Über die NAO zur Zirkulationsanomalie

Hallo,

nach der Lektüre von

Wang / Ting / Kushner: A robust empirical seasonal prediction of winter NAO and surface climate. Scientific Reports 7, Article number: 279. March 2017.

Wang / Ting / Kushner

habe ich – in vereinfachter Form – die von den Autoren bestimmten Prädiktorvariablen verwendet, um daraus eine Prognose für die Zirkulationsanomalie der Wintermonate zu entwickeln.

Die Prädiktoren sind:

Geopotential auf der 70hPa – Ebene (20°S – 90°N 0 – 360°)

Eisausdehnung der Nordhemisphäre

SSTs (20°S – 90°N 0 – 360°)

September – oder Oktobermonate. Ich verwendete die Oktobermonate.

Analysezeitraum bei meinem Beitrag: 1949 – 2018

Referenzperiode: 1981 – 2010

Anomalien: Pa

Methode: Canonical Correlation Analysis

Dezember:

prognose dezember 2018 bodendruck nh aus okt

 

Januar:

prognose januar 2019 bodendruck nh bild aus okt 827+828+829

 

Februar:

prognose februar 2019 bodendruck bild nh aus okt

 

März:

prognose märz 2019 bodendruck nh bild aus okt

Ergänzung am 8. Januar 2019

Die Autoren oben genannter Studie betrachten sowohl den September als auch den Oktober als Ausgangspunkte ihrer Analyse. Ich habe in meiner Analyse den Oktober verwendet. Man könnte jetzt natürlich auch beide Monate – gleichberechtigt – heranziehen.

Dann sehen die Ergebnisse folgendermaßen aus (ansonsten gleiche Vorgehensweise, auf Grund der verdoppelten Datenmenge muss der Analysezeitraum auf 1966 – 2018 beschränkt werden, es handelt sich immerhin um 50.000 Gitterpunkte und die Rechenkapazität ist begrenzt):

Dezember:

prognose dezember 2018 bodendruck nh aus sept-okt

Januar:

prognose januar 2019 bodendruck nh aus sep-okt

Februar:

prognose februar 2019 bodendruck nh aus sep-okt

März:

prognose märz 2019 bodendruck nh aus sep-okt

Gruß

KHB

 

 

 

Winterprognose 2018/19

Hallo,

etwas ungewöhnlich, eben experimentell, eine Langfristprognose, die (ausschließlich) auf den Verhältnissen in der Stratosphäre des Monats November beruht. Dabei werden die höchsten Korrelationen zwischen den entsprechenden Parametern und den Bodendruck – bzw. Temperaturanomalien der Folgemonate verwendet, konkret „zonaler Wind“ auf der 100 -, 150 – und 200hPa – Ebene, Bereich 90°N – 20°S, 0 – 360°.

Auswertungszeitraum 1949 – 2017/18

20.000 Gitterpunkte

Referenzperiode 1981 – 2010

Anomalien: Pa bzw. K bzw. m

Methode: Canonical Correlation Analysis

Dezember 2018:

 

Prognose Dezember 2018 Temp Europa

Prognose Dezember 2018 Geopot 500hPa

Januar 2019:

Prognose Januar 2019 Temp Europa

Prognose Januar 2019 Geopot 500hPa

Februar 2019:

 

Prognose Februar 2019 Temp Europa

Prognose Februar 2019 Geopot 500

Wie gesagt, das Rechenmodell erhält keine Informationen über SSTs, Temperaturen, Bodendruck und Geopotential. Immerhin zeigt es (trotzdem) den zu erwartenden schwachen bis mittleren El Nino (Modoki), angedeutet in den positiven Temperaturanomalien im äquatorialen Pazifik (unterer Rand) und die negative Druckabweichung bei den Aleuten (die mit El Nino einhergeht).

Laut Baur wird ja der Januar in Mitteleuropa zu kalt, wenn der Oktober in diesem Gebiet um mindestens 2 K zu warm und in Deutschland zu trocken war. Beide Voraussetzungen sind dieses Jahr gegeben. Mein Modell zeigt den hohen Druck über Russland (den Baur für solche Januare angibt), zeigt aber keine negative Temperaturabweichung über Mitteleuropa.

Über Grönland / Island herrscht zwar vorwiegend positive Druckabweichung, aber es scheint keine Blockierung zu geben (eine schwache im Januar bei 45°W, kann für ME auch Südlagen bedeuten), möglicherweise ist die Zugbahn der Tiefs im Dezember und Januar eher auf West – und Mitteleuropa gerichtet. Im Februar dominiert aus jetziger Sicht vorwiegend antizyklonale Witterung über Europa mit Schwerpunkten der positiven Druckabweichung über Mitteleuropa und Nordwestrussland.

Ergänzung: Am 11. Dezember habe ich auf Wunsch von Lesern die Temperaturanomalien der Wintermonate in Europa vergrößert dargestellt, außerdem die Geopotentialanomalien auf der 500hPa – Ebene ergänzt (natürlich mit den gleichen Inputdaten).

Gruß

KHB

 

Stratosphäre des Oktober 2018 und Folgemonate

Hallo,

der stratosphärische Polarwirbel hat für den Winter der NH eine wesentliche Bedeutung, ein starker Polarwirbel begünstigt oder initiiert westliche (zonale) Strömungen, während ein schwacher eher meridionale Lagen hervorruft.

Im Folgenden wird also Bodendruck und Bodentemperatur von November 2018 bis März 2019 vom prognostizierten Zustand der Stratosphäre (10hPa – Ebene)  „heruntergebrochen“. Als Inputwerte verwende ich das Geopotential des Oktober auf der 10hPa – Ebene, den zonalen Wind, ebenfalls 10hpa – Ebene und die SSTs (jeweils 20°S – 90°N 0 – 360°). Die SSTs haben für den stratosphärischen Polarwirbel insofern eine gewisse Bedeutung, als die ENSO – Kaltphase im Sinne dessen Stärkung  wirkt und die ENSO – Warmphase im Sinne einer Schwächung.

Auswertungszeitraum: 1949 – 2018, circa 22.000 Gitterpunkte

Referenzperiode: 1981 – 2010

Anomalien: Pa bzw. m bzw. K

Methode: Canonical Correlation Analysis

Ausgangsbasis Oktober 2018:

dznuNSKakL

f54m3lXzbu

9ZbnDQDMRU

Für den November 2018 ergibt sich auf Grund der spezifischen Gegebenheiten des Oktober folgender Zustand der Stratosphäre auf der 10hpa – Ebene:

Prognose November 2018 10hPa

Daraus errechnet sich folgende Bodendruckanomalie:

Prognose November 2018 Bodendruck aus Strat neu

und aus der Bodendruckanomalie die Temperaturanomalie:

Prognose November 2018 Temperaturanomalie aus Strat neu

Für den Dezember 2018:

Prognose Dezember 2018 Geopot 10hPa neu

Prognose Dezember 2018 Bodendruck aus Strat neu

Prognose Dezember 2018 Temperatur aus Strat neu

Für den Januar 2019:

Prognose Januar 2019 Geopot 10hpa neu

Prognose Januar 2019 Bodendruck aus Strat neu

Prognose Januar 2019 Temperatur aus Strat neu

Für den Februar 2019:

Prognose Februar 2019 Geopot 10hPa neu

Prognose Februar 2019 Bodendruck aus Strat neu

Prognose Februar 2019 Temperatur aus Strat

Für den März 2019:

Prognose März 2019 Geopot 10hPa

Prognose März 2019 Bodendruck aus Strat neu

Prognose März 2019 Temp aus Strat neu

Zwar scheint der Polarwirbel auf der 10hPa – Ebene mit Ausnahme des Januar (Stratosphärenerwärmung?) ziemlich stabil, so begünstigt dessen Lage mit entsprechenden Anomalien – im Dezember beginnend – den Übergang zu einer negativen NAO, unterdurchschnittlichen Temperaturen im Januar (Europa) und etwa durchschnittlichen Temperaturen im Dezember, Februar März, überdurchschnittlichen im November (bei noch positiver NAO).

Der Hochdruckblock im Dezember über Nordrussland ist bemerkenswert, trotzdem oder dewegen sind Zweifel berechtigt, ob dies so eintritt. Man wird sehen.

Gruß

KHB

 

November 2018 und Folgemonate

Hallo,

da die Korrelationen der Oktoberwerte mit den Werten der folgenden Monate (Wintermonate) deutlich höher sind als die Korrelationen der letzten 6 Monate mit diesem Zeitraum, beschränke ich mich jetzt auf den Oktober als Ausgangsbasis.

Ich benutze den Bodendruck, die SSTs sowie das Geopotential auf der 50hPa – Ebene (Stratosphäre), jeweils 20°S – 90°N 0 – 360°, etwa 22.000 Gitterpunkte.

Auswertungszeitraum: 1949 – 2017

Referenzperiode: 1981 – 2010

Anomalien: Pa bzw. K

Methode: Canonical Correlation Analysis

Prognose November 2018 NH Bodendruck 705+706+707 aus Okt neu

Prognose November 2018 NH Temperatur Bild aus Okt 705+706+707

Prognose Dezember 2018 Bodendruck NH Bild aus Okt.705+706+707 neu

Prognose Dezember 2018 Temperatur NH Bild aus Okt 705+706+707 neu

Prognose Januar 2019 Bodendruck NH Bild aus Okt 705+706+707 neu

Prognose Januar 2019 Temperatur NH Bild aus Okt von 705+706+707 neu

Prognose Februar 2019 NH Bodendruck Bild aus Okt 705+706+707

Prognose Februar 2019 Temperatur NH Bild aus Okt 705+706+707 neu

Die Ergebnisse zeigen eine positive NAO bis Dezember mit den bekannten Begleiterscheinungen. Für Mitteleuropa müsste es einen milden trockenen hochdruckdominierten Dezember geben. Die Änderung zum Januar vollzieht sich vermutlich als Folge der positiven NAO des Oktober (die negativ mit der Januar – NAO korreliert ist, aber positiv mit der Dezember – NAO), der prognostizierte Dezember – und Januarverlauf ist auch typisch für die ENSO – Warmphase, die als „Modoki“ (= Erwärmungsschwerpunkt im zentralen Pazifik und nicht vor der südamerikanischen Küste) in den Temperaturkarten (am südlichen Rand)  angedeutet ist.

Der Februar bringt eine abgeschwächte negative NAO mit verstärkter Tiefdrucktätigkeit westlich der Britischen Inseln bzw. Abbau des dortigen hohen Drucks, für Zentraleuropa bedeutet dies sowohl Vorderseiten als auch Durchzug von Tiefs bzw. Tiefdruckentwicklung vom Atlantik ins Mittelmeer. Dabei liegt der Balkan und Nahe Osten permanent in einer milden S – oder SW – Strömung mit hohen Temperaturen.

Dies ist der jetzige Stand unter den genannten Prämissen, nicht mehr und nicht weniger.

Gruß

KHB

Einfluss der Stratosphäre auf die Zirkulation der nächsten Monate

Hallo,

in meinen Beiträgen „Oktober 2018 und Folgemonate“ sowie „Vierter Blick auf den Winter 2018/19…………….“ hatte ich mich bei der Analyse auf Bodendruck und SSTs beschränkt, um zu sehen, welches Bild der nächsten Monate rechnerisch am besten zu den vergangenen Monaten passt.

In diesem Beitrag möchte ich die Stratosphäre einbeziehen. Als Ausgangsmonat wähle ich den September, ich verwende das Geopotential auf der 50hPa – Ebene, den zonalen Wind auf derselben Höhe sowie auf der 30hPa – Ebene (um die Dynamik der QBO zu berücksichtigen), außerdem den Bodendruck und die SSTs (jeweils 20°S – 90°N 0 – 360°).

Auswertungszeitraum: 1968 – 2018

30.000 Gitterpunkte

Referenzperiode: 1981 – 2010

Anomalien: Pa bzw. K

Methode: Canonical Correlation Analysis

Prognose Oktober 2018 Bodendruck NH Bild Strat

Prognose Oktober 2018 Temperatur NH Bild Strat

Prognose November 2018 Bodendruck NH Bild Strat

Prognose November 2018 Temperatur NH Bild Strat

Prognose Dezember 2018 Bodendruck NH Bild Strat

Prognose Dezember 2018 Temperatur NH Bild Strat

Prognose Januar 2019 Bodendruck NH Bild Strat

Prognose Januar 2019 Temperatur NH Bild Strat

Prognose Februar 2019 Bodendruck NH Strat

Prognose Februar 2019 Temperatur NH Bild Strat

Prognose März 2019 Bodendruck NH Bild Strat

Prognose März 2019 Temperatur NH Bild Strat

Bis einschließlich Dezember scheint die Stratosphäre keinen nenneswerten Einfluss auf die nordhemisphärische Zirkulation auszuüben, verglichen mit den Berechnungen, die ausschließlich Bodendruck und SSTs als Grundlage haben.

Impulse aus der Stratosphäre scheinen jedoch die Zirkulation der Monate ab Januar zu beeinflussen und zwar im Sinne stärker steigenden Luftdrucks in der Arktis einhergehend mit  Übergang zu neutraler oder leicht negativer NAO, auch dies im Vergleich zu den Berechnungen mit den Parametern Bodendruck und SSTs. Allerdings bleibt der Luftdruck über dem Atlantik niedrig und so wird keine Blockierung aufgebaut.

Da sich über dem Atlantik also kein hoher Druck bildet, bleibt der atlantische Einfluss unter zyklonalen Bedingungen in Europa bestehen (zyklonaler als bei der Berechnung mit Bodendruck und SSTs), wobei die Temperaturen in Mitteleuropa im Januar leicht und im Februar deutlich über dem Mittel von 1981 – 2010 liegen sollten.

Erst im März kann sich hoher Druck über dem Nordatlantik bilden und zu kälterem Wetter in Mitteleuropa führen.

Gruß

KHB

Vierter Blick auf den Winter 2018/19 nach Verlauf der letzten 6 Monate

Hallo,

der Winter rückt immer näher, dem September kommt ja auch eine besondere Bedutung für die Witterung des Winters zu (alte Bauernregeln und „Altweibersommerregel“ von Baur, die Bedingungen für Anwendung der Baurschen Regel treffen dieses Jahr übrigens nicht zu). Aber auch jetzt würde ich noch nicht von einer Prognose im engeren Sinn sprechen, sondern nur betrachten, was passt rechnerisch am besten zur Zirkulation der letzten 6 Monate. Im Vergleich zum 3. Blick fehlt jetzt der März und der September kommt neu hinzu.

Auswertungszeitraum: 1980 – 2017

Geographischer Bereich: 20°S – 90°N 0 – 360° Bodendruck

Anomalien: Pa bzw. K

Referenzperiode: 1981 – 2010

Methode: Canonical Correlation Analysis

Prognose Dezember 2018 Bodendruck NH aus April-Sept

Prognose Dezember 2018 Temperatur NH Bild aus April - Sept

Prognose Januar 2019 Bodendruck NH Bild aus April-Sept

Prognose Januar 2019 Temperaturanomalie

Prognose Februar 2019 Bodendruck NH Bild aus April-Sept

Prognose Februar 2019 Temperatur NH Bild aus April-Sept

Es gab keine wesentlichen Veränderungen zum 3. Blick. Das Modell geht immer noch von einer stark positiven NAO für die Wintermonate aus, vor allem für Dezember und Februar. Sollte der Oktober jedoch ebenfalls eine deutlich positive NAO bringen (sieht zur Zeit so aus), bleibt abzuwarten, ob sich die Winterprognose ändert (immerhin ist die NAO des Oktober negativ mit der NAO der Wintermonate, vor allem Januar und Februar, korreliert).

Gruß

KHB