Stratosphärendaten verbessern Wettervorhersagen
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wissen, dass die Stratosphäre (die Schicht der Atmosphäre, die sich ab etwa 10 Kilometern über der Erdoberfläche erstreckt) mit der Troposphäre, der Schicht der Atmosphäre, in der wir leben, in Wechselwirkung steht. Und dass die Troposphäre chaotisch ist und sich schnell verändert, während die Stratosphäre stabiler ist. „Die Stratosphäre ist eine wichtige Informationsquelle“, sagt Froila Palmeiro, Projektmitarbeiterin bei SD4SP(öffnet in neuem Fenster) am „Euro-Mediterranean Center on Climate Change, CMCC“(öffnet in neuem Fenster) in Italien. „Die Herausforderung besteht darin, dass wir nicht wirklich wissen, wie die Wechselwirkungen mit der Troposphäre ablaufen.“ Palmeiro weist zudem darauf hin, dass stratosphärische Daten oft nicht in den Daten der Klimadienste enthalten sind, die von Landwirten zur Planung ihrer Anbaumaßnahmen sowie von Anbietern erneuerbarer Energien zur Vorhersage von Sonnen- oder Windverhältnissen genutzt werden. Die Einbeziehung dieser Art von Informationen – zusammen mit einem besseren Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Stratosphäre und Troposphäre – könnte daher die saisonalen Vorhersagemodelle in Zukunft verbessern.
Fokus auf die El-Niño-Südliche-Oszillation (ENSO)
Das SD4SP-Projekt, das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen(öffnet in neuem Fenster) gefördert wird, hat sich daher zum Ziel gesetzt, die Simulation und Vorhersage von Wechselwirkungen zwischen Stratosphäre und Troposphäre zu verbessern. Zu diesem Zweck konzentrierte sich das Projekt auf zwei Wetterphänomene, von denen bekannt ist, dass sie periodische Auswirkungen auf den Nordatlantikraum haben – die El-Niño-Southern-Oscillation (ENSO) und die Quasi-Biennial Oscillation (QBO). Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wissen im Voraus, wann diese Oszillationen voraussichtlich auftreten und sich entwickeln werden. Was sie jedoch noch nicht vollständig verstehen – und auch nur schwer in Klimamodelle einbeziehen können –, ist, wie die durch diese Phänomene verursachten Anomalien in einer Entfernung von Tausenden von Kilometern auftreten (atmosphärische Telekonnektion). Hier könnte ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Stratosphäre und Troposphäre helfen.
Verbesserung saisonaler Vorhersagemodelle
„Zunächst wollten wir versuchen, die Funktionsweise der Telekonnektion bei ENSO und QBO zu entwirren“, fährt Palmeiro fort. Zu diesem Zweck nutzte das Projekt einen 3D-Analyseansatz, um die Struktur des stratosphärischen Polarwirbels im Detail zu untersuchen. „Dies half uns, die Telekonnektionen durch die Stratosphäre besser zu verstehen“, merkt Palmeiro an. „Unsere Erkenntnisse über den Polarwirbel helfen beispielsweise dabei, den Wintersturm ‚Beast from the East‘ im Jahr 2018 zu erklären, der eisige Temperaturen nach Kontinentaleuropa brachte. Wir konnten feststellen, dass solche Ereignisse mit der Spaltung des stratosphärischen Polarwirbels zusammenhängen, die während La Niña (einem Teil des ENSO-Zyklus und dem kühleren Gegenstück zu El Niño) häufiger auftritt.“ Der zweite Teil des Projekts konzentrierte sich auf die Verbesserung saisonaler Vorhersagen. Dies wurde erreicht, indem stratosphärische Daten in die Wettermodellierung einflossen und anschließend mit den tatsächlichen Ereignissen verglichen wurden – also eher eine Rückblickprognose als eine Vorhersage. So konnte Palmeiro feststellen, ob ihre durch stratosphärische Daten verbesserten Modelle genauer waren als herkömmliche Modelle. „Wir haben erkannt, dass die Stratosphäre viele wertvolle Informationen birgt“, bemerkt sie. „Insbesondere im nordatlantischen Raum Europas lassen sich damit erhebliche Verbesserungen bei der Wettervorhersage erzielen.“
Katastrophenmanagement und öffentliche Sicherheit
Diese Fortschritte bei der saisonalen Vorhersage könnten nicht nur für die Bereiche Landwirtschaft und Energie von Nutzen sein, sondern auch für das Katastrophenmanagement und die allgemeine öffentliche Sicherheit. Eine genauere Vorhersage von starken Schneefällen und Hochwasserereignissen kann beispielsweise sicherstellen, dass rechtzeitig geeignete Maßnahmen ergriffen werden. Um dies zu verwirklichen, arbeitet Palmeiro derzeit mit internationalen Partnern im Rahmen globaler Initiativen wie APARC(öffnet in neuem Fenster) zusammen, einem Kernprojekt des Weltklimaforschungsprogramms. „Hier konzentriere ich mich darauf, die QBO-Telekonnektion besser zu verstehen, um die QBO in Modellen besser abbilden zu können“, sagt sie.
