Fachgebiet Geohydraulik und Ingenieurhydrologie

o Historie o Einführungo Was versteht man unter NAO?o Wozu eigentlich NAO?o NAO-Index

o Beispielo Variabilität des NAO-Indexo Folgen für Mensch, Klima und Umwelto Wettervorhersagen mithilfe des Index

1765 : D. Crantz veröffentlicht ein Buch mit Titel "History of

Greenland“ , indem er von seinen Beobachtungen über die

gegensätzlichen Winter in Grönland und Dänemark erzählt.

1870 : Seit diesem Jahr liegen Zeitreihen von Wetterdaten im Atlantik vor.

1932 : Walker und Bliss beobachten die Temperaturschwankungen im

Zusammenhang mit der NAO.

1937 : fällt zum ersten Mal der Begriff der nordatlantischen Oszillation.

1948 : erscheint eine Tabelle von Dannmeyer, die die Winter seit 1709

beschreibt.

1978 : van Loon und Rogers beziehen ihre Beobachtungen über die

Temperaturschwankungen und ihren Zusammenhang mit NAO auf die

Beobachtungen eines Mönchs.

1981 : beschreiben Wallace und Gutzler erstmals die Auswirkungen der NAO

auf das europäische Klima.

• Ozeane spielen entscheidende Rolle für das globale Klima

• Großräumige Zirkulationen bestimmen das lokale Klima auf angrenzenden Kontinenten

• Luftdruckgegensatz zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten

• Oszillationen (NAO, ENSO,...)

• Nordeuropa: Klima steht unter dem Einfluss der NAO

• Phänomen des Luftdrucksystems über dem Nordatlantik

• Bestimmt 30% des europäischen Winterwetters

• Systematische Veränderung des Systems in den letzten

Jahren => Auswirkungen auf Europa

• Ziel der heutigen Forschung:

• Zusammenhang der Bewegungen der Atmosphäre und des Ozeans

• Durch welche Faktoren wird die NAO bestimmt?

• Klimatische Zustand über dem Nordatlantik und in Europa bestimmen

• Charakteristische atmosphärische Muster über dem Nordatlantik

großräumige Luftdrucksysteme• Luftdruckgegensatz zwischen dem Azoren-Hoch im Süden

und dem Island-Tief im Norden des Nordatlantik• „Luftdruckschaukel“• Zustand des Druckgebildes großen Einfluss auf

europäisches Klima• Mathematischer Zusammenhang (NAO-Index) beschreibt

den klimatischen Zustand der Region

Schema für verschiedene mögliche Zustände der Nordatlantischen Oszillation

• Um den Zustand des Azoren-Hochs im Verhältnis zum Island-Tief zu beschreiben, wird der NAO ein sogenannter Index zugeordnet.

• Druckdifferenz normal, dann bekommt der Index die Zahl '0', ist sie besonders groß, so wird dieser Index positiv (eine sogenannte "NAO+" Situation), ist sie klein, dann wird der Index negativ ("NAO-").

• Die schwarze Linie in der Grafik ist der normale Zustand mit einem bestimmten Druckunterschied zwischen Island (links) und den Azoren (rechts). Die Steigung der Linie ist dabei ein Maß für den NAO-Index

• Wird nun das Island-Tief "tiefer" (also stärker) oder das Azoren-Hoch stärker, dann hat man eine größere Steigung , also einen positiven Index (die roten Linien).

• Wird hingegen das Island-Tief schwächer und ebenso das Azoren-Hoch, dann wird der Index negativ, weil die Steigung abnimmt (die blauen Linien).

• Wenn man sich vorstellt, dass die beiden Luftdruckgebiete ständig ihre Stärke verändern, dann wird auf dem Bild auch klar, warum man von der nordatlantischen Oszillation spricht.

Mittelwerte:

Azoren-Hoch: 1020 hPa

Island-Tief: 994 hPa

Abweichungen vom Mittel:

Azoren-Hoch: ±5 hPa

Island-Tief: ±3 hPa

Gemessene Werte:

Azoren-Hoch: 1025 hPa

Island-Tief: 1000 hPa

NAO-Index: Differenz der normierten Luftdruck-Anomalien von Island-Tief und Azoren-Hoch

Luftdruck-Abweichung:Azoren-Hoch: 1025hPa-1020 hPa= 5hPaIsland-Tief: 1000hPa- 994 hPa= 6hPa

Normierte Luftdruck-Abweichung: Azoren-Hoch: 5 hPa / 5 hPa = 1Island-Tief: 6 hPa / 3 hPa = 2 Errechneter NAO-Index:NAO-Index: 1-2 = -1

Niedriger NAO-Index, da das Island-Tief schwächer als im langjährigen Mittel ist (1000 hPa zu 995 hPa).

Aus dem gemessenen Luftdruck des Island-Tiefs und des Azoren-Hochs ergibt sich eine Zeitreihe, die kräftig schwankt.

Kurzfristige Schwankungen von 2-5 Jahren

• Wenn man den NAO-Index wie oben beschrieben ausrechnet, dann bekommt man aus dem gemessenen Luftdruck des Island-Tiefs und des Azoren-Hochs eine Zeitreihe, die im Laufe der Zeit kräftig schwankt

• Die schwarze Linie ist von Klimatologen beigefügt und stellt eine Glättung (laufendes Mittel) der Daten dar

• NAO-Werte schon seit Anfang der Messung eher positiv und fallen selten unter die Nullgrenze

• Verschiedene Arten von Schwankungen:• kurzfristigen Schwankungen von 2-5 Jahren zeigen gut, dass man auch in einer

positiven NAO-Phase mal ein negatives NAO-Jahr haben kann• Variabilität auf Skalen von 12-15 Jahren, das heißt, man kann auf diesen Skalen

eine gewisse Regelmäßigkeit erkennen (1905, 1921, 1937 usw. lokale Maxima im Vergleich zu den Jahren herum - senkrechte hellrote Linien)

• Variabilität mit ungefähr 70-jährigem Rhythmus

Variabilität auf Skalen von 12-15 Jahren

Anstieg der NAO-Werte seit den 80-igern

• genereller Anstieg der NAO-Werte seit den 80-igern (ansteigende hell-rote Linie)

• anthropogener Trend, Teil der normalen Variabilität oder vielleicht eine Folge von Veränderungen der solaren Strahlung durch Vulkanausbrüche oder ähnlichem?

• Frage ist nicht zu beantworten, weil das Zustandekommen von Veränderungen der NAO bis heute nicht verlässlich geklärt ist

• Jedoch wurde so ein radikaler Anstieg von negativen zu positiven NAO-Werten bisher noch nicht beobachtet, was für einen anthropogenen Trend sprechen könnte

• Nach den Messungen scheint aber relativ sicher zu sein, dass es einen Zusammenhang zwischen Veränderungen der CO2-Werte in der Atmosphäre und dem NAO-Index gibt

• CO2 in der Atmosphäre deutlich angestiegen gleichzeitig ist die Zahl der Extremereignisse (heftige Stürme, wie sie bei NAO+ typisch sind) ebenfalls deutlich gestiegen

Positiver NAO-Index:

Atmosphäre: • In Grönland kalt und trocken• Islandtief beeinflusst Jetstream Starke Niederschläge und milde Temperaturen in

Nordeuropa• Mittelmeerraum kälter und trockener als gewöhnlich• Verstärkung der Passatwinde über Nordafrika

Ozean:• Erhöhter „Eisexport“ aus der Arktis• Kalte Winterstürme Labradorsee besonders kalt• Region des Golfstroms erwärmt sich• Abkühlung des äquatorialen Atlantiks

Biologische Prozesse:• Fauna und Flora Skandinaviens „erblüht“• Absinken des Fischbestandes in der Labradorsee• Sand aus der Sahara weht weit auf den Atlantik hinaus• Erhöhung des Fischbestandes vor der afrikanischen Küste

negativer NAO-Index:

Atmosphäre: • In Grönland erhöht sich die Temperatur• Schwacher Luftdruckgegensatz Westwinde erreichen kaum Nordeuropa, sondern

eher den Mittelmeerraum• verstärkte Niederschläge im Mittelmeerraum• Sibirische Temperaturen und trockenes Wetter in Nordeuropa

Ozean:• Eismassen aus der Arktis ziehen sich zurück• Warme Festlandluft in der Region des Labradorsees• Kühle Temperaturen vor der Ostküste der USA• Abschwächung der Passatwinde entlang des Äquators

Biologische Prozesse:• Erhöhtes Muschelwachstum im Bereich des Golfstroms• Erholung der Fischbestände in der Labradorsee• Wein- und Olivenernte steigt im Mittelmeerraum

• „langsame“ Zirkulation des Ozeans hat Einfluss auf die relativ schnelle Veränderung der Atmosphäre

• Zusammenhang zwischen Ozean und Atmosphäre

Oberflächentemperatur

• Komplexe Klimamodelle für Zukunftsprognosen notwendig

• Momentan NAO+ Trend

• Kappas, Martin: Klimatologie : Klimaforschung im 21.Jahrhundert-

Herausforderung für Natur- und Sozialwissenschaften • Uni Tübingen, Geographisches Institut - NAO und ENSO• TU Dresden, Theoretische und physikalische Geodäsie-

Untersuchungen zur Wirkung der NAO• Uni Kiel, Leibniz Institut für Meereswissenschaften• deutscher-wetterdienst.de• wiki.bildungsserver.de• Wikipedia.org