Ändert sich der Jetstream?

Starke Niederschläge, Stürme, Hitzewellen – wenn Unwetterereignisse wie diese auftreten, werden sie häufig auf einen wellenförmigen Jetstream zurückgeführt. Der Jetstream ist ein starker Luftstrom in der oberen Troposphäre, der den Druckgradienten und die Corioliskräfte ausgleicht. Es ist immer noch nicht bekannt, ob und in welchem ​​Ausmaß sich der Jetstream tatsächlich in jahrzehntelangen Zeitskalen verändert.

„Es gibt verschiedene Theorien darüber, was wir in Zukunft vom Jetstream erwarten können. Diese basieren jedoch alle auf stark idealisierten Annahmen“, sagte Dr. Georgios Fragkoulidis vom Institut für Atmosphärenphysik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). „Obwohl ganz klar ist, dass Kohlendioxidemissionen einen direkten Beitrag zur globalen Durchschnittstemperatur leisten, sind Veränderungen in der atmosphärischen Zirkulation aufgrund der chaotischen Prozesse, die ihre Entwicklung bestimmen, höchst ungewiss.“

Das Muster der Veränderungen in den letzten 40 Jahren

Um herauszufinden, was tatsächlich mit dem Jetstream passiert, analysierte Fragkoulidis Winddaten der oberen Troposphäre aus den letzten 40 Jahren. Sein Ziel war es herauszufinden, wie sich dieser Luftstrom in 10 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche in den 1980er Jahren von dem heutigen unterscheidet und so mögliche Trends über Deutschland oder anderen Orten abzuschätzen.

„Wenn der Jetstream besonders wellig ist, kann kalte Luft aus dem Norden oder heiße Luft aus dem Süden in die Atmosphäre über Deutschland gelangen, wodurch die Wahrscheinlichkeit von Kälteeinbrüchen oder Hitzewellen steigt“, betonte er. Als Mitglied der Gruppe „Dynamische Meteorologie“ von Professor Volkmar Wirth am Institut für Physik der Atmosphäre der JGU forscht Fragkoulidis seit mehreren Jahren zu diesem speziellen Thema. Im Allgemeinen deuten seine Ergebnisse darauf hin, dass zwei wichtige Aspekte die Jetstream-Änderungen charakterisieren.

„Im Winter erleben viele Regionen der nördlichen Hemisphäre positive Trends, während diese im Sommer zu negativen Trends werden. Mit anderen Worten: Der Jetstream wird im Winter welliger, im Sommer jedoch weniger“, schloss Fragkoulidis. Für dieses Phänomen gibt es bislang keine Erklärung, die teilweise der typischen Hypothese widerspricht, dass der Jetstream zu jeder Jahreszeit welliger wird.

Ein weiterer Aspekt, den der Mainzer Forscher feststellte, war, dass die Veränderungen des Jetstreams nicht überall gleich sind, sondern von Region zu Region unterschiedlich sind. Was in Nordamerika passiert, ist nicht unbedingt dasselbe wie in China oder Europa. „Wir können Trends nicht anhand einfacher Mottos wie ‚Der Jetstream wird welliger‘ oder ‚Der Jetstream wird weniger wellig‘ beurteilen.“ „Es ist weitaus komplizierter“, fasste er zusammen.

Dr. Georgios Fragkoulidis untersuchte nicht nur die Welligkeit des Jetstreams, sondern auch die Phasengeschwindigkeit der Wellen, um festzustellen, wie schnell sich die Wellen von West nach Ost bewegten. Wenn sie sich langsam ausbreiten, kann dies zu stationären Wettersystemen führen, die mit starken Regenfällen oder längeren Perioden hoher Temperaturen und sogar Dürre einhergehen.

„Obwohl wir vielleicht den Eindruck haben, dass es anders sein sollte, hat es in den letzten 40 Jahren keine signifikante Änderung der Phasengeschwindigkeit der Wellen auf der Nordhalbkugel, insbesondere über Europa, gegeben“, erklärte Fragkoulidis. Diese Schlussfolgerung widerspricht auch einigen Vermutungen, dass sich die Wellenbewegungen verlangsamen.

Die Ergebnisse seiner Forschung zeigen jedoch, dass die Situation auf der Südhalbkugel anders ist, wo stärkere Änderungen der Phasengeschwindigkeit beobachtet werden. Auch hier variieren sie je nach Jahreszeit und Region. Seine Ergebnisse wurden in veröffentlicht Wetter- und Klimadynamik.

Prognosen für das Ende des Jahrhunderts

Fragkoulidis untersucht derzeit Hypothesen darüber, wie sich der Jetstream in Zukunft, insbesondere am Ende des 21. Jahrhunderts, verändern könnte. Dazu nutzt er Prognosen, die auf Klimamodellen des National Center for Atmospheric Research (NCAR) in den USA basieren. Sie basieren auf der Annahme, dass die Kohlendioxidemissionen weiter steigen und hoch bleiben und sich das Klima auf der Erde erwärmt hat bis 2100 um etwa 4°C.

Die Frage ist, wie dieses Szenario den Jetstream beeinflussen könnte. Theoretisch gibt es darauf keine einfache Antwort, da der Erwärmungseffekt nicht auf der ganzen Welt gleich sein wird. Tatsächlich werden sich die Ozeane langsamer erwärmen als die Landmassen und verschiedene Höhen in der Troposphäre werden sich unterschiedlich schnell erwärmen. All diese Aspekte werden sich folglich auf die atmosphärische Zirkulation auswirken.

Trotz aller bestehenden Unsicherheiten liefert das Klimamodell einige Hinweise darauf, dass zukünftige Sommertrends denen der Vergangenheit ähneln werden und dass der Jetstream auf der Nordhalbkugel gegen Ende des Jahrhunderts wahrscheinlich weniger wellig sein wird. Außerdem ist es viel ungewisser, wie der zukünftige Winter-Jetstream aussehen wird.