Winterzirkulation der NH bei solarem Minimum und QBO Modulation

Hallo,

es gibt eine große Anzahl an wissenschaftlichen Studien, die zu dem Schluss kommen, dass kalte bzw. strenge europäische Winter häufig in der Nähe des Sonnenfleckenminimums aufteten, genauer gesagt im Zeitraum zwischen etwa 2 Jahren davor und 2 Jahren danach.

Der extrem kalte Winter 1962/63 ereignete sich etwa 1,5 Jahre vor einem solaren Minimum, ebenso der sehr kalte Winter 1984/85. Der kalte Winter 2009/10 folgte etwa 1,5 Jahre nach dem Minimum. Verstärkt wird diese Tendenz durch die QBO – Ostphase, auf jeden Fall steht sie den Auswirkungen des solaren Minimums nicht entgegen (was die QBO – Westphase bewirken würde).

Zu den Auswirkungen gehören Druckabnahme im subtropischen und Druckzunahme im polaren und subpolaren Bereich, außerdem eine Schwächung des stratosphärischen Polarwirbels. Betroffen ist davon insbesondere Eurasien, deswegen könnte man vor globalem Hintergrund auch von nur „regionaler“ Bedeutung sprechen.

Das nächste solare Minimum wird für Mitte 2019, spätestens Anfang 2020 erwartet. Also liegt der Winter 2017/18 etwa 1,5 bis 2 Jahre vor diesem Minimum und daher im „kritischen“ Bereich. Die QBO befindet sich zur Zeit und im kommenden Winter in der Ostphase (im 30hPa – Niveau).

Stellvertretend für die Vielzahl an Literatur habe ich hier einige Studien (Links) zu dieser Thematik zusammengestellt:

Sirocko / Brunck / Pfahl: Solar influence on winter severity in Central Europe. Geophysical Research Letters. 2012.

Solar influence

Chen / Ma / Li / Sun: Solar influences on spatial patterns of Eurasian winter temperature and atmospheric general circulation anomalies. Journal of Geophysical Research 2015.

Spatial Patterns

Gray et al: Solar influences on climate. Reviews of Geophysics. 2010.

Climate

Woodings / Lockwood / Masato / Bell / Gray: Enhanced signature of solar variability in Eurasian winter. Geophysical Research Letters. 2010.

Signature

Rimbu / Lohmann / Ionita: Interannual to multidecadal Euro – Atlantic blocking variability during winter and its relationship with extreme low temperature in Europe. Journal of Geophysical Research. 2014.

Euro – Atlantic Blocking

Maycock et al: Possible impacts of a future grand solar minimum on climate: Stratospheric and global circulation changes. Journal of Geophysical Research. 2015.

Future grand solar minimum

Lockwood / Harrison / Woodings / Solanki: Are cold winters in Europe associated with low solar activity? Environmental Research Letters. 2010.

Cold winters in Europe

Brugnara / Brönnimann / Luterbacher / Rozanov: Influence of the sunspot cycle on the Northern Hemisphere wintertime circulation from long upper – air data sets. Atmospheric Chemistry and Physics. 2013.

Long upper – air data sets

Calvo / Giorgetta / Pena – Ortiz: Sensitivity of the boreal winter circulation in the middle atmosphere to the quasi – biennial oscillation in MAECHAM5 simulations. Journal of Geophysical Research. 2007.

MAECHAM5 simulations

Kuchar, A.: Solar and QBO Influences on the Middle Atmosphere Dynamics. Charles University, Faculty of Mathematics and Physics. Prague, Czech Republic. 2014.

Solar and QBO influences

Es liegt nahe, die geschilderten Sachverhalte für eine Langfristprognose zu nutzen. Die Sonnenaktivität nimmt ab, die QBO des Winters 2017/18 wird unter „Ost“ (im 30hpa – Niveau) stattfinden.

Ich setze also die Bedingung: Solare Aktivität im Durchschnitt der Wintermonate <900 solar flux Einheiten, außerdem Abnahme im 2 – Monatsmittel August / September auf Oktober / November. Dies sind Merkmale geringer Sonnenaktivität und die Abnahme zum Spätherbst zeigt, dass es keine plötzlichen oder überraschenden Anstiege gibt, welche die generelle Tendenz stören könnten.

2017 wurden im August 779 solar flux Einheiten gemessen, im September 913, im Oktober 764 und im November bisher (12.11.) 700.  Daher ist davon auszugehen, dass im Durchschnitt der 3 Wintermonate der Wert unter 900 liegen wird.

Die QBO befindet sich im Herbst 2017 in zunehmender Ostphase und diese setzt sich nach unten fort, dies wird dann im Winter 2017/18 so bleiben.

Nach diesen „strengen“ Kriterien gibt es seit 1950 nur 5 Vergleichsjahre: 1952/53, 1953/54, 1962/63, 1984/85, 2005/06.

Die in der Realität und den Modellen beobachteten Ergebnisse zeigen sich auch hier:

Bodendruckanomalien der Vergleichsjahre:

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Temperaturanomalien:

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Die stark negativen Temperaturabweichungen in der Arktis rühren daher, dass hier die Erwärmung der letzten Jahrzehnte am stärksten war, so muss im Vergleich zu 1981 – 2010 bei den oben genannten Jahren das Temperaturdefizit in diesem Gebiet am ehesten sichtbar sein.

Ansonsten liegen die größten negativen Anomalien im Baltikum und in Westrussland, nach Westen abnehmend, aber auch Süd – und Südwesteuropa sowie den Nordwesten Afrikas umfassend. Eingerahmt wird diese Zone von positiven Abweichungen über Grönland und der Davisstraße sowie einem Gürtel, der vom äquatorialen Westafrika nordostwärts bis zum Iran und Indien reicht.

Der Polarwirbel ist geschwächt: 500hPa:

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Die größte negative Abweichung erkennt man über Spanien, Südfrankreich, Italien, Alpenländer.

Stratosphäre: 50hPa:

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……………………geschwächt insbesondere in der Stratosphäre.

Alle 5 Winter waren in Deutschland bezogen auf 1961 – 90 zu kalt:

1952/53 um 0,7 K

1953/54 um 1,6 K

1962/63 um 5,7 K

1984/85 um 2,7 K

2005/06 um 0,9 K

Nebenbei: Extreme ENSO – Ereignisse sind in diesen 5 Wintern nicht vorhanden, kann Zufall sein. Es gab 2mal „weak La Nina“ (1984/85, 2005/06), 1mal „neutral plus“ (1952/53), 1mal „neutral minus“ (1962/63) und 1mal „weak El Nino“ (1953/54). Für den Winter 2017/18 wird eine „weak La Nina“ prognostiziert.

SST Anomalien der Vergleichsjahre:

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Im Durchschnitt also „weak La Nina“.

Gruß

KHB