Modell schreibt dazu in seiner Dokumentation:
Und Mlawer et al. 1997 „Radiative transfer for inhomogeneous atmospheres: RRTM, a validated correlated-k model for the longwave“ schreibt:
Da wird also immer behauptet, das mit dem CO2 sei alles Blödsinn („Die Begriffe Treibhauseffekt und Treibhausgase sind eine geistreiche Begriffserfindung für das Geschäftsmodell Klimawandel mit der gewinnbringenden CO2-Steuer für den Staat und die Panikwissenschaftler.„). Dann dreht man sich um und verwendet Modelle, die korrekterweise den Strahlungstransfer durch die Atmosphäre berücksichtigt, um zu ihren Voraussagen zu kommen. Das zugrundeliegende RRTM berechnet das aus einer Verdopplung des CO2-Gehaltes folgende forcing mit einer Genauigkeit von 95% …
#312225
„The radiative forcing due to doubling the concentration of carbon dioxide is attained with an accuracy of 0.24 W m−2, an error of less than 5%.“
Dann wäre der Strahlungsantrieb bei CO2-Verdoppelung mindestens 5 W/m2 – erstaunlich hoch! Auch bleibt komplett offen, was dieser rechnerische Strahlenantrieb, der allenfalls bei unbewölktem Himmel und trockener Luft wirksam wäre, zu dem realen Wettergeschehen im Endeffekt beiträgt.
Achtung, es müllert mal wieder! In der DFB-Elf müllerte es ja auch gewaltig – leider traf er das Tor in Turnieren der Dödel-Elf schon jahrelang nicht mehr; und Sie, Herr Müller, treffen das Thema des Beitrages nicht – es ging hier nicht um die Klimasensitivität des CO2, sondern vorrangig um die hohe Bedeutung der NAO für die deutschen Winter-Temperaturen; und ja, freilich auch darum, dass sich die Zirkulation beschleunigte, obwohl sie sich doch wegen der „Erwärmung“, sei sie nun durch CO2 oder sonst was verursacht, hätte abschwächen müssen – aber um das zu verstehen, müsste man erst mal die dunkelgrüne Lesebrille absetzen und/oder die erforderliche Lesekompetenz haben… .
Stefan Kämpfe schrieb am 13.1.2023, 16:08:08 in 312342
In meinem Kommentar ging es auch nicht um die Klimasensitivität des CO2, insofern weiß ich nicht, an wen sich der Lesekompetenz-Vorwurf richten soll. Ich wollte lediglich darauf aufmerksam machen, dass das von Ihnen verwendete Modell unter anderem ein radiative transfer model verwendet, um die Energieflüsse zu bestimmen, während es das zukünftige Wetter „berechnet“.
#312381
„Ich wollte lediglich darauf aufmerksam machen, dass das von Ihnen verwendete Modell unter anderem ein radiative transfer model verwendet, um die Energieflüsse zu bestimmen, während es das zukünftige Wetter „berechnet“.“
Da haben Sie was gelesen, was in dem Beitrag nicht steht – ich habe gar kein „Modell“ vwerwendet, sondern die NAO vorgestellt und deren Bedeutung für die dt. Wintertemperaturen erklärt. Und was Modelle betrifft – die liegen häufig falsch. So hatte das Mittelfrist-Modell CFSv2 (das ich lediglich erwähnt, aber nicht „verwendet“ habe, als es um die weiteren Winteraussichten ging) noch Mitte Nov. einen viel zu milden Dez. in Mitteleuropa vorhergesagt – es kam anders. Für Januar und vielleicht auch für den Feb. liegt es besser – und es bleibt trotzdem dabei: Sichere Mittel- und Langfristprognosen gibt es nicht; nur Sie und andere Katastrophisten riechen den Käse im Dunkeln und wissen schon jetzt genau, was wir 2100 für ein Klima haben werden… .
Stefan Kämpfe am 14. Januar 2023 um 18:32
Wir können jetzt natürlich über meine Wortwahl diskutieren. Aber ich habe die Textstellen zitiert, auf die ich mich bezog. Es ist also eigentlich klar, wie CFSv2 in Ihrem Artikel steht. Sie verwenden auch sonst oft die Ergebnisse von Modell-Läufen, in der Regel wie auch hier im Artikel in Form von Graphen (hier GFS) oder verbaler Wiedergabe der Ergebnisse.
#312603
Herr M.Müller. Warum teilen Sie uns nicht ihre ersten Überlegungen mit, weshalb die vom Geschäftsmodell Treibhausgase erfundene Klimasensitivität in der Atmosphäre des Wettergeschehens keine Wirkung entfalten kann? Wir haben nun im letzten Jahrzehnt unendlich viele Beweise geliefert, dass es seit 1988 einerseits eine natürliche Klimaerwärmung gibt – dafür steht dieser sehr gute Artikel von Herrn Kämpfe- und andererseits eine menschenverursachte, die wir unter dem Oberbegriff Zunahme der „Wärmeinseleffekte“ erklären. Dazu zählen wir auch das Wärmermachen der gemessen Temperaturen durch DWD-Tricks wie im letzten Artikel von Leistenschneider/Kowatsch erklärt.
Also bitte: Warum kann die auch von Ihnen behauptete CO2-Klimasensitivität nirgendwo nachgewiesen werden und warum gibt es keine technischen Anwendungen zum Treibhauseffekt? Wo sind die gewaltigen Fehler ihrers Aberglaubens? Dass CO2 eine notwendige Voraussetzung für das Leben auf der Erde ist und dass der Schöpfer das Leben auf der Erde auf dem Element Kohlenstoff aufgebaut hat, haben Sie ja nie bezweifelt. Um den Hunger auf der Erde zu bekämpfen brauchen wir mehr CO2 in der Atmosphäre und nicht weniger. Ich denke, diese Aussage akzeptieren Sie auch.
Josef Kowatsch schrieb am 15.1.2023, 09:33:56 in 312517
An der Frage ist soviel … eigenartig, dass ich nicht direkt drauf eingehen werde. Sie gehen erfahrungsgemäß sowieso nicht auf das ein, was ich schreibe. Es ist aber auch gar nicht notwendig, dass ich hier etwas erkläre – vor allem, da ich eh nur ein Kommentator bin, über dessen Qualifikation Sie gar nichts wissen.
Es wäre wesentlich sinnvoller, wenn Sie sich ansehen, was bekannte Physiker sagen, die auf Eike-Konferenzen vorgetragen haben. Gerade erschien ein Artikel, in dem der Vortrag von Lindzen hervorgehoben wurde oder nehmen Sie den Vortrag von Happer. Das sind die Leute, deren Ansichten Sie berücksichtigen sollten. Ich bilde mir ein, ich gehe in meinen Kommentaren nicht über das hinaus, was die da erzählen.
Die Grundlage für den Treibhauseffekt ist eine Verringerung der abfliessenden Energie. Sie finden jede Menge Anwendungen dieses Prinzips (für Wärmeleitung, Konvektion und Wärmestrahlung). Wenn Sie als Ingenieur die Wahl haben, eine dünne Schicht aufzutragen, die langwellige Infrarotstrahlung fast komplett unterbindet oder eine Schicht zu verwenden, die 11km dick ist und die Abstrahlung nur die Hälfte reduziert – welche Variante nehmen Sie da? Bei der Thermoskanne, Rettungsdecke, … hat man sich für die dünne Schicht entschieden und ich finde das OK.
Ich habe mich dazu aber auch nie geäußert und als Atheist würde meine Aussage dazu sicherlich nicht so ausfallen …
#312605
@Herr M.Müller. „…Wir rasen in eine Katastrophe, die unser aller Leben massiv beeinflussen wird..“, sagt Klimaaktivistin Carla Müller bei einem Interview von t-online. Sicher glaubt sie das, was sie sagt. Und genau das tun wir nicht, wir rasen in keinerlei Klimakatastrophe, weil es keine bzw. unwesentlich wärmermachende Treibhausgase gibt. Die jungen fehlgeleiteten Leute sind Opfer eines grandiosen Geschäftsmodelles. Fehlgeleitete junge Menschen, die oftmals auch ihr Studium aufgegeben haben oder von Ersparnissen bzw. Elternunterstützung leben, sind Opfer dieser inszenierten Kimaangst an der Sie persönlich irgendwo auch durch ihre ständige Verteidigung von irgendwelchen Treibhausberechnungen mitwirken. Zwar erhalten die etwa 1000 bundesweiten Aktivisten auch Geld von dubiosen Organisationen, aber damit können Sie oftmals nur einen Teil ihrer Ausgaben für ihre vermeintlich gute Sache bezahlen. (Anreise/Essen/Übernachtung/Tagesausgaben/Geldstrafen). Die monatliche Kranken/Pflegeversicherung, derzeit 215 Euro bei unserer AOK/ Miete/Heizkosten/Kleidung/Nahrung ist damit nicht abgedeckt. Mir als Organisator vieler Umweltdemonstrationen fällt sofort auf, dass noch niemals die gut verdienenden Rahmstorff, Latif, Schellnhuber usw. bei einer Klimaangstaktion dabei waren. Diese selbst ernannten Klimafolgenwissenschaftler mit ihren erfundenen Kipppunkten und Angstprognosen- eine Achse des Bösen- lassen andere die Drecksarbeit machen, damit für sie weiter das Geld fließt. Leider arbeiten auch Sie, Herr Müller auf der falsche Seite, anstatt mit Worten in Form von Kommentaren dazwischen zu fahren.
Josef Kowatsch schrieb am 17/01/2023, 11:16:48 in 312758
Wie zu erwarten gehen Sie mit keiner Silbe auf das von mir geschriebene ein. Ist Ihnen wirklich nicht klar, dass ich bezüglich Treibhauseffekt lediglich das von bekannten Skeptikern auch auf Eike-Konferenzen vorgetragene in den Kommentaren vertrete? Haben Sie sich die Vorträge angesehen?
(Ich habe jetzt 5 Ansätze, das weiterzuvertiefen, gelöscht und höre lieber hier auf. … Sie sollten doch eigentlich einen relativ guten Draht zu Herrn Lüdecke haben, diskutieren Sie das doch mal mit ihm oder werfen Sie zumindest mal einen Blick auf die Bedenken, die Fred Singer hatte …)
#312768