Bremerhaven – Vor etwa eineinhalb Jahren bestätigten Forscher unter der Leitung der TU Wien erstmals, was ohnehin bereits vermutet wurde: Extreme Wetterlagen und insbesondere häufigere Starkregenereignisse mit entsprechenden Folgen wie Überschwemmungen und Vermurungen hängen zu einem Gutteil mit dem Klimawandel zusammen. Im vergangenen April stellten Wissenschafter vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung überdies eine Verbindung zwischen bestimmten Wellenmustern im Jetstream und anhaltenden Hitzeperioden auf der Nordhalbkugel her.

Auch in diesem Fall vermuteten die Wissenschafter, dass die globale Erwärmung das Auftreten dieser Wellenmuster beeinflussen würde. Die Annahme konnte nun in einer aktuellen Studie untermauert werden: Der wellenförmige Verlauf des Jetstreams im Winter und die damit verbundenen Extremwetterlagen wie Kälteeinbrüche in Mitteleuropa und Nordamerika stehen laut Atmosphärenforschern des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) in direktem Zusammenhang mit dem Klimawandel.

Schwächelnde Winde in zehn Kilometern Höhe

Als Jetstream werden starke Westwindbänder über den mittleren Breiten bezeichnet, die die großen Wettersysteme von West nach Ost dynamisch schieben. Der Wind weht im Bereich der oberen Troposphäre bis zur Stratosphäre in etwa zehn Kilometern Höhe rund um die Erde, wird von den Temperaturunterschieden zwischen Tropen und Arktis angetrieben und erreichte früher Spitzengeschwindigkeiten von bis zu 500 Kilometern pro Stunde.

Allerdings zeigten Beobachtungen in jüngerer Zeit, dass sich der Jetstream mittlerweile immer wieder abschwächt. Er weht dann seltener auf einem geradlinigen Kurs parallel zum Äquator, sondern schlängelt sich häufiger in Form riesiger Wellen über die Nordhalbkugel.

Kaltlufteinbrüche aus der Arktis

Diese Wellen wiederum führen den Wissenschaftern zufolge im Winter zu ungewöhnlichen Kaltlufteinbrüchen aus der Arktis in die mittleren Breiten – zuletzt im vergangenen Jänner, als der Mittlere Westen der USA von extremer Kälte heimgesucht wurde. Im Sommer dagegen verursacht ein schwächelnder Jetstream lang anhaltende Hitzewellen und Trockenheit, wie sie in Europa unter anderem 2003, 2006, 2015 und 2018 zu erleben waren.

Diese grundsätzlichen Zusammenhänge sind zwar dem AWI zufolge seit einiger Zeit bekannt. Forschern gelang es aber bisher nicht, den Schlängelkurs des Jetstreams in Klimamodellen realistisch zu reproduzieren und einen Zusammenhang zwischen dem schwächelnden Jetstream und den globalen Klimaänderungen herzustellen. Diese Hürde nahmen die Wissenschafter nun, indem sie ihr globales Klimamodell um einen innovativen Baustein der Ozonchemie ergänzten.

Algorithmus hilft Wechselwirkungen zu verstehen

"Wir haben einen Machine-Learning-Algorithmus entwickelt, welcher es uns erlaubt, die Ozonschicht als interaktives Element im Modell darzustellen und daher die Wechselwirkungen aus der Stratosphäre und der Ozonschicht mit zu berücksichtigen", erläutert der Erstautor der Studie und AWI-Atmosphärenforscher Erik Romanowsky. "Mit diesem Modellsystem sind wir jetzt in der Lage, die beobachteten Veränderungen im Jetstream realistisch zu reproduzieren."

Mithilfe des neuen Kombimodells können die Forscher nun auch die Ursachen des Jetstreamschlängelns genauer untersuchen, wie sie im Fachjournal "Scientific Reports" berichten. "Unsere Studie zeigt, dass die Veränderungen im Jetstream zumindest teilweise vom Rückgang des arktischen Meereises verursacht werden", erklärt der Leiter der AWI-Atmosphärenforschung, Markus Rex. "Sollte die Eisdecke weiter schrumpfen, gehen wir davon aus, dass die bisher beobachteten Extremwetterereignisse in den mittleren Breiten in ihrer Häufigkeit und Intensität zunehmen werden."

"Unsere Ergebnisse untermauern zudem, dass die häufiger auftretenden winterlichen Kaltphasen in den USA, Europa und Asien der Klimaerwärmung nicht widersprechen, sondern vielmehr Teil des menschengemachten Klimawandels sind", fügt Rex hinzu. (red, APA, 28.5.2019)