Weltenwetter

Archive for September 2008

Schneefall auf dem Mars

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Der Mars erweist sich wieder einmal als erstaunlich erdähnlich; zumindest aus meteorologischer Sicht, denn: Auf dem Mars schneit es wie auf der Erde! Diese überraschende Entdeckung gelang der amerikanischen Raumsonde Phoenix, die am 25. Mai 2008 auf dem Mars in der Nordpolarregion gelandet war und seither immer wieder Bodenproben untersuchte, meteorologische Messungen durchführte und zahlreiche Bilder zur Erde funkte.

Phoenix auf dem Mars. Da die Raumsonde in der Nähe des Nordpols gelandet ist, steht die Sonne auch während des halbjährigen Polartages nur knapp über dem Horizont. Das Marsjahr währt allerdings 687 Tage, da der Mars in einer im Durchschnitt 1,5 mal so großen Entfernung die Sonne umrundet wie die Erde. Die Neigung der Rotationsachse des Mars gegenüber der Senkrechten auf der Bahnebene beträgt 25,2° (Erde 23,4°). Der Mars hat daher Jahreszeiten wie die Erde, die aber fast doppelt so lange dauern. Quelle: http://phoenix.lpl.arizona.edu/

Anfang September, am 99.Tag nach der Landung registrierte das LIDAR-Instrument Lichtechos, die sich aus Wolken in 3,5 bis 4 Kilometern Höhe lösten, allmählich an Höhe verloren, dann aber in rund 2,5 Kilometern Höhe wieder verschwanden. LIDAR tastet mit einem Laserstrahl die Marsatmosphäre ab und registriert und analysiert die Lichtechos, also das an eventuell vorhandenen Partikeln reflektierte oder gestreute Laserlicht. LIDAR kann auf diese Weise Wolken, die ja aus kleinen Wassertröpfchen oder Eiskristallen bestehen und Niederschläge ausmachen.

Der Marsschnee fiel nicht nur aus den Wolken nach unten, sondern verteilte sich aufgrund mit der Höhe unterschiedlich hoher Windgeschwindigkeiten auch horizontal. Als der Schnee bodennähere, wärmere und sehr trockene Luftschichten erreichte, verdunsteten bzw. sublimierten die Schneekristalle. Auf der Nordhalbkugel des Mars ist zurzeit Herbst. Später im Winter, wenn es noch deutlich kälter wird, könnte der Schnee auch den Boden erreichen, mutmaßten Wissenschaftler des Phoenix-Teams der NASA.

Schneefall auf dem Mars: Die Aufzeichnungen des LIDAR zeigen deutlich die Wolken mit den Fallstreifen des Schnees. Quelle: NASA/JPL-Caltech/Canadian Space Agency

Die Wolkenbildung in der Nähe des Marsnordpols verstärkt sich im Herbst, wenn der Temperaturgegensatz zwischen der polaren Kaltluft und der wärmeren Luft aus den mittleren Breiten immer weiter zunimmt. Wie auf der Erde bilden sich dann an der Polarfront – wo die beiden Luftmassen aufeinander treffen und entgegengesetzt aneinander  vorbeigleiten – vermehrt dynamische Tiefdruckgebiete, die Warm -und Kaltluft miteinander verwirbeln.

 

Dynamische Tiefs an der Polarfront auf der Nordhalbkugel des Mars: Wenn die polare Kaltluft und die wärmere Luft aus den mittleren Breiten in der Nähe des Nordpols direkt aufeinander treffen bildet sich eine Polarfront aus. Wegen des großen Temperaurunterschiedes zwischen beiden Luftmassen und des damit einhergehenden mit der Höhe immer größeren Druckgefälles (Warmluft hat eine größere Ausdehnung als Kaltluft, so daß in einer Luftsäule mit zunehmender Höhe der Luftdruck dementsprechend langsamer zurückgeht!) entsteht ein starker zunächst polwärts gerichteter Höhenwind (Jetstream), welcher durch die Eigenrotation des Planeten (Corioliskraft) zu einem Westwind umgelenkt wird, der sich bis zum Boden hin durchsetzt (Westwindzone). In den Bereichen mit den größten Temperaturgradienten erreicht der Jetstream seine maximale Geschwindigkeit. Aus Divergenzen (Luftverdünnungen) in den mehr oder weniger stark mäandernden und turbulenten Jetstream entwickeln sich aufwärtsgerichtete dynamische Tiefdruckwirbel. Die Luft wird gehoben und kühlt dabei ab, so daß bei ausreichend hoher Luftfeuchtigkeit Wolkenbildung einsetzt. Die Tiefs verwirbeln die warmen und kalten Luftmassen miteinander und sorgen so für einen gewissen Temperaturausgleich. In den Gebieten unter ihren Zugbahnen komt es offenbar immer wieder zu Schneefällen. Aus Konvergenzen entstehen dagegen dynamische Hochs, in denen die Luft absinkt und sich dabei erwärmt, so daß sich eventuell vorhandene Wolken auflösen. Quelle: NASA (MGS)

Auch die Untersuchung der Bodenproben erbrachte inzwischen neue interessante Ergebnisse: Das automatische Chemielabor der Raumsondeie fand Hinweise auf Carbonate und Tonminerale. Carbonate entstehen nur bei Anwesenheit von flüssigem Wasser; Tonminerale durch Verwitterungsprozesse oder aus hydrothermalen Lösungen. Hydrothermale Lösungen sind Ansammlungen von bis weit über 100 °C heissem Wasser tief im Gestein. Aufgrund der dort herrschenden Druckverhältnisse bleibt das Wasser trotz der hohen Temperaturen noch flüssig. Es enthält oft große Mengen gelöster Minerale und vulkanischer Gase, aus denen bei Abkühlung des Wassers dann die Tonminerale entstehen können.

Phoenix landete auf einem staubbedeckten Eisfeld. Sobald das Eis mit dem Schaufelbagger freigelegt wurde, schmolz es in der Sonne dahin.  Quelle: NASA (Phoenix)

Schon im Juli 2008 hatten Untersuchungen der ersten Bodenproben einen direkten Nachweis von Wassereis erbracht, der bisher größte wissenschaftlichen Erfolg der Phoenix-Mission!

Jens Christian Heuer

Quellen: http://www.planetary.org/blog/, http://www.nasa.gov/mission_pages/phoenix/main/index.html

Written by jenschristianheuer

September 30, 2008 at 11:15 pm

Veröffentlicht in Wetternotizen, Wetterwelten

Eisschmelze am Nordpol gestoppt?

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Am 19. September 2008 erschien eine Veröffentlichtung unter dem Titel 

„AWI: Sommer 2008 am Nordpol mit 10% mehr Eis als 2007“

auf der Homepage des „klimaskeptischen“ Europäischen Instituts für Klimaund Energie, Jena (EIKE, http://www.eike-klima-energie.eu/):

AWI: Sommer 2008 am Nordpol mit 10% mehr Eis als 2007

AWI: “… Am 12. September 2008 betrug die Eisbedeckung in der Arktis 4,5 Millionen Quadratkilometer. Dies ist etwas mehr als die niedrigste jemals beobachtete Bedeckung von 4,1 Millionen Quadratkilometern aus dem Jahr 2007…“ (Anm.: 4.5/4.1 = 110% ; also plus 10% in 2008 !!) Obwohl ein deutliches Plus bei der Eisbedeckung gegenüber 2007 zu beobachten ist, gibt sich das AWI klimaschutzbesorgt konform:

19.09.2008 PRESSEMITTEILUNG

Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft; Presse- und Öffentlichkeitsarbeit Postfach 12 01 61, 27515 Bremerhaven Tel. 0471 4831-2007, Fax 0471 4831-1389 E-Mail: medien@awi.de

Geringe Eisbedeckung in der Arktis im Sommer 2008, Vorhersage von Klimawissenschaftlern bestätigt

Bremerhaven, den 19. September 2008: In der Arktis geht der Sommer zu Ende und das Minimum der Meereisausdehnung ist erreicht. Am 12. September 2008 betrug die Eisbedeckung in der Arktis 4,5 Millionen Quadratkilometer. Dies ist etwas mehr als die niedrigste jemals beobachtete Bedeckung von 4,1 Millionen Quadratkilometern aus dem Jahr 2007. (Anm.: 4.5/4.1 = 110% ; also plus 10% in 2008 !!)

Wissenschaftler sorgen sich um die Meereisentwicklung, denn das langjährige Mittel liegt 2,2 Millionen Quadratkilometer höher. Völlig unerwartet kam die Entwicklung jedoch nicht. Eine Modellrechnung im Frühsommer aus dem Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft zeigte, dass das Eisminimum 2008 mit fast in der hundertprozentiger Sicherheit unter dem von 2005 liegen würde. Lediglich mit achtprozentiger Wahrscheinlichkeit würde ein neues Minimum unter dem von 2007 erreicht. “Betrachtet man die Meereisbedeckung seit Beginn der Satellitenaufnahmen im Jahr 1979, ist der Messwert von 2008 eine kleine Überraschung, weil auf Sommer mit geringer Eisbedeckung wie 2007 häufig Winter mit starker Eisproduktion folgen³, sagt Prof. Rüdiger Gerdes, physikalischer Ozeanograph am Alfred-Wegener-Institut. Von 1979 bis 2004 waren im Sommer immer zwischen sechs und 7,5 Millionen Quadratkilometer der Arktis von Eis bedeckt. Nun liegt die Eisbedeckung schon im zweiten Jahr in Folge dramatisch unter dem langjährigen Mittel. Allerdings müssen die nächsten Sommer erst noch zeigen, ob dieser Trend anhält.

“Eine bisher unbeantwortete Frage ist, ob die Abfolge von zwei extremen Jahren einen Übergang in ein neues Regime des arktischen Meereises anzeigt, welches eine Rückkehr der Eisbedeckung zu früheren Werten erschwert³, so Gerdes. Solche Übergänge kommen in gekoppelten Klimamodellen vor. Sie werden allerdings erst in den Szenarien für das spätere 21. Jahrhundert prognostiziert. Die Schlüsselgröße in den Modellsimulationen für das arktische Meereis ist die Dicke des Eises. Hat die mittlere Dicke einen gewissen Grenzwert unterschritten, dann schmilzt jeweils ein Großteil des Meereises, so dass in jedem Sommer große eisfreie Gebiete entstehen. Im Vergleich zur Eisfläche, die relativ gut von Satelliten vermessen werden kann, ist die Eisdickenverteilung im Nordpolarmeer wesentlich schlechter bekannt. Das Alfred-Wegener-Institut leistet mit Hubschrauber geschleppten Messgeräten einen Beitrag zur Abschätzung des arktischen Eisvolumens und seiner Variabilität. So stehen inzwischen Daten von mehr als 15 Jahren zur Verfügung und belegen eine Abnahme der Eisdicke in der Zentralarktis. Allerdings erfassen die Messungen längst nicht alle relevanten Teile des Nordpolarmeers. Dafür sind die Reichweiten der Hubschrauber zu gering. “Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass Meereis lediglich mechanisch umverteilt worden ist³, sagt Gerdes. Er erläutert weiter: “Unsere Modellrechnungen zeigen, dass windbedingter Eistransport von der östlichen in die westliche Arktis ein wichtiger Faktor für die großen eisfreien Flächen nördlich der sibirischen Schelfmeere im Jahr 2007 war.³ Genutzt wird die geringe Meereisbedeckung im Nordpolarmeer derzeit vom Forschungsschiff Polarstern. Die Wissenschaftler an Bord können in Regionen den Meeresboden vermessen und Sedimentproben nehmen, in die sie noch vor wenigen Jahren nicht hätten vordringen können. Zwar fährt Polarstern mit nördlichem Kurs Richtung 80. Breitengrad mittlerweile durch dichtes Packeis. Da es sich aber überwiegend um dünnes einjähriges Meereis handelt, kann es gut gebrochen werden. Bisher konnten die Expeditionsteilnehmer alle geplanten Arbeiten weitgehend ungehindert durchführen.

Das Alfred-Wegener-Institut forscht in der Arktis, Antarktis und den Ozeanen der mittleren und hohen Breiten. Es koordiniert die Polarforschung in Deutschland und stellt wichtige Infrastruktur wie den Forschungseisbrecher Polarstern und Stationen in der Arktis und Antarktis für die internationale Wissenschaft zur Verfügung. Das Alfred-Wegener-Institut ist eines der fünfzehn Forschungszentren der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands.

 

Was ist davon zu halten? Kann in Sachen Klimawandel und Eisschmelze am Nordpol nun tatsächlich Entwarnung gegeben werden, wie der Beitrag suggeriert? Immerhin eine nicht ganz unwichtige Frage, denn es geht dabei indirekt auch um das Grönlandeis, welches von großer Bedeutung für den Meeresspiegel ist!

Erinnern wir uns an das letzte Jahr. Da schrumpfte der arktische Meereisschild auf ein Rekordminimum:

Der Minusrekord des arktischen Meereises im Jahre 2007 Quelle: NASA

Dieser Rückgang, der weit dramatischer ausfiel als in allen Klimamodellen angenommen, wurde seinerzeit zu einem erheblichen Teil außergewöhnlichen Windverhältnissen in der Nordpolregion zugeschrieben. Dadurch wurde besonders viel Warmluft in die Arktis transportiert und außerdem viel Eis direkt durch wärmeres Oberflächenwasser geschmolzen. Eine sogenannte positive Sea Level Pressure Anomaly war dafür verantwortlich (siehe unten).

Rückgang des Meereises am Nordpol. Der Trend ist auch im Jahre 2008 trotz einer Zunahme über die Sommermonate ungebrochen. Quelle: http://nsidc.org/

Umso bemerkenswerter, daß auch in diesem Jahr 2008 die Eisschmelze im Trend(!) weiterhin ungebrochen weitergeht, trotz einer um 10% größeren Eisfläche am Ende der Eisschmelze in diesem Sommer im Vergleich zum Vorjahr. Das 10% Plus führt nicht wirklich aus dem Rekordminus heraus, denn es bewegt sich im Rahmen der in den letzten beiden Jahrzehnten üblichen Erholung zu der es immer im Folgejahr nach einem besonders deutlichen Rückgang des Meereises kam. Zudem hat sich in 2008 die Meereisdecke nicht überall erholt. Vielerorts ist sie sogar noch einmal zurückgegangen:

In den roten Gebieten ist das arktische Meereis in 2008 gegenüber dem Rekordminus des letzten Jahres noch einmal zurückgegangen. In den grünen Gebieten nahm die Meereisbedeckung dagegen wieder zu (Stichtag 20. September). Insgesamt kommt aber ein Plus von 10% dabei heraus. Quelle: http://ifm.zmaw.de/

Die Eisschmelze am Nordpol tendiert womöglich schon dazu, eine Eigendynamik zu entwickeln! Der Temperaturanstieg in der Arktis war in den letzten beiden Jahrzehnten immer deutlich ausgeprägter als im globalen Durchschnitt. Dafür ist eine sogenannte Eis-Albedo-Rückkopplung verantwortlich: Wenn das Meereis der Arktis schmilzt kommt die darunter liegende wesentlich dunklere ozeanische Wasseroberfläche zum Vorschein. Die Sonnenstrahlung wird in wesentlich geringerem Ausmaß reflektiert, als das zuvor der Fall war, so daß sich die Erwärmung verstärkt, denn die dunkle Wasseroberfläche absorbiert die Sonnenstrahlung deutlich besser als eine helle Eisoberfläche, erwärmt sich dementsprechend mehr und damit auch die Luftschichten darüber. Es handelt sich also um eine sich selbst verstärkende positive Rückkopplung – je mehr Eis geschmolzen ist, umso stärker die Erwärmung, wodurch noch mehr Eis schmilzt usw. – die von einem bestimmten Punkt an wahrscheinlich nicht mehr aufzuhalten ist. Hinzu kommt, daß in der Arktis nach den letzten Jahren der Eisschmelze fast nur noch einjähriges Meereis übrig geblieben ist, welches das Sonnenlicht eindeutig schlechter reflektiert als das hellere mehrjährige Eis. Einjähriges Meereis wird immer wieder durch kleine offene Wasserflächen unterbrochen (Wasser hat eine deutlich niedrigere Albedo als Eis oder Schnee!).

Die Eis-Albedo-Rückkopplung übertrifft in ihren Auswirkungen sogar die in den letzten Jahren zu beobachtende leichte globale Abkühlung, welche sich zunächst vor allem auf der Südhalbkugel, seit kurzer Zeit aber auch auf der Nordhalbkugel bemerkbar macht. Die für die für das Meereis am Nordpol entscheidende Abkühlung auf der Nordhalbkugel beruht wahrscheinlich auf einem (natürlichen) kurzfristigen Klimawandel durch veränderte Meeresströmungen: Die Atlantische Multidekaden Oszillation(AMO) tendiert ins Minus (der Golfstrom wird schwächer (!) und damit auch das Islandtief, denn das kühlere Oberflächenwasser liefert weniger latente Wärme; bei einer positiven AMO ist es genau umgekehrt); parallel dazu wechselt aber auch die Pazifische Dekaden Oszillation (PDO)in den negativen Modus (das im Gegensatz zum positiven Modus warme Oberflächenwasser im zentralen Nordpazifik verhindert dort meistens eine Trogbildung des Jetstreams, so daß sich nur selten ein Aleutentief  entwickeln kann; gleichzeitig kaltes Oberflächenwasser an der nordamerikanischen Westküste; bei einer positiven AMO ist  genau umgekehrt). Wenn AMO und PDO negativ sind (negative Sea Level Pressure Anomaly), findet (durch das meist fehlende Aleutentief) nur noch ein vergleichsweise geringer Transport tropischer Warmluft in Richtung Nordpol statt. In  den Jahrzehnten der sich immer weiter beschleunigenden arktischen Eisschmelze  befanden sich AMO und PDO überwiegend im positiven Modus (positive Sea Level Pressure Anomaly)!!

Bei der augenblicklichen globalen Abkühlung spielt womöglich auch die Sonne eine wichtige Rolle. Seit Monaten sind praktisch keine Sonnenflecken mehr aufgetaucht. Das könnte auf ein Nachlassen der Sonnenaktivität hindeuten, ähnlich dem Maunder-Minimum von 1645-1715, das für die sogenannte „Kleine Eiszei“ verantwortlich war.

Es bleibt abzuwarten welcher Effekt am Ende das Rennen macht: Entweder schaffen es eine negative AMO und PDO gemeinsam noch einmal das Meereis am Nordpol vorübergehend zu retten, oder aber die Eigendynamik der Eis-Albedo-Rückkopplung ist schon nicht mehr zu stoppen und das arktische Meereis ist verloren. Das hätte zwar für den Meeresspiegel keine unmittelbaren Folgen, aber indirekt schon. Das Festlandeis in Grönland könnte im Zuge einer nach dem Verlust des Meereises sich immer weiter beschleunigenden Erwärmung (verschärfte Eis-Albedo-Rückkopplung!) zunehmend instabil werden. Ein völliger Verlust des grönländischen Eisschildes (worst case Szenario) würde aber einen globalen Meeresspiegelanstieg von 7m bedeuten! Bei einem neuen Minimum der Sonnenaktivität allerdings, stünden die Chancen für das arktische Meereis und das grönländische Festlandeis um einiges besser! Die letzte „Kleine Eiszeit“ während des Maunderminimums war aber recht „ungemütlich“!

Jens Christian Heuer

Written by jenschristianheuer

September 23, 2008 at 1:05 pm

Veröffentlicht in Klimadebatte

Kühles Mitteleuropa, warmes Nordmeer

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Die seit Tagen andauernde kühle Wetterlage für Mitteleuropa ist sehr beständig. Das kräftige Hoch über dem östlichen Nordskandinavien mit einem Keil bis in den Nordatlantik blockiert atlantische Tiefdruckgebiete und lenkt sie nach Norden ab. Auf der Südostseite dieses Hochs wird sehr kühle Luft nach Südwesten transportiert und sorgt für recht niedrige Temperaturen, vor allem nachts. Gleichzeitig wird die atlantische Warmluft weit nach Norden abgedrängt, so dass es von Nordnorwegen bis Spitzbergen zu übernormalen Temperaturwerten kommt. Das eine steht also im Zusammenhang mit dem anderen. Irgendwelche Klimarückschlüsse (warmes Spitzbergen) sind daher Unsinn.

Quelle: http://wekuw.met.fu-berlin.de/~SatellitenDaten/

Im Januar wäre diese Situation noch deutlich extremer: bei bis -20°C in Mitteleuropa hätte Nordnorwegen bis zu 10 Plusgrade (z.B. 1986). Auch hier ist es also wichtig, das großräumige Strömungsmuster zu beachten, wenn man über lokale Situationen spricht.
Ebenfalls hat diese Wetterlage zur Folge, dass es im Mittelmeerraum zunehmend unbeständig wird.
Es ist durchaus möglich, dass sich das Grundmuster dieser Wetterlage auch in den nächsten 5 bis 10 Tagen nicht ändern wird.

Wolfram von Juterczenka

Gastbeiträge geben nur die persönlichen Ansichten der Autoren wieder und stehen nicht unbedingt für die Positionen des Herausgebers des Weltenwetter Weblogs!

Written by jenschristianheuer

September 18, 2008 at 11:15 pm

Veröffentlicht in Wetternotizen