Copernicus: Ungewöhnlicher Wärmeeinbruch in sibirischer Arktis

Mai weltweit wärmster Mai seit Aufzeichnungs-Beginn

Der Kopernikus-Klimawandeldienst C3S (Copernicus Climate Change Service) berichtete am 7.07.2020, dass der Mai weltweit der wärmste Mai seit Beginn der Aufzeichnungen war und dass überdurchschnittlich hohe Temperaturen in Teilen Sibiriens verzeichnet wurden, wo sie bis zu 10° C über den üblichen Werten lagen. Damit bestätigte der EU-Dienst aktuelle Medienberichte. Aber es war nicht nur der Mai, der in dieser Region ungewöhnlich mild war; der gesamte Winter und Frühling hatte wiederholt Perioden mit überdurchschnittlich hohen Oberflächenlufttemperaturen, insbesondere ab Januar.

Im Juni 2020 meldete der Kopernikus-Klimawandeldienst aus Westsibirien einen ungewöhnlichen Winter und Frühling, mit überdurchschnittlich hohen Oberflächen-Lufttemperaturen während des gesamten Zeitraums – bis zu 10° C höher als normal für Mai. Im Juni waren jedoch im westlichen und südlichen Teil dieser Region hauptsächlich unterdurchschnittliche Temperaturen zu verzeichnen. Sibirien ist jedoch riesig, und viele Kilometer weiter nordöstlich verzeichnete der C3S ERA5-Datensatz in der zweiten Monatshälfte eine Hitzewelle, die die Durchschnittstemperaturen im Juni in einigen Teilen des arktischen Sibiriens auf bis zu 10° C über dem Normalwert steigen ließ.

Darüber hinaus war die monatliche Durchschnittstemperatur im gesamten Gebiet um mehr als 5° C höher als üblich, was den Rekord der beiden letzten wärmsten Junis – 2018 und 2019 – um mehr als ein Grad bricht. Die von ERA5 geschätzte Höchsttemperatur war ebenfalls außergewöhnlich; am 20.06. erreichte sie in Werchojansk mit (plus) 37° C die bisher höchste Juni-Temperatur. Am selben Tag wurde in der Nähe eine stationsbasierte Rekordtemperatur von 38° C gemeldet, obwohl dieser Wert noch nicht offiziell von der Weltorganisation für Meteorologie bestätigt wurde. Seit in Werchojansk ein Verbannter des Zarenreiches 1885 minus 76,8 Grad gemessen hat, rühmt sich die Kleinstadt innerhalb des Polarkreises, Kältepol der bewohnten Welt zu sein (Alex Rühle in SZ vom 02.07.2020: “Das Ende des Frühlings – Der Permafrost ist längst nicht so ewig, wie sein Name behauptet”).

Joachim Müller-Jung notierte am 10.07.2020 in der FAZ: “Was sich seit Wochen in einem großen Gebiet Ostsibiriens abspielt, ist ganz offensichtlich Teil der neuen Normalität. Der beschleunigte Klimawandel, angestoßen durch die seit Jahrzehnten ungebremste Anreicherung von Treibhausgasen und Aerosolen, insbesondere von Kohlendioxid, destabilisiert die irdische Atmosphäre inzwischen beängstigend schnell. Der Polarwirbel mit seinen gewaltigen Luftströmen in der Hochatmosphäre, der die Arktis zuverlässig unter dem Kaltlufteinfluss aus dem hohen Norden hielt, solange die Menschen denken können, kommt unter den sich angleichenden Temperaturunterschieden zwischen Nord und Süd immer öfter ins Straucheln.”

Arktis erwärmt sich wesentlich schneller als Rest der Welt

Die Arktis als Ganzes erwärmt sich wesentlich schneller als der Rest der Welt – andere Quellen sagen doppelt so schnell. Dieses als Arktisverstärkung bezeichnete Phänomen lässt sich zum Teil durch Rückkopplungsmechanismen im Zusammenhang mit der Schnee- und Eisdecke erklären, wobei eine anfängliche Erwärmung zu einem Anstieg der Schmelzraten führt, was wiederum die Erwärmung weiter verstärkt. Darüber hinaus ist Sibirien an Temperaturextreme gewöhnt, da es die größte jahreszeitliche Temperaturveränderung auf der ganzen Welt erlebt. Die durchschnittliche maximale Temperaturveränderung beträgt dort knapp über 60° C, von etwa -40° C im Januar bis etwa 20° C im Juli, in Breitengraden nahe 60°N. Diese Region erfährt also einen deutlichen Erwärmungstrend, der sich über mehrere Jahrzehnte erstreckt, und ist zudem großen Temperaturschwankungen ausgesetzt.

Arktisches Sibirien – Temperaturanomalien im Juni: Durchschnittliche Oberflächenlufttemperatur über dem arktischen Sibirien für jeden Juni von 1900 bis 2020, bezogen auf den Juni-Mittelwert für die Referenzperiode 1981-2010. Datenquelle: GISTEMP, ERA5 – ©Copernicus Climate Change Service, ECMWF

Aufgrund der spärlichen Anzahl von Wetterstationen in dieser Region kann es schwierig sein, den tatsächlichen Wert der Juni-Anomalie zu schätzen. Bei einem Vergleich mit einer Langzeitaufzeichnung stimmen die beiden verschiedenen Datensätze im Allgemeinen überein, sowohl hinsichtlich des Trends als auch hinsichtlich der Juni-Werte, die am ungewöhnlichsten waren. Doch seit einigen Jahren zeigen verschiedene Datensätze größere Diskrepanzen bei den Schätzwerten, obwohl diese Unterschiede im Allgemeinen im 20. und 21. Jahrhundert weit unter 0,5° C liegen. Jahrhundert. Vor 1900 sind die Unterschiede zwischen den Datensätzen viel größer und nicht dargestellt. Ein Blick auf die längerfristigen Aufzeichnungen zeigt uns ferner, dass im 20. Jahrhundert einige Male Temperaturen von bis zu 2,5° C über dem Durchschnitt auftraten, aber Anomalien von fast 3° C oder mehr erst im 21.

Es gibt mehrere Gründe, warum die Temperaturen im Juni dieses Jahres so ungewöhnlich waren, darunter großräumige Windmuster, eine geringere Schneedecke als gewöhnlich und trockene Bodenverhältnisse.

Atmosphärische Zirkulation

Großräumige Windmuster spielten sowohl im überdurchschnittlich warmen Winter und Frühling in Westsibirien als auch bei den hohen Temperaturen im Juni in der sibirischen Arktis eine wichtige Rolle. Die jeweiligen Windmuster waren jedoch unterschiedlich; die Situation im Juni war nicht einfach eine Fortsetzung der Vormonate.

Oberflächenlufttemperatur- und geopotentielle Höhenanomalien für Juni, bezogen auf den Durchschnitt der Jahre 1981-2010 im Juni. Die geopotentielle Höhenanomalie hebt Gebiete mit ungewöhnlich hohem (H) und niedrigem (L) Luftdruck über Sibirien und die damit verbundene Richtung der grossräumigen Windmuster hervor (schwarzer Pfeil). Datenquelle: ERA5 – Quelle © Copernicus Climate Change Service, ECMWF

In der dritten Juniwoche legte sich ein Hochdruckgebiet (“Blockade”) über Nordostsibirien, während im Westen Tiefdruckgebiete vorherrschten (siehe rechte Grafik-Abbildung unten). Dieses Druckmuster führte zu einer starken Südströmung über den zentralen Teilen des arktischen Sibiriens, die außergewöhnlich warme Bedingungen mit sich brachte und weiter nördlich zu einer ungewöhnlich niedrigen Meereisbedeckung führte. Die antizyklonalen Bedingungen, die unter dem Hochdrucksystem herrschten, begünstigten auch überdurchschnittlich hohe Temperaturen weiter östlich. Interessanterweise führte eine kalte Ostströmung in Verbindung mit demselben Hochdrucksystem zu weit unterdurchschnittlichen Temperaturen über der Insel Sachalin und der Region Chabarowsk im äußersten Südosten Russlands; das Gebiet erlebte die größte Kälteanomalie des Monats außerhalb der Antarktis.

Die Winde selbst haben möglicherweise eine Rückkopplung von den von ihnen induzierten Temperaturmustern erfahren. Die Luft über dem Arktischen Ozean im Juni wird durch schmelzendes Meereis und das daraus resultierende eisige Meerwasser kalt gehalten. Ein Temperaturanstieg über der sibirischen Landmasse im Süden verstärkt den Nord-Süd-Temperaturgradienten, der sich entlang der Küstenlinie erstreckt und als arktische Frontzone bezeichnet wird. Die Stärke dieses Gradienten beeinflusst das Verhalten der Wettersysteme in der Region. Es ist jedoch nur einer von vielen Einflüssen auf die Windmuster.

Andere Faktoren

C3S-Daten weisen auch darauf hin, dass die Schneebedeckung und die Bodenfeuchtigkeit an der Oberfläche in der sibirischen Arktis im Juni Rekordtiefs erreicht haben. Obwohl diese Klimavariablen im Allgemeinen nicht so gut geschätzt werden wie die Temperatur, geben sie dennoch einen guten Hinweis auf die wichtigsten physikalischen Mechanismen, die in der Region vor und während der Hitzewelle im Spiel sind.

Diagramme mit Tageswerten für die durchschnittliche Schneedecke und Bodenfeuchte über dem arktischen Sibirien. Diagramme mit Tageswerten für die durchschnittliche Schneedecke und Bodenfeuchte über dem arktischen Sibirien. Die blaue Linie zeigt den Durchschnitt von 1981-2010; die rote Linie den Durchschnitt von 2020. Der gelbe Balken zeigt die ungefähre Dauer der Hitzewelle an – Datenquelle: ERA5 – © Copernicus Climate Change Service, ECMWF

Die obigen Zahlen zeigen die Entwicklung der Schneedecke und der Bodenfeuchtigkeit für das arktische Sibirien von April bis Ende Juni. Die linke Tafel zeigt, dass die Schneedecke über dem Gebiet früher als üblich geschmolzen ist. Da der nackte Boden weniger Oberflächenstrahlung reflektiert (der Albedo-Effekt), führte die sehr geringe Schneebedeckung im späten Frühjahr zu einem weiteren Anstieg der Lufttemperaturen, wodurch noch mehr Schnee geschmolzen ist. Als das Hochdrucksystem Mitte Juni in das Gebiet eindrang, lag am Boden wenig bis kein Schnee mehr, der die Sonnenstrahlung reflektierte. Die Situation wurde noch dadurch verschärft, dass der Beginn der Hitzewelle mit der Sommersonnenwende zusammenfiel; der Jahreszeit, in der die Sonneneinstrahlung am höchsten ist.

Obwohl die Schneeschmelze zunächst die Bodenfeuchtigkeit überdurchschnittlich erhöhte, führten die geringen Niederschläge und die warmen Temperaturen im Frühjahr dazu, dass der Boden viel früher als normal austrocknete, wie im rechten Bild zu sehen ist. Dies führte dazu, dass die Bodenfeuchte zunächst über dem Durchschnitt, ab Ende Mai aber immer mehr unter dem Durchschnitt lag. Diese überdurchschnittlich trockenen Böden haben möglicherweise auch zu den hohen Oberflächenlufttemperaturen beigetragen.

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