Wetterereignisse 2012

Kältewelle in Europa 2012


© Welt der Synoptik | Kältewelle in Europa
© Welt der Synoptik | Kältewelle in Europa

Nach Angaben des Deutschen Wetterdienstes gehört der Dezember 2011 (bezugnehmend auf die Referenzperiode 1961 bis 1990) mit einer positiven Abweichung von 3 °C sowie einer positiven Abweichung des Niederschlages von 75 % im flächendeckenden Mittel zu den fünf wärmsten und fünf niederschlagsreichsten Dezembermonaten seit 1881. Auch der Januar 2012 war in Deutschland mit einer Abweichung von 2,4 °C zu warm. Zudem fiel knapp 73% mehr Niederschlag. Grund für diese feuchte und milde Witterung europaweit war ein stetig positiver NAO Index, der unter anderem auch zu den schweren Stürmen über Nordeuropa führte. Wie gewöhnlich war es hingegen schwerpunktmäßig in der mitteljakutischen Niederung (Tiefland zwischen dem mittel- und dem ostsibirischen Bergland) zu Beginn der zweiten Januardekade bereits sehr kalt. Tiefsttemperaturen von unter -50 °C und Höchstwerte von minus 40 °C waren hier keine Seltenheit. Dieser hochreichende Kaltluftkörper begann sich mit nachlassender europäischer Zyklonalität  und einer markanten Antizyklone langsam west- südwestwärts zu verlagern und verursachte vor allem in Ost- und Südosteuropa eine extreme Kältewelle sowie heftige Schneefälle. Auch wenn überregional keine neuen Kälterekorde aufgestellt wurden so war doch die Dauer sowie der späte Beginn der Kältewelle nach der Weltorganisation für Meteorologie bemerkenswert, aber nicht außergewöhnlich. Dennoch verloren aber mehr als 600 Menschen ihr Leben.

Synoptische Entwicklung der Antizyklone COOPER

Kartenquelle: http://www.met.fu-berlin.de
Kartenquelle: http://www.met.fu-berlin.de

Am 12. Januar erfolgte über Mittel- und Osteuropa eine markante Austrogung die stromabwärts über dem osteuropäischen Tiefland eine flache Aufwölbung eines Höhenrückens schlussfolgerte. Dynamisch gestützt begann über dem Uralgebirge sowie über dem westsibirischen Tiefland der Luftdruck von 1025 hPa bis zum 16. Januar auf über 1040 hPa zu steigen. Damit drehte die bis zum mittelsibirischen Bergland vorherrschende westliche bis südwestliche Bodenkomponente rasch auf Ost bis Nordost mit einer Verfrachtung der Kaltluft aus der mitteljakutischen Niederung Richtung Kaspisches Meer. Anhaltende Tiefdruckentwicklungen über Westeuropa (NAO-Index positiv) ließen jedoch ein Voranschreiten der Kaltluft Richtung Europa noch nicht zu. Während dessen stieg der Luftdruck zum 18. Januar über dem westsibirischen Tiefland auf über 1055 hPa. Dynamische Subsidenz sowie diabatische Abkühlung ließen den Druck an der Grenze zur Mongolei am 20. und 21. Januar sogar auf über 1060 hPa ansteigen. Am 23. Januar schwächte sich die Tiefdruckbereitschaft über dem Atlantik und Europa zunehmend ab, sodass sich das stabile dynamische Hoch von der westsibirischen Ebene langsam über das Uralgebirge ins osteuropäische Tiefland verlagerte und am 22. Januar abends erstmals mit seinem Kern von etwa 1050 hPa auf der europäischen Wetterkarte auftauchte. Am 24. Januar wurde die Antizyklone mit Schwerpunkt im Bereich Timanrücken und des nordrussischen Landrückens von der FU Berlin COOPER benannt. Aufgrund der negativen Strahlungsbilanz und geringer bodennaher Kaltluftadvektion stieg der Luftdruck weiter an und erreichte über der osteuropäischen Ebene am 28. Januar einen Kerndruck von 1060 hPa. Hier gingen die nächtlichen Temperaturen auf unter -25 °C zurück.

Synoptische Entwicklung der Antizyklone DIETER

Kartenquelle: http://www.met.fu-berlin.de
Kartenquelle: http://www.met.fu-berlin.de

Am 27. Januar setzte etwa 3000 km südlich von Grönland im Bereich einer kurzen aber recht markanten Frontalzone auf der Vorderseite eines Kurzwellentroges eine schwache Zyklogenese ein. Mit maritimer Subtropikluft im Schlepptau zog das Tief unter Verstärkung ins Seegebiet zwischen Island und Grönland. Damit nahm der Gradient zwischen dem namenlosen Tief und dem Hoch COOPER über dem Europäischen Nordmeer deutlich zu. Während das Tief bei Grönland rasch okkludierte wurde in der fortdauernden kräftigen Südwestströmung die nunmehr modifizierte Subtropikluft weit nordwärts verfrachtet. Ende Januar (29. / 30.01) wurden so auf Spitzbergen Höchstwerte um 5 °C verzeichnet. Nachts war es sogar frostfrei. Dazu kam es aber zu kräftigen Regenfällen mit mehr als 30 mm in 24 Stunden. Dieser Warmluftvorstoß führte über der Barentssee zu einem unübersehbaren Potentialanstieg und generierte dort einen neuen flachen Höhenkeil. Vorderseitig setzte neuerlich rascher Druckanstieg über Nordwestrussland ein. Während COOPER in der neuen Antizyklogenese völlig unterging, bildete sich nordwestlich des Uralgebirges am 30. Januar eine neue geschlossene antizyklonale Zirkulation namens DIETER. Am 31. Januar stieg der Luftdruck in Nordwestrussland auf ungewöhnlich hohe 1067 hPa. Hier zeigte sich die volle Wirksamkeit aus dynamischer Subsidenz und diabtischer Abkühlung. Mit Hoch DIETER konnte nun mit einer durchweg östlichen Strömung die sibirische Kaltluft schließlich weit westwärts vordringen, sodass auch über Deutschland eine deutliche Frostverschärfung einsetzte.

Bodennahe Temperaturentwicklung

Kartenquelle: http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=77126 | Temperatur-Anomalien für Europa und Westrussland vom 25. Jan. bis 1. Febr. 2012, im Vergleich zu den Temperaturen für den gleichen Zeitraum zwischen 2001 und 2011.
Kartenquelle: http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=77126 | Temperatur-Anomalien für Europa und Westrussland vom 25. Jan. bis 1. Febr. 2012, im Vergleich zu den Temperaturen für den gleichen Zeitraum zwischen 2001 und 2011.

In der Nacht zum 20. Januar traten in Verbindung mit Hoch COOPER vom Weißen Meer über Moskau bis Georgien erstmals verbreitet strenge Nachtfröste von unter -10 °C auf.  Hochlagen wie die mittelrussische Platte verzeichneten bereits Tiefstwerte von unter -20 °C.

 

Bis zum 30. Januar erreichten die strengen Nachtfröste Brandenburg und Mecklenburg Vorpommern sowie die Mittelgebirgslagen. Gleichzeitig ging das Quecksilber in Finnland und Nordwestrussland auf unter minus 30 °C, örtlich bis -37 °C zurück.  Der Monatswechsel brachte mit DIETER in Ost- und Mitteleuropa folglich eine massive Frostverschärfung. -20 °C traten nun von Finnland bis zur Ukraine sowie östlich davon nahezu überall auf.

 

In Deutschland gab es am 01. Februar von den Küstenregionen sowie einigen westlichen Landesteilen abgesehen bereits Tiefstwerte von unter -10°C. Ein Kältezentrum bildete sich vor allem zwischen Erzgebirge und Thüringer Wald, wo unter -15 °C gemessen wurden. Tagsüber herrschte in Deutschland nahezu überall leichter bis mäßiger Dauerfrost. Teilweise gab es sogar strengen Dauerfrost, wie in Erfurt/Bindersleben mit -10,4°C. Frostfreie Regionen waren unter anderem der Flughafen Köln/Bonn, Helgoland sowie das Ostseebad Schönhagen, wo nur wenige Zehntelgrade über Null gemessen wurden.

 

In der Nacht zum 02. Februar wurden erstmals auch in Deutschland (östliches Mittelgebirge) -20 °C registriert. Dabei war Sachsen das kälteste Bundesland. So kühlte es an der Station Marienberg in 640 m ü. NN auf unter -20,6 °C ab. Im Erzgebirge an der Station Deutschneudorf-Bruederwiese in 688 m ü. NN waren es über einer 57 cm mächtigen Schneedecke sogar -24,5 °C. Die anhaltende Ostströmung hatte die Kaltluft mit Tiefstwerten von unter -20 Grad bis zu diesem Tag weiter westwärts verfrachtet. Sie befand sich nun etwa 360 km östlich von Berlin. In Torun (Polen, 72 m ü. NN) fiel das Quecksilber auf -22,9 °C. Ein Tag zuvor befanden sich diese Tiefstwerte noch etwa 700 km östlich der deutsch-polnischen Grenze.

 

In den frühen Morgenstunden des 03. Februar sank die Temperatur in Deutschneudorf-Bruederwiese (688 m, Sachsen) auf minus 26,4 °C. Dieser Wert erscheint vergleichsweise mild, wenn man sich die Temperaturen in Lappland anschaute. In Kvikkjokk (Nordschweden, Lappland) wurde nämlich mit -42,7 °C die für diese Station sogar niedrigste Temperatur in einem Februar seit Beginn der Wetteraufzeichnungen im Jahr 1888 gemessen. Auch ist dies die tiefste Temperatur seit 1918.

 

Am 04. Februar gab es zumindest in Ost- und Südosteuropa eine merkliche Frostabschwächung. Wurden am 03. Februar in Kiew noch -27 °C gemessen, so waren es hier am 04. noch -18°C und am 05. nur noch -12,7 °C. Diese Milderung erreichte bis zum 05. auch Moskau, wo nachts Werte um -17°C gemessen worden sind. 2 Tage zuvor gingen hier die Temperaturen noch auf knapp -30°C zurück. Grund für diese Milderung war eine durch die Höhenkaltluft über dem westlichen Mittelmeer induzierte Zyklogenese, auf dessen Vorderseite "mildere" Luft in einem schmalen Streifen keilförmig weit nordwärts vordringen konnte und bis zum 06. Februar die Barentssee erreichte. 

 

Gleichzeitig traten von der Ostseeküste bis zu den Alpen verbreitet Tiefstwerte von unter minus 20°C auf.  Spitzenreiter war Oberstdorf mit -29,4 °C.  Damit stellt der 06. Februar den Höhepunkt der Kältewelle in Deutschland dar. In Ueckermünde wurde an diesem Morgen mit -28,7°C sogar ein Allzeitrekord (-28,2 °C,  15.02.1956) gebrochen. Nach Angaben der Unwetterzentrale wurden an der Station Usedom (Stadt) sogar -29,1 °C gemessen. In Karlshagen (Usedom) waren es immerhin noch -26,0°C.  Auch in Berlin und Brandenburg wurde es verbreitet unter -20°C kalt. Berlin-Kaniswall erreichte -23,8°C, Baruth (Brandenburg) -23,7 °C und Gruenow (Brandenburg) -23,4 °C.

 

Während sich die eisige Luft noch über Osteuropa länger halten konnte, begann im Verlauf der zweiten Februardekade in West- und Mitteleuropa eine spürbare Frostabschwächung, die in der dritten Februardekade auch in Westrussland wirksam wurde. Bis zum Ende des Monats war es insbesondere noch in Nordschweden und Nordfinnland mit Tiefstwerten zwischen -20 und -30 sehr kalt, während sonst der Jahreszeit entsprechend nur nocht leichte Nachtfröste auftraten.

Tief- und mitteltroposphärische Temperatur

Die alleinige bodennahe Advektion der sibirischen Kaltluft hätte in Europa mit Sicherheit nicht zu den extremen Tiefstwerten geführt. Entscheidend ist also auch noch die Temperatur in den höheren Schichten. Insgesamt verlagerte sich ein Teil des sibirischen Kältepols als Kaltlufttropfen von Russland westwärts. Die Temperaturen lagen im 850-hPa-Niveau teilweise unter -25°C. Ebenso war dieser Kaltluftkörper, welcher sich am 03. Februar 2012 über Osteuropa befand, in der relativen Topographie sehr gut erkennbar. Aufgrund dieser tiefen niedertroposphärischen Temperaturen konnte es innerkontinental derart auskühlen, da mehr oder weniger starke Turbulenzen und die daraus resultierende Durchmischung zu keinerlei Erwärmung führen konnten. Mit dieser hochreichenden Kaltluft gelangte in der Höhe auch extrem trockene Luft in den europäischen Raum. Überwiegend konnte es also in den klaren Nächten nahezu ungehindert ausstrahlen.

Oberes Video zeigt die Livemessung von fast -24°C in Erndtebrück/Edertal im Kreis Siegen-Wittgenstein (NRW) am 7. Februar 2012.

 

Mit freundlicher Genehmigung von:

 

© Sebastian Balders / http://www.youtube.com/user/sebivomit

Auswirkungen der Kältewelle

Meteorologische Extremwerte

 

Tiefste Temperatur EU

-42,8 °C Naimakka/Schweden

Tiefste Temperatur DE: 

-29,4 °C in Oberstdorf (DWD)

Höchster Luftdruck:      

1067 hPa Workuta/NW-Russland

Schnee:                                 

akkumulierte Schneefälle entlang der Adriaküste bis zum 12. Februar von mehr als ein Meter

 

Personen- und Sachschaden

 

Ca. 600 bis 700 Tote (Ukraine über 150 Tote, in Polen  68, Russland 64, Weißrussland fast 70, Rumänien 68, Litauen 23, Tschechien 24, Lettland 10, Bulgarien 16, Ungarn 13, Nachfolgestaaten Jugoslawiens insgesamt 50 Tote, Italien 40 | Stand: 14. Februar 2012, Quelle: World Socialist Web Site)


Ursache der Kältewelle

Kartenquelle: http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/pna/nao_index.html
Kartenquelle: http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/pna/nao_index.html

Anders als erwartet, so zumindest aus der Sicht des Autors dieser Falluntersuchung, ist gerade die positive Anomalie der Nordatlantischen Oszillation für die europäische Kältewelle verantwortlich. Der numerisch gewonnene NAO Index (nebenstehende Grafik) zeigt paradoxerweise auch während der Kältewelle fast durchweg einen schwachen positiven Index, sodass dieser Einfluss haben musste. Aus diesem hervorgehend sorgten mehr oder weniger starke Tiefdruckentwicklungen besonders vom 13. bis 15. Januar und vom 25. – 27. Januar für kräftige Advektionsprozesse (Warmluftadvektion) Richtung Arktis. Vergleicht man diese Advektionsprozesse mit den synoptischen Genesen der Antizyklonen COOPER und DIETER fällt auf, dass beide Entwicklungen zeitlich kongruieren. Es soll hier noch einmal der Hinweis gegeben sein, dass es sich bei den ehemals witterungsbestimmenden Antizyklonen dominierend um dynamische Systeme handelte. Erst mit deren Unterstützung konnte die sibirische Kaltluft westwärts transportiert werden. 

Kartenquelle: http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/daily_ao_index/ao_index.html
Kartenquelle: http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/daily_ao_index/ao_index.html

Ab dem 21. Januar schlug trotz des positiven NAO-Indexes der Wetterlage entsprechend der AO - Index (Arktische Oszillation) negativ aus und erreichte am 28. Januar sein Minium. Mit dieser negativen Anomalie begann der zuvor noch geradlinige Jetstream erheblich zu mäandrieren. Gleichzeitig erfolgte eine Abnahme des Jets in 300 hPa, dessen Geschwindigkeiten um den 28. Januar am geringsten erscheinen. Weite Teile Europas lagen dabei auf seiner kalten Seite im Einflussbereich der sibirischen Frostluft. Die Abnahme der hochtroposphärischen Winde könnten aus einer Stratosphärenerwärmung zwischen den 5. Januar und dem 18. Januar im Bereich Nordgrönland und Spitzbergen resultieren.

 

Folgende Auswertungen konnten vorgenommen werden:

 

Station 01004 ENAS Ny-Alesund auf Spitzbergen:

In der ersten Januardekade lagen die Temperaturen in 20 hPa bei etwas unter -80°C mit einem Minimum von -83,9°C am 03. Januar. Ab dem 12. Januar erfolgte dann ein markanter Temperaturanstieg mit einem Maximum am 18. Januar mit -62,7 °C. Es erfolgte damit eine Erwärmung der Stratosphäre von 21,2 °C innerhalb von nur 15 Tagen. Bis Ende Januar kühlte es sich wieder auf -73,9 °C ab.

 

Station 71082 WLT Alert, Nordgrönland

Auch hier erfolgte in 20 hPa in der zweiten Januardekade eine markante Erwärmung der Stratosphärenluft. Anfang des Monats lagen die Temperaturen bei knapp unter -70°C, wie am 05. Januar mit -68,7 °C. Ein Temperaturmaximum wurde dann am 17. Januar mit -37,1 °C verzeichnet. Das ist ein Temperaturanstiegt von 31,6°C innerhalb von 12 Tagen. Bis Ende Januar kühlte es sich wieder auf -57,5°C ab.

 

Station 21432 Ostrov Kotelny, Nordostrussland

Eine im Vergleich zu den oben genannten Stationen zeitlich versetzte Erwärmung erfolgte auch hier. Das Maximum in 20 hPa war am 23. Januar 00 UTC mit -19,7 °C. Zuvor waren es am 12. Januar -43,1°C und am 14. Januar -33,3 °C.

 

Station 70026 PABR Barrow, Alaska

Das Maximum war wie in Nordostrussland auch hier am 23. Januar mit -23.1°C. Zuvor schwankten die Temperaturen um -50°C.

 

Diese Erwärmung (die in das Zeitfenster des abnehmenden bzw. negativen AO Indexes ziemlich gut passt) führte zwangsläufig über der Arktis zu einem Potentialanstieg, sodass die Druckunterschiede und Westwinde zwischen der Nordpolarregion und den mittleren Breiten abnehmen mussten. Stellt sich nur noch die Frage, wodurch die Stratosphäre so schnell erwärmt wurde. Die geringe arktische Eisbedeckung auf dem Nordpolarmeer könnte via diabatischer Erwärmung die darüber liegende Luftsäule nach und nach erwärmen, nur würde dieser Prozess langwierig (dafür aber nachhaltig) sein. Wäre die Wirkung der diabtischen Erwärmung kurzfristig so enorm, dann stellt sich die Frage, warum eine Kältewelle nicht schon bereits im Dezember 2011 aufgetreten ist. Vielmehr effektvoller erscheinen dem Autor die ständigen Tiefdruckentwicklungen über dem Nordatlantik, die teilweise doch recht brisante Warmlufttransporte Richtung Arktis erzeugten. Ob es einen tatsächlichen Zusammenhang zwischen den Tiefdruckentwicklungen auf dem Nordatlantik und der Kältewelle in Europa gab, bleibt fraglich. Logisch klingt diese Vermutung aber schon und damit wäre zumindest nach dieser Hypothese geklärt, wie die Kältewelle in Europa ihren Anfang fand.


© Welt der Synoptik | Autor: Denny Karran | veröffentlicht am 28.02.2012