Planetenwetter

Warum dieser Winter noch kalt werden kann

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Rolf H. Latusseck

Foto: Michael Hanschke / dpa-Zentralbild

Lange spekulierten Wissenschaftler, ob der elf Jahre andauernde Sonnenzyklus das Wetter beeinflusst. Jetzt wird diese Vermutung zur Gewissheit. Über dem Äquator weht im Moment Ostwind. Gleichzeitig ist die Sonnenaktivität sehr niedrig. Ergo stehen die Chancen gut, dass dieser Winter noch kalt wird.

Fast parallel mit Beginn des neuen Jahres registrierten amerikanische Astronomen auch den Eintritt der Sonne in ihren nächsten Fleckenzyklus. Am 3. Januar beobachteten sie den Sonnenfleck mit der Nummer 10 981 seit Beginn der Zählung am 5. Januar 1972. Es ist der erste Fleck des 24. Zyklus', dessen Aktivitätsmaximum 2011 oder 2012 erwartet wird. Damit erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass die nächsten Winter in Deutschland noch relativ milde bleiben. Eine Ausnahme ist allerdings der gegenwärtige Winter, ein deutlicher Kälteeinbruch im Februar erscheint nicht ausgeschlossen.

Entscheidend für die Definition eines neuen Sonnenfleckenzyklus' sind die magnetische Polarität der Flecken und ihre Position auf den Breitengraden der Sonne. Alle Flecken während eines Zyklus' besitzen dieselbe Polarität, sie repräsentieren entweder einen magnetischen Nordpol oder Südpol. Der am 3. Januar beobachtete Fleck war nun der erste, der eine andere Polarität trug als seine unmittelbaren Vorgänger. Außerdem treten die ersten Flecken weit vom Sonnenäquator entfernt auf, etwa am 30. Breitengrad. Bei Fleck 10 981 waren es 27 Grad Nord. Erst im weiteren Verlauf des Zyklus' erscheinen die Flecken näher am Äquator.

Aktivität der Sonne beeinflusst Wetter

Ob starke oder wie zurzeit noch geringe Fleckenaktivität, beide beeinflussen das Wetter auf der Erde, und zwar hauptsächlich in der Stratosphäre zwischen etwa 14 und 50 Kilometern Höhe. Aber auch das Wetter am Erdboden bleibt nicht unberührt. Gegenüber früher verbreiteter Skepsis glaubt heute die Mehrheit der Forscher, dass der Aktivitätszyklus der Sonne wirklich das Wetter auf der Erde beeinflusst.

Insbesondere zwei Parameter verändern sich im Laufe eines Fleckenzyklus'. Mit steigender Aktivität nehmen der sogenannte Sonnenwind, ein Partikelstrom aus geladenen Teilchen in Richtung Erde zu und die Gesamtstrahlung steigt. In der Stratosphäre steigt die UV-Strahlung, die wesentlich ist für die Bildung von Ozon, um etwa 10 Prozent an. Beide Einflüsse machen sich nur in höheren Atmosphärenschichten bemerkbar. Der Sonnenwind als Polarlicht und die Strahlung als Erwärmung. Allerdings wird der Effekt von vielen Forschern als so gering eingeschätzt, dass er kaum Auswirkungen auf das Wetter haben sollte.

Starker Polarwirbel bringt milden Winter

Dennoch üben die Aktivitätsschwankungen der Sonne einen Einfluss auf unser Wetter aus, aber der Effekt ist maskiert. Ein wichtiger Faktor des Wetters in der Stratosphäre ist ein um den Nordpol kreisender Wind, der sich in jedem Winter auf der Nordhalbkugel ausbildet. Weht dieser Polarwirbel stark und stabil, dann wird die Stratosphäre über dem Nordpolargebiet sehr kalt. Bei einem solchen Stratosphärenwetter treten in der erdnahen Atmosphäre, in der sich unser tägliches Wetter abspielt, über Europa viele Tiefdruckgebiete auf. Und das bedeutet, wir haben einen relativ milden Winter.

Bricht der polare Stratosphärenwirbel dagegen zusammen, dann können die Winter bei uns sehr kalt werden. Genau das geschieht häufig, wenn die Sonne ihr Fleckenmaximum erreicht. Was dabei aber im Einzelnen passiert, ist auch heute noch erst in groben Zügen verstanden. Karin Labitzke, inzwischen emeritierte Professorin an der Freien Universität Berlin, ist Spezialistin auf diesem Gebiet. Schon 1987 veröffentlichte sie ihre erste Arbeit zu diesem Thema, und noch heute forscht sie im Ruhestand weiter.

Magere Datengrundlage

Schon früh konnte Labitzke einen Zusammenhang zwischen Sonnenfleckenaktivität und Zusammenbruch des Stratosphärenwirbels nachweisen. "Allerdings standen uns für unsere ersten Veröffentlichungen nur Daten von 30 Jahren zur Verfügung", sagt sie. Und das bedeutet bei einem sich nur alle elf Jahre wiederholenden Ereignis eine recht magere Datengrundlage für statistische Aussagen. In ihrer jüngsten Veröffentlichung konnte Labitzke den untersuchten Zeitraum jedoch auf 65 Jahre ausweiten, "und die damit erzielten Ergebnisse bestätigen voll und ganz unsere damaligen".

Nicht nur die Sonnenflecken beeinflussen das Wetter, sondern auch eine als "quasi zweijährige Oszillation" (QBO) bezeichnete Luftströmung, die weltumspannend in der Stratosphäre über dem Äquator weht. Strömt die QBO als Westwind, dann bricht der stratosphärische Polarwirbel bei einem Sonnenfleckenmaximum besonders häufig zusammen. "Da haben wir ein ganz starkes statistisches Signal", sagt Labitzke. Der Äquatorwind hat allerdings die Eigenschaft, sich periodisch umzukehren.

13 Monate Westwind

Etwa 13 Monate lang weht er als Westwind, anschließend für den gleichen Zeitraum als Ostwind, um dann eine neue Periode zu beginnen. Während der Ostphase reagiert der Polarwirbel auf Sonnenflecken aber völlig anders. Unter dieser Bedingung bricht er bevorzugt zusammen, wenn die Sonne im Fleckenminimum ist, hat Labitzke festgestellt: "In der Ostphase ist das Signal aber deutlich schwächer." Was bedeutet, dass der Zusammenbruch des Polarwirbels nicht so häufig auftritt wie unter Westwind.

Immer aber schlägt so ein Ereignis auf das Wetter am Boden durch. Bricht der Polarwirbel zusammen, dann ist die Wahrscheinlichkeit für einen kalten Winter sehr hoch. Da über dem Äquator im Moment Ostwind weht, während gleichzeitig die Sonnenaktivität sehr niedrig ist, stehen die Chancen gut, dass dieser Winter noch kalt wird. "Ich warte gespannt auf den Februar", sagt Labitzke. "Da könnte noch einiges passieren."