Die Bedeutung von (Groß-) Wetterlagen

Wetterlagen sind im Kontext dieser Arbeit aus zweierlei Gründen von Bedeutung. Zum einen können diese die Ozonschicht (beispielsweise durch die erwähnte Tropopausenhebung) beeinflussen, zum anderen beschreiben sie den Transport von Luftmassen nach Europa. Dieser Luftmassentransport ist wichtig, da somit auch ozonarme Luftmassen (Streamer) nach Europa gelangen können, die zu hohen Strahlungsanomalien führen.

Ein weiterer Grund besteht darin, dass Wetterlagen beispielsweise die Bewölkung und damit die „Strahlungsdurchlässigkeit“ auf die Erdoberfläche lenken. So ist eine Zunahme von Hochdruckwetterlagen mit Wolkenauflösung und entsprechendem Sonnenschein verbunden, was hinsichtlich des Expositionsverhaltens der Menschen („schönes Wetter“) von Relevanz sein kann. CLAUDE et al. (2006b) machen zudem auf den Zusammenhang von sonnenscheinreichen Hochdrucklagen und einer dünnen Ozonschicht aufmerksam, was schematisch in der Abbildung 27 erkennbar ist. Insofern können Wetterlagen indirekt die Dicke der Ozonschicht beeinflussen, was für die mittleren Breiten von hoher Bedeutung ist.

Die Wetterlagenklassifikation:

Wetterlagen werden durch großräumige Mechanismen gelenkt. Zu diesen zählen Zirkulationsmuster bzw. Zirkulationsformen wie der NAO oder der AO, die wiederum durch die allgemeine atmosphärische Zirkulation gelenkt werden. Es lässt sich zwischen der zonalen, der gemischten und der meridionalen Zirkulation unterscheiden. In diese Zirkulationsformen lassen sich auch Großwetterlagen und Großwettertypen eingliedern (nach Hess und Brezowsky). Bei den Großwetterlagen handelt es sich prinzipiell um ähnliche Wettersituationen in einer Region, die über mehrere Tage oder Wochen andauert. Die Druckgebilde bewegen sich in der Zeit in meridionaler (West-Ost, Ost-West), zonaler (Nord-Süd, Süd-Nord) oder in einer Richtung „dazwischen“ (gemischte Zirkulation). Entsprechend ihrer Eigenschaften lassen sich die Großwetterlagen in zyklonale (Z) oder antizyklonale (A) unterscheiden. So steht WA beispielsweise für Westlage, antizyklonal; SEZ für Südost, zyklonal. Je nach Richtung werden die Großwetterlagen noch in Großwettertypen klassifiziert bzw. zusammengefasst. So sind beispielsweise unter dem Großwettertyp „West“, die zyklonale, antizyklonale und südliche Westlage zusammengefasst. Europa wird von 29 verschiedenen Großwetterlagen beeinflusst, die je nach Herkunft der Luftmassen unterschiedliche Folgen für das Wetter haben können (vgl. GERSTENGARBE, 2005).

Die Veränderung der Wetterlagen und mögliche Konsequenzen:

KÖPKE (2003) hat in einer Untersuchung zur UV-Strahlung in Bayern festgestellt, dass es zu einem Rückgang der Bewölkung gekommen ist, der sich seiner Meinung nach auf die Wetterlagen zurückzuführen lässt. Hintergrund ist hierbei, dass die Häufigkeit von feuchten Westlagen abgenommen hat und dafür trockene Ostlagen zugenommen haben.

Dementsprechend verringert sich die Bewölkung, was in Bayern zu einer erhöhten Einstrahlung geführt haben könnte. Hierbei ist allerdings anzumerken, dass die Art der Bewölkung eine nicht unwesentliche Rolle einnimmt (siehe Kapitel 3.1.2.4). Die Abbildungen 31 und 32 zeigen die Entwicklung ausgewählter Wetterlagen und deren Einfluss auf die Sommertemperatur in Karlsruhe. In der Abbildung 31 ist u.a. der Rückgang der Westlage zyklonal (WZ) erkennbar, die im Normalfall feuchte atlantische Luft nach Mitteleuropa fördert. Auch die HM (Hoch Mitteleuropa) sowie die NWA (Nordwestlage, antizyklonal) haben im Laufe des Jahrhunderts abgenommen. Eindeutig zugenommen hat die Hochdruckbrücke Mitteleuropa (HM), bei der über ganz Mitteleuropa ein ausgedehntes Hochdruckgebiet liegt (vgl. GERSTENGARBE, 2005). Interessant dazu ist die Abbildung 32. Hier ist erkennbar, dass es zu einer generellen Häufung von Hochdrucklagen gekommen ist. Zu diesen zählen unter anderem das Hoch Mitteleuropa (HM), die Hochdruckbrücke Mitteleuropa (BM) und die antizyklonale Nordwestlage (NWA).

Abbildung 31: Dezennienhäufigkeit ausgewählter Wetterlagen im Sommer für das 20. Jahrhundert. Quelle:

BISSOLLI, 2001.

Abbildung 32: Dezennienmittelwerte (Tageswerte) der Lufttemperatur im Sommer für einzelne Groß-wetterlagen. Quelle: BISSOLLI, 2001.

Die Abbildungen haben anhand von Beispielen exemplarisch den Zusammenhang zwischen den Großwetterlagen und der Temperatur aufgezeigt. Dabei wurde auch deutlich, dass trotz der großen Variabilität von Großwetterlagen gewisse Tendenzen zu beobachten sind. Inwieweit sich diese Tendenzen bzw. Trends fortsetzen, müssen weitere Untersuchungen zeigen. Das häufigere Auftreten von Hochdruckwetterlagen zusammen mit einem Temperaturanstieg kann die Strahlungsexposition der Menschen erhöhen, da ein vermehrter Aufenthalt im Freien wahrscheinlicher wird. An dieser Stelle muss jedoch erwähnt werden, dass dies ein stark vereinfachtes „Szenario“ ist, da noch andere Faktoren (die Herkunft der Luftmassen, die Art der Bewölkung, etc.) eine Rolle spielen. So ist ein Temperaturanstieg auch nicht zwangsweise an Hochdruckwetterlagen gebunden, da diese physikalisch zwar eine Wolkenauflösung bedeuten, nicht aber automatisch eine Temperaturerhöhung.

Kernaussagen: Die Dynamik der Stratosphäre und Troposphäre als Einflussfaktor für die Ozonverteilung

• Stabilere Schichtung der Stratosphäre im Gegensatz zur Troposphäre mit Folge eines stärker ausgeprägten meridionalen Luftmassenaustausches (Brewer-Dobson-Zirkulation) als grundlegender Verteilungsmechanismus für Ozon

• Beeinflussung der Quasi-Biennial Oscillation (QBO = zwei übereinanderliegende, quasi-permanente, erdumspannende Windregime) durch die Brewer-Dobson-Zirkulation

• Einfluss der QBO auf den Polarwirbel der winterlichen Stratosphäre, aber auch auf die Verteilung von Spurengasen oder troposphärische Zirkulationsindizes (z.B.

NAO, AO)

• Stratosphärentemperatur wichtig für die Ausprägung des Polarwirbels und der Stärke des Ozonabbaus im Polarwirbel sowie für die Bildung von Polaren Stratosphärenwolken (PSC), die zum Ozonabbau beitragen

• Zusammenbruch des Polarwirbels durch steigende Temperaturen im Frühjahr, was mit Transport sehr ozonarmer Luftmassen nach Europa verbunden sein kann.

• Herkunft ozonarmer Luftmassen auch aus den äquatorialen Breiten (Streamer) durch atmosphärische Dynamik möglich

• Temperatur und Dicke der Ozonschicht sowie Ozonkonzentration in der Stratosphäre unter anderem beeinflusst durch Druckverhältnisse (Hoch- und Tiefdruckgebiete) in der Troposphäre

• Erwärmung der Troposphäre bewirkt Abkühlung der Stratosphäre

• Hochdruckgebiete in der Troposphäre bewirken Abnahme der Ozonkonzentration in der Stratosphäre

• Temporärer Einfluss troposphärischer Zirkulationsindizes (NAO, AO) und Großwetterlagen auf die Ozonkonzentration und auch auf den Polarwirbel (ausgeprägtes Islandtief fällt z.B. oft mit starkem Polarwirbel zusammen)

• Ozonkonzentration grundsätzlich durch chemische, wie auch durch dynamische Prozesse beeinflusst

2.5 Die Entwicklung der Ozonkonzentration unter dem Einfluss des

Im Kapitel 2.1 wird die Entwicklung des Klimas anhand von Modellrechnungen diskutiert.

Spricht man von einer Klimaveränderung, so ist bei genauer Betrachtung die Veränderung einzelner meteorologischer Parameter gemeint. In den Kapiteln 2.2 – 2.4 wird der Zusammenhang zwischen dem Ozon und Parametern wie solarer Strahlung, Temperatur, Luftdruck und Tropopausenhöhe deutlich. Einhergehend mit einer Klimaänderung werden somit auch die das Ozon beeinflussenden Parameter verändert. Der Zusammenhang zwischen dem Klimawandel und dem Ozon wird erst in den letzten Jahren verstärkt diskutiert, da der Ozonabbau zuvor eher nur in Verbindung mit dem Eintrag von Fluorchlorkohlenwasserstoffen thematisiert worden ist. Es zeichnet sich ab, dass sich die Ozonschicht aufgrund des verminderten Eintrags ozonzerstörender Gase langsam erholt, allerdings kurzfristig geringe Ozonkonzentrationen (Low-Ozone Events, Mini-holes) verstärkt auftreten. Zudem wird deutlich, dass eine veränderte atmosphärische Dynamik (z.B. Streamer) die Ozonverteilung beeinflusst (am Beispiel der Größe, Lage und Geschlossenheit des Polarwirbels wird dies in Kapitel 2.4.1.4 bereits ersichtlich) und möglicherweise auch die Regeneration der Ozonschicht verzögert.

Dieses Kapitel erläutert den Zusammenhang bzw. die Wechselwirkungen zwischen dem Klimawandel und dem Ozon und stellt die Entwicklung des Ozons nach heutigem Stand der Wissenschaft dar.