Winter – NAO und Atlantik SSTs

Hallo,

es gibt unendlich viele wissenschaftliche Studien, welche sich mit der Bestimmung der Winter – NAO befassen, ist diese doch ein ganz entscheidender Faktor für den europäischen Winter. Es finden sich viele unterschiedliche Ansätze, um bereits in den Sommer – und / oder Herbstmonaten die NAO des nächsten Winters zu prognostizieren, um einige Beispiele zu nennen: SSTs südlich von Grönland im Mai, Struktur positiver und negativer SSTs auf dem Atlantik (horseshoe, tripole) im Sommer und Herbst, SSTs des tropischen Atlantik, Einfluss der SSTs des Indischen Ozeans, ENSO, in jüngster Zeit kamen noch Studien hinzu, welche die Veränderung bei den arktischen Eisverhältnissen im Sommer und Herbst als Kandidaten für die NAO Prognose heranzogen.

Die Ergebnisse waren jedoch alle sehr bescheiden, Korrelationen für einen 30 – jährigen Zeitraum von über 0.62 bzw. -0.62 wurden nicht erreicht. Dies könnte daran liegen, dass der Bezugsrahmen der NAO nicht zeitlos konstant ist, sondern als dynamischer Faktor dem Verhalten anderer dynamischen Faktoren unterliegt, deren interne Kommunikation wiederum unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Interaktionen unterworfen ist. Insofern wäre es unmöglich, ein Schema zu erstellen, um daraus die NAO für die nächsten 50 Jahre abzuleiten, genauso unmöglich wäre es dann / ist es dann, die vergangenen 50 Jahre mit einem einzigen Schema zu beschreiben. Andererseits gibt es über kürzere Zeiträume (etwa 1 Dekade) durchaus Korrelationen, die an einen Korrelationskoeffizienten von 1.00 bzw. -1.00 herankommen. Dies spricht dafür,  dass über einen begrenzten Zeitraum ein bestimmter Modus eingenommen wird, der sich dann verändert oder sogar ins Gegenteil verkehrt.

Gäbe es einen festen Bezugsrahmen, müsste ein 50 – jähriger Zeitraum gleiche oder mindestens ähnliche Ergebnisse zeitigen wie ein 5 – jähriger Zeitraum. Gäbe es überhaupt keinen Bezug, vermag auch ein 5 – jähriger Zeitraum keine Beziehung aufzuzeigen. Gibt es wechselnde Beziehungen müsste dies sichtbar werden, wenn man einen großen Zeitrahmen in kleine Zeiträume unterteilt. Für jeden dieser Zeiträume müsste dann die Beziehung erkennbar werden, die sich ihrerseits in einem Korrelationskoeffizienten von nahezu 1.00 bzw. -1.00 ausdrücken sollte.

Um diese Frage zu klären, verwende ich nun einen Zeitraum von jeweils 7 Jahren, ein sehr kurzer Zeitraum, ich erwarte dabei  einen Koeffizienten von 1.00 bzw. -1.00. Ich setze die SSTs des Atlantik der Monate Juli – Oktober in Beziehung zur NAO des Folgewinters, genauer gesagt des Zeitraums Dezember – März. Ich beginne mit dem Zeitraum 1949 – 1956:

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Tiefe SST südöstlich Neufundlands sowie bei 85°N, bei 75°N, hohe SSTs an der nordwestafrikanischen Küste, am Äquator und auch im Indischen Ozean während des Sommers und Herbstes führen zu bzw. gehen einher mit einer positiven NAO im Folgewinter, im umgehrten Fall einher mit negativer NAO. Die Korrelationen reichen an 1.00 bzw. -1.00 heran.

Zeitraum 1959 – 1966:

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Man sieht auf den ersten Blick, die Verhältnisse haben sich genau umgekehrt: Neufundland, Arktis, Nordwestafrika, Äquator, Indischer Ozean, alles invers, jedoch bei gleich hohen Korrelationskoeffizienten.

Zeitraum 1969 – 1976:

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Wieder ein anderes Bild: Die größte negative Korrelation gibt es nun zwischen den SST des tropischen Nordatlantik sowie des Indischen Ozeans und der NAO. Am Äquator selbst, wo es im Jahrzehnt zuvor eine negative Korrelation gab, gibt es nun die stärkste positive des gesamten Atlantik.

Zeitraum 1979 – 1986:

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Auch jetzt wieder eine totale Umkehrung auf dem Atlantik und auch auf dem Indischen Ozean. Ich brauche nichts weiter dazu zu sagen.

Zeitraum 1989 – 1996:

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Teilweise Umkehrung auf dem Nordatlantik und dem Indischen Ozean.

Zeitraum 1999 – 2006:

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Zerschlagung der Zone stark negativer Korrelation auf dem Nordatlantik in 3 kleine Bereiche, Umkehrung am Äquator und zum Teil im Indischen Ozean und im arktischen Bereich (100°W – 40°E).

Zeitraum 2009 – 2016:

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Dies ist nun der Zeitraum, in dem wir uns momentan „vielleicht“ „noch“ befinden. Umkehrung im Äquatorbereich, teilweise über dem Westatlantik, sich verstärkende Effekte bei Island.

Dabei sei noch ergänzt, dass in diesem Zeitraum, also seit 2009,  sehr unterschiedliche NAO – Indices auftraten, sehr niedige zum Beispiel im Winter 2009/10, einschließlich März, im Dezember 2010, im März 2013. Mittlere Werte traten ein im Dezember 2012, Januar 2014, Januar 2016. Sehr hohe Werte gab es im Dezember 2011, Dezember 2014, Januar 2015, März 2015, Dezember 2015. Die Spitzenwerte der Korrelation – und nur darum geht es – erreichten in diesem Zeitraum 0.98 bzw. -0.97.

Die SST Anomalien Juli – Oktober 2016:

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Lineare Regression:

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Nebenbei: Was den kommenden Winter angeht, sprechen die positiven SST Anomalien im Bereich 80°N 20 – 100°E für eine negative NAO, ebenso die positive Anomalie bei Südgrönland – Island, außerdem der kalte Fleck bei 40°N 30°W sowie der Äquatorbereich. Für eine positive NAO spricht die positive Anomalie an der amerikanischen Ostküste bei 40°N sowie der warme Fleck an der grönländischen Nordostküste und die positive SST Anomalie zwischen Nowaja Semlja und Skandinavien.

Die Problematik so kurze Zeiträume zu korrelieren ist mir durchaus bewusst. Wenn aber lange Zeiträume keine Ergebnisse bringen, weil sich Gegenläufigkeit rechnerisch neutralisiert und die realen kurzlebigen Beziehungen (Korrelationen) nur „maskiert“, also Beziehungslosigkeit lediglich vorgetäuscht wird, so sollte man sich neue Wege überlegen. Gründe für einen Wechsel des Regimes gibt es bestimmt viele, angefangen von ENSO, die auch Auswirkungen auf den Atlantik besitzt bis zum Sonnenzyklus, der mit der NAO auch „irgendwie“ verbunden ist. Diese Fragen müssen noch schlüssig beantwortet werden, denke ich.

Gruß

KHB

Momentaufnahme – 20. November vor milden und kalten Wintern in Mitteleuropa

Hallo,

wie schon für den 10. November durchgeführt und damals angekündigt, möchte ich diesen Vergleich auch für den 20. November erstellen. Vielleicht ist erkennbar, zu welcher Gruppe (mild oder kalt) der Winter 2016/17 gehören wird.

Bodendruckabweichungen am 20. November vor den 20 mildesten Wintern seit 1950 in Mitteleuropa:

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Zum Vergleich, der 20. November 2016:

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Bodendruckabweichungen am 20. November vor den 20 kältesten Wintern:

 

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Meine Meinung:

Auffallend ist das Szenario „kalte Verhältnisse“ am 20. November für Mitteleuropa (hoher Druck bei Island und vor allem über Skandinavien und tiefer Druck über dem Mittelmeer und eine daraus resultierende Ostströmung)  – vor mildem Winter. Entsprechendes gilt für „milde Verhältnisse“ am 20. November (hoher Druck Mittelmeer, Italien, Griechenland, tiefer Druck Atlantik, Skandinavien, Nordrussland)  – vor kaltem Winter.

Nordhemisphärisch liegt der Hauptunterschied bei tiefem Druck im Bereich 70 – 90 °N vor mildem Winter (Schwerpunkt Nordkanada und Grönland) und hohem Druck vor kaltem Winter in diesen Gebieten. Vor kalten Wintern gibt es ein deutlich ausgeprägtes Aleutentief, niedrigen Druck im Nordwesten der USA sowie bei Neufundland, diese negativen Anomalien fehlen vor milden Wintern.

Da der Raum Nordkanada / Grönland für den mitteleuropäischen Winter sehr wichtig ist     ( dortige starke Tiefdrucktätigkeit mit Kaltluftausbrüchen in den Westatlantik und Südwestströmung über dem europäischen Kontinent bzw. gegenteilige Bedingungen:  hoher Druck Grönland, Tief Neufundland und Warmlufttransport nach Ostkanada / Grönland und entsprechend Kaltlufttransport nach Europa), erscheinen mir die dortigen Verhältnisse im Vorwinter / Frühwinter wichtiger zu sein als die Schneeverhältnisse in Sibirien.

Die in Sibirien produzierte Kaltluft kommt für Mitteleuropa erst ins Spiel, wenn der Atlantik schwach ist (hoher Druck) und sich dann im Verlaufe des Winters die russische Kaltluft nach Westen vorarbeiten kann (mit Unterstützung hohen Drucks über Nordskandinavien und in Verbindung mit Grönland -/ Islandhoch, was mit negativer NAO und AO einhergeht), also die Verhältnisse über Kanada / Grönland / Atlantik sind das Primäre und die Verhältnisse über Sibirien das Sekundäre. Es erhebt sich höchstens die Frage, inwiefern die Ausbreitung der Oktober – / Novemberschneedecke in Sibirien (die Ergebnis der Oktober – November AO ist) Einfluss auf die winterliche AO nimmt, die wiederum deutlich mit der NAO korreliert ist. Hierzu gibt es eine Reihe wissenschaftlicher Studien, die solche Schlüsse nahelegen.

 

Geopotentialabweichungen am 20. November vor den 20 mildesten Wintern auf der 500hPa Ebene:

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Zum Vergleich, der 20. November 2016:

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Geopotentialabweichungen am 20. November vor den 20 kältesten Wintern:

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Meine Meinung:

Dieselben Verhältnisse wie beim Bodendruck: kalt am 20. November (hohes Geopotential Skandinavien / Island und tiefes Südwesteuropa) vor mildem Winter und mild ( tiefes Geopotential Island, hohes Geopotential Osteuropa) vor kaltem Winter.

Nordhemisphärisch: niedriges Geopotential Arktis, Alaska, Nordkanada, Hudsonbay, Nordgrönland, generell die Arktis 80 – 90°N 0 – 360° vor milden Wintern, vor kalten Wintern umgekehrt.

 

Geopotentialabweichungen in der Stratosphäre am 20. November vor den 20 mildesten Wintern:

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Zum Vergleich, der 20. November 2016:

 

91

 

Geopotentialabweichungen in der Stratosphäre am 20. November vor den 20 kältesten Wintern:

compday

Meine Meinung:

Das Zentrum positiver Geopotentialabweichung liegt vor milden Wintern im Raum Island / Nordskandinavien / Spitzbergen und vor kalten Wintern über Nordsibirien.

 

Fazit:

Wie ich beim Vergleich vom 10. November geschrieben habe, kommt es darauf an, die Entwicklung in der Arktis, über Kanada und Grönland im Auge zu behalten. Die negativen Druckabweichungen in diesem Gebiet, die am 10. November dort feststellbar waren, sind jetzt beinahe verschwunden. Einige Anzeichen – nicht alle – deuten eher auf „kalt“. Aber es kann sich jeder ein eigenes Urteil bilden, ich stelle nur das Material zur Verfügung und gebe meinen Senf dazu.

Für den 30. November werde ich nochmals diesen Vergleich durchführen, die Verhältnisse an diesem Tag bilden dann die Ausgangsposition für den meteorologischen Winter.

Gruß

KHB

 

 

Momentaufnahme – 10. November vor milden und kalten Wintern in Mitteleuropa

Hallo,

der 10. November vor den 20 mildesten Wintern in Mitteleuropa seit 1950:

Bodendruckabweichung:

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Zum Vergleich, 10. November 2016:

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Bodendruckabweichung des 10. November vor den 20 kältesten Wintern in Mitteleuropa seit 1950:

compday

Meine Meinung:

Vor kalten Wintern befindet sich hoher Druck bei Alaska, Grönland und angrenzenden Meeresgebieten. Dieser fehlt 2016. Jedoch fehlt 2016 auch der hohe Druck südlich der Aleuten, wie er vor milden Wintern üblich ist. Es besteht natürlich die Möglichkeit, dass von diesen Gebieten Tiefdrucktätigkeit ausgeht, sich in den Atlantik fortsetzt und in der Folge zu einer Zonalisierung führt und Mitteleuropa zum Dezember hin SW – bis W – Strömung erhält.

Über Europa und Asien gibt es sowohl Anzeichen für „kalt“ (Tiefs auf 40 – 50°N) als auch für „mild“ (Ostatlantik, Sibirien).

Geopotentialabweichung am 10. November vor den 20 mildesten Wintern seit 1950 auf der 500hPa – Ebene:

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Zum Vergleich, 10. November 2016:

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Geopotentialabweichung am 10. November vor den 20 kältesten Wintern in Mitteleuropa auf der 500hPa Ebene.

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Meine Meinung:

Weitgehend inverse Situation zu „kalt“ im Raum Amerika / Grönland, Ausnahme Aleuten / Westküste Kanadas. Atlantik eher Richtung „mild“. Asien Hinweise auf „kalt“ (tiefes Geopotential zwischen 40 und 50°N).

Geopotentialabweichung am 10. November in der Stratosphäre vor den 20 mildesten Wintern seit 1950 in Mitteleuropa:

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Zum Vergleich, 10. November 2016:

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Geopotentialabweichung am 10. November in der Stratosphäre vor den 20 kältesten Wintern in Mitteleuropa seit 1950:

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Meine Meinung:

Ähnlichkeiten kann man zu beiden Gruppen finden, mit „mild“ stimmt die Lage positiven Geopotentials ziemlich gut überein, mit „kalt“ die Flankierung tiefen Geopotentials.

Fazit: Die Küche im Raum Kanada / Grönland braut möglicherweise etwas zusammen, was dann stromab zur Zonalisierung führt und damit zu mildem Winter in Mitteleuropa. Die Frage ist, ob der Widerstand über Asien (winterliches Hoch, übernormale Ausbreitung der Schneedecke) gegenteilige Effekte bewirkt oder einfach plattgewalzt wird.

Ich werde für den 20. November einen erneuten Vergleich durchführen. Es ist dann zwar ebenfalls nur eine „Momentaufnahme“, aber es zeigt sich dann „auch“ eine Entwicklung.

Gruß

KHB

November before cold / mild Winters in Canada (East)

Hello,

you subtract the surface sea level pressure of the Novembers before the 10 mildest Decembers (January / February months) from the Novembers before the 10 coldest Decembers (January / February months) since 1987. You get the areas of the greatest differences between the two groups, what you can see below are the charts leading to a cold month, just the opposite leads to a mild month in the east of Canada (defined as 45 – 60°N 95 – 50°W).

Novembers before cold / mild December:

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Novembers before cold / mild January:

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Novembers before cold / mild February:

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Yours

KHB

November before cold / mild Winters in Canada (West)

Hello,

you subtract the surface sea level pressure of the Novembers before the 10 mildest Decembers (January / February months) from the Novembers before the 10 coldest Decembers (January / February months) since 1987. You get the areas of the greatest differences between the two groups, what you can see below are the charts leading to a cold month, just the opposite leads to a mild month in the west of Canada (defined as 45 – 60°N 140 – 95°W).

Novembers before cold / mild December:

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Novembers before cold / mild January:

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Novembers before cold / mild February:

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Yours

KHB

November before cold / mild Winters in the USA (East)

Hello,

you subtract the surface sea level pressure of the Novembers before the 10 mildest Decembers (January / February months) from the Novembers before the 10 coldest Decembers (January / February months) since 1987. You get the areas of the greatest differences between the two groups, what you can see below are the charts leading to a cold month, just the opposite leads to a mild month in the east of the USA (defined as 30 – 50°N 95 – 65°W).

Novembers before a cold / mild December:

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Novembers before a cold / mild January:

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Novembers before a cold / mild February:

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Yours

KHB

November before cold / mild Winters in the USA (West)

Hello,

you subtract the surface sea level pressure of the Novembers before the 10 mildest Decembers (January / February months) from the Novembers before the 10 coldest Decembers (January / February months) since 1987. You get the areas of the greatest differences between the two groups, what you can see below are the charts leading to a cold month, just the opposite leads to a mild month in the west of the USA (defined as 30 – 50°N 125 – 95°W).

Novembers before a cold / mild December:

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Novembers before a cold / mild January:

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Novembers before a cold / mild February:

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…………in Alaska

 

Novembers before a cold / mild December in Alaska:

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Novembers before a cold / mild January:slw6e63gjb

Novembers before a cold / mild February:

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Yours

KHB