Stratosphäre und europäisches Klima reagieren nicht-linear auf den Klimawandel

Die Auswirkungen der globalen Erwärmung zeigen sich in den Änderungen meteorologischer Phänomene wie zum Beispiel in Stürmen, die Europa aus ihren Entstehungsgebieten über dem westlichen Nordatlantik erreichen. Dr. Elisa Manzini und Dr. Luis Kornblueh vom Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M) sowie Dr. Alexey Y. Karpechko vom Finnischen Meteorologischen Institut haben untersucht, wie sich die atmosphärische Zirkulation in aufeinanderfolgenden Perioden globaler Erwärmung um jeweils 2 K (Kelvin) ändert. Sie fanden heraus, dass die Atmosphäre nichtlinear auf die globale Erwärmung reagiert.

In ihrer neuen Studie überprüfen die Wissenschaftler*innen die Änderungen sowohl des stratosphärischen Polarwirbels als auch der bodennahen Zirkulation und wie beides zusammenhängt. Die Reaktion der atmosphärischen Zirkulation im Nordwinter wird für zwei aufeinanderfolgende globale Erwärmungsperioden von 2 K in Modellsimulationen mit idealisiertem CO2-Anstieg untersucht, die in einem großen Ensemble 68 mal wiederholt wurden. Es dient der Vorhersage der atmosphärischen Reaktion auf ein idealisiertes Szenario globaler Erwärmung. Durchgeführt wurden die Modellläufe mit dem Erdsystemmodell des MPI-M in LR-Konfiguration, d.h. mit horizontaler Auflösung von etwa 1.9°x1.9°. Die Analyse der Änderungen nach einer ersten Erwärmung um 2 K und dann nach weiteren 2 K liefert Antworten auf die Fragen, ob Änderungen der Zirkulation mit zunehmender globaler Erwärmung linear verlaufen, und ob sich Änderungsmuster mit der globalen Erwärmung skalieren lassen.

Der Vergleich der atmosphärischen Reaktionen auf die beiden Perioden zeigt deutliche Unterschiede, die auf eine Nichtlinearität hinweisen. Der stratosphärische Wirbel verlagert sich von einer Änderung der östlichen Winde während der ersten 2 K zu einer Änderung der westlichen Winde für die zweiten 2 K. Die Zugbahnen der nordatlantischen Stürme verlagern sich nur in der zweiten Periode nordwärts. Eine schwächere arktische Erwärmung im November während der zweiten Periode legt nahe, dass Unterschiede in den Änderungen des arktischen Meereises einen Einfluss auf die nichtlineare Reaktion der Atmosphäre haben. Die Kopplung von Stratosphäre und Troposphäre sorgt dann für ein Fortdauern dieser Nichtlinearität über den Winter.

Originalveröffentlichung:
Manzini, E., Karpechko, A. Y., & Kornblueh, L. (2018). Nonlinear response of the stratosphere and the North Atlantic-European climate to global warming. Geophysical Research Letters, 45. Doi: 10.1029/ 2018GL077826

Mehr Information:
Grand Ensemble

Kontakt:

Dr. Elisa Manzini
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 317
E-Mail: elisa.manzini@we dont want spammpimet.mpg.de