Die Atmosphäre hat aufgeplatzt wie eine Schale. Damit beginnt eine Wetterlage, die bereits einmal die Temperaturen auf unter -20 °C gesenkt hat.

Arktische Luft ist äußerst kalt und rau. Glücklicherweise bleibt sie jedoch nahezu das ganze Jahr über am geografischen Nordpol. Starke arktische Winde bilden eine Art Mauer um den Pol, die kalte Luft daran hindert, in südliche Richtungen zu strömen. Dieses Strömungsmuster wird als Polarwirbel bezeichnet, und manchmal gelangt arktische Luft sogar bis nach Mitteleuropa.

Was ist der Polarwirbel?

In seiner grundlegendsten Form ist der Polarwirbel ein Ring aus starken Westwinden, der im Winter kalte polare Luft in der Nähe des Pols zirkuliert. Er entsteht als Teil der allgemeinen Luftzirkulation und ist in seiner enormen Größe mit keinem anderen Wirbelgeschehen auf unserem Planeten vergleichbar.

Wie entsteht der Polarwirbel?

Im Winter herrscht in den polarregionen die polare Nacht. Die Sonne geht über Wochen bis Monate hinweg nicht auf, was zu einer starken Abkühlung der Luft über den Polarregionen führt. In tieferen geografischen Breiten ist die Stratosphäre in mittleren und hohen Höhen deutlich wärmer, was einen scharfen Temperaturkontrast zwischen der wärmeren Luft in tieferen Breiten und der kälteren Luft über den Polarregionen schafft. Die Atmosphäre versucht, diesen Unterschied auszugleichen.

Warme Luft strömt aus den Tropen in Richtung des Pols, wird jedoch durch die Erdrotation nach rechts auf der Nordhalbkugel und nach links auf der Südhalbkugel abgelenkt. Je näher dieses Strömungsmuster dem Nordpol kommt, desto stärker wird dieser Effekt. Das Ergebnis ist der Gürtel starker Westwinde, der als polare Nachtjetströmung bekannt ist. Dieser weht von Westen nach Osten um die kalte Luft über den Polarregionen. Es wird als stratosphärischer Polarwirbel bezeichnet (die Stratosphäre erstreckt sich von der Troposphäre bis in Höhenlagen von 60 km).

Es gibt auch einen troposphärischen Polarwirbel, der im Grunde einem Jetstream entspricht. Dies ist eine Art Grenze zwischen kalter polarer Luft und wärmerer Luft in mittleren geografischen Breiten in der oberen Troposphäre (in Höhenlagen von 7 bis 18 km über der Erdoberfläche). Der Jetstream entsteht aufgrund des starken Temperatur- und Druckkontrasts zwischen kalter und wärmerer Luft. Die Windgeschwindigkeit im Kern des Jetstreams überschreitet sogar 350 km/h. Zur Klarstellung: Dieselben beiden Arten von Wirbeln gibt es auch auf der Südhalbkugel.

Stabilität und Schwächung des Polarwirbels

Wenn der Nordpol deutlich kälter ist als die niedrigeren geografischen Breiten, ist der Ring der Westwinde, also der Polarwirbel, stark und stabil. Der Jetstream in der Troposphäre neigt dazu, näher an die Polarregionen zu strömen und wenig zu schwingen. Folglich bleibt kalte Luft über den Polarregionen, und die Winter in den mittleren Breiten sind in der Regel milder, ohne signifikante frostige Episoden. Wenn jedoch der stratosphärische Polarwirbel stark geschwächt wird oder sogar zerbricht, kommt es zu einer Störung der westlichen Zirkulation in der Stratosphäre.

Die Westwinde schwächen sich ab oder können sich vorübergehend nach Osten wenden. Der Polarwirbel kann sich vom Pol wegbewegen oder sich in Teile aufspalten. Die Folge ist, dass der Jetstream in der Troposphäre zu schwingen beginnt. Dies ermöglicht einen plötzlichen Einbruch kalter polarer Luft in die mittleren geografischen Breiten. Dabei sind häufig Nordamerika und Kanada betroffen, aber manchmal wird auch das Wetter in Mitteleuropa beeinflusst. Umgekehrt dringt wärmere Luft aus unseren Gebieten in die Arktis ein.

Was schwächt den Polarwirbel?

Zu den häufigsten Störungen des Polarwirbels gehören starke planetarische Rossby-Wellen, die durch die Erdrotation entstehen. Diese Rossby-Wellen sind mit der Brewer-Dobson-Zirkulation verbunden, der Hauptzirkulation der Luft in der Stratosphäre. Wenn die Aktivität der Rossby-Wellen sehr stark wird, ist die absteigende Luftbewegung über der Polarregion intensiver. Während die Luft absinkt, kann es zu einem plötzlichen Temperaturanstieg in der Atmosphäre kommen. Dies ist ein weiterer Grund für die Schwächung des Polarwirbels.

Es zeigt sich, dass beim Wettergeschehen tatsächlich alles mit allem zusammenhängt. Auch frontale Störungen, die aus dem Westen zu uns kommen, sind mit Rossby-Wellen verbunden. Zum Beispiel: Um 2010 kam es zu einer signifikanten Schwächung des Polarwirbels. Erinnern Sie sich an den Winter 2010 in Tschechien? Schwere Schneefälle und Temperaturen unter -20 °C waren die Folge.

Ist der Polarwirbel aktuell stabil oder geschwächt?

In den letzten Tagen wird über eine Schwächung oder gar einen Bruch des Polarwirbels berichtet – wie einer Schale. Sollte dies zutreffen, bedeutet es in erster Linie einen Einbruch kalter Witterung in den Nordosten Nordamerikas, in den Mittleren Westen und auch in die Nordebene. Und das über den Großteil des Dezembers. Ob es auch in Mitteleuropa kälter wird, ist derzeit noch unklar. In Tschechien ist die Situation besonders unsicher: „Zu beachten ist, dass obwohl mittelfristige Vorhersagen vorliegen, die klimatische Prognose für Dezember für die Tschechische Republik bisher eine sehr hohe Unsicherheit zeigt. Über dem Dezemberwetter in der Tschechischen Republik schwebt ein großes Fragezeichen.“