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Kalte Winter und El Nino

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Der kalte Winter 2009/10 wird häufig als ein Indiz dafür wahrgenommen, daß die globale Erwärmung zu Ende geht.

Trotz fortdauernder Treibhausgasemissionen (CO2, CH4) werde es seit einigen Jahren wieder kälter (zumindest aber nicht mehr wärmer), so wird immer wieder behauptet, und der letzte Rekordwinter sei der vorläufige Höhepunkt dieser Entwicklung. Als Ursache wird die tatsächlich bemerkenswert geringe Sonnenaktivität der letzten Jahre genannt. Wenn es so weitergehe, dann drohe der Menschheit vielleicht sogar eine ungemütliche Kälteperiode.

Temperaturanomalien 

Betrachtet man allerdings die globalen Temperaturen während des letzten kalten Winters 2009/10 (auf der Nordhalbkugel), so ergibt sich ein überraschendes Bild.

Auf der Internetseite des Goddard Institute for Space Studies der NASA kann der Besucher ganz leicht aus den dort vorliegenden GISS-Daten eine Karte der globalen Temperaturanomalien oder -trends selbst erstellen. Dabei kann er zu vergleichende Zeiträume und die Auflösung der Karte frei wählen.

Vergleicht man die Wintermonate Dezember, Januar und Februar 2009/2010 mit der klimatischen Referenzperiode 1961-1990, so fällt auf, daß es in den meisten Regionen positive (!) Temperaturanomalien gab, und das trotz der schwachen Sonne! Auffällig sind aber Kälteinseln auf der Nordhalbkugel in Nordamerika, Asien und Westeuropa, genau dort wo es den langanhaltenden, kalten und schneereichen Winter ja auch tatsächlich gab.

Bei einem Vergleich mit der Karte der Temperaturanomalien für den ausgesprochen milden Winter 2007/08 sieht man dann auch deutliche Unterschiede:

In Westeuropa, Asien, Afrika und dem Pazifik sind die Temperaturanomalien beinahe spiegelverkehrt zum letzten Winter.

Ein ähnliches Bild erhält man auch dann, wenn über einen längeren Zeitrum von 1991-2008 gemittelt wird. Der milde Winter 2007/2008 war also kein zufälliger positiver Ausreisser, sondern eher typisch für diese Jahre:

Umso bemerkenswerter die Wintermonate 2009/10. Auch global gesehen, war es da vergleichsweise kühl. Trotzdem war es aber eben doch noch überdurchschnittlich warm, wenn man die klimatische Referenzperiode 1961-1990 als Maßstab anlegt. Die schwache Sonne hat die Erwärmung zwar abschwächen, aber nicht verhindern können!

ENSO und NAO

Einen interessanten Erklärungsansatz für den kalten Winter ergaben die Untersuchungen von Prof. Brönnimann (ETH Zürich) über die meteorologischen Fernwirkungen von El Nino und la Nina (El Nino Southern Oscillation ENSO), einer Druckschaukel über dem tropischen Pazifik auf den europäischen Raum. Dabei befasste er sich u.a. mit einer spektakulären Folge von Extremwintern in den Jahren 1940-1942. Diese Kältewinter hatten bekanntlich historische Auswirkungen, denn sie trugen entscheidend zum Scheitern des Rußlandfeldzuges der deutschen Wehrmacht im 2.Weltkrieg bei. So brachte der extreme Kälteeinbruch im Winter 1941/42 die deutsche Offensive erstmals zum Stillstand, kurz vor Moskau. Die unzureichend ausgerüsteten Wehrmachtssoldaten erfroren zu Zehntausenden.

El Nino Southern Oscillation (ENSO)

La Nina-Phase: Sehr starke Passatwinde treiben das warme pazifische Oberflächenwasser westwärts, wodurch an den Westküsten Nord- und Südamerikas kaltes, nährstoffreiches Tiefenwasser hervorquillt und der Pazifik in weiten Bereichen kühler wird.

El Nino-Phase: Sinkt der Druckgradient zwischen Subtropenhochs und dem äquatorialen Wärmetief der Innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) im Westpazifik, so werden die Passate schwächer. Dann strömt das im Westpazifik aufgestaute warme Oberflächenwasser nach Osten zurück, wodurch die Wasseroberfläche des Pazifik grossflächig wärmer wird (El Nino). Quelle: http://www.soest.hawaii.edu/MET/Enso/

Brönnimann fand eine sehr plausible Erklärung für diese außergewöhnlich kalten Winter über einen Zusammenhang zwischen ENSO (El Nino Southern Oscillation) und NAO (North Atlantic Oscillation); vgl. Nature 431, 21.Oktober 2004.

Die zwei Phasen der Nordatlantischen Oszillation (NAO): In der positiven Phase der Nordatlantischen Oszillation (positiver Index, NAO +) verstärken ein kräftiges Islandtief und Azorenhoch den Jetstream, so daß dieser nur wenig mäandert. Es entstehen viele Sturmtiefs, die mit der westlichen Luftströmung (Westwindzone, Westdrift) Nord-, West- und Mitteleuropa erreichen und unter ihren Zugbahnen für ein mildes, feuchtes, aber auch wechselhaftes Wetter sorgen (zonale Luftzirkulation). Die Winter sind milde. Nur wenige Sturmtiefs erreichen den Mittelmeerraum, wo es daher überwiegend trocken bleibt. Kalte Winter in Ostkanada und Grönland. Aus dem  Azorenhoch als Bestandteil des subtropischen Hochdruckgürtels wehen kräftige Nordostpassate, die an der westafrikanischen Küste eine ablandige Meeresströmung erzeugen. Durch hervorquellendes kaltes Tiefenwasser sinken die Temperaturen des Oberflächenwassers im Atlantik, so daß weniger latente Wärme für die Bildung tropischer Wirbelstürme zur Verfügung steht. Der starke, nur schwach mäandernde Jetstream schliesst die polare Kaltluft wie eine Mauer ein, so daß nur selten  Kaltluftvorstöße in den Süden vorkommen.

In der negativen Phase der Nordatlantischen Oszillation (negativer Index, NAO -) verhält sich alles genau umgekehrt: Schwaches Islandtief und Azorenhoch; ein geschwächter, deutlich stärker mäandernder Jetstream und nur wenige und im Durchschnitt auch schwächere Sturmtiefs. Die Westdrift bricht immer wieder zusammen. Durch die dabei entstehenden blockierenden Hochs (Hochdruckblockade) werden immer wieder Sturmtiefs in den Mittelmeerraum umgelenkt. Dort ist es nun deutlich feuchter, während es in West- und Mitteleuropa überwiegend trocken bleibt. Vermehrte Kaltluftausbrüche im Winter infolge des stärker mäandernden Jetstreams (meridionale Zirkulation). Kalte Winter in Europa, dagegen milde Winter in Ostkanada und Grönland durch Warmluftvorstösse nach Norden. Die Nordostpassate bleiben schwach und damit steigen auch die Wassertemperaturen vor der westafrikanischen Küste. Das begünstigt wiederum die Entstehung tropischer Wirbelstürme. Quelle: http://airmap.unh.edu/

Ein ausgeprägtes El Nino Ereignis mit deutlich erhöhten Wassertemperaturen im äquatorialen Pazifik sorgte über eine gesteigerte Wasserverdunstung (vermehrte Zufuhr latenter Wärme) für eine Intensivierung der konvektive Prozesse der tropischen Hadley-Zirkulation.

Die latente Wärme wird bei der Wolkenbildung als Kondensationswärme freigesetzt und durch die intensivierte Hadley-Zirkulation in der oberen Troposphäre vermehrt polwärts transportiert. Ein erhöhter meridionaler Wärmetransport bewirkt eine deutlich äquatornähere Frontalzone (Polarfront) mit einem ebenfalls deutlich stärkeren Temperatur- und Druckgradienten. Das bedeutet einen verstärkten Antrieb für den Jetstream, aus dessen turbulenter Strömung die außertropischen Tiefdruckwirbel hervorgehen. Es bildet sich ein deutlich ausgeprägteres Aleutentief, welches wiederum vermehrt feuchtwarme Meeresluft in das nordwestliche und arktische Amerika befördert. Das schwächt den ansonsten im Winter starken Temperaturgegensatz zwischen Festland (Nordamerika, Kanada) und nordwestlichem Atlantik deutlich ab. Das Aufeinandertreffen von kontinentaler Kaltluft und der vom Golfstrom angewärmten Meeresluft ist aber für den Aufbau der nordatlantischen Frontalzone (Polarfront) ganz entscheidend, so daß sich über dem Nordatlantik weniger und schwächere Tiefdruckwirbel bilden, wovon auch das Island-Tief betroffen ist.

Die Nordatlantische Oszillation (NAO), eine Druckschaukel über dem Nordatlantik, kippt in die negative Phase, was gleichbedeutend ist mit einer ausgeprägt meridionalen Zirkulation. Blockierende Hochdruckgebiete über Europa zwingen die nordatlantischen Tiefdruckwirbel auf deutlich südlichere Zugbahnen. Sie erreichen nun den Mittelmeerraum oder sogar Nordafrika. In den ausgedehnten nahezu wolkenfreien Hochdruckzonen kühlt die Luft immer weiter ab. Das meridionale Zirkulationsmuster begünstigt Vorstösse polarer Kaltluft aus nördlichen und östlichen Richtungen bis weit in den Süden. Im Gegenzug gelangt aber auch (sub)tropische Warmluft hoch in den Norden. Aus diesem Grund wechseln kalte und warme Zonen entlang der Breitengrade einander ab.

Die ausgeprägt meridionale Zirkulation betrifft aber nicht nur den troposphärischen Jetstream, sondern beeinflusst auch den darüber befindlichen stratosphärischen Jetstream. Infolgedessen schwächt sich der Polarwirbel deutlich, was wiederum die meridionale Zirkulation (negative Phase der Nordatlantischen Oszillation NAO – ) verstärkt und verstetigt („Gedächtnis der Stratosphäre“). Deshalb ist der Winter nicht nur kalt sondern auch langandauernd.

Schauen wir nun noch auf die Karte der Temperaturanomalien für die Extremwinter 1940-1942 und vergleichen noch einmal mit dem letzten Winter 2009/2010:

Globale Temperaturanomalien während der Extremwinter von 1940-42 (links) und während des ebenfalls recht kalten Winters 2009/10 (rechts).

Beide Muster ähnelt einander schon bemerkenswert, wenn man bedenkt, daß es sich bei der Atmosphäre und ihrem Wetter um ein ausgesprochen chaotisches System handelt.

Sowohl in den Wintern 1940-1942 als auch im Winter 2009/10 gab es deutliche „Kälteinseln“ über Europa und Asien, deren Fläche allerdings 1940-42 noch größer war. So gehörte damals das gesamte komplette China und Japan dazu und auch Osteuropa, wo es im letzten Winter dagegen überdurchschnittlich warm war.

In beiden Fällen gab es ein womöglich auslösendes El Nino – Ereignis.

Bleibt dann noch die Frage, warum nicht auf  jedes El Nino ein kalter Winter mit negativem NAO-Index folgte.

Brönnimann erklärt dies mit vorangehenden Vulkanausbrüchen, deren Auswirkungen den Effekt von EL Nino auf  die Nordatlantische Oszillation (NAO) maskierten:

Bei Vulkanausbrüchen gelangen nämlich winzige Ascheteilchen bis in die Stratosphäre, wo sie das Sonnenlicht absorbieren. Dadurch erwärmen sich die im Winter sonnenbeschienene Bereiche der Stratosphäre, wodurch der im Winter ausgeprägte stratosphärische Temperaturgradient zwischen dunkler Polarregion (Polarnacht) und den hellen mittleren Breiten zunimmt. Das verstärkt den stratosphärischen Jet und den Polarwirbel, welche ihrerseits verstärkend auf den troposphärischen Jetstream wirken. Die Folge ist eine eher zonale Zirkulation mit verstärkter Bildung von ostwärts ziehenden Tiefdruckwirbeln, die milde und feuchte Luft nach Europa bringen. Die Nordatlantische Oszillation (NAO) verharrt (überwiegend im positiven Modus und verstetigt den milden Winter in Europa.

Fazit

Es spricht also sehr viel dafür, daß der langanhaltend kalte Winter 2009/10, ebenso wie die extremen Winter von 1940-42, auf ein El Nino -Ereignis zurückgehen.

Das muss aber nicht heissen, daß die Sonne aus vollkommen aus dem Spiel ist, denn es gibt Hinweise dafür, daß ENSO von der Sonnenaktivität beeinflusst wird (Science Daily und Malberg). Eine geringere Sonnenaktivität könnte über eine abgeschwächte Hadley-Zirkulation die Passatwinde abflauen lassen, was dann wiederum einen El Nino auslöst.

Bemerkenswert bleibt aber die trotz der noch andauernden Schwächeperiode der Sonnenaktivität nach wie vor, global gesehen, positive  Temperaturanomalie. Man vergesse auch nicht, daß bei allen Ähnlichkeiten der kalte Winter 2009/10 verglichen mit den Extremwintern 1940-42 ausgesprochen moderat war. Außerhalb der Kälteinseln des Winters 2009/10 auf der Nordhalbkugel gab es andernorts sogar vereinzelt neue Wärmerekorde.  Für all das kann eigentlich nur die fortdauernde Zunahme der Treibhausgase (CO2, CH4) verantwortlich sein.

Jens Christian Heuer

Written by jenschristianheuer

April 15, 2010 at 8:11 pm

Veröffentlicht in Klimaforschung, Klimawandel

Globale Abkühlung durch weniger Wasserdampf?

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Seit einigen Jahren stagnieren die globalen Durchschnittstemperaturen oder gehen sogar leicht zurück trotz steigender industrieller Treibhausgasemissionen, darunter vor allem CO2. Immer häufiger ist von einer Pause bei der globalen Erwärmung die Rede. Die Klimaskeptiker sehen in der derzeitigen Abkühlung bei gleichzeitig zunehmendem CO2-Gehalt der Atmosphäre den Beweis für ihre Behauptung, daß die Sonne der alles entscheidende Motor für den Klimawandel ist. Den Einfluss der Treibhausgase auf das Klima halten sie dagegen für relativ unbedeutend.

Globale Durchschnittstemperatur und CO2. Trotz weiter ansteigendem CO2 sinken die globalen Temperaturen in den letzten Jahren anscheinend wieder etwas. Quelle: http://www.climate4you.com/

Tatsächlich ist die Sonnenaktivität seit 2003 deutlich zurückgegangen und verharrt seitdem auf einem ungewöhnlich niedrigem Niveau. Im letzten Jahr erschienen über Monate hinweg praktisch überhaupt keine Sonnenflecken mehr. Auch danach haben sich bis heute nur einige wenige gebildet. Hinter vorgehaltener Hand wird bereits über ein neues Maunder-Minimum spekuliert. Diese Periode stark verringerter Sonnenfleckenaktivität in den Jahren zwischen 1645 und 1715 war für die bis zum Ende des 18.Jahrhunderts währende „Kleine Eiszeit“ verantwortlich in der sich ausgesprochen kalte Winter und kühle Sommer einander abwechselten. Immer wieder gab es Mißernten und Hungersnöte. Das Maunder Sonnenflecken-Minimum ist nach dem englischen Astronom Edward Walter Maunder benannt, dem als Erster im Nachhinein die geringe Anzahl der Sonnenflecken in jenem Zeitraum auffiel.

Die dem  IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change,Weltklimarat) nahestehenden Klimaforscher bestreiten zumeist , daß es derzeit  überhaupt eine Abkühlung gibt  und sprechen von Zufallsschwankungen bei einem nach wie vor nach oben weisenden Trend bei den globalen Durchschnittstemperaturen. Stellvertretend für diese Ansicht sei Prof. Stefan Rahmsdorf  genannt, Ozeanograph am Potsdamer Institut für Klimafolgenforschung (PIK) und einer der Leitautoren des letzten, 2007 veröffentlichten Sachstandsberichtes des Weltklimarates (IPCC). Es gibt aber auch Klimaforscher, die eine vorübergehende Abkühlung anerkennen. Dazu zählt Prof. Mojib Latif, Meteorologe und Ozeanograph am Institut für Meereskunde in Kiel (IFM Geomar). Latif geht von einer vorübergehenden Abschwächung der Abschwächung der “Meridional Overturning Circulation” (MOC)im Nordatlantik aus (vgl. http://www.nature.com/). Meridional Overturning Circulation steht für meridionale Umwälzbewegung des Meerwassers (entlang der Längengrade in Nord-Süd-Richtung, also meridional) erfolgt. Die MOC im Nordatlantik entspricht weitestgehend dem Golf- bzw. Nordatlantikstrom und wird durch Winde, aber auch durch Unterschiede in der Temperatur- und Salzkonzentration (und damit auch in der Dichte des Wassers) zwischen den nördlichen und südlichen Regionen des Nordatlantik (thermohaline Zirkulation; von griechisch thermos für Wärme und halas für Salz)angetrieben. Die von der MOC erwärmte milde und feuchte Meeresluft gelangt mit den in mittleren Breiten vorherrschenden Westwinden und den sich in der Luftströmung ab einer kritischen Strömungsgeschwindigkeit bildenden Tiefdruckwirbeln nach Europa und sorgt dort vor allem im Winter für deutlich höhere Temperaturen als sie sich normalerweise aus der geographischen Lage ergeben würden. Bei einer Abschwächung der MOC wird es dann natürlich dementsprechend kälter.

Eine Gruppe von Klimaforschern  der  US-amerikanischen National Atmospheric and Oceanic Administration (NOAA) unter der Leitung der renomierten Atmosphärenchemikerin Susan Salomon ist nun auf eine weitere mögliche Ursache für die derzeitige Abkühlung gestossen. Die Wissenschaftler fanden bei der Auswertung von Datenmatrial aus Messungen durch Satelliten und Wetterballons heraus, daß der Wasserdampfgehalt der Stratosphäre seit dem Jahre 2000 um immerhin 10% abgenommen hat.

Dr. Susan Salomon, Klimaforscherin am Earth System Research Laboratory (http://www.esrl.noaa.gov/ ). Quelle: NOAA

Wasserdampf ist ein wesentlich stärkeres Treibhausgas als CO2 und für einen Großteil des natürlichen Treibhauseffektes der Erde verantwortlich. Die Stratosphäre ist die nächsthöhere Atmosphärenschicht oberhalb der Troposphäre in welcher sich das Wetter hauptsächlich abspielt. Die Stratosphäre enthält erhebliche Mengen Ozon, das die für das Leben auf der Erde gefährlichen Anteile der von der Sonne eintreffenden Ultraviolettstrahlung (UV) absorbiert. Dadurch erwärmt sich die Stratosphäre deutlich gegenüber der oberen Troposphäre, so daß es an der Grenze zwischen den beiden Atmosphärenschichten (Tropopause) zu einer Temperaturinversion kommt.

Die Stratosphäre ist im Gegensatz zur Tropsphäre sehr trocken, da die Temperaturinversion eine Wolkenbildung bis in die Stratosphäre unterbindet. Wolken bilden ja nur, wenn erwärmte, feuchte Luft aufsteigt und abkühlt. Bei Erreichen des Kondensationsniveaus entstehen an Kondensationskeimen (Minerale, Staub- und Rußteilchen, Sulfataerosole) winzige Wassertröpfchen, die zusammen die Wolke bilden. Die dabei freigesetzte Kondensationswärme (latente Wärme)gibt der aufsteigenden Luft zusätzlichen Auftrieb und verstärkt wiederum die Wolkenbildung. In größeren Höhen besteht die Wolke nicht mehr aus Wassertröpfchen sondern aus Eiskristallen (Cirren). Trifft die aufsteigende Luft auf eine Temperaturinversion, so wirkt diese als Sperrschicht, da der Temperaturunterschied zwischen aufsteigender Luft und Umgebungsluft verschwindet oder sich sogar umkehrt. Nur die allerstärksten Quellwolken, wie sie sich vor allem in der Innertropischen Konvergenzone  (ITCZ) oder in tropischen Wirbelstürmen  bilden (manchmal aber auch in außertropischen Tiefdruckwirbeln) können, sind mitunter in der Lage mit ihrer eisigen Oberseite (Cloud-Top) die Tropopause zu durchbrechen (Overshooting Cloud-Tops) und die Stratosphäre ein wenig anzufeuchten. 

Je mehr Wasserdampf in die Stratosphäre gelangt, umso stärker der Treibhauseffekt, desto mehr erwärmt sich also die darunter liegende Troposphäre und umgekehrt.

Der gemessene Rückgang des Wasserdampfs in der Stratosphäre seit dem Jahre 2000 wirkt demzufolge tendenziell abkühlend auf die Troposphäre und hat nach den Berechnungen der Wissenschaftler die globale Erwärmung um etwa 1/4 gebremst. In den 1980er und 1990er Jahren hatte der Wasserdampfgehalt der Stratosphäre dagegen deutlich zugenommen und die globale Erwärmung erheblich (um bis zu 30%) beschleunigt.

Die Ursache für den Anstieg und anschließenden Rückgang des Wasserdampfs in der Stratosphäre sei noch nicht bekannt, so die Wissenschaftler. Vermutet wird aber ein verringerter Wasserdampfeintrag im Zusammenhang mit der tropischen Hadley- und Brewer-Dobson-Zirkulation. Das könnte in etwas so funktionieren: Eine verstärkte Sonneneinstrahlung führt beispielsweise zu einer erhöhten Wasserverdunstung, vor allem in den wolkenarmen Subtropen.Die zusätzlich angefeuchtete Luft gelangt mit den Passatwinden in die Innertropische Konvergenzzone (ITCZ) und sorgt dort über eine vermehrte Zufuhr latenter Wärme für eine verstärkte tropische Konvektion und Wolkenbildung. Die gesamte Hadley-Zirkulation wird angekurbelt und damit auch die Passatwinde und die Absinkbewegung der Luftmassen in den Subtropen. Dadurch entstehen noch weniger Wolken in den Subtropen usw. usf.. Eine schöne positive Rückkopplung also! Infolge der verstärkten Konvektion über den Tropen gelangt automatisch auch mehr Wasserdampf in die Stratosphäre. Bei einer abgeschwächten Sonneneinstrahlung läuft alles genau umgekehrt.

Im Bereich der Innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) kommt es im Rahmen der Hadley-Zirkulation, begünstigt durch die hohe Luftfeuchtigkeit in den Tropen, zu einer verstärkten Wolkenbildung. Die aus Eiskristallen bestehenden Cloud-Tops (Cirrenschirme) der stärksten Quellwolken können zuweilen in die Stratosphäre durchbrechen Overshooting Cloud-Tops). Die Eiskristalle verdampfen und befeuchten die Stratosphäre. Die Cirrenschirme reflektieren das Sonnenlicht und wirken dadurch tagsüber abkühlend. Andererseits lässt die starke Bewölkung über der ITCZ (zusammen mit dem Wasserdampf) auch nur relativ wenig Infrarotstrahlung des von der Sonne erwärmten Erdboden in den Weltraum entweichen, so daß in der Nacht die Temperaturen kaum absinken. Die Hadley-Zirkulation treibt ihrerseits die Brewer-Dobson-Zirkulation an, welche den stratosphärischen Wasserdampf (und das Ozon!) von den Tropen in höhere Breiten transportiert. Wasserdampf ist ein starkes Treibhausgas und erwärmt mit seiner infraroten Gegenstrahlung die Troposphäre. Quelle: NOAA

Denkbar erscheint eine natürliche Variabilität im Wassergehalt der Stratosphäre, aber vielleicht auch ein negativer Feedback-Mechanismus:

Eine natürliche Variabilität des Wasserdampfgehaltes in der Stratosphäre könnte meines Erachtens direkt auf der schwankenden Sonnenaktivität  beruhen. Eine geringere Sonneneinstrahlung geht mit einer verminderten Wasserverdunstung und weil dadurch weniger latente Wärme zur Verfügung steht, auch mit einer schwächeren Hadley-Zirkulation einher. Die Wasserdampfzufuhr in die Stratosphäre nimmt ab und damit auch der erwärmende Treibhauseffekt. Bei einer stärkeren Sonneneinstrahlung verhält es sich natürlich genau umgekehrt. Tatsächlich war die  Sonnenaktivität in den 1980ern und 1990ern auf einem recht hohen Niveau und ging danach erst allmählich, seit 2003 aber sehr deutlich zurück. Die Sonne könnte also auch über den Wasserdampf in der Stratosphäre das Klima erheblich beeinflussen, eine natürliche Variabilität, die den anhaltenden treibhausgasbedingten Aufwärtstrend der globalen Durchschnittstemperaturen nicht aufhebt, sondern lediglich überlagert.

Denkbar erscheint aber auch ein negativer Feedback-Mechanismus. Die globale Erwärmung durch die andauernden Treibhausgasemissionen ging mit einer allgemein erhöhten Verdunstungsrate einher. Der zusätzliche Wasserdampf in der Troposphäre, so berechnen es die Klimamodelle und so wurde es auch durch Messungen bestätigt (http://www.sciencedaily.com/releases/2005/11/051109091359.htm), verstärkt den relativ geringen Treibhauseffekt durch das zusätzliche CO2 ganz erheblich (Wasserdampfverstärkung).

Richard Lindzen, Professor der Meteorologie am Massachusetts Institute of Technology (MIT) verweist nun aber zu Recht auf die Tatsache, daß die Luftfeuchtigkeit in der Troposphäre genau dort am höchsten ist, wo sich auch die meisten Wolken bilden. Wolken sind also die Hauptquellen der Luftfeuchtigkeit. Das hat nach Lindzen einschneidende Konsequenzen, denn Regentropfen in einer aufquellenden Wolke wachsen umso schneller, je mehr Luftfeuchtigkeit zur Verfügung steht. Überschreiten die Tropfen jedoch ein kritisches Gewicht, so können sie nicht mehr von den konvektiven Aufwinden innerhalb der Quellwolke in grössere Höhen getragen werden, um zu Eiskristallen zu gefrieren und als Material für die hohen Cirrenschirme zu dienen.

Riesige Quellwolke (Cumulonimbus) über Afrika mit Cirrenschirm und Overshooting-Cloudtop. Quelle: ISS, NASA

Weniger Cirruswolken wirken aber abkühlend, da sie im Gegensatz zu tiefen Wolken einen geringeren Anteil des Sonnenlichtes reflektieren, aber die Infrarotabstrahlung des Erdbodens sehr effektiv abblocken, somit insgesamt also eine erwärmende Wirkung haben. Diesen Effekt konnte Lindzen anhand von Satellitenbildern der Tropen tatsächlich nachweisen. Nahmen die Wassertemperaturen und damit auch die Luftfeuchtigkeit etwa infolge verstärkter Sonneneinstrahlung zu, so nahm der Anteil der hohen Eiswolken (Cirrenschirme) im Verhältnis zu den sie hervorbringenden tieferen Wolken ab. Dadurch gingen die hohen Wassertemperaturen wieder zurück. Lindzen verglich den Effekt mit dem Verhalten einer Irisblende, die sich bei zunehmendem Lichteinfall immer weiter schliesst und so eine Überbelichtung verhindert (Iris-Effekt).

Der Iris-Effekt nach Lindzen hat aber womöglich auch Auswirkungen auf den Treibhauseffekt der Stratosphäre, denn eine verminderte Bildung von Cirrenschirmen bei den hohen Quellwolken der Tropen läuft auf einen verringerten Wasserdampfeintrag in die Stratosphäre hinaus (s.o.).

Das wäre dann aber ein zusätzlicher, sehr effektiver negativer Feedback-Mechanismus, der die globale Erwärmung bis zu einem gewissen Grade abmildern könnte.

Jens Christian Heuer

Quellen: http://www.noaanews.noaa.gov/, http://physicsworld.com/cws/article/news/

Written by jenschristianheuer

Februar 4, 2010 at 10:25 pm

Veröffentlicht in Klimaforschung

Gaia

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Die Entdeckung

Anfang der 1960er Jahre nahm der englische Wissenschaftler James Ephraim Lovelock an einem Projekt des Jet Proplsion Laboratory (Pasadena, California)der NASA zur Suche nach Leben auf dem Mars teil. Lovelock, ein begabter Erfinder hatte die Aufgabe Instrumente zum Nachweis von Leben für eine geplante unbemannte Marssonde zu entwickeln. Da Leben auf dem Mars sich durchaus vollkommen von irdischem Leben unterscheiden könnte, hielt es Lovelock für sinnvoll, nach möglichst allgeneinen Eigenschaften des Lebens bzw. deren Auswirkungen zu suchen: Leben nimmt unter Energieverbrauch notwendige Stoffe aus seiner Umgebung auf und scheidet Abfallstoffe wieder aus.  Dabei wird zwangsläufig auch die Atmosphäre des betreffenden Planeten verändert. Man müsste demzufolge, allein schon durch eine spektroskopische Untersuchung der Marsatmosphäre, Hinweise auf mögliches Leben finden können, auch ohne Raumschiff mit Instrumenten von der Erde aus.

James_Lovelock_Sandy_Lovelock

James Ephraim Lovelock (geb.1919) Quelle: http://www.ecolo.org/

James Lovelock und seine Kollegin Diane Hitchcock begannen mit der Analyse der chemischen Zusammensetzung der Marsatmosphäre und verglichen sie mit derjenigen der Erde, die ja nun ohne Zweifel ein belebter Planet ist. 

Dabei entdeckten sie einen interessanten Unterschied: Die Atmosphäre des Mars bestand, wie die des anderen, inneren Nachbarplaneten Venus hauptsächlich (zu 95%) aus Kohlendioxid (CO2).Daneben gab es noch etwas Stickstoff (N2, 2,7%), Spuren von Sauerstoff (O2, 0,13%) und das Edelgas Argon (Ar, 1,6%). Ganz anders als auf der Erde, deren Atmosphäre als Hauptbestandteil Stickstoff (N2, 78%), grosse Mengen Sauerstoff (O2, 21%); Argon (Ar, 1%) und in deutlichen Spuren Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) enthält. 

Mars Hubble cyclone

Mars ist ein Wüstenplanet, verfügt aber auch über grössere Wasser(eis)vorkommen. Auf der Nordhalbkugel sieht man einen Wirbelsturm, ähnlich den Hurrikanen auf der Erde. Quelle: Hubble, NASA

Während sich die Marsatmosphäre danach praktisch im chemischen Gleichgewicht  befand, gab es in der Erdatmosphäre Gase, die leicht miteinander chemisch reagieren können, wie etwa Sauerstoff und Methan und das auch noch in beachtlichen Mengen. Um eine gleichbleibende Konzentration dieser Gase in der Atmosphäre aufrecht zu erhalten, musste es eine aktive Quelle geben, welche ständig die durch chemische Reaktionen verbrauchten Gase nachlieferte. Diese Quelle ist eindeutig das Leben auf der Erde schloss Lovelock.

Gaia, der lebendige Planet

Das Leben auf der Erde hat vor mindestens 3,5 Milliarden begonnen, wie Mikrofossilien in den ältesten auffindbaren Gesteinen belegen und in dieser Zeit die Zusammensetzung der Atmosphäre tiefgreifend verändert.   

Earth Gaia 1

Die Erde, Natural Color RGB: Diese Bilder werden in 3 Wellenlänenbereichen aufgenommen:rot, gün und blau. Vegetation erscheint grün, da das Chlorophyll der Pflanzen grün deutlich besser reflektiert als rot und blau. Wolken aus kleinen Wassertröpfchen reflektieren alle Wellenlängen und sind daher hellweiss,  Eiswolken  jedoch cyanblau, weil  Eis rotes Licht stark absorbiert. Der unbewachsene Boden erscheint braun, denn rot wird besser reflektiert als blaues. Die Ozeane absorbieren alle Wellenlängen und sind daher beinahe schwarz. Quelle: MeteoSat, EUMETSAT

Algen und später auch Landpflanzen entfernten durch Photosynthese (Umwandlung von Sonnenenergie in energiereiche organische Verbindungen unter Verwendung vonKohlendioxid und Wasser) Kohlendioxid (CO2) direkt aus der Atmosphäre und setzten Sauerstoff (O2) als Abfallprodukt frei. Wie Lovelock gemeinsam mit der amerikanischen Mikrobiologin Lynn Margulis herausfand, beschleunigen Bakterien und Landpflanzen bei ihrer Atmung (s.u.) die unter feuchten Bedingungen (Regenwasser mit gelöstem CO2, Kohlensäüre) stattfindende (natürliche) chemische Gesteinsverwitterung (um das 1000 fache!), indem sie Säuren freisetzten und das Kohlendioxid (CO2) am Boden konzentrierten. Die dabei gebildeten Carbonate (und Silikate) gelangten in Wasser gelöst in die Ozeane, wo sie in Kalkschalen von ein- und mehrzelligen Meeresorganismen eingebaut wurden, um nach deren Tode bis auf weiteres am Meeresgrund abgelagert zu werden.Im Rahmen der Plattentektonik gelangen die Carbonate durch Subduktion (Untertauchen einer Erdkrustenplatte unter die andere) ins Erdinnere und werden aufgeschmolzen. Das dabei freigesetzte Kohlendioxid (CO2) löst sich im Magma. Über Vulkane und Sea-floor spreading(tektonischer Prozess bei dem durch aufsteigendes Magma Erdkrustenplatten auseinandergeschoben werden und gleichzeitig neuer Meeresboden entsteht) kehrt es später dann wieder in die Erdatmosphäre zurück. Der Kohlenstoffkreislauf ist damit geschlossen.

Es gibt auch Bakterien, die andere abgestorbene Organismen zerlegen und dabei aus den abgebauten organischen Verbindungen die Gase Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) freisetzen. Bei diesem Fäulnisprozess wird aber nicht der gesamte  Kohlenstoffs in gasförmiger Form in die Atmosphäre entlassen, sondern ein kleiner Teil in fester oder flüssiger Form deponiert und so dem Kohlenstoffkreislauf (vorerst) entzogen. Auf diese Weise entstanden auch die fossilen Brennstoffe Kohle und Erdöl. Zuweilen werden Methan und andere flüchtige Kohlenwasserstoffe auch als Erdgas unterirdisch mit eingeschlossen.

Das Leben gestaltet also aktiv die Zusammensetzung der Erdatmosphäre und bietet damit gleichzeitig die Voraussetzungen für mindestens drei Lebensweisen:

Pflanzen, Algen und bestimmte Bakterien, die unter Nutzung der Sonnenenergie aus Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) energiereiche organische Verbindungen herstellen und aus diesen durch Vergärung oder durch Atmung, also die kalte Verbrennung mit Sauerstoff (O2) die zum Leben notwendige Energie gewinnen;

Fäulnisbakterien (methanogene Bakterien), die unter Freisetzung von Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2) durch Zersetzung organischer Verbindungen abgestorbenen Lebewesen Energie gewinnen und

Konsumenten (Tiere), die andere Lebewesen oder ihre Ausscheidungen fressen und die enthaltenen organischen Verbindungen durch Atmung verwerten (kalte Verbrennung mit Sauerstoff (O2)).

Gleichzeitig beeinflusst das Leben, indem es ganz wesentlich die Zusammensetzung der Atmosphäre bestimmt, aber auch die Temperatur und sorgt dafür, dass sie im lebensfreundlichen Bereich bleibt.

Alles keine Selbstverstänlichkeit, denn es ist keinesfalls so, dass die Erde durch einen glücklichen Zufall von Anfang die Sonne in einem Abstand umrundete, so dass der Planet stets die richtige Strahlungsenergie bekam, um milde Temperaturen aufrecht zu erhalten, die dem Leben förderlich waren.

Ganz im Gegenteil, als das Leben vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren begann (s.o.), war die Leuchtkraft der Sonne um beinahe 1/3  geringer als heute. Unter diesen Bedingungen hätte der Planet eigentlich komplett zugefroren sein müssen. Stattdessen tummelte sich aber schon das erste Leben in Form von Bakterien und Algen in flüssigen Ozeanen. Seitdem hat die Leuchtkraft der Sonne kontinuierlich zugenommen. Das ist ganz normal im Lebenslauf eines durchschnittlichen Sterns wie der Sonne. Durch die energieliefernden Kernfusionsprozesse im Sonneninneren werden Wasserstoffatomkerne fortlaufend in die schwereren Heliumatomkerne umgewandelt. Die Dichte im Sonnenkern nimmt zu, der sich daraufhin unter dem Einfluss der Schwerkraft langsam immer weiter zusammenzieht. Dabei steigen Kerntemperatur, Kernfusionsrate und infolgedessen auch die Leuchtkraft der Sonne.

Das die Erde in der Anfangszeit des Lebens wegen der schwachen Sonne nicht zugefroren war lag am überreichlich vorhandenen Kohlendioxid (CO2), das als Treibhausgas die Erde so warm hielt, dass Wasser in flüssiger Form auf der Oberfläche des Planeten existieren konnte. Hinzu kam später noch Metzhan (CH4), ein wesentlich stärkeres Treibhausgas als Kohlendioxid (CO2), das von den methanogenen Bakterien durch Zersetzung abgestorbenen Lebens freigesetzt wurde (s.o.). Methan (CH4) ersetzte bis zu einem gewissen Grade das Kohlendioxid ( CO2), welches durch die von Bakterien und Landpflanzen beschleunigte chemische Verwitterung aus der Atmosphäre entfernt wurde und verhinderte so eine zu starke Abkühlung der Erde durch den beschleunigten CO2-Schwund.

Bei der Photosynthese wurden grössere Mengen Sauerstoff (O2) frei, die jedoch zunächst (fast) vollständig durch reduzierende Substanzen (Wasserstoff (auch in organischen Verbindungen), Eisen u.a.m.) an der Erdoberfläche gebunden wurden. Später reicherte sich der Sauerstoff (O2) in der Atmosphäre an, wo es für das meiste Leben tödlich wirkte. Erst das Aufkommen sauerstoffatmender Pflanzen und der Konsumenten brachte Erleichterung. Diese waren in der Lage den Sauerstoff zur Energiegewinnung aus organischen Substanzen zu nutzen, was wesentlich effektiver ist als diese einfach nur zu vergären. bei der Atmung findet im Gegensatz zur Gärung ein vollständiger Abbau (bis zu Kohlendioxid und Wasser) statt, wobei mehr Energie frei wird. Die methanbidenden Bakterien, die überhaupt keinen Sauerstoff ( O2) vertrugen, zogen sich in sauerstofffreie Nischen im Untergrund zurück (z.B. Sümpfe). Später besiedelten sie auch die Därme von Tieren.

Dem Leben auf der Erde gelang  jedenfalls das Kunststück, immer soviel von den Treibhausgasen Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) aus der Atmosphäre zu entfernen, wie notwendig war, eine Überhitzung des Planetens durch die zunehmende Leuchtkraft zu vermeiden. Eine mehr als bemerkenswerte Tatsache, die so zu erklären ist:

Wird es wärmer, so wachsen Algen, Bakterien und Landpflanzen besser. Durch gesteigerte Photosynthese der Algen und Landpflanzen wird mehr Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre „abgepumpt“. Wegen der erhöhten Wasserverdunstung fällt mehr (kohlensaurer)Regen, was zusammen mit der grösseren Aktivität von Bodenbakterien und Landpflanzen die chemische Verwitterung beschleunigt und so den CO2-Gehalt der Atmosphäre weiter verringert. Der Rückgang des Teibhausgases Kohlendioxid (CO2) bringt dann die Abkühlung. Dieser Mechanismus funktioniert natürlich auch umgekehrt.

Das Leben auf der Erde kontrolliert also die Atmosphäre, die Temperatur und damit auch das Klima. es sorgt dafür das der Planet trotz sich verändernder Sonneneinstrahlung bis heute lebensfreundlich blieb. Für James Lovelock bildet die Erde mit ihren Lebensformen eine Art Superorganismus, der sich selbst reguliert, um seine Weiterexistenz zu sichern. Lovelock  nannte diesen Superorganismus Erde „Gaia“, die lebendige Erde, so wie es ihm sein Nachbar und Freund, der Schriftsteller William Golding vorgeschlagen hatte, nach der griechischen Erdgöttin. Im Jahre 1979 machte Lovelock seine neue Gaia-Theorie mit dem Buch „Gaia: A New Look at Life on Earth“ einer breiten Öffentlichkeit bekannt.

Lovelock entdeckte später noch weitere Rückkopplungen, mit denen Gaia für lebensfreundliche Bedingungen sorgt.

Da wäre beispielsweise die Sache mit dem Salzgehalt der Ozeane.  Für Meeresorganismen ist das im Meereswasser gelöste Salz eine echte Herausforderung. Der Salzgehalt liegt bei knapp 3,5%. Damit kommen sie noch zurecht. Schon bei etwas über 4% würde allerdings die elektrische Ladung der gelöstenSalzionen den Zusammenhalt der Zellmembranen gefährden, welcher ebenfalls auf elektrischen Kräften beruht. Dasselbe gilt für die Funktionstüchtigkeit wichtiger Enzyme des Stoffwechsels. Bei einem noch höheren Salzgehalt würden (fast) alle Meereslebewesen absterben. Doch es hat zumindest während der letzten 500 Millionen Jahre niemals ein Massenaussterben wegen zuviel Salz gegeben. Stattdessen lag der Salzgehalt der Ozeane immer um die gut verträglichen 3,5%. Das ist schon erstaunlich, wenn man bedenkt das durch chemische Verwitterung und Sea-floor spreading ein ständiger Salzeintrag stattfindet. Auch hier ist wieder ein selbstregulierender Mechanismus am Werke.  Mikrorganismen des Meeres mit Schalen aus Kieselsäure nehmen über ihre Zelloberflächen in Wasser gelösten Salze auf, um nach ihrem Tode abzusinken und so die überschüssigen Salze so auf dem Meeresboden zu deponieren. Insgesamt stellen Mikroorganismen nur 10-40% der Biomasse in den Ozeanen, doch wegen ihrer grossen Oberfläche im Vergleich zum Volumen 70-90& der biologisch aktiven Oberflächen.

Um mit dem normalen Salzgehalt von 3,5% fertig zu werden, benutzen vor allem mehrzellige Meeresorganismen membranständige Pumpen mit denen sie eindingende Salzionen wieder aus ihren Zellen herausbefördern. Da dies energetisch sehr aufwendig ist, behelfen sich die einzelliegen Meeresalgen auf andere Weise.  Sie bilden Dimethylsulfonpropionat (DMSP), eine ionische Verbindung, deren Molekül eine positive und eine negative Ladung enthält, welche sich beide aber nach aussen hin neutralisieren. Daher ist DMSP für die Algen unschädlich. Indem sie  Salze durch DMSP ersetzen halten die Meeresalgen ihren Salzgehalt niedrig, denn DMSP verringert den osmotischen Druckgradienten zwischen Meerwasser und Zellinnerem. Sterben Meeresalgen ab, so wird DMSP freigesetzt und im Wasser bakteriell abgebaut. Dabei entsteht gasförmiges Dimethylsulfid (DMS). DMS gelangt an die Luft und wird durch den atmosphärischen Sauerstoff (O2) zu Sulfaten oxidiert. Diese ziehen als Sulfataerosole Wasser an und wirken dadurch  als Kondensationskeime für die Wolkenbildung . Dadurch bilden sich mehr Wolken mit kleineren Wassertröpfchen, die das Sonnenlicht verstärkt reflektieren und so direkt abkühlend wirken.

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Meeresalgen fördern die Wolkenbildung. Quelle: Wikipedia

Die intensivierte Wolkenbildung begünstigt darüber hinaus durch Freisetzung von mehr latenter Wärme die Entstehung von Tiefdruckwirbeln. Deren Winde durchmischen die oberen und unteren Wasserschichten und verbessern so wiederum die Mineral- und Nährstoffzufuhr für die Meeresalgen und andere Meeresorganismen.  

Daisyworld

Die Gaia-Theorie erweckte grosses Aufsehen in der Öffentlichkeit und löste kontroverse Debatten unter den interessierten Wissenschaftlern aus. Kritiker wandten ein, eine Selbstregualtion der Erde erfordere eine Absprache aller beteiligten Lebewesen, also absichtsvolles Handeln. Das sei ein absurder Gedanke, ein absoluter Widerspruch zur Darwinschen Evolution durch zufällige (genetische) Variationen, Anpassung und Selektion.

Um dieser Kritik zu begegnen entwickelte Lovelock das Daisyworld-Modell, um zu zeigen wie die Selbstregulation eines Planeten auch ohne bewusste Absicht seiner Bewohner funktionieren kann.

Daisyworld ist ein durch mathematische Gleichungen beschriebener Modellplanet, der in seinen Eigenschafte der Erde ähnelt. Allerdings existieren auf ihm nur zwei Lebensformen, helle und dunkle Gänseblümchen (Daisies). Die Gänseblümchen können nur in einem Temperaturbereich zwischen +5°C und +40°C überleben. Optimal sind 22°C. Der Planet umrundet einen durchschnittlichen Stern, dessen Leuchtkraft wie bei der Sonne allmälich zunimmt.

Die hellen Daisies reflektieren das Sonnenlicht und kühlen sich damit ab, die dunklen Daisies absorbieren das Sonnenlicht und halten sich damit warm. Das Wachstum beider Arten hängt von den herrschenden Temperaturverhältnissen, der Populationsdichte, dem noch vorhandenen unbewachsenen Flächen und der natürlichen Lebensdauer der Pflanzen ab. Lovelock benutzte dafür Gleichungen, die das Leben wirklicher Gänseblümchen (Daisies) angemessen beschreiben. Die Wachstumsrate der beiden Arten passen sich den jeweils herrschenden Verhältnissen an.

Zunächst ist der Planet zu kalt und es gab kein Leben. Ist die Leuchtkraft der Sonne hoch genug, um auf Daisyworld +5°C zu erreichen entwickeln sich in der Äquatorregion die ersten dunklen Daisies, die es verstehen sich ausreichend warm zu halten. Ist ihre Anzahl gross genug, so erwärmen sie durch ihre den gesamten Planeten, dessen Albedo abnimmt. Die hellen Daisies haben allerdings noch keine Chance. Mit zunehmender Leuchtkraft der Sonne und fortschreitender Erwärmung breitet sich die dunkle Variante in Richtung der Pole aus und bald erscheinen am Äquator auch die ersten hellen Daisies, die hier nach und nach wegen ihrer kühlenden Eigenschaften einen Vorteil bekommen. In den gemässigten Breiten mit optimaler Temperatur koexistieren helle und dunkle Daisies. Wird der Planet noch wärmer, so ziehen sich die dunklen Daisies in die Polregionen zurück, während die helle Variante den übrigen Planeten beherrscht, seine Albedo erhöht und ihn deshalb abkühlt. Über die gesamte Zeit, in der die gesamte Planetenoberfläche bewohnt ist, halten sich auch die Temperaturen in einem lebensverträglichen Bereich. Mit noch weiter fortschreitender Erwärmung wird die Äquatorregion von Daisyworld zu heiss und unbewohnbar. Es verbleiben die hellen Daisies die sich immer weiter in die Polregionen zurückweichen müssen. Schliesslich wird die Population der hellen Daisies so gering, dass sie den Planeten nicht mehr ausreichend kühlen können. Der gesamte Planet wird zu heiss und stirbt.

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Der Modellplanet Daisyworld mit Leben kann trotz zunehmender Leuchtkraft der Sonne über einen langen Zeitraum milde, lebensfreundliche Temperaturen aufrecht erhalten. Ohne Leben gelingt ihm das nicht.

Trotzdem gelingt es Daisyworld mit seinen hellen und dunklen Daisies über einen langen Zeitraum lebensfreundliche Temperaturen aufrecht zu erhalten, was ohne Leben niemals möglich wäre.

Das Daisyworld-Modell zeigte eindrücklich, dass prinzipiell ein lebendiger Planet selbst für lebensfreundliche Bedingungen sorgen kann, ganz ohne bewusste Absicht! Erst wenn die Leuchkraft der Sonne einen kritischen Wert überschreitet ist das System mit der Selbstregulation überfordert und bricht zusammen. Obwohl alle Lebewesen nur mit dem eigenen Überleben beschäftigt sind, dienen sie wie von einer Unsichtbaren Hand gelenkt dem Gesamtwohl des Planeten.

Auch realitätsnähere Varianten von Daisyworld in denen mehr Gänseblümchenarten vorkommen, aber auch Pflanzenfresser und Fleischfresser, welche sich wiederum von den Pflanzenfressern ernähren, funktionieren einwandfrei.

Gaia und Klimawandel

Die Gaia-Theorie ist auch für die laufende Diskussion über den menschengemachten Klimawandel durch die fortgesetzte Emission fossiler Brennstoffe von hohem Erkenntniswert.  Der Erde ist es vor allem durch das Abpumpen und des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre gelungen, einer Überhitzung infolge der immer weiter ansteigenden Leuchtkraft der Sonne zu entgehen. Und genau dieses Kohlendioxid (CO2) setzt die Menschheit nun wieder durch die Nutzung fossiler Brennstoffe im Rekordtempo frei. Das sollte eigentlich auch die Klimaskeptiker nachdenklich stimmen, die immer wieder behaupten, die Sonne bestimme (fast) allein das Klima und bei der Sache mit den Treibhausgasen handele es sich um ein Scheinproblem!

In den Abschätzungen des International Panel on Climate Change (IPCC,  http://www.ipcc.ch/) wird von einem allmälichen Temperaturanstieg bei zunehmender Treibhausgaskonzentration ausgegangen. Vergleicht man etwa die Projektionen des IPCC mit der seitdem tatsächlich stattgefundenen Entwicklung, so befinden wir uns derzeit nahe dem oberen Rand dieser Szenarien. das gilt nicht nur für die global gemittelte Temperatur, sondern auch für den globalen Meeresspiegelanstieg.

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Mit einem Klimamodell, das auf den Prinzipien von Daisyworld basiert, aber auch den entscheidenden Einfluss der Meeresalgen (Beeinflussung der Wolkenbildung) und Landpflanzen (Abpumpen des CO2) auf das Klima  mit einbezieht, fand Lovelock schon im Jahre 1994 heraus, dass sich der Klimawandel zu einer wärmeren Welt nicht langsam und gemächlich, sondern sehr abrupt vollziehen könnte.

Überschreiten die Wassertemperaturen der Ozeane einen kritischen Wert so nimmt die Dichte der oberen Schichten derart ab, dass sich eine stabile Schichtung ausbildet (Stratifizierung). Ein Austausch mit den mineral- und nährstoffreichen Schichten ist dann kaum mehr möglich. Die Meeresalgenpopulationen, die ja nur in den oberen Schichten existieren können, wo es hell genug für ihre Photosynthese ist, sterben zu grossen Teilen ab.

Lovelock Kemp Abstract

In dem Klimamodell von Lovelock passierte nun folgendes: Bei einer atmosphärischen CO2-Konzentration von 500 ppm (parts per million) – heute sind es bereits 390 ppm(!)-  erreichten die Wassertemperaturen der Ozeane so hohe Werte, dass die meisten Meeresalgen starben und damit ihre klimaregulierenden, abkühlenden Fähigkeiten verloren. Die Wolkenbedeckung ging zurück, und es kam zu einem abrupten globalen Temperaturanstieg um 6°C ! Ein neues Gleichgewicht stellte sich ein, das auch bei einem weiteren CO2 Anstieg (vorerst) stabil blieb. Die Landpflanzen allein übernahmen nun die Hauptrolle bei der Regulation des Klimas. Ein globaler Temperaturanstieg von 6°C hätte natürlich katastrophale Folgen. Der Meeresspiegel würde vor allem durch das Abschmelzen des Festlandeises in Grönland und in der Westantarktis um mehrere Meter ansteigen und weltweit die meisten Hafenstädte früher oder später in den Fluten versinken.

 Doch Leben auf dem Mars?

Zur allgemeinen Überraschung fanden vor wenigen Jahren der europäische Marssatellit „Mars Express“ und später auch erdgebundene Teleskope beachtliche Mengen an Methan (CH4) in der Marsatmosphäre. Methan (CH4) ist, worauf  Lovelock während seiner Zeit bei der NASA ja bereits hingewiesen hatte, ein sehr reaktives Gas, das mit dem vorhandenen Sauerstoff binnen kurzen zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) reagiert. Es muss also natürliche Quellen geben, welche ständig Methan (CH4) nachliefern. Das Gas ist interessanterweise nicht gleichmässig in der Marsatmosphäre verteilt, sondern weist ein charakteristisches Muster erhöhter Konzentrationen auf: Genau dort wo es viel Methan(CH4) gibt, treten auch hohe Wasserdampfkonzentrationen und genau dort gibt es auch Wassereisvorkommen unter der Marsoberfläche (http://www.esa.int/esaCP/SEMAK21XDYD_index_0.html)! Es liegt nahe auf die Existenz methanogener Bakterien zu schliessen, die unter dem Eis vielleicht recht erträgliche Lebensbedingungen vorfinden.

Und noch etwas wurde womöglich bisher übersehen. Der Sauerstoffgehalt der Marsatmosphäre ist zwar nur gering, aber immerhin 30.000 mal höher als bei allen anderen Planeten unseres Sonnensystems ausser der Erde. Gibt es auch hier natürliche Quellen? Könnten es Algen sein, die ebenfalls unter schützendem Eis ihr Dasein fristen?

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 Algen in der Südpolarregionn des Mars? Quellen: NASA, ESA, Mars Astrobiology Group ( http://www.colbud.hu/esa/), verändert.

Wissenschaftler der ESA (European Space Agency) halten das für möglich. In den Dünenfeldern der Südpolarregion des Mars erscheinen und verschwinden mit dem Wechsel der Jahreszeiten dunkle Flecken, die so genannten “Dark Dune Spots”(DDS) Die Flecken tauchen zu Frühlingsbeginn auf, werden dann kräftiger (Maximum im späten Frühling), um mit dem beginnenden Sommer wieder zu verblassen. Die DDS werden vor allem auf der Südhalbkugel bis hinauf zu -60° SÜD angetroffen, genau dort, wo auch grössere Wassereisvorkommen gefunden wurden.

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So könnte der Lebenszyklus möglicherweise algenähnlicher Marsorganismen (Mars Surface Organism, MSO) aussehen. Quelle: http://www.colbud.hu/esa/

Das gleichzeitige Vorhandensein nennenswerter Mengen an Sauerstoff (O2) und Methan (CH4), zwei sehr reaktiver Gase darf nach der Gaia-Theorie als Indiz für Leben auf dem Mars gewertet werden. Allerdings würde es nur ein Leben auf Sparflamme sein, zu schwach, um den Planeten in Richtung lebensfreundlicher Bedingungen zu regulieren, vielleicht die Überreste einer einstigen Gaia auf dem Mars, deren gute schon Zeit vorüber ist.

Jens Christian Heuer

Bücher von James E. Lovelock: 1) Gaia: A New Look at Life on Earth; TB Oxford University Press  2) Ages of Gaia: A Biography of Our Living Earth; TB Oxford University Press (dt. Das Gaia- Prinzip. Die Biographie unseres Planeten.; Insel TB)  3)The Revenge of Gaia: Earth’s Climate Crisis & the Fate of Humanity; Basic Books (dt. Gaias Rache: Warum die Erde sich wehrt; TB Ullstein) 4)The Vanishing Face of Gaia: A Final Warning; Basic Books

Written by jenschristianheuer

September 14, 2009 at 12:32 pm

Veröffentlicht in Klimaforschung, Klimawandel, Wetterwelten

Die Treibhausatmosphäre des Pluto

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Pluto galt bis vor kurzem als Neunter Planet unseres Sonnensystems, wurde dann aber von der Internationalen Astronomischen Union (IAU) zu einem Zwegplaneten herabgestuft. Er umrundet die Sonne in knapp 248 Jahren auf einer, verglichen mit den 8 grossen Planeten unseres Sonnensystems, deutlich elliptischeren Bahn. Die Entfernung zur Sonne schwankt dabei zwischen knapp 30 und etwas über 40 AE (AE=Astronomischen Einheit, entspricht dem mittleren Abstand Erde-Sonne, also rund 150 Millionen km). entsprechend ). Pluto hat einen Durchmesser von etwa 1/5 der Erde, dreht sich in 6 Tagen einmal um die eigene Achse und verfügt über eine ausserordentlich dünne Atmosphäre, hauptsächöich Stickstoff, daneben geringe Mengen Methan, Kohlenmonoxid und weitere Spurengase. Der Planet selbst besteht vorwiegend aus Gestein und Wassereis. An der Oberfläche gibt es noch eine Schicht ausgefrorenener Gasen der Atmosphäre.

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So etwa könnte es auf der Oberfläche von Pluto aussehen. Über dem Horizont ist Charon, der grösste der 3 Monde von Pluto. Er ist mit einem Durchmesser von 1200 km immerhin fast halb so gross wie der Planet. Die beiden anderen Monde Nix und Hydra sind dagegen deutlich kleiner (Durchmesser 40 bzw. 160 km). Wegen der grossen Entfernung erscheint die Sonne nur noch als besonders heller Stern. Quelle: http://www.eso.org/public/

Ein Wissenschaftlerteam um Emmanuel Lellouch an der Europäischen Südsternwarte (European Southern Observatory, ESO) in Chile fand kürzlich mit einem Spektrografen (Cryogenic InfraRed Echelle Spectrograph (CRIRES)), der an eines der vier Grossteleskope (Very Large Telescope,VLT) angeschlossenen war einen unerwartet hohen Methananteil von 0,5% in der Plutoatmosphäre. Ausserdem zeigten Temperaturmessungen anhand der Spektren, dass die Atmosphäre des Pluto bis in die unteren Schichten um immerhin 40-50°C wärmer ist als die  mit -220°C äusserst kalte Planetenoberfläche (Temperaturzunahme 3-15°C pro Höhenkilometer). Für diese Temperaturinversion (also die Umkehr des normalen Temperaturrückgangs mit zunehmender Höhe, auf der Erde z.B. durchschnittlich 6°C pro Höhenkilometer) ist vor allem das  Methan verantwortlich, das einen starken Treibhauseffekt in der Atmosphäre erzeugt.

Die Planetenoberfläche absorbiert zunächst erst einmal die recht spärlich eintreffende Sonnenstrahlung und wandelt sie in Wärme um. Dadurch wird  die Atmosphäre von unten direkt erwärmt, aber die Planetenoberfläche gibt auch einen erheblichen Teil der empfangenen Wärme als Infrarotstrahlung ab (Bodenstrahlung). Aus dieser Infrarotstrahlung absorbiert das Treibhausgas Methan bestimmte Wellenlängen, welche bestimmten, Schwingungsmöglichkeiten des infrarotaktiven Methanmoleküls entsprechen. Das Molekül funktioniert damit so ähnlich wie eine Radioantenne, die mit ihrem Schwingkreis aus einem Wellensalat die richtigen,  jeweils eingestellten Radiosender herausfiltert. Die  empfangene Energie wird durch durch Stösse an noch nicht angeregte Nachbarmoleküle weitergegeben, so dass die  Atmosphäre insgesamt wärmer wird. Die angeregten Methanmoleküle entwickeln eine infrarote Eigenstrahlung mit den den entsprechenden Wellenlängen. Ein Teil davon erwärmt als infrarote Gegenstrahlung die Planetenoberfläche, die somit etwas von ihrer verlorenen Wärme zurückerhält.

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Das 5-atomige tetraederförmige Methan hat zahlreiche Eigenschwingungsmöglichkeiten und absorbiert daher auch bei vielen Wellenlängen im Infraroten. Das mit CRIRES aufgenommene Spektrum von Pluto (schwarze Kurve) stimmt mit den Modellannahmen (rote Kurve) gut überein. Quellen: http://osulibrary.oregonstate.edu/ und http://www.planetary.org/blog/ (verändert)

Doch warum ist dann die Planetenoberfläche trotzdem so kalt? Auch das hängt mit dem Methan zusammen, das an der Planetenoberfläche zunächst in gefrorener Form vorliegt. Durch die Sonne und die infrarote Gegenstrahlung wird es dann aber soweit erwärmt, dass es sublimiert, also direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht. Dabei wird der Planetenoberfläche viel Energie entzogen (Sublimationskälte).

Den Wissenschaftlern um Lellouch bestimmten ausserdem Plutos Durchmesser und die Mächtigkeit seiner Atmosphäre. Wegen seiner grossen Entfernung zur Erde ist das Abbild Plutos in Teleskopen viel zu klein, um damit genau seine Grösse direkt  zu vermessen. Es ist jedoch auf indirektem Wege möglich, indem man sich Sternbedeckungen zunutze macht, wo der Planet,  von der Erde aus gesehen, vor einem Hintergrundstern vorbeizieht und ihn vorübergehend verdeckt. Wurde zuvor die Bahngeschwindigkeit des Planeten bestimmt,  kann anhand der gemessenen Sternbedeckungszeit auch leicht der Planetendurchmesser berechnet werden. Verfügt  der  Planet jedoch über eine Atmosphäre, so wird die Angelegenheit ein wenig komplizierter, denn das Sternenlicht wird schon abgeschwächt bevor der Planet selbst sich vor den Stern schiebt. Ja mehr noch, die Atmosphäre lenkt das Sternenlicht durch Lichtbrechung  ab, wodurch die Zeitmessung der Sternbedeckung noch zusätzlich verfälscht wird. All das erschwert natürlich die Bestimmung des Planetendurchmessers, erlaubt aber andererseits auch eine Abschätzung der Mächtigkeit der Atmosphäre, wenn es gelingt bei der Messung der Sternbedeckung die Effekte des Planeten selbst von den Effekten  seiner Atmosphäre zu trennen. Genau das scheint den Wissenschaftlern an der Europäischen Südsternwarte gelungen zu sein. Nach ihren neuesten Messungen soll der Durchmesser Plutos zwischen
2338 to 2,344 km liegen und seine Atmosphäre eine Mächtigkeit zwischen 17 und 24 km haben. Eine bisher noch nicht gekannte Genauigkeit!

Im Jahre 2015 wird die amerikanische Raumsonde New Horizon den Pluto erreichen, um erstmals den Zwergplaneten aus der Nähe zu fotografieren und direkte Messungen vor Ort durchzuführen.

Jens Christian Heuer

Quellen:  http://www.planetary.org/blog/article/00001860/
und http://fr.arxiv.org/abs/0901.4882 (Originalarbeit von E. Lellouch, B. Sicardy, C. de Bergh, H.-U. Käufl, S. Kassi und A. Campargue)

Written by jenschristianheuer

März 26, 2009 at 12:53 am

Veröffentlicht in Klimaforschung, Wetterwelten

Extremwetterkongress 2009

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In der Seestadt Bremerhaven hat am 19. Februar 2009 der 4.Extremwetterkongress begonnen. Veranstaltungsort ist das noch im Bau befindliche Klimahaus nahe dem Stadtzentrum am Alten Hafen. Auf dem Extremwetterkongress informieren Wissenschaftler die Öffentlichkeit über die neuesten Forschungsergebnisse aus dem Bereich Wetter und Klima. Daneben gibt es noch eine Ausstellung mit zahlreichen Messeständen, wo sich Wetterdienste, Firmen und andere mit dem Thema Wetter und Klima befasste Organisationen präsentieren können. Dort bieten sich auch viele Gelegenheiten zu netten Begegnungen und anregenden Gedankenaustausch unter den zahlreichen Wetter- und Klimainteressierten.

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Vortragsraum im Forum des Klimahauses Quelle: WetterJournal

Alle 3 Veranstaltungstage bieten ein umfangreiches Vortragsprogramm. Über eine kleine Auswahl der aus meiner Sicht interessantesten Vorträge, (soweit ich Gelegenheit hatte sie zu besuchen) möchte ich hier zusammenfassend berichten:  

Die Bedeutung der Ozeane für das Klima und bei der Enstehung extremer Wetterphänomene Referent: Prof. Dr. Mojib Latif

Die globale Erwärmung schreitet voran. Innerhalb der letzten 100 Jahre ist es weltweit gesehen um 0,7°C wärmer geworden. Doch die Kurve der globalen Durchschnittstemperatur zeigt über die Jahre gesehen keine konstante Zunahme, sondern deutliche Schwankungen, die auf natürliche Ursachen zurückgehen.

Vorübergehend wird es  sogar immer wieder einmal zwischendurch kälter, doch auf längere Sicht weist der Trend eindeutig nach oben. Dabei ist die Erwärmung in höheren Breiten eindeutig ausgeprägter als in niedrigen Breiten. Denn mit dem Abschmelzen des arktischen Meereises wird die darunter liegende dunkle Wasseroberfläche frei, welche die Sonnenstrahlung wesentlich besser absorbiert, wodurch sich die weitere Erwärmung beschleunigt und noch mehr Eis schmilzt usw. (positive Eis-Albedo-Rückkopplung).

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Die globale Durchschnittstemperatur nimmt nicht überall gleichmässig zu. Auf kurze Sicht gesehen kann es global gesehen sogar vorübergehend kälter werden. Auf lange Sicht gesehen steigt die globale Durchschnittstemperatur jedoch trotz einiger natürlicher Schwankungen immer weiter an. Quelle: http://data.giss.nasa.gov/gistemp/2008/

Die natürlichen Schwankungen der globalen Durchschnittstemperatur gehen vor allem auf Veränderungen bei den Meeresströmungen zurück. Neben dem ENSO Phänomen (Zeitskala einige Jahre), das auf einer Instabilität der Passatwinde im Pazifik beruht, ist es die veränderliche Stärke des Golfstromes (Zeitskala einige Jahrzehnte!), die einen erheblichen Einfluss auf die globale Durchschnittstemperatur ausübt. Dabei wird der Nordatlantik wärmer und der Südatlantik kälter oder genau umgekehrt.

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ENSO: Sehr starke Passatwinde treiben das warme pazifische Oberflächenwasser westwärts, wodurch an den Westküsten Nord- und Südamerikas kaltes, nährstoffreiches Tiefenwasser hervorquillt und der Pazifik in weiten Bereichen kühler wird (La Nina). Sinkt aufgrund  veränderter Meeresströmungen der Druckgradient zwischen Subtropenhochs und dem äquatorialen Wärmetief der Innertropischen Konvergenzzone (ITCZ) im Westpazifik, so werden die Passate schwächer. Dann  strömt das im Westpazifik aufgestaute warme Oberflächenwasser nach Osten zurück, wodurch die Wasseroberfläche des Pazifik grossflächig wärmer wird (El Nino). Quelle: http://www.soest.hawaii.edu/MET/Enso/

Insgesamt gesehen schwankt die Globaltemperatur um bis zu 0,24°C (auf der Nordhalbkugel allein sogar um 0,39°C!). Ein verstärkter Golfstrom ist für etwa 1/5 der beobachteten globalen Erwärmung verantwortlich. Der Hauptanteil geht also eindeutig auf die Treibhausgasemissionen des Menschen zurück.

Latif beschrieb dann noch einmal kurz die langfristig schwerwiegenden Folgen des globalen Klimawandels: Meeresspiegelanstieg durch (teilweises)Abschmelzen des Grönlandeises (bei vollständigem Abschmelzen ca. 7 m Meeresspiegelanstieg), Zunahme von Extremwetterereignissen (Dürre, Starkregen usw.), Destabilisierung der Methanhydrate an den Kontinentalabhängen mit massiver Freisetzung von Methangas (und dementsprechend verstärktem Treibhauseffekt), aber auch Erwärmung und Versauerung der Ozeane, wodurch diese irgendwann als Kohlenstoffsenke ausfallen werden (geringere Löslichkeit von CO2 in warmem Wasser, Zerstörung der Kalkskelette zahlreicher Algenarten, die Photosynthese betreiben und dafür CO2 binden).

Eine Reduktion von Treibhausgasen  kann nur durch internationale Zusammenarbeit gelingen, genauso wie es sie zurzeit bei der Bekämpfung der Weltwirtschaftskrise schon gibt. Bei der Frage, was zu tun sei, dürfe es keine Denktabus geben meinte Latif. Er sei recht optimistisch, das der Menschheit eine Lösung des Klimaproblems gelingen werde.

Zum Schluss wurde noch kurz diskutiert. Auf meine Frage , ob nicht auch die Sonne ein massgeblicher Einflussfaktor auf das globale Klima sei und somit vielleicht auch mitverantwortlich für die leichte Abkühlung der letzten Jahre (seit 2003 ist die Zahl der Sonnenflecken, ein Mass für die Sonnenaktivität deutlich zurückgegangen und seit ein paar Monaten erscheinen praktisch keine mehr!) antwortete Latif, die veränderliche Sonne habe im Vergleich zu den Treibhausgasen nur eine äusserst geringe Wirkung auf das globale Klima.

Eine erstaunliche Aussage, brachte doch z.B. das Maunder-Minimum (mit einer äusserst geringen Sonnenfleckenzahl!) in den Jahren 1645-1715 immerhin eine „Kleine Eiszeit“ zustande, wodurch sich damals die allgemeinen Lebensbedingungen dramatisch verschlechterten!

Klimaforschung und Öffentlichkeit   Referent: Prof. Dr. Hans von Storch

Klimawandel ist ein gesellschaftliches Konstrukt, da niemand den Klimawandel, welcher sich im Laufe von Jahrzehnten und Jahrhunderten abspielt, direkt erfahren kann. Dieses Konstrukt hat 2 Seiten:

Eine wissenschaftliche Seite mit einer objektiven Analyse von Beobachtungen (und Daten) und ihrer Interpretation durch Theorien, aber auch eine kulturelle Seite, welche durch öffentlichen Medien (Presse, Rundfunkt, Fernsehen, Internet) beherrscht und vermittelt wird.

Dabei ist die kulturelle Seite oft wirkmächtiger: Wo die Wissenschaft von einem menschengemachten Klimawandel spricht, der durch eigene Anstrengungen (Reduktion der Treibhausgasemissionen) in einem gewissen Ausmass abgemildert werden, aber nicht vermieden werden kann, ist in den Medien einfach nur von der Klimakatastrophe die Rede. Wo die Wissenschaft schlicht und einfach feststellt, dass der Klimawandel uns bisher, entgegen der ursprünglichen Annahme,  keine stärkeren Stürme beschert hat, wird genau dies in der Öffentlichkeit immer wieder verbreitet und auch geglaubt!

Das Problem ist nicht die Uninformiertheit der Öffentlichkeit, sondern die Tatsache, dass die Wissenschaft auf dem „Markt der Erklärungen“ immer wieder mit vorwissenschaftlichen und tradierten Interpretationsmustern konfrontiert wird. So erscheint vielen die Klimakatastrophe als Bestrafung für einen zu anspruchsvollen („sündhaften“) Lebenswandel! Wissenschaftliche Fakten haben da oft keine Chance.

Das gegenwärtige Klima ändert sich eindeutig aufgrund des vermehrten Eintrages von Treibhausgasen in die Atmosphäre durch den Menschen. Der Klimawandel ist zuerst anhand der weltweit ansteigenden Temperaturen feststellbar, wird sich in diesem Jahrhundert aber verstärkt durch Veränderungen im Wasserkreislauf (verstärkte Dürreperioden einerseits,vermehrter Starkregen andererseits) bemerkbar machen. Der Klimawandel beeinflusst tiefgreifend die Gesellschaft und die Ökosysteme.

Der Mensch hat grundsätzlich 2 Möglichkeiten zu reagieren:

1. Vermeidungsstrategie; also alle nur denkbaren Anstrengungen (Reduktion der Treibhausgasemissionen durch effizientere Energienutzung, Nutzung nichtfossiler Energiequellen usw.) unternehmen, um den Klimawandel zu abzumildern oder im günstigsten Falle ganz zu stoppen.

2. Anpassungsstrategie; also Anstrengungen unternehmen, um die negativen Auswirkungen des Klimawandels zu begrenzen (z.B. Deichausbau bei drohendem Meeresspiegelanstieg).

Am Besten erscheint ein Mix beider Strategien: Eine Vermeidungsstrategie, soweit wirtschaftlich und politisch vertretbar; darüber hinaus aber Anpassung an den an sich unvermeidbaren Klimawandel! Ansonsten drohen wesentlich akutere Probleme (Armut, Hunger), als der zukünftige Klimawandel aus dem Blick zu geraten. Während man sich z.B. um die Sturmflutopfer (Meeresspiegelanstieg) von morgen sorgt, werden die von heute aber vergessen (Überschwemmungen in Bangladesh)!

All diese Fragen gehören auch in den Aufgabenbereich der sogenannten Klimabüros, auf die von Storch dann noch zum Ende seines Vortrages näher einging. Sie sollen die Kommunikation zwischen Wissenschaft und Öffentlichkeit in Sachen Klimawandel verbessern und die politische Entscheidungsfindung auch und gerade auf regionaler Ebene erleichtern.

Grünland? Referent: Dr.-Ing.Hans Oerter

Grönland gehört zur Arktis und ist die grösste Insel der Erde. Der heutige offizielle Name der Insel ist „Kalaallit Nunaat“, was soviel heisst wie „Land der Menschen“. Ein trügerischer Name, sind doch rund  4/5  der Insel mit Eis bedeckt und daher praktisch unbewohnt. Trotzdem ist die Fläche der eisfreien Regionen (ausschliesslich an den Küsten) immer noch deutlich grösser als die Fläche der Bundesrepublik Deutschland.

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Grönland, die „grüne“ Insel  Quelle: Vortrag Dr. Hans Oerter, AWI

Das Inlandeis bildet sich durch Schneefall, der sich unter dem zunehmenden Druck neu hinzu komender Schichten in Gletscher verwandelt. Die mittlere Mächtigkeit des Eises liegt bei 1680 m, erreicht im Landesinneren aber bis zu 3080 m. Würde das Grönlandeis komplett abschmelzen, so würde das auf einen globalen Meeresspiegelanstieg von 7,3 m hinauslaufen!

Das Inlandeis wird in den sogenannten Akkumulationszonen durch die jährlichen Schneefälle laufend ergänzt. In den Ablationszonen hingegen geht ständig Eis entweder durch Kalben der Gletscher (Eisabbbruch ins Meer) oder durch Abschmelzprozesse an der Eisoberfläche verloren (blaue Schmelzwasserseen im Sommer, die das Sonnenlicht gut absorbieren und dadurch den Abschmelzprozess wiederum beschleunigen).

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Vorgänge am grönlandischen Eisschild. Quelle: Vortrag Dr. Hans Oerter, AWI

Aus diesen beiden Vorgängen ergibt sich die Massenbilanz des grönländischen Eisschildes. Die heutige Massenbilanz ist negativ, obwohl die Akkumulation infolge verstärkter Niederschläge (Schnee) aufgrund höherer Lufttemperaturen und damit auch höherer Luftfeuchtigkeit zugenommen hat. Die Ablation hat jedoch infolge der höheren Temperaturen und der dadurch verstärkten Abschmelzprozesse noch weitaus mehr zugenommen. Ausserdem wurde eine Zunahme der Fliessgeschwindigkeit (Schmierfilm aus Schmelzwasser unterhalb der Gletscher!) bei einigen Gletschern festgestellt, so dass auch mehr Eis zum Meer hin abbricht. Mit Hilfe von Satelliten kann die Eisoberfläche zu verschiedenen Zeitpunkten genau vermessen und so die Massenbilanz des Grönlandeises bestimmt werden.

Der extreme Eisrückgang 2007 und 2008 Referent: Prof.Dr.Rüdiger Gerdes

Die vom arktischen Meereis bedeckte Fläche (aber auch die Dicke des noch vorhandenen Meereises!) ist seit Ende der siebziger Jahre des 20. Jahrhunderts bis Mitte des ersten  Jahrzehnts im 21. Jahrhundert kontinuierlich zurückgegangen.

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Kontinuierlicher Rückgang des arktischen Meereises über mehr als 25 Jahre infolge der globalen Erwärmung. Quelle: NASA

Doch im Sommer 2007 schwand das arktische Meereis abrupt in nie gekanntem Ausmass.  Während in das Meereis zuvor um durchschnittlich 11% pro Jahrzehnt zurückgewichen war, waren es nun 30%(!) im Vergleich zum September (stets der Monat mit der geringsten Eisbedeckung)des Vorjahres! Normaler weise folgt auf ein Jahr mit geringer eines mit deutlich höherer Eisbedeckung, denn der offene nicht mehr vom Eis isolierte Ozean kühlt im Winter besonders schnell aus. Aber diesmal hatte die Eisfläche im September des Folgejahres 2008 nur unwesentlich zugenommen.

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Abnorm wenig arktisches Meereis in zwei aufeinanderfolgenden Jahren! Quelle: Prof. Dr. Rüdiger Gerdes, AWI und http://nsidc.org/

Dieser dramatische Rückgang ist mit den in der Arktis infolge der Eis-Albedo-Rückkopplung überproportional ansteigenden Temperaturen allein nicht zu erklären. Hauptverantwortlich ist vielmehr eine in beiden Jahren auftretende Anomalie in der Luftzirkulation über der Nordhalbkugel:

Über Kanada etablierte sich im Sommer für längere Zeit ein Hoch, während sich gleichzeitig über Sibirien ein beständiges Tief herausbildete. Beide Druckgebilde lenkten sehr viel warme Luft in die Arktis, wodurch die Temperaturen stark anstiegen. Das Hoch sorgte ausserdem für einen Wind, der das Meereis aus der Arktis nach Süden trieb. Erst durch diese Zirkulationsanomalie konnte sich der Temperaturanstieg in der Arktis in diesen beiden Jahren so dramatisch auswirken.

Die entscheidende Frage ist, ob das Klimasystem in der Arktis schon einen Kipp-Punkt erreicht hat, wo ein sich selbst verstärkender Prozess (Eis-Albedo-Rückkopplung) zum unaufhaltsamen und entgültigen Verlust des Meereises führt, oder ob das System sich das System „erholt“, so dass der Meereisschwund und noch einmal zur alten Trendlinie zurückkehrt.

In der anschliessenden Diskussion äusserte ich den Verdacht das die anormale Luftdruckverteilung (Zirkulationsanomalie) in zwei aufeinander folgenden Jahren vielleicht selbst eine Folge des Klimawandels sein könne und möglicherweise auf eine grundlegende Veränderung im arktischenKlimasystem hinweisen könne. Der Referent meinte, dies sei durchaus möglich, genauere Untersuchungen dazu gäbe es aber bisher nicht.

Wetterlagen im Klimawandel Referent Dr.Wolfgang Fricke, Meteorologisches Observatorium Hohenpeissenberg

Ändert sich das Klima, so sollte sich eigentlich auch die relative Häufigkeit der Grosswetterlagen verändern. Jede Grosswetterlage entspricht einem bestimmten vorherrschenden Muster der Luftdruckverteilung und Luftzirkulation in einer grösseren Region.

Um die Frage nach einer Veränderung bei den Grosswetterlagen zu beantworten, wurde eine Auswertung der Wetterdaten von 1881 bis 2001 vorgenommen, um zu sehen, wie oft in diesem Zeitraum 30 bestimmte, wohldefinierte Grosswetterlagen in Mitteleuropa auftraten.

Die Analyse ergab eine deutliche Zunahme von Westlagen im Winter. Bei dieser zonalen (entlang der Breitengrade)Luftzirkulation verlaufen die Höhenströmung und damit auch die Zugbahnen der wetterbestimmenden dynamischen Tiefdruckgebiete von West nach Ost. Mit diesen gelangt milde und feuchte Atlantikluft nach Mitteleuropa. Dagegen sind meridionale (entlang der Längengrade) Hochdrucklagen und Nordlagen im Winter seltener geworden. Bei den Hochdrucklagen liegt ein Hochkeil oder eine Hochdruckbrücke über Mitteleuropa. Der sich im Gegenuhrzeigersinn (auf der Nordhalbkugel!) drehende dynamische Hochdruckwirbel führt kalte Schneeluft aus Osteuropa heran. Bei den Nordlagen lenken ein Hochdruckwirbel über dem östlichen Nordatlantik oder Westeuropa und ein sich im Gegenuhrzeigersinn (auf der Nordhalbkugel!) drehender Tiefdruckwirbel gemeinsam polare Kaltluft nach Mitteleuropa. Hochdruck- und Nordlagen sind die idealen Wetterlagen für ein frostiges und trockenes Winterwetter.

Im Sommer kommen dagegen meridionale Zirkulationsmuster häufiger vor. Einen besonders deutlichen Trend gibt es bei Hochdrucklagen und Troglagen über Mitteleuropa. Ein ausgeprägtes Hochdruckgebiet über Mitteleuropa führt durch die im Hochdruckwirbel absinkenden und sich dabei erwärmenden Luftmassen zur Auflösung der meisten Wolken. Ausserdem  blockiert  das Hoch die westöstliche Höhenströmung mit ihren wandernden dynamischen Tiefdruckgebieten. In Einflussbereich des Hochs  ist das Wetter deshalb heiss und trocken. Bei den Troglagen liegt ein Höhentrog über Mittel-  oder Westeuropa. Mit der Höhenströmung ziehen die Tiefdruckgebiete über das Mittelmeer, um dann wieder nach Mittel- oder Osteuropa zu einzuschwenken. Da die Tiefs über dem Mittelmeer viel Feuchtigkeit und kraftspendende latente Wärme aufnehmen konnten bringen sie  Unwetter und Starkregen.

Die das Wetter in Mitteleuropa bestimmenden Großwetterlagen verändern sich immer schneller. Im Vergleich der Daten aus den vergangenen 120 Jahren ist die Veränderung im jetzigen Jahrzehnt besonders stark ausgeprägt. 

Auch die Eigenschaften der einzelnen Grosswetterlagen haben sich verändert. Im Einflussbereich der Hochdruckgebiete haben die durchschnittlichen Temperaturen deutlich zugenommen, während Tiefdruckgebiete heutzutage für deutlich niedrigere Temperaturen sorgen als früher.

Die wahrscheinlichste Ursache für all diese Veränderungen ist der vom Menschen durch vermehrte Treibhausgasemissionen verursachte Klimawandel. Allerdings besteht die entfernte Möglichkeit, dass es einen natürlichen, Jahrhunderte währenden Zyklus gibt, von dem die gewonnenen  Wetterdaten nur einen kleinen Teil erfassen. Konkrete Hinweise auf einen solchen Zyklus  gibt es aber keine.

Nach Ende des Vortrages unterbreitete ich dem Referenten noch eine eigene Erklärung für den Trend zu niedrigeren Temperaturen in Tiefdruckgebieten: Durch die globale Erwärmung erhöht sich die Wachstumsrate der Wassertropfen in den (Quell)Wolken der Tiefdruckgebiete, so dass mehr Regen fällt. Dadurch gelangt aber auch weniger Feuchigkeit in (grosse) Höhen, wo sich Eiswolken (Cirren) bilden können. Infolgedessen nimmt der relative Abteil der  tiefen Wasserwolken zu den hohen Eiswolken zu. Beide Wolkenarten unterscheiden sich in ihrer Wirkung auf die Temperatur. Die relativ niedrigen Wasserwolken reflektieren das Sonnenlicht fast vollständig und wirken daher abkühlend. Hohe Eiswolken lassen jedoch einerseits das meiste Sonnenlicht hindurch, absorbieren aber andererseits sehr effektiv die vom Erdboden ausgehende Infrarotstrahlung, um dann einen beachtlichen Anteil als infrarote Gegenstrahlung wieder zurückzuschicken. Sie wirken daher insgesamt erwärmend. 

Die Erklärungen zu den Grosswetterlagen stammen nicht vom Referenten, sondern wurden von mir zum besseren Verständnis hinzugefügt!

Wenn Sonnenstürme unsere Stromversorgung lahmlegen (Wie anfällig sind wir gegenüber Weltraumwetter?) Referent Prof.Dr.Rainer Hippler

Die Sonne, ein durchschnittlicher gelber Zwergstern unserer Milchstrasse hat einen Durchmesser von 1,39 Millionen km. Sie besteht aus einem hochkomprimierten, elektrisch leitenden Plasma (ionisierte Materie), das sich zu 73,5 % aus Wasserstoff, zu 25% aus Helium und zu 1,5% aus anderen chemischen Elementen („Metalle“) zusammensetzt. Im Kern der Sonne (Durchmesser etwa 300.000 km) herrschen bei extremen Druckverhältnissen (der Kern macht 50% der Sonnenmasse aus!)Temperaturen von über 15 Millionen Grad Kelvin. Hier wird durch die Fusion von Wasserstoff- zu  Heliumkernen (Kernfusion) die Energie der Sonne erzeugt. Durch Strahlungtransport gelangt die Energie durch weiter aussen liegende Schichten der Sonne (Strahlungszone), um dann schliesslich die etwa 70.000 km unter der Sonnenoberfläche beginnende sogenannte Konvektionszone von unten aufzuheizen, innerhalb  der hochgradig erhitzte Gasblasen an die Oberfläche steigen. Das Brodeln dieser „aufkochenden“ Konvektionsschicht ist als Granulation der Sonnenoberfläche mit einem Teleskop (Sonnenfilter!) gut erkennbar. So gelangt die Energie an die Sonnenoberfläche, die extrem hell leuchtende Photosphäre, welche die gesamte Sonnenenergie im sichtbaren und unsichtvbaren Wellenspektrum abstrahlt. Über der Photosphäre liegt als weitere, allerdings schon weitaus weniger dichte Schicht noch die Chromosphäre, die „Atmosphäre der Sonne. Die Chromosphäre wird durch die Photosphäre vollkommem überstrahlt, macht sich aber bei Sonnenfinsternissen als rote Leuchterscheinung bemerkbar. 

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Aufbau der Sonne: 1= Sonnenkern mit Fusionsreaktor, 2=Strahlungszone, 3=Konvektionszone, 4=Photosphäre, 5=Chromosphäre, 6=Sonnenkorona, 7=Sonnenflecken, 8=Granulen, 9=Protuberanz (entlang einer magnetischen Feldlinienschleife) Quelle: Wikipedia

Die Sonne verfügt über ein starkes Magnetfeld (Dynamo-Effekt. Die magnetischen Feldlinien und das elektrisch leitende Sonnenplasma sind eng aneinander gekoppelt. Einerseits bestimmen die magnetischen Feldlinien die Bewegung  des Plasmas, andererseits nimmt dieses auch die Feldlinien bei seiner Bewegung mit. Infolge der differentiellen Eigenrotation der Sonne (vom Äquator zu den Polen abnehmende Rotationsgeschwindigkeit) werden die anfangs senkrecht verlaufenden Magnetfeldlinien unterschiedlich schnell mitgenommen und wickeln sich dadurch spiralförmig um die Sonne. Hinzu kommt noch eine Extra-Verdrillung durch die Konvektion des Sonnenplasmas. Geraten die magnetischen Feldlinien eng aneinander, so stossen sie sich  heftig voneinander ab und können die Sonnenoberfläche schleifenförmig durchbrechen. Der Energienachschub durch die von unten aufsteigenden Gasblasen wird blockiert, die betroffene Region kühlt ab und wird als dunkler Sonnenfleck sichtbar. Entlang der Feldlinienschleifen über den Sonnenflecken sammeln sich heisse, ionisierte Gasmassen (ruhende Protuberanzen). Schliesslich reissen die Schleifen und die Gasmassen werden als eruptive Protuberanzen von der Sonne weggeschleudert (Coronal Mass Ejection CME, Sonnensturm).

Das Auftauchen der Sonnenflecken unterliegt einem 11- jährigen Zyklus (Schwabe-Zyklus). Mit zunehmender Aufwickelung der magnetischen Feldlinien um die Sonne erscheinen immer mehr Sonnenflecken bis ein Fleckenmaximum erreicht ist. Durch die immer stärkere Wechselwirkung der Feldlinien untereinander nimmt schwächt sich das Magnetfeld der Sonne jedoch ab, so dass die Anzahl der Sonnenflecken wieder zurückgeht. Im Minimum polt sich das Magnetfeld der Sonne um und wird dann wieder stärker. Der nächste Sonnenfleckenzyklus beginnt, allerdings mit entgegengesetzter Polarität der Sonnenflecken. Dem 11jährigen Schwabe-Zyklus liegt also ein doppelt so langer Magnetfeldzyklus zugrunde.

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Sonnenfleckenzyklen: Das obere Schmetterlingsdiagramm zeigt die räumliche Verteilung und Ausdehnung der Sonnenflecken. Diese erscheinen zu Beginn eines Zyklus in Höhe der 40. Breitengrade. Später verlagern sich die Sonnenflecken-Entstehungsgebiete in Richtung Äquator. Die untere Abbildung zeigt die Anzahl der Sonnenflecken über die Zeit. Quelle: NASA

Obwohl die Sonnenflecken im Vergleich zur übrigen Sonnenoberfläche kühler sind, geht ein Sonnenfleckenmaximum mit einem Aktivitäts- und Strahlungsmaximum der Sonne einher und nicht umgekehrt, wie man auf den ersten Blick erwarten könnte. Der Grund: Bei einem Aktivitätsmaximum ist die Konvektion entsprechend stark und damit auch die Verdrillung der Magnetfeldschleifen, was automatisch auch zu mehr Sonnenflecken führt. Das Strahlungsdefizit innerhalb der dunklen Sonnenflecken (Umbra) wird dann durch erhöhte Abstrahlung von der umgebenden Sonnenoberfläche (Periumbra) überkompensiert.

Im Rahmen der Sonnenfleckenzyklen schwankt die Gesamtstrahlung der Sonne nur wenig, der kurzwellige Anteil (UV-Strahlung) und der elektrisch geladenene Teilchenstrom schwanken dagegen umso mehr.

Im Sonnenmaximum kommt es besonders häufig zu heftigen Eruptionen in Form von Coronal Mass Ejections (CME, s.o.) bzw. Solar Flares. Wenn der dabei abgegebene intensive, elektrisch geladene  Teilchenstrom als Sonnensturm auf die Erde prallt, so kommt es zu erheblichen Störungen in den satellitengestützten Kommunikations- und Navigationssystemen, auch wenn das irdische Magnetfeld den Aufprall deutlich abmildert. Dieser geht mit dem vermehrten Auftauchen von Polarlichtern einher. In der Erdatmosphäre entstehen geomagnetische Stürme, die über elektromagnetische Induktion (von elektrischen Strömen)  oft zu Stromausfällen und zu einer erhöhten Korrosion von Öl- und Gas-Pipelines führen können.

Klimawandel: Was gibt es Neues seit dem Weltklimabericht 2007? Referent:Prof.Dr. Stefan Rahmstorf 

Der Anstieg der Treibhausgase in der Erdatmosphäre beschleunigt sich und liegt schon jetzt im oberen Bereich der Prognosen des IPCC. Lag die Zunahme von CO2 in den Jahren 1970-1979 noch bei 1,3 ppm (parts per million) pro Jahr, so waren es von 1980-1989 bereits 1,6 ppm, von 1990-1999 1,8 ppm und von 2000 – 2006 schon 2,0 ppm. Dann ging es noch steiler bergauf. Im Jahre 2007 waren es 2,2 ppm und 2008 2,3 ppm!

Mit einem Anteil von 385 ppm  liegt die CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre heute um 38% über dem vorindustriellen Wert. Aus der Untersuchung von Eisbohrkernen im Rahmen des EPICA-Projekts (European Project for Ice Coring in Antarctica) in der Antarktis wissen wir, dass es seit mindestens 850.000 Jahren nicht so viel CO2 in der Erdatmosphäre gab wie heute.

Dasselbe gilt auch für die globale Durchschnittstemperatur. Auch hier liegt der beobachtete globale Temperaturanstieg der vergangenen Jahre im oberen Bereich der IPCC-Prognosen. Besonders betroffen ist die Arktis. wo die Temperaturen bedingt durch die Eis-Albedo-Rückkopplung  weit überdurchschnittlich zunehmen. Immerhin ist es hier schon um 6°C wärmer geworden, in manchen Regionen sind es sogar 12°C!

Im Jahr 2007 schmolz das arktische Eis auf ein absolutes und so nicht vorhergesehenes Rekordminimum und erholte sich auch im Folgejahr kaum. Bei einem Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur um mehr als 2°C, könnte der gesamte grönländische Eisschild verschwinden, denn von einem bestimmten kritischen Punkt an ist die Eisschmelze nicht mehr zu stoppen, weil Eis durch beschleunigtes Abrutschen in Richtung Meer in immer tiefere und wärmere Luftschichten gelangt. Damit könnte der Meeresspiegel innerhalb von Jahrhunderten um 7m ansteigen.

Der Meeresspiegel steigt aber auch so schon seit Jahrzehnten (um 50%!) schneller als von den Modellen des Weltklimarates (IPCC) vorhergesagt. Hauptsächlich verantwortlich dafür ist die thermische Ausdehnung des Ozeanwassers, daneben aber auch das Abschmelzen des Inlandeises (Gletscher, Eisschilde).

Die  Delta-Kommission der hölländischen Regierung rechnet in ihrem Report mit einen Meeresspiegelanstieg von bis zu 1,10 m bis zum Jahr 2100 und auf einen Anstieg von 3,50 m bis 2200. Die Deltawerke (niederländisch: Deltawerken) sind ein Schutzsystem gegen Hochwasser und Sturmfluten in den Niederlanden.

Auch extreme Wetterereignisse wie Dürreperioden, Hitzewellen oder tropische Wirbelstürme treten heute häufiger und mit grösseren Folgeschäden auf als früher. Die Zahl und Schwere der tropischen Wirbelstürme hängt von der Oberfächentemperatur der Ozeane ab.

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Kippelemente („tipping points“) im Klimasystem Quelle: http://www.pnas.org/

Es besteht die grosse Gefahr das die Belastung des Klimasystems eine kritische Grenze überschreitet, wodurch bestimmte wichtige Prozesse im Gesamtgefüge „kippen“ könnten. Beispiele sind der Verlust des arktischen meereises, das Abschmelzen des grönländischen Eisschildes, eine Unstetigkeit der Monsune, eine grossflächige Versteppung des Amazonas-Regenwaldes, das Auftauen des Permafrostbodens mit Freisetzung grosser mengen an Treibhausgasen (CO2, CH4) oder die Schwächung des Nordatlantikstromes.

Unterschiedliche Regionen, Länder und Bevölkerungsgruppen sind unterschiedlich schwer von den negativen Folgen des menschengemachten Klimawandels betroffen. Gerade die ärmsten Länder, die am wenigsten zum Klimawandel beigetragen haben, leiden häufig überdurchschnittlich stark an den Folgen und sind gleichzeitig am wenigsten in der Lage, sich davor zu schützen.

Die Folgen des Klimawandels werden noch lange anhalten. Selbst wenn der Anstieg der Treibhausgase binnen kürzester Frist gestoppt werden könnte, würde der Anstieg der globalen Duchschnittstemperatur und vor allem der Meeresspiegelanstieg wegen der Trägheit des Klimasystems noch über Jahrhunderte bis Jahrtausende weitergehen, um sich dann auf einem hohen Niveau zu stabilisieren.

Jens Christian Heuer

Written by jenschristianheuer

Februar 26, 2009 at 12:40 am

Veröffentlicht in Klimaforschung, Klimawandel

Sonnenflecken und Hurrikane

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Die Anzahl der Sonnenflecken hat einen deutlich nachweisbaren Einfluss auf die Häufigkeit und Intensität von tropischen Wirbelstürmen (Hurrikanen) im Atlantik. Das ergaben umfangreiche statistische Untersuchungen von Hurrikan-Daten der letzten 100 Jahre und des Sonnenfleckenzyklus durch den Klimaforscher James Brian Elsner an der Florida State University (http://mailer.fsu.edu/~jelsner/www/).

 

 

 

Anzahl der Sonnenflecken in den letzten 400 Jahren. Das Maunder-Minimum brachte die  „Kleine Eiszeit“, die für Europa sehr gut dokumentiert ist. Quelle: Robert A. Rohde

 

Dabei zeigten sich im West- und Ostatlantik vollkommen gegensätzliche Zusammenhänge:

 

Im Westatlantik führen mehr Sonnenflecken zu weniger (und schwächeren) tropischen Wirbelstürmen, im Ostatlantik nimmt ihre Anzahl (und Stärke) hingegen zu.

 

Für diese scheinbar widersprüchlichen Befunde, bietet Elsner eine einleuchtende Erklärung an:

 

Mehr Sonnenflecken zeigen eine erhöhte Sonnenaktivität an und damit gelangt auch mehr ultraviolette Strahlung (UV) zur Erde. In Abhängigkeit von den natürlichen Schwankungen der Sonnenaktivität kann sich die Stärke der UV-Strahlung um bis zu 10% ändern. Die UV-Strahlung erwärmt wiederum die Stratosphäre, denn diese enthält reichlich Ozon, das die für das irdische Leben gefährlichen Anteile dieser Strahlung absorbiert. Auch die direkt unter der Stratosphäre liegende obere Troposphäre wird mit erwärmt. Dadurch sinkt aber der für die Entwicklung tropischer Wirbelstürme entscheidende vertikale Temperaturgradient (Temperaturgefälle).

 

Tropische Wirbelstürme entstehen normalerweise nur über offenem  und mindestens 26°C warmem  Wasser, wenn die Luft darüber kalt genug ist. Je wärmer das Meerwasser ist, je mehr Wasser also verdunstet, umso mehr Energie steht dem Wirbelsturm zur Verfügung: Die über dem Wasser erwärmte, feuchte Luft wird gehoben und kühlt dabei ab. Auslösendes Moment ist dabei eine Divergenz („Luftloch“) innerhalb der Höhenwinde. Die abkühlende Luft kann immer weniger Feuchtigkeit aufnehmen, so daß Wolkenbildung einsetzt. Dabei wird fortlaufend die für die Verdunstung des Wassers zuvor verbrauchte Energie als Kondensationswärme (latente Wärme) wieder frei. Das wiederum verstärkt den Auftrieb der Luft, die solange weiter aufsteigt,wie sie  eine noch höhere Temperatur als die Umgebungsluft hat. Ein hoher vertikaler Temperaturgradient (Temperaturgefälle) ist als Antrieb für den sich selbst verstärkenden Prozeß  der Wolkenbildung und damit letztendlich auch für die Entstehung des tropischen Wirbelsturms entscheidend! Wichtig ist, daß immer genug latente Wärme durch Wasserverdunstung nachgeliefert wird. Es bilden sich gewaltige Wolkentürme die bis in die obere Troposphäre reichen, ja sogar in die Stratosphäre durchbrechen können. Die aufsteigende Luft wird durch den Einfluss der Erdrotation abgelenkt, und es entsteht ein Wirbel, der ein sich verstärkendes Tiefdruckgebiet bildet, das immer mehr feuchtwarme Luft von allen Seiten ansaugt (bodennahe Konvergenz). Die Drehbewegung wird immer schneller, angetrieben durch die latente Wärme. Ein tropischer Wirbelsturm funktioniert dabei wie eine gigantische Kühlmaschine, die Wärme von der Wasseroberfläche in große Höhen transportiert, wo sie als Infrarotstrahlung in den Weltraum abgegeben wird. Die Drehbewegung wird innerhalb des tropischen Wirbelsturms zum Zentrum hin immer schneller. Die Zentrifugalkräfte werden oft so groß, daß sich im Zentrum ein  beinahe windstilles, wolkenarmes Auge bildet, in dessen Außenrand (Eyewall), der Auftrieb der feuchtwarmen Luftmassen besonders groß ist. Vom Auge wird aus der Höhe Luft angesaugt, die sich auf ihrem Weg nach unten immer mehr erwärmt. Wolken lösen sich dabei auf. Das Zentrum eines tropischen Wirbelsturms ist also immer warm und oft auch wolkenfrei! Tropische Wirbelstürme bewegen sich mit der jeweils vorherrschenden Luftströmung. Quelle: NOAA

 

Im Ostatlantik sind die Temperaturen des Oberflächenwassers im Durchschnitt niedriger als im Westatlantik, weil die Nordostpassate vor der afrikanischen Westküste kaltes Tiefenwasser emporquellen lassen. Sie reichen daher oft nicht aus, um die Entstehung eines tropischen Wirbelsturms zu ermöglichen. Die Temperatur des Oberflächenwassers ist hier also ein limitierender (begrenzender) Faktor für tropische Wirbelstürme. Eine leichte Erhöhung der Sonneneinstrahlung genügt dann oft schon, und das Oberflächenwasser erfährt den entscheidenden Temperaturanstieg für mehr Wirbelstürme.

 

Im Westatlantik sind die Temperaturen des Oberflächenwassers hingegen (fast) immer ausreichend hoch. Der vertikale Temperaturgradient wird somit zum allein limitierenden Faktor für tropischen Wirbelstürme.

Die Untersuchung von Elsner wirft ein völlig neues Licht auf die Debatte darüber, ob eine globale Erwärmung durch Treibhausgasen zu mehr tropischen Wirbelstürmen und Hurrikans führt oder nicht. Die Rolle der Sonne wurde bisher dabei wohl etwas unterschätzt!

Noch ein paar weitergehende spekulative Überlegungen zum Schluß: Wenn der von Elsner postulierte Mechanismus einer Erwärmung der Stratosphäre und oberen Troposphäre durch mehr UV-Strahlung tatsächlich funktioniert (wofür es auch schon konkrete Hinweise gibt), dann liegt es für mich nahe, auch einmal dem möglichen Einfluß der Sonnenaktivität auf die Nordatlantische Oszillation (NAO-Index) nachzugehen, also dem Einfluß der Sonne auf die Häufigkeit und Stärke außertropischer Sturmtiefs.

Eine erhöhte Sonneneinstrahlung würde sich wegen des steileren Einfallwinkels vor allem in niedrigen Breiten (Tropen, Subtropen) bemerkbar machen. Der Temperaturgradient (Temperaturgegensatz) zwischen Warmluft und polarer Kaltluft an der Polarfront würde in der Stratosphäre und oberen Troposphäre  zunehmen. Weil dieser Temperaturgradient wiederum den Jetstream antreibt, könnte das die Westdrift verstärken, so daß auch mehr Sturmtiefs entstehen, welche dann West- und Mitteleuropa erreichem und mildes, feuchtes uns abwechslungsreiches Wetter bringen. Die Mittelmeerregion bliebe dagegen trocken. Gleichzeitig würde der starke Jetstream die polare Kaltluft gut einschliessen und Kaltluftausbrüche in Richtung Süden verhindern. Die Winter würden dann insgesamt gesehen milder. Der Index der Nordatlantischen Oszillation wäre also positiv (NAO +).

 

Bei verringerter Sonnenaktivität würde sich das aber total ändern. Durch den dann verminderten Temperaturgradienten an der Polarfront würde der Jetstream schwächer und darum auch stärker mäandern. Immer wieder käme es dann zu massiven Kaltluftausbrüchen in Richtung Süden. Die Westdrift wäre zudem geschwächt und deshalb würden weniger Sturmtiefs West- und Mitteleuropa erreichen, um dort für mildes Wetter zu sorgen. Blockierende Hochs würden desöfteren Sturmtiefs in den Mittelmeerraum umlenken, wo es dann endlich mehr Regen gäbe. Der Index der Nordatlantischen Oszillation wäre also negativ (NAO -).

 

 

 

NAO + (links): Der Polarwirbel ist aufgrund eines hohen Temperaturgradienten zwischen Warmluft und polarer Kaltluft in der Stratosphäre (bzw. wegen einer besonders kalten Stratosphäre über dem Nordpol) sehr stark und treibt den Jetstream an. In einer entsprechend starken Westdrift gelangen dann zahlreiche Sturmtiefs (welche sich aufgrund von Divergenzen, also „Luftlöchern“ in der turbulenten Höhenströmung des Jetstreams bilden) nach Nord-, West- und Mitteleuropa, um unter ihren Zugbahnen für feuchtes, mildes, aber auch wechselhaftes Wetter zu sorgen. Im Mittelmeerraum kommen aber nur wenige Sturmtiefs an; daher bleibt es trocken. Sehr oft entwickeln sich ein Islandtief, und ein Azorenhoch zwischen denen ein hoher Druckgradient (Druckgefälle) besteht. Die beiden Druckgebilde verstärken dann ihrerseits wieder den Jetstream, indem sie vermehrt Warmluft und polare Kaltluft an der Polarfront einspeisen und so den Temperaturgradienten, der ja den Jetstream antreibt noch weiter erhöhen. Kaltluftausbrüche in Richtung Süden sind eher selten, weil der starke, nur wenig mäandernde Jetstream die polare Kaltluft gut einschliesst. Starke Passatwinde lassen kaltes Tiefenwasser an der westafrikanischen Küste emporquellen. Wegen des dadurch kühleren Oberflächenwassers entstehen weniger tropische Wirbelstürme im Ostatlantik.

NAO – (rechts): Der relativ schwache, stark mäandernde Jetstream lässt immer wieder Kaltlufteinbrüche in den Süden zu. Bei schwachen Islandtief und Azorenhoch und einer ebenfalls schwachen Westdrift erreichen nur wenige Sturmtiefs West-, Mittel- und Nordeuropa.  Dafür werden einige von ihnen aufgrund der (wegen des stark mäandernden Jetstreams) häufiger vorkommenden blockierenden Hochdrucklagen in den Mittelmeerraum umgelenkt, wo es dadurch häufiger regnet. Schwächere Passatwinde begünstigen tropische Wirbelstürme, aufgrund der dann höherer Oberflächenwassertemperaturen im Atlantik. Quelle: http://www.washington.edu/

Sollte sich ein Einfluß der Sonnenaktivität auf die Nordatlantische Oszillation nachweisen lassen, so müsste die Rolle der Sonne bei der globalen Erwärmung der letzten Jahrzehnte – die besonders auf der Nordhalbkugel stattfand – im Vergleich zu den Treibhausgasen vollkommen neu bewertet werden. Zu denken gibt auch die sich andeutende leichte globale Abkühlung in den letzten Jahren: Zunächst wurde es nur auf der Südhalbkugel kühler, während auf der Nordhalbkugel die Temperaturen weiter deutlich anstiegen. Seit einem Jahr hat jedoch der leichte Abkühlungstrend auch die Nordhalbkugel erreicht.

 

 

 

 

Die globale Abkühlung wird sich anscheinend im Jahre 2008  gegenüber dem Vorjahr deutlich beschleunigen. Die globalen Temperaturen sind aber immer noch (verglichen mit der Referenzperiode 1961-1990)  überdurchschnittlich hoch. Quelle: http://hadobs.metoffice.com/hadcrut3/

 

Im Winter 2007/2008 gab es extreme Kaltlufteinbrüche in Nordamerika, Südosteuropa und in Asien. Der Sommer 2008 kam, verglichen mit den Jahren davor, eher kühl daher, und auch die Anzahl der tropischen Wirbelstürme (Hurrikane) im Westatlantik erscheint in dieser Saison tendenziell rekordverdächtig. All das könnte schon mit der in letzter Zeit sehr geringen Sonnenaktivität zusammenhängen:

 

 

 

Die Anzahl der Sonnenflecken ist seit 2003 deutlich zurückgegangen. Quelle: NOAA

Jens Christian Heuer

 

Quelle: http://mailer.fsu.edu/~jelsner/PDF/Research/ElsnerJagger2008.pdf

Written by jenschristianheuer

Oktober 10, 2008 at 8:00 pm

Veröffentlicht in Klimadebatte, Klimaforschung

Ein Großversuch mit dem Klima – Der Extrem-Winter 1939/40 und die Klimaforschung (von Dr. Arnd Bernaerts)

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Zum Thema: Plötzlich kam es zum kältesten Winter in Europa seit über 100 Jahre. Dabei waren seit dem 19. Jahrhundert die Winter immer milderer ausgefallen. „Umso erstaunlicher war das Auftreten der Serie von drei schweren Wintern nacheinander 1939/40, 1940/41, 1941/42, die nicht ein langsames Abklingen, sondern eine Zäsur der bisherigen Entwicklung anzudeuten scheinen, entgegen der Erhaltungstendenz der Zirkulation und der Temperaturabweichung“ stellte der Meteorologe M. Rodewald schon 1948 fest. Aber weder er noch die Klimawissenschaft gingen auf Ursachensuche. Dazu soll der Artikel einen Beitrag leisten.

Abschnitt A – Warum sind sechs Monate eines einzelnen Winters so wichtig?

Selbst als die Wissenschaften für Wetter und Klima schon über viele Jahrzehnt bestand, maß sie den Meeren nicht die Bedeutung bei, die ihnen gebührte. Wenigstens im Jahr 1939 hätten sie wissen müssen, dass das Klima durchs Wasser bestimmt wird. Schon J.W. v. Goethe (1749-1832) brachte es auf den Punkt: „Alles ist aus dem Wasser entsprungen! Alles wird durch das Wasser erhalten! Ozean, gönn‘ uns dein ewiges Walten!“ (Faust II, ThaIes, 2. Akt) Mit so einem Klimaverständnis hätte man die aufziehenden politischen Turbulenzen in 1939 wenigstens abschwächen können mit Warnungen vor einem Klimawandel. Doch davon verstand die Meteorologie damals nicht viel und sagte nichts.

Seit gut 20 Jahren fühlt sich die Wissenschaft berufen, apokalyptische Szenarien zum Klimawandel zu entwickeln und die Politik zu kostspieligen Programmen und Steuern zu veranlassen. Sie tun es ohne Rücksicht auf Ereignisse, die ihre Väter und Großväter noch selbst erlebt haben. Die zogen 1939 in einen Weltkrieg, und nur vier Monate später brach das Klima ein. In Nordeuropa fielen die Temperaturen auf ein Niveau, wie es selbst für die Kleine Eiszeit extrem gewesen wäre. So niedrige Temperaturen hatte es seit über 100 Jahren nicht gegeben. Die Temperaturen lagen um 5-10 Grad unter dem langjährigen Durchschnitt. Obwohl das noch nicht einmal 69 Jahre her ist, ist der Extremwinter 1939/40 ein unerforschtes Ereignis. Auch die beiden folgenden Winter 1940/41 und 1941/42 brachen nicht nur viele Kälterekorde in Nordeuropa, sondern läuteten obendrein eine merkliche Abkühlung der nördlichen Hemisphäre über drei Dekaden ein. Im Jahr 1948 beschrieb das der deutsche Meteorologe M. Rodewald so:

 „(Es wird… gezeigt)… – eine ‚säkulare Wärmewelle‘ hat den größten Teil der Erde erfasst. Diese äußert sich bei uns besonders in einer Milderung der Winter, die, schon seit dem vorigen Jahrhundert im Gange, von 1900 bis 1939 immer ausgeprägter wurde. Umso erstaunlicher ist das Auftreten der Serie von drei schweren Wintern nacheinander 1939/40, 1940/41, 1941/42, die nicht ein langsames Abklingen, sondern eine Zäsur der bisherigen Entwicklung anzudeuten scheinen, entgegen der Erhaltungstendenz der Zirkulation und der Temperaturabweichung.“ (M. Rodewald, 1948, „Das Zustandekommen der strengen europäischen Winter“, in: Annalen der Meteorologie, Heft 4/5, S. 97)

Wer meint vom Klimawandel etwas zu verstehen, muss diese Ereignisse auch erklären können. Wer diese Ereignisse erklären kann, wird erkennen, dass die zentrale Rolle in allen Klimafragen bei den Meeren liegt.

Was war passiert. Im Sommer 1939 sprachen alle vom Krieg, und kurz darauf nahm der Zweite Weltkrieg seinen Anfang. Polen wurde binnen drei Wochen niedergebrannt. Beiderseits des Rheins waren umgehend drei Millionen Soldaten in Stellung gegangen und mehrere Kriegsmarinen wurden „auf die Meere losgelassen“. (Abb. 1)

Zu Tausenden kreuzten sie Tag und Nacht durch die Nord- und Ostsee, mit Kampfauftrag, zur Überwachung, zur Ausbildung. Riesige Wasserflächen wurden umgewühlt mit schnell spürbaren Konsequenzen. Noch vor Jahresende neigte das Wetter zu Extremen, die dann im Januar und Februar 1940 zu Rekord Winterbedingungen führten. Hätte man das voraussehen können und die Politiker warnen müssen? Eigentlich schon, wenn man den Einfluss der Meere auf das Wetter und Klima genügend berücksichtigt. Doch davon war die Meteorologie damals noch weit entfernt und tat daher nichts, um einen riesigen „Feldversuch“ durch kreuzende und kämpfende Kriegschiffe zu verhindern. Selbst heute ist der Extremwinter 1939/40 ein weitgehend unerforschtes Ereignis, obwohl grade dieser Winter für die Erforschung des Einflusses des Menschen auf das Klima herausragend geeignet wäre. Man muss nur den Zustand der Meere verändern und schon wirkt sich das nachhaltig auf das Wetter und Klima aus.

Schon der Zeitpunkt für den Start des „Feldversuches“ war aus zwei Gründen gut „gewählt“:

ERSTENS: Das Winterhalbjahr ist wegen des erheblich verringerten Einflusses der Sonne in der Region Mitteleuropa bis zum Nordpol für einen Versuch in Klimasachen besonders gut geeignet. Nördlich des 50. Breitengrades (Englischer Kanal, Frankfurt, Prag) spielt der überragende Klimafaktor Sonne für mehrere Monate eine stark verminderte Rolle. Ende August, Anfang September haben Nord- und Ostsee ein Maximum an Wärme gespeichert. (Abb. 2)

Diese geben sie über die Herbst und Wintersaison an die Atmosphäre ab. Nordeuropa profitiert davon enorm. Neben dem Einfluss des Golfstroms vor den Westküsten von England und Norwegen ist es die von Nord- und Ostsee freigesetzte Wärme, die Nordeuropa ein mildes Winterklima bescheren, solange es nicht zur Vereisung dieser Meere kommt. In diesem Szenario wird plötzlich eine ungewohnte Komponente ins Spiel gebracht, die wie ein heftig gerührter Löffel im heißen Kaffe wirkt. Je mehr gerührt wird, desto schneller kühlt der Kaffee ab. Eine glatte See gibt wenig Wärme ab. Erst mit steigender Windgeschwindigkeit und Höhe der Wellen nimmt auch die Wärmeabgabe zu. Da sind fahrende und kämpfende Kriegschiffe effektiver, da sie zu allen Zeiten eines Seeeinsatzes die Meere ‚aufmischen‘, gleichviel ob dies während der vielen windfreien Zeiten, bei geringen oder hohen Windstärken geschieht. Schlachtschiffe hatten damals einen Tiefgang von bis zu 10 Metern und konnten mit 60 km/h die See durchpflügen. Um bis in solche Tiefen zu wirken, muss schon ein recht kräftiger Wind wehen. Wärme, die diese Meere erst einmal verloren haben, wird über viele Monate nicht ersetzt. Je weniger Wärme die Meere an die Atmosphäre abgeben können, desto tiefer liegen die Lufttemperaturen in der betroffenen Region. Diesen Verlauf über den Winter 1939/40 darzustellen wird das Hauptanliegen der nachfolgenden Ausführungen sein. (Abschnitt C, Kalte Meere – Kaltes Wetter)

ZWEITENS: Aber auch die häufig aufgestellte Behauptung, dass eine erhöhte Konzentration von Aerosolen, insbesondere von Sulfat-Aerosolen die Abkühlung verursacht hätten, ist für die sonnenarmen Wintersaison in der nördlichen Hemisphäre grundsätzlich und insbesondere für einen Extremwinter wie den von 1939/40 unerheblich. Eine Klimabeeinflussung kann dadurch entstehen, so die weit verbreitete These, wenn mehr Aerosole mehr Sonnenlicht zurück in den Weltraum reflektieren oder wenn mehr Aerosole zu einer erhöhten Wolkenbildung beitragen und dadurch weniger Sonnenenergie die Eroberfläche erreicht. Das mag über die Sommermonate eine Wirkung auf die Temperaturen haben, doch in den sonnenarmen Wintermonaten, werden die Aerosole, wenn überhaupt, nur von sehr untergeordneten Einfluss sein (Eine neuere Studie begründet die Erwärmung seit 1980 mit verbesserter Luftreinhaltung: „The cleaner air has fewer small particles known as aerosols, which tend to block sunlight from reaching the Earth’s surface. A reduction in aerosols leads to an effect known as „solar brightening,“ which increases surface warming“; Ruckstuhl, C., et al. (2008), Aerosol and cloud effects on solar brightening and the recent rapid warming, Geophys. Res.Lett., 35, L12708, doi:10.1029/2008GL034228). Man kann daher mit Sicherheit ausschließen, dass der Winter 1939/40 durch direkte Strahlungsschwankungen der Sonne oder die vermehrte Rückstrahlung von Sonnenstrahlen durch vermehrte industrielle Aerosole bewirkt wurde. Doch Vorsicht! Eine dramatische Erhöhung von Aerosolen durch kriegerische Ereignisse kann über verstärkte Wolkenbildung auch zu mehr Regen führen, was wiederum der Atmosphäre Feuchtigkeit entzieht, bzw. diese trockner macht. Trockene Luft verstärkt den Hochdruckeinfluss. Je trockner die Luft, desto leichter kann sich polare Kaltluft ausbreiten. Die Ereignisse im Herbst 1939 haben vermutlich einen erheblichen Einfluss auf die Niederschläge in Mitteleuropa gehabt und dadurch den Seekriegeffekt verstärkt. Dazu später mehr. (Abschnitt B, Der Grosse Regen)

Die herausragende Bedeutung für die Klimageschichte des Kriegswinters 1939/40 haben daher nicht die Sonne, industrielle Aerosole oder Treibhausgase, sondern es ist die rasante Wirkung, die ein plötzlicher Eingriff des Menschen auf die Meere hatte. Diese wirkten dann auf das Wetter und das Klima. Die Geschichte des Seekriegeffekts auf das Klima, die möglicherweise den Zeitraum von 1939 bis ca. 1970 umfasst, ist ausführlich anderweitig dargestellt worden, so dass eine Beschränkung auf den ersten Kriegwinter 1939/40 angezeigt ist. Immerhin weißt dieser Winter gegenüber späteren Kriegswintern die Besonderheit auf, dass der Eingriff des Menschen plötzlich in den natürlichen Ablauf der Jahressaison eingriff, während in den folgenden Jahren die Wetterstatistik durch „unnatürliche“ Eingriffe nicht mehr den „natürlichen“ Ablauf darstellte.

Apropos Statistik, ein wichtiger Hinweis: Ein Nachweis der vorzeitigen Auskühlung von Nord- und Ostsee durch den Seekriegeffekt lässt sich nicht über die Messung von Seewassertemperaturen führen. Das Beobachtungsnetz, das man dafür bräuchte gab es damals nicht und gibt es bis heute nicht. Man kann daher nur von den gemessenen Lufttemperaturen auf den Temperaturzustand der Meere schließen. Auch der Verlauf und Umfang von Seevereisung ist neben den Lufttemperaturen ein wichtiger Indikator, und beide erreichten so extreme Werte, das deren Ursache einer überzeugenden Erklärung bedarf.

Abschnitt B – Der Große Regen im Herbst 1939

Was ‚Großer Regen‘ politisch bedeuten kann, bekam Adolf Hitler alsbald zu spüren. Bereits Anfang Oktober hatte Hitler den Plan „Gelb“ für einen Überfall auf Frankreich noch im Herbst 1939 entwickeln lassen. Doch die Regenmengen die in Westeuropa niederprasselten, waren gewaltig. Im November stand fest, dass ein Angriff im Schlamm stecken bleiben würde. Der Angriff wurde um 9 Monate verschoben. Hatte Hitlers Kriegsmaschinerie zu Lande, zu Wasser und in der Luft, diese Niederschläge verursacht? Statistisch kann man die Lage so darstellen: Kaum hatte der Krieg begonnen, als es in Westeuropa, von Basel, über Paris, Amsterdam bis London drei lange Monate wie aus Kübeln regnete. (Abb. 3)

Nämlich: 200 Prozent über dem Durchschnitt im September, 300% im Oktober und wiederum 200% im November. Auch in einigen Regionen West-, Mittel- und Süddeutschland betrug die gemessene Regenmenge das Doppelte, in manchen Fällen sogar das Dreieinhalbfache: zum Beispiel Augsburg 366, Nördlingen 362, Kaiserslautern 336, Würzburg 316 Prozent. Auch im Südosten von England fiel im Oktober die dreifache der üblichen Regenmenge. In Greenwich hatte es das nur 1888 und 1840 gegeben. Dies traf auch für den Camden Square in London zu, wo es 50 Stunden länger regnete als im statistischen Durchschnitt. In Freiburg im Breisgau regnete es im Oktober an 30 von 31 Tagen, andere Orte nahe der kampfbereiten Maginot/Westwall-Linie hatten 24 Regentage. (Ausführlich dazu: Krieg Verändert Klima, S. 68ff).

Um diese Regenmengen zu produzieren und in Westeuropa niedergehen zu lassen, müssen zwei Faktoren mitgewirkt haben:
1. Schwere Kampfhandlungen in Polen und entlang der Frontlinien am Rhein mit zig-tausend Geschützen, Flugzeugen, Panzern, und Bodentruppen, dürften riesige Mengen Aerosole freigesetzt haben, die als Kondensationskerne für viel Regen sorgen konnten.
2. Die Voraussetzung für genügend Nachschub von Luftfeuchtigkeit dürften die in Nord- und Ostsee kreuzenden und kämpfenden Kriegschiffe gesorgt haben.

Der Schlüssel für den Dauerregen liegt beim zweiten Faktor. Wo warme Luft aufsteigt, ist die Bildung von niedrigen Luftdruck begünstigt und Luft muss nachströmen. Auf eine extreme Anomalie des Luftdrucks im November 1939 weist schon M. Rodewald im Jahr 1948 hin, wonach sich eine Abweichung von – 17mb in dem Seeraum von der mittelnorwegischen Küste bis südwestlich der Färöer einstellte (M. Rodewald, 1948„Die barische Vorbereitung strenger und milder mitteleuropäischer Winter“, Annalen der Meteorologie, Heft 4/5, S. 99 (101). Noch erstaunlicher ist, was sich etwas weiter östlich über Skandinavien und Norddeutschland abspielte und viel feuchte Luft zum Rhein trieb (Dazu steht in der Witterungsübersicht der Seewarte (gez. Pflugbeil) vom 27 Oktober 1939: „Von diesem zusammenhängenden Niederschlagsfeld ist dasjenige bei Hamburg deutlich getrennt. Das letztere dürfte mit der durch Nordostwinde herangeführten Ostseeluft in Verbindung stehen, wobei für das Auffrischen dieser Winde vor allem der über Südskandinavien heranwandernde Druckwellenberg maßgeblich ist.“ (Abb. 4).

Im Gegensatz zu langfristigen Windstatistiken hatte sich der Wind plötzlich ‚gedreht‘ stellten die Meteorologen von der Seewarte in Hamburg (Begründet in der zweiten Hälfte der 19. Jh., war die Deutsche Seewarte ab 1919 dem Reichsverkehrsministerium unterstellt worden. Im Jahr 1934 wurde die Wetterdienstabteilung der Aufsicht des Reichsministers der Luftfahrt (unter dem Reichsminister Hermann Göring) zugeordnet, während die anderen Dienste bis Kriegsende von dem Oberkommando der Kriegsmarine wahrgenommen wurden. Nach 1945 gingen alle Aufgaben über an das DHI (1945-1990) und nach 1990 an das dem Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH). Für mehr Informationen siehe: Peter Ehlers, 1999, „Die Geschichte maritimer Dienste in Deutschland – Das BSH und seine Vorgänger“. http://www.bsh.de/de/Das_BSH/Organisation/Geschichte/Geschichte.pdf) Ende Oktober fest. Wo sonst der Wind im langjährigen Mittel zu 24% aus südwestlicher Richtung war, waren nun nur 6%, und aus dem Nord-Ost Quadraten kam statt 26% plötzlich der Wind zu 65% (Dazu steht im Witterungsbericht der Seewarte (gez. Pojadi (?)) vom 02 November: „An fast 2/3 aller Beobachtungstermine wurde in Hamburg Winde aus dem Quadraten N-E gemeldet (65%, davon 33% E-Windes), während im langjährigen Mittel die N-E Windes nur mit etwa einem Viertel (26%) aller Beobachtungen vertreten sind. Die sonst häufigste Windrichtung SW (24%) war diesmal nur in 9% aller Fälle zu beobachten. So zeigen schon diese Beobachtungen einer Station das, was die Wetterkarte für ein großes Gebiet erkennen lassen.“ ). Eine stark erhöhte Verdunstungsrate über Nord- und Ostsee und die gewaltigen Regenmengen über der Kriegsfront entlang des Rheins können starke Mitverursacher dieser Windwechsel gewesen sein. Die Extremsituation wird auch durch eine weitere Beobachtung im Jahr 1943 in England illustriert. (Abb. 5)

Über einen Beobachtungszeitraum von 155 Jahre (1788 -1942) war die vorherrschend Windrichtung im Winter in 134 Jahren aus dem Westen, nur in 21 Jahre kam der Wind aus dem Ost-Süd Quadraten und nur 1814, 1841 und im Winter 1939/40 aus dem Nordost Quadraten (Abb. 6).

Hinweis: Im Herbst 1939 wurde auch in China und der Äußeren Mongolei Krieg geführt. Nach schweren Regenfällen an der Ostküste der USA im September waren weite Gebiete der USA im Oktober und November fast ohne Regen. Dazu ausführlich in den: Referenz-Bücher und Websites.

Der Witterungsbericht der Seewarte vom 02 November 1939 wies bereits auf eine wichtige Wetteranomalie hin: „Es ist in den vorliegenden Berichten schon öfter drauf hingewiesen worden, dass in diesem Jahr die Westwinddrift der gemäßigten Breiten nur sehr schwach ausgeprägt ist und über Europa fast gänzlich fehlt“. Der Seekrieg in Nord- und Ostsee zeigte schon seine erste Wirkung, höhere Verdunstung und nachströmende kalte Luft aus nordöstlicher Richtung behinderten die Westwinddrift. Darüber hinaus wurde durch weiträumige Kriegsereignisse in Europa (und im Fernen Osten) die für einen Herbst übliche Luftfeuchtigkeit in der nördlichen Hemisphäre so nachhaltig verringert, dass es zu Störungen in der Zirkulation kam. Dies beschrieb der deutsche Meteorologe Richard Scherhag im Jahr 1951 wie folgt: „Ganz im Gegensatz zu dem Verhalten zum strengen Winter 1928/29 ……wurde der denkwürdige Winter 1939/40 durch eine allgemeine Zirkulationsstörung verursacht (Richard Scherhag, 1951, „Die große Zirkulationsstörung im Jahr 1940“; Annalen der Meteorologie, Heft 7-9, S. 321ff),“ , mit der abschließenden Bemerkung: „So fehlt dagegen noch eine plausible These für die Erklärung des großen Luftmassenzuflusses über der Arktis“ (Dito S. 328. Siehe auch Seite 325: „Die letzte Ursache, warum sich nun gerade zum Januar hin über dem gesamten Polargebiet ein derart extrem hoher Luftdruck ausbildete, sind uns jedoch noch immer verborgen“ ). In der Tat, die Erklärung fehlt bis heute, obwohl die Hauptursache dafür in einer kriegsbedingten Verringerung der Luftfeuchtigkeit in der nördlichen Hemisphäre zirkulierenden Luft liegen wird. Das bedingte nicht nur Zirkulationsstörungen, sondern ebnete auch den Weg dafür, dass sehr kalte arktische Luftmassen ohne Schwierigkeiten im Januar 1939/40 bis in die mittleren Breiten, in den USA, China und Mitteleuropa vorstoßen konnten. Doch während sich in den USA und China nur eine Kältewelle im Januar 1940 einstellte (siehe: Referenz- Bücher und Websites), wurde Nordeuropa im Februar von einer zweiten überrollt, wodurch der Winter 1939/40 zu dem kältesten seit über 100 Jahren wurde. Die Gründe dafür werden im folgenden Abschnitt aufgezeigt.

Abschnitt C, Kalte Randmeere – Kalte Winter

Zum Ablauf des Kriegwinters 1939/40 kann man mit zwei Fragen herangehen:
(1) Wann sind die Abweichungen von einem statistischen Mittel so gravierend, dass sich die Suche nach überzeugenden Erklärungen zwingend aufdrängt?
(2) Wie weit lässt sich aus dem Ablauf des Winters, z.B. Temperaturen und Seevereisung, ein Zusammenhang mit den Seekriegsaktivitäten herstellen?

Gemäß dieser Fragen erfolgt die weitere Darstellung.

(1) Wie gravierend waren die Abweichungen im Kriegswinter 1939/40 ?

Für die Bewertung der Abweichungen sollte unbedingt zwischen der ersten Kältewelle im Januar und der zweiten im Februar 1940 unterschieden werden, obwohl sie gemeinsame Ursache gehabt haben müssen. Denn während die Januarwelle weite Teile in die USA, China, Russland und Nordeuropa erfasste, betraf die zweite Welle im wesentlichen nur Nordeuropa. Um dies zu unterstreichen hier nochmals ein Auszug von Richard Scherhag (1951) : „Die im Januar 1940 auf der Nordhalbkugel beobachteten Temperatur-Anomalien sind aus den aufgetretenen Druckabweichungen leicht zu erklären. Mit der Ausweitung des sibirischen Hochs bis zur Arktis ist eine Verlagerung des asiatischen Kältepols nach Westrussland verknüpft, wobei längs einer vom nördlichen Ural bis nach dem Herzen Mitteleuropas reichende Achse die größten negativen Temperaturabweichungen um – 10º eintraten. Die zusätzliche östliche Strömungskomponente über dem atlantischen Raum gestattete zugleich den über dem Ozean erheblich erwärmten Luftmassen den Zutritt nach dem kanadischen Raum, wo im Bereich des dort sonst liegenden Kältepols eine ebenso große positive Temperaturabweichung die Folge war. Der amerikanische Kältepol war nach Süden verlagert, so dass die Vereinigten Staaten ebenso von einem äußert kaltem Januar betroffen wurden. Ostsibirien war dagegen ebenso wie Kanada erheblich zu warm, da durch das starke Polarhoch anscheinend auch den pazifischen Luftmassen häufig ein Vordringen weit nach Westen ermöglicht wurde.“ (Richard Scherhag, 1951, „Die große Zirkulationsstörung im Jahr 1940“; Annalen der Meteorologie, Heft 7-9, S. 327/8, siehe dazu die Scherhag Grafik: „Temperaturanomalie im Januar 1940, – Abb. 7 -, „Europa“, Temperaturen und Farben hinzugefügt).

 

Es wurde schon darauf hingewiesen, dass die Klimageschichte des Kriegswinters bereits im Herbst 1939 seinen Anfang nahm, illustriert durch die Beobachtung der Meteorologen von der Deutschen Seewarte am 02. November, dass die Westwinddrift über Europa fast gänzlich fehlte (s.o.). Großräumig deutete sich der heraufkommende Strengwinter bereits ab den ersten Dezembertagen an. Die ‚Neue Zürcher Zeitung‘ berichtete dazu am 14 Januar 1940 u.a. wie folgt: „Die strenge Kälte, die im Laufe dieser Woche ganz Europa überflutet hat, stellt keineswegs ein hereingebrochenes Phänomen dar, bildet vielmehr den Höhepunkt einer Entwicklung, deren Anfänge bis in die erste Dezemberwoche zurückgehen“. (siehe dazu auch die Wetterkarte vom 12. Dezember 1939, Abb. 5) Wie nachhaltig er sich bemerkbar machte, soll ein Beispiel aus Dresden illustrieren, wo es zu einem großen Schneefall vom 6. bis zum 8. Dezember kam, mit einer Schneetiefe von 25cm (entsprechend einer Schmelzwassermenge von 50 Liter pro qm) nach 36 Stunden ununterbrochener Schneefalldauer und einem Temperaturabfall auf minus 7º Celsius (W. Naegler, 1940, „Großer Schneefall und Schneebruch im Dezember 1939“, Zeitschrift für angewandte Meteorologie, 57. Jahrgang., Heft 1, S.30/31). Kurz darauf verzeichnete Dresden den kältesten Januar seit 112 Jahren (W. Naegler, 1940, „Der kälteste Januar seit mindestens 112 Jahren in Dresden“, Zeitschrift für angewandte Meteorologie, S. 91/92.), allerdings können es auch mehr Jahre sein, da die Dresdener Beobachtungsreihe erst im Jahre 1828 beginnt (Abb.8).

Besonders ausgeprägt war die Situation bereits in der zweiten Dezemberhälfte in Finnland das am 30. November von der Sowjetunion angegriffen worden war. Der ‚New York Times‘ Korrespondent James Aldridge berichtete am 25. Dezember 1939 „Der Dezember 1939 war extrem wechselhaft gewesen. Die erste Kältewelle kam zu Weihnachten. Dort wo Russen und Finnen bei minus 34.4 °C und schweren Schneestürmen gekämpft hatten, konnte ich kurz danach das Ausmaß des Winterkrieges selber in Augenschein nehmen. Es war der schrecklichste Anblick, den ich je gesehen hatte. Als wenn die Männer plötzlich zu Wachs gemacht worden wären, verharrten dort zwei- bis dreitausend russische Soldaten und einige Finnen wie steif gefroren in Kampfhaltung, manche stehend, mit einer Handgrate in der Hand, andere liegend – das Gewehr im Anschlag. Die Angst stand ihnen in den gefrorenen Gesichtern, ungläubiges Erstaunen und Horror vermittelnd.“ (verkürzte Wiedergabe). Der ‚Hamburger Anzeiger‘ berichtete am 22. Dezember, das die Temperaturen in Nordfinnland zwischen 30 und 36 Kälte lägen. Die Dezemberstatistik für Helsinki (Abb. 9) sieht zwar moderater aus, lässt aber den kommenden Absturz der Temperaturen erkennen.

 

Auch Norddeutschland wurde früh von kälteren Temperaturen betroffen. Die Abb. 10 weist aus, dass bereits vom 07. bis 23. Dezember eine erste Kältephase gab.

Der ‚Hamburger Anzeiger‘ berichtete, dass die Alster, wenn auch nur sehr dünn, zugefroren sei (20/12), forderte die Bevölkerung zur Beseitigung von Schnee und Glätte auf (22/12) und prahlte: ‚Nie wieder wird die Elbe zufrieren. Seit 1874/75 patrouillieren Eisbrecher, die die Fahrrinne freihalten“ (23-24/12), was sich binnen weniger Wochen als Makulatur erwies. Noch vor Jahresende startete die zweite Kältewelle, die dramatische Auswirkungen in ganz Europa zeigte, minus 48 in Nordeuropa, minus 32 in Bulgarien und minus 18 Grad in Spanien (siehe Abb 8). Das betraf selbst Großbritannien. Der Januar 1940 war der kälteste Monat seit 1895. Der Süden war erheblich härter betroffen, und es sei dort womöglich der kälteste Winter seit 100 Jahren gewesen, schrieb nur wenige Monate später der Chronist der Royal Met Society, H.C. Gunton (Gunton, H.C., 1941; ‘Report on the Phenological Observations in British Isles from Dec. 1939, to Nov. 1940’, in: Quarterly Journal of Royal Met. Soc. 1941, p.67f). Für das Kew Observatorium (nahe London) wurde berichtet, dass der Januar sogar der kälteste Monat seit 1791 mit den meisten Frosttagen gewesen sei. Auch für Greenwich ergaben die Daten die niedrigsten während der vergangenen 100 Jahre gemessenen Temperaturen. Darüber hinaus war der Januar sehr schneereich. Die Neue Zürcher Zeitung berichtete am 29. Januar 1940, dass nahe London die Themse das erste Mal seit 1814 wieder zugefroren sei. Gerade die Tatsache, dass Englands Südosten besonders von der Kälte betroffen war, ist ein starkes Indiz dafür, dass die hohe militärische Präsenz in der südlichen Nordsee, im Englischen Kanal und in der Irischen See dazu beigetragen hat.

Während der äußerste Westen von Europa von einer zweiten extremen Kältewelle verschont blieb, traf es Mittel- Nord- und Osteuropa noch ein zweites Mal mit aller Schärfe in der Februarmitte (Abb. 11).

Damit wurde es z.B. der kälteste Winter seit 110 Jahren für Berlin und Halle (Zeitraum Nov.-März). Auch für Dänemark war es der schwerste Winter seit 1860, so berichtete es die New York Times (NYT) bereits am 15. Februar 1940. Schon Ende Dezember 1939 waren Schneestürme über Dänemark hinweg gefegt (Frankfurter Zeitung, 29. Dezember). Auch Jütland war betroffen (Neue Zürcher Zeitung, 3. Januar 1940). Mitte Januar fielen die Temperaturen bis minus 26 Grad Celsius, was zusammen mit schwerem Schneefall den Verkehr in weiten Teilen des Landes zum Erliegen brachte (NYT, 18. Januar 1940). Mitte Februar fielen die Temperaturen abermals auf minus 25 Grad C ab (NYT, 14 Februar 1940), was an der Nähe von Dänemark zu den Seekriegsaktivitäten in Nord- und Ostsee gelegen haben kann. Die Bedeutung an diesen Wassern zu liegen wird eindringlich durch die Grafik von Königsberg demonstriert. (Abb. 12).

Von der langfristigen Statistik, wichen die Tiefsttemperaturen von dem Mittelwerten im Januar um ca. 11°‚ im Februar um ca. 15° und im März 1940 um ca. 5° C ab (siehe dazu Abb. 7).

In Hamburg lagen innerhalb von zwei Monaten die Tiefsttemperaturen vier Mal unter minus 20°C, am 13. und 14. Februar 1940 sogar unter -28 °C, die tiefsten je in Hamburg gemessenen Temperaturen (Abb. 13).

Warum gerade zu diesem Zeitpunkt in Hamburg? Dazu muss man sich nur vergegenwärtigen, dass die Deutsche Bucht von einer extrem hohen Anzahl von Kriegsschiffen befahren wurde, die Engländer mehrere Bombenangriffe flogen, englische U-Boote in die Bucht eindrangen und bekämpft wurden, und in den ersten drei Kriegsmonaten ein riesiges Seeminenfeld mit ca. 60’000 bis 100’000 Seeminen von Holland bis hoch zum Skagerrak gelegt worden war, von denen zig-tausend noch vor Jahresende explodierten. Das gleiche galt für die westliche und südliche Ostsee, die seit dem Überfall auf Polen extrem hohen Belastungen durch Seekriegs-, Trainings- und Überwachungsaktivitäten ausgesetzt wurde. Es sollte daher nicht verwundern, dass sich die größte Kältezone des Winters 1939/40 von Königsberg bis Amsterdam erstreckte und Hamburg quasi im Zentrum dieser Zone lag.

(2) Wie weit lässt sich ein Zusammenhang mit den Seekriegsaktivitäten herstellen?

Eigentlich sollte so eine Frage überflüssig sein, denn ‚jedes Kind‘ weiß, wenn man in der heißen Suppe herumrührt wird, steigt Dampf auf und sie kühlt schneller ab. Da eine solche Selbstverständlichkeit bisher noch nicht bis zur Klimawissenschaft durchgedrungen ist, soll die Analyse des ‚Feldversuchs‘ in Nord- und Ostsee durch Seekriegsaktivitäten seit September 1939 dafür Anhaltspunkte liefern. Dies kann hier nur in abgekürzter Form und nur bezogen auf den Winter 1939/40 geschehen. Wer diese Frage überzeugend beantwortet sehen möchte, muss sich auch den Verlauf der beiden folgenden Winter in Nordeuropa 1940/41 und 1941/42 anschauen (wie anderweitig geschehen; siehe: Referenz- Bücher und Websites), denn bis Anfang 1942 war es ein europäischer Seekrieg und wurde erst nach Pearl Harbour im Dezember 1941 ein globaler Krieg, der auf allen Meere ausgefochten wurde, was der Klimawirkung von Seekriegsaktivitäten eine ganz andere Dimension verlieh.

Ausfall der Westwinddrift über Europa, der Regen am Rhein, die Drehung der Winde
Das darauf bisher noch keine Antwort gefunden wurde ist mehr als verwunderlich. Der meteorologische Herbst 1939 ist hervorragend und vielfältig dokumentiert. Der Herbst war der Auftakt zu einer Klima-Zäsur, wie M. Rodewald es ausdrückte (s.o.), und verlief mit vielen ungewöhnlichen Aspekten, die auf eine maßgebliche Mitwirkung der Seekriegsaktivitäten in den sommer-warmen Gewässern der Nord- und Ostsee hindeuten (s.o.).

Zum Verlauf der Seevereisung in Nord- und Ostsee
(Mit Auszüge aus ‚Krieg verändert Klima‘, S. 71-76). Es wurde schon auf die herausragende Bedeutung dieser Gewässer für das Winterklima in Nordeuropa hingewiesen. Besonders die Ostsee, die durch eine hohe Gebirgskette vom Nordkap bis Oslo vom Nordatlantik abgeschirmt ist, trägt viel zu moderaten Wintern bis hoch nach Finnland bei. Zwischen Küsten- und Inlandstationen, von 100-200 km, beträgt die Temperaturdifferenz über den Winter mehrere Grade (s.o. Abb. 2). Vom August bis Dezember gibt die Mittlere Ostsee, von der Wärme, die sie bis zu einer Tiefe von ca. 30 Meter gespeichert hat, bis zu ca. 10 Grad ab, und dann von Januar bis März nochmals ca. 4 Grad. (Abb. 14).

Wird dieser statistische Ablauf durch hohe Seekriegsaktivitäten beeinflusst, kann man zwischen drei Phasen unterscheiden.
• Phase 1: Der Auskühlungsprozess wird zunächst erhöht, bzw. mehr Wärme und Luftfeuchtigkeit in die Atmosphäre transferiert (Spätherbst);
• Phase 2: Obwohl die Seeoberfläche schon soweit abgekühlt ist, dass es zur Vereisung kommen könnte, wird durch kreuzende Schiffe oder Kampfhandlungen wärmeres Tiefenwasser ‚hochgeschaufelt‘, die eine frühe Vereisung verhindert (Jahreswechsel);
• Phase 3: Die obere Seewasserschicht ist über 10 Meter und mehr stärker als gewöhnlich ausgekühlt, was zu einer sehr plötzlichen und schweren Seevereisung führt.

Nördliche Ostsee:
Die Ostsee entlang der Küsten von Finnland war seit 1883 nicht mehr so weitläufig und schwer zugefroren. Seit dem 30. November gab es in der Seeregion die schwersten kriegerischen Auseinandersetzungen, die je unter dem Polarkreis mitten im Winter stattfanden. Mitte Oktober 1939 frieren im nördlichen und mittleren Norrland (nördlichste Provinz in Schweden), wie auch im Nordwesten von Svealand (Mittelschweden), die ersten Seen und Flüsse zu, was sonst erst gegen Ende des Monats geschieht. Am 11. Dezember 1939 wird in Kalix und Oulu, den nördlichsten Häfen der Ostsee, die Schifffahrt wegen Vereisung eingestellt. In mehreren Häfen des Bottnischen Meerbusens wird ab 19. Dezember der Schiffsverkehr eingestellt – einige wenige können mit Eisbrecherunterstützung noch bis Anfang Januar angelaufen werden.
Bei Hanko, am Westausgang des Finnischen Meerbusens begann das Eis ab dem 27. Dezember zu wachsen. Eine geschlossene Eisdecke bildete sich ab 4. Januar. Sie hielt sich bis zum 7. Mai – fast zeitgleich mit Helsinki. Gleichwohl war der Finnische Meerbusen am 15. Januar 1940 noch bis Pellinki offen.
Auch der im Norden gelegene Bottnische Meerbusen war zu dieser Zeit in weiten Teilen noch offen. Dann allerdings wuchs die Eisdecke sehr schnell. Eine „Eisbrücke“ zwischen Turku und den schwedischen Åland Inseln, über einer maximalen Wassertiefe von 30 Metern, bildete sich am 6/7 Januar 1940, rund zweieinhalb Wochen früher als üblich. Die signifikanten Abweichungen von normalen Wetterverhältnissen in diesem Kriegswinter lassen keinen anderen Schluss zu, den Seekrieg als Hauptursache der Klima-Veränderung anzusehen. Auch der relativ lange eisfrei gebliebene Finnische Meerbusen – bedingt durch seekriegerische Aktivitäten – stützt diese These. Demgegenüber weist die Tatsache der frühen Entstehung der Eisverbindung zwischen Turku und Åland auf die frühzeitige Auskühlung des Seewassers hin, da an dieser flachen Stelle das Tiefenwasser fehlt.
Der schwedische Experte C. J. Östmann (Östman, C.J.; 1940; ‘Den svara isvintern 1939/40′, Statens Met-Hydro. Anst., Meddelanden Ser. Uppsatzer, No.33, Stockholm 1940, pp. 1-25) sagt zu die Eisbedingungen in schwedischen Gewässern im Winter 1939/40: „Die Eisstärke war im Allgemeinen größer als sonst. Im Bottnischen Meerbusen nur wenig, während das Eis in der südlichen Ostsee und an der schwedischen Westküste mit bis zu 60 Zentimetern Dicke die doppelte Stärke wie in normalen Wintern erreichte.“

Südliche Ostsee:
Das erste Eis in der südlichen Ostsee trat bereits Mitte Dezember auf. Diese Entwicklung ist nicht überraschend, wenn man die Aktionen der Seestreitkräfte einbezieht: Nachdem Deutschland Polen angegriffen hatte, beschossen sich Kriegsschiffe und Küsten-Batterien an vielen Stellen entlang der polnischen Küste. Die Deutschen verlegten eine Reihe von Minenfeldern südlich der dänischen Gewässer, aber auch Dänemark legte Seeminen aus. Deutsche, dänische und schwedische Kriegsschiffe patrouillierten intensiv in der südlichen Ostsee. Die deutsche Kriegsmarine trainierte Zehntausende ihrer zukünftigen Besatzungen, entwickelte und testete neue Schiffe und Waffen in diesem Seegebiet. Nach der Eroberung Polens setzte eine rege Nachschubtätigkeit von West nach Ost ein. Der Greifswalder Bodden, südöstlich von Rügen, begann am 18. Dezember zuzufrieren und taute erst am 4. April 1940 wieder auf. Das letzte Eis war erst am 11. April verschwunden.

Kattegatt:
Das erste Eis bildete sich Mitte Dezember und breitete sich schnell bis in die Schifffahrtswege aus. Bis zu 115 Eistage wurden registriert. Das letzte im Sund treibende Eis wurde am 19 April 1940 beobachtet. (Abb. 15, Sea Ice – 13 Feb 1940).

 

Durch den frühen Eintritt der Eisbildung wurde 1940 einer der schwersten Eiswinter überhaupt. Die Tiefsttemperaturen erreichten im Dezember minus 22.2, im Januar minus 24.3, im Februar minus 27.4°C und im März noch minus 22.0 Grad Celsius. Sonst fallen zum Beispiel die monatlichen Temperaturen in Kopenhagen selbst im Februar im Durchschnitt nicht unter null Grad. Um die Versorgung sicherzustellen, konnten Schiffe nur mit Hilfe von Eisbrechern in Konvois die zugefrorenen Fahrrinnen passieren.

Deutsche Bucht:
Auf der Elbe wurden bereits ab 16. Dezember 1939 die ersten Eisbrecher eingesetzt. Seit dem 8. Dezember waren die Temperaturen in Hamburg ständig im Minusbereich. Ab dem 26. Dezember nahm das Packeis noch weiter zu und hielt sich über 90 Tage – bis Mitte März 1940. (Abb. 16).

In der Deutschen Bucht wurde das erste Eis am 17. Dezember an der Eidermündung in Tönning registriert. Nur am nördlichsten Punkt Deutschlands – auf der Insel Sylt – trat die Vereisung erst zwei Wochen später ein. Ein deutlicher Hinweis auf tieferes Wasser – und damit auf die noch relativ warmen Wassermassen in der nördlichen Nordsee. Außerdem war die Marine in den flacheren Gewässern südlich von Tönning aktiver. Helgoland war ein zentraler Marinestützpunkt. Im südlichen Bereich (Borkum) hielt sich das Eis 60-70 Tage – bis Ende Februar. In der Elbmündung zählte man 102 Tage, in Tönning 100. Nördlich davon 60 Tage von Anfang Januar bis zum frühen März.

Abschnitt D – Schlusskommentar

Vom Anbeginn des 2. Weltkrieges am 1. September zeigte der lokale und großräumige Wetterverlauf vielfältige Besonderheiten auf, von denen hier nur einige aufgelistet werden konnten. In allen Fällen lässt sich ein direkter oder mittelbarer Zusammenhang mit den hohen Seekriegaktivitäten in der Nord- und Ostsee herstellen. Dabei ist die These von dem Seekriegeffekt nur eine Seite der Medaille. Die andere Seite der Medaille ist viel entscheidender und im Rahmen der laufenden Klimadiskussion schon dramatisch, wenn nicht sogar unverantwortlich zu nennen. Da macht das Klima eine scharfe Kehrtwendung im Winter 1993/40 und die Klimawissenschaft interessiert sich nicht dafür, weder unmittelbar nach dem Krieg noch ein halbes Jahrhundert später. Seit 20 Jahren spricht der IPCC über Klimawandel und hat keine Ahnung, was sich im Herbst und Winter 1939/40 abspielte, und ob dieser Auftakt mit der globalen Abkühlung von über 30 Jahren zusammenhängt. Dabei geht es nicht um irgend eine beliebige historische Untersuchung, sondern um das Erkennen, wie das Klima arbeitet, wie es sich plötzlich ändern kann und welche Ursachen dem zugrunde gelegen haben. Hat insbesondere der Mensch am Zustandekommen des strengstens Winters, über eine Zeitraum von mehr als 100 Jahren, einen kleinen oder sogar großen Beitrag geleistet?
Der Seekrieg im Herbst und Winter 1939/40 war ein riesiger Feldversuch mit nachweisbaren Wirkungen. Dies zu erkennen und daraus Schlussfolgerungen für die derzeit laufende Klimadiskussion zu ziehen, ist längst überfällig.

Dr. Arnd Bernaerts – durchlief die Ausbildung zum Nautiker und fuhr als Schiffskapitän bevor er als Jurist, Anwalt und internationaler Berater tätig wurde.

Referenz-Bücher und Websites (Auswahl):

Bücher in Deutschland bei: BoD, Books on Demand GmbH, Norderstedt bei Hamburg
http://www.bod.de/index.php?id=200

__“Krieg Verändert Klima, Der Seekrieg Effekt“, 2006, S. 153; ISBN 3-8334-6061-X
__“War Changes Climate, The Naval War Effect“, 2007, S. 221, ISBN 978-3-8334-9452-9

Buch in Kanada bei: Trafford Publishing, Victoria/Canada.
__“Climate Changes & Naval War – A Scientific Assessment -„, p. 325; 2005, ISBN 1-4120-4846-X

Website in Deutsch mit aktuellen und früheren Beiträgen:
http://www.ozeanklima.de/

Websiten in Englisch (Auswahl)
Zum Thema: http://www.seaclimate.com/  , http://www.warchangesclimate.com  ,
Aktuelle und frühere Beiträge: http://www.oceanclimate.de/

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

Written by jenschristianheuer

August 1, 2008 at 5:08 pm

Veröffentlicht in Klimaforschung, Klimawandel