Polarwirbel verstehen: Ursache plötzlicher Kältewellen
Erfahren Sie, wie Polarwirbel entstehen und warum sie so plötzliche Kältewellen über Europa bringen.
Polarwirbel sorgen für plötzlichen Kälteeinbruch mit Schnee und Eis. Doch wie entstehen sie?
Foto: PantherMedia / FotoEvans
In den Wintermonaten häufen sich in den Medien Meldungen über den sogenannten Polarwirbel. Immer dann, wenn plötzlich kalte Luft nach Mitteleuropa strömt, fällt dieser Begriff. Doch was genau ist ein Polarwirbel? Und wie beeinflusst er unser Wetter?
Der Polarwirbel ist ein großräumiges Tiefdruckgebiet, das sich in der Atmosphäre über den Polen bildet. Er entsteht durch starke Temperaturunterschiede zwischen dem Äquator und den Polarregionen. Die kalte Polarluft wird dabei durch den sogenannten Jetstream wie in einem Strudel eingeschlossen.
Zwei Wirbel über den Polen
Es gibt zwei Polarwirbel auf der Erde: einen über der Arktis und einen über der Antarktis. Beide sind in der mittleren und oberen Atmosphäre zu finden, konkret in der Troposphäre und Stratosphäre. Dabei unterscheidet man zwischen einem troposphärischen und einem stratosphärischen Polarwirbel.
Der stratosphärische Wirbel liegt in etwa 10 bis 50 Kilometern Höhe. Er ist meist stabil und hat eine gleichmäßige, kreisförmige Struktur. Der troposphärische Wirbel reicht dagegen bis in Höhen von etwa 5 bis 9 Kilometern. Seine Struktur ist variabler, er kann sich aufspalten oder verlagern.
Wie entsteht ein Polarwirbel?
Im Winter gibt es in den Polregionen kaum Sonnenlicht. Die Luft kühlt dadurch stark ab. In der Höhe sinkt der Luftdruck schneller als am Boden. Durch die Erdrotation, also die Corioliskraft, entstehen dabei starke Westwinde, die sich um die Pole drehen. Am Nordpol gegen den Uhrzeigersinn, am Südpol im Uhrzeigersinn. Diese rotierenden Winde formen den Polarwirbel.
Besonders ausgeprägt ist er im Winter. Im Sommer schwächt sich der Wirbel durch die zunehmende Erwärmung wieder ab. Das gilt sowohl für die Arktis als auch für die Antarktis.
Der Polarwirbel als Wettermacher
Solange der Polarwirbel stabil ist, bleibt die kalte Luft in den Polargebieten eingeschlossen. Erst wenn er instabil wird, kann es für Europa interessant werden. Dann nämlich können Kaltluftmassen aus der Arktis nach Süden gelangen – teils bis nach Mitteleuropa.
Ursache für diese Instabilität ist oft eine plötzliche Erwärmung der Stratosphäre. Meteorologinnen und Meteorologen sprechen dann von einer „Sudden Stratospheric Warming“ (SSW). Dabei steigen die Temperaturen in der Stratosphäre innerhalb weniger Tage um bis zu 50 Grad. Das kann den Polarwirbel so sehr stören, dass er sich aufspaltet oder gar auflöst.
Die Folge: Die eingeschlossene Kaltluft wird frei. In Form von Ausstülpungen wandert sie nach Süden. Je nach Lage kann das zu markanten Kältewellen in Nordamerika, Asien oder Europa führen. 2018 beispielsweise gelangte arktische Luft bis nach Westeuropa. Die Temperaturen fielen damals deutlich unter den Gefrierpunkt.
Der Jetstream als Verbindungsglied
Wichtig für die Dynamik des Polarwirbels ist der Jetstream. Er ist ein Starkwindband, das in rund zehn Kilometern Höhe die Erde umrundet. Der Jetstream wirkt wie ein Schutzwall: Ist er stark und geradlinig, bleibt die Kaltluft im Norden. Wird er schwächer und beginnt zu schwingen, können kalte Luftmassen leichter nach Süden vordringen.
Ein instabiler Polarwirbel geht meist mit einem stark wellenförmigen Jetstream einher. In den Wellentälern stößt kalte Luft nach Süden vor. In den Wellenbergen dringt warme Luft nach Norden. Das Ergebnis: wechselhaftes Wetter mit plötzlichen Kaltlufteinbrüchen.
AO und AAO: Zwei Indizes zur Einschätzung
Um die Aktivität der Polarwirbel zu messen, greifen Meteorologinnen und Meteorologen auf zwei Indizes zurück: den AO-Index für die Arktis (Arktische Oszillation) und den AAO-Index für die Antarktis (Antarktische Oszillation). Beide geben an, wie stark der Druckunterschied zwischen den Polarregionen und den mittleren Breiten ist.
Ein hoher AO-Wert steht für einen starken, stabilen Polarwirbel. Die kalte Luft bleibt im Norden. Ein niedriger AO-Wert deutet auf einen geschwächten Wirbel hin. Die Wahrscheinlichkeit für Kaltlufteinbrüche steigt.
Unterschiede zwischen Arktis und Antarktis
Der Polarwirbel über der Antarktis ist in der Regel stabiler als der über der Arktis. Der Grund dafür liegt in der geografischen Struktur. Rund um den Südpol gibt es kaum Landmassen, die den Windfluss stören könnten. Auf der Nordhalbkugel dagegen befinden sich große Kontinente, Gebirge und warme Meeresflächen, die die Atmosphäre beeinflussen.
Auch plötzliche Stratosphärenerwärmungen sind in der Arktis häufiger und besser erforscht. In der Antarktis kommen sie zwar ebenfalls vor, sind aber seltener und wissenschaftlich noch nicht vollständig verstanden.
Polarwirbel auf anderen Planeten
Polarwirbel sind kein rein irdisches Phänomen. Auch andere Planeten besitzen solche Strukturen. Der Mars, der Jupiter oder der Saturn zeigen ähnliche Wirbel. Besonders bemerkenswert: Auf dem Saturn-Südpol existiert ein Polarwirbel, der deutlich wärmer ist als seine Umgebung – der einzige bekannte heiße Polarwirbel in unserem Sonnensystem.
Ein Beitrag von:
