Die Atmosphäre hat wie eine Schale zerbrochen. Ein Wettersystem setzt ein, das die Temperaturen bereits einmal auf Werte tief unter -20 °C gesenkt hat. Der arktische Luftstrom ist äußerst kalt und rau. Glücklicherweise bleibt er jedoch fast das ganze Jahr über am Nordpol gefangen. Starke arktische Winde bilden um den Pol eine Art Wand, die verhindert, dass die kalte Luft in südliche Richtungen strömt. Diese Strömung, auch als polares Vortex bekannt, hält die kalte Luft normalerweise im Norden. Dennoch gelangt arktische Luft manchmal auch nach Mitteleuropa.
Was ist der polare Wirbel?
Im Grunde handelt es sich um einen Ring aus starken Westwinden, der im Winter kalte polare Luft nahe dem Pol zirkulieren lässt. Er entsteht als Teil der allgemeinen atmosphärischen Zirkulation und ist in seiner gewaltigen Größe mit keinem anderen Wirbelereignis auf unserem Planeten vergleichbar.
Wie entsteht der polare Wirbel?
Im Winter herrscht in den Polarregionen die Polarnacht. Die Sonne bleibt für mehrere Wochen bis Monate unter dem Horizont. Infolgedessen kühlt sich die Luft über den polar gebieten stark ab. In den niedrigeren geografischen Breiten ist die Stratosphäre in mittleren und höheren Höhen jedoch deutlich wärmer. Dies schafft einen scharfen Temperaturunterschied zwischen der wärmeren Luft in niedrigeren Breiten und der kälteren Luft über den Polarregionen. Die Atmosphäre versucht, diesen Unterschied auszugleichen.
Warme Luft strömt aus den Tropen in Richtung des Pols, wird jedoch durch die Erdrotation nach rechts auf der Nordhalbkugel und nach links auf der Südhalbkugel abgelenkt. Je näher dieser Luftstrom dem nördlichen Pol kommt, desto stärker ist der Effekt. Das Ergebnis ist ein Band aus starken Westwinden, das als nächtlicher polarer Jetstream bekannt ist und von Westen nach Osten um die kalte Luft über den Polarregionen weht. Dieser wird als stratosphärisches polarer Wirbel bezeichnet (die Stratosphäre erstreckt sich von der Troposphäre bis in eine Höhe von 60 km).
Zusätzlich gibt es einen troposphärischen polaren Wirbel, der im Wesentlichen ein Jetstream ist. Dies stellt eine Grenze zwischen kalter polarer Luft und wärmerer Luft der mittleren Breiten in der oberen Troposphäre dar (in Höhenlagen von 7 bis 18 km über dem Erdboden). Der Grund für die jetstreamartige Strömung ist der starke Temperatur- und Druckunterschied zwischen kalter und warmer Luft. Die Windgeschwindigkeit im Kern des Jetstreams übersteigt sogar 350 km/h. Zu beachten ist, dass dieselben zwei Typen von Wirbeln auch auf der Südhalbkugel vorhanden sind.
Stabilität und Schwächung des polaren Wirbels
Wenn das Gebiet des nördlichen Pols deutlich kälter ist als die niedrigeren Breiten, ist der Ring der Westwinde, also der polare Wirbel, stark und stabil. Der Jetstream in der Troposphäre neigt dazu, sich näher an den Polarregionen zu bewegen und wenig zu winden. Folglich bleibt die kalte Luft in den Polarregionen gut erhalten, und die Winter in den mittleren Breiten sind in der Regel milder ohne ausgeprägte Frostepisoden. Wenn jedoch der stratosphärische polare Wirbel stark geschwächt oder sogar auseinandergerissen wird, wird die westliche Winterzirkulation in der Stratosphäre gestört.
Die westlichen Winde schwächen sich ab oder können vorübergehend von Ostwinden ersetzt werden. Der polare Wirbel beginnt sich vom Pol zu verschieben oder kann sich in Fragmente spalten. Dies hat zur Folge, dass sich der Jetstream in der Troposphäre zu winden beginnt. Dadurch kann kalte polare Luft in die mittleren Breiten eindringen. Am häufigsten ist Nordamerika und Kanada von diesem Phänomen betroffen, aber auch das Wetter in Mitteleuropa wird gelegentlich beeinflusst. Umgekehrt dringt wärmere Luft aus unseren Regionen in die Arktis vor.
Was schwächt den polaren Wirbel?
Zu den häufigsten Störungen des polareren Wirbels tragen starke planetare Rossby-Wellen bei. Diese werden durch die Erdrotation erzeugt und stehen in Zusammenhang mit der Brewer-Dobson-Zirkulation, die die Hauptzirkulation der Luft in der Stratosphäre darstellt. Wenn die Aktivität der Rossby-Wellen sehr stark wird, wird die absteigende Luftbewegung über der Polarregion intensiver. Während die Luft absinkt, kann es zu plötzlichen Erwärmungen der Atmosphäre kommen. Dies ist ein weiterer Grund für die Schwächung des polaren Wirbels.
Es wird deutlich, dass bei der Entstehung des Wetters alles miteinander verbunden ist. Auch Fronten, die von Westen kommen, stehen im Zusammenhang mit den Rossby-Wellen. Ein bedeutendes Schwächen des polaren Wirbels trat etwa im Jahr 2010 auf. In diesem Jahr erlebte Tschechien einen Winter mit katastrophalen Schneefällen und Temperaturen unter -20 °C.
Ist der polare Wirbel derzeit stabil oder geschwächt?
In den letzten Tagen wird über eine Schwächung oder sogar das Durchbrechen des polareren Wirbels berichtet – wie eine Schale. Sollte dies zutreffen, bedeutet dies vor allem das Eindringen kalten Wetters in den Nordosten Nordamerikas, in den Mittleren Westen und auch in die nördlichen Ebenen. Dies geschieht vorwiegend im Dezember. Ob es auch in Mitteleuropa kälter wird, ist derzeit ungewiss. In Tschechien ist es sogar noch unklarer: „Es sollte beachtet werden, dass obwohl mittelfristige Vorhersagen erstellt werden, die klimatische Prognose für Dezember bislang eine sehr hohe Unsicherheit aufweist. Über dem Wetter in Tschechien schwebt ein großes Fragezeichen.“
