Donnerstag, 31. August 2017

Neue Studie: Warum die europäischen Winter während der Kleinen Eiszeit so kalt waren

     In einer neuen Studie schlagen die Autoren einen Mechanismus vor, der die winterliche Verstärkung der Abkühlung während der Kleinen Eiszeit in Europa erklärt, in dem sie diese mit Änderungen in der Ozeanzirkulation des subpolaren Nordatlantiks in Verbindung bringen. Es sind die Winterlandschaften der holländischen und flämischen Genremaler wie Pieter Breugel, dem Älteren, und Hendrick Averkamp, die unser Bild der Kleinen Eiszeit (KE), der relativ kalten Klimaperiode in den drei Jahrhunderten vor der industriellen Revolution prägen. Nicht nur die Darstellungen von Härten und Freuden in eisigen Landschaften, sondern auch schriftliche Quellen und Temperaturrekonstruktion aus Klimaarchiven weisen darauf hin, dass die KE in Europa vor Allem ein Winterphänomen war.

In einer neuen Studie [1] in Scientific Reports, einer open-access -Zeitschrift der Nature Publishing Group, schlagen die Autoren Dres. Eduardo Moreno-Chamarro, Katja Lohmann und Johann Jungclaus vom Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M), Dr. Davide Zanchettin von der Universität Venedig und Prof. Jürg Luterbacher von der Universität Gießen einen neuen Mechanismus vor, der die winterliche Verstärkung der Abkühlung während der KE in Europa erklärt, in dem sie diese mit Änderungen in der Ozeanzirkulation des subpolaren Nordatlantiks in Verbindung bringen.

Ähnlich zu (nun eher seltenen) besonders kalten Wintern unserer Tage waren die Winter während der KE typischerweise durch langandauernde Hochdruckwetterlagen über Skandinavien geprägt, die zum einen mit nord-östlichen Winden kalte kontinentale Luft aus den Flächen Russlands heranbringen und zum anderen die Tiefdruckgebilde, die Westeuropa normalerweise Feuchtigkeit und Wärme bringen, nach Norden abdrängen (sog. Blocking-Wetterlagen). Aber wie konnten diese großskaligen atmosphärischen Zirkulationsmuster über zwei Jahrhunderte derart vorherrschend und bestimmend für die Winter sein?

In seiner Doktorarbeit analysierte Eduardo Moreno-Chamarro Klimamodellsimulationen über das gesamte vorindustrielle Jahrtausend, um nach einer Erklärung für diese anomalen Winterbedingungen zu suchen. In Übereinstimmung mit Rekonstruktionen aus Klimaarchiven offenbarten diese Simulationen nicht nur, dass die KE durch besonders niedrigere Wintertemperaturen gekennzeichnet war, sondern auch, dass diese direkt mit einer außergewöhnlich schwachen großskaligen Ozeanzirkulation im Nordatlantik zusammen hängen, insbesondere mit dem Subpolaren Wirbel (SW). Der SW ist ein gegen den Uhrzeigersinn rotierender Wirbel, der den nordwärtigen Wärmetransport vom Atlantik in die Norwegische See und den Arktischen Ozean steuert. Daher verursacht ein geschwächter SW während der KE eine langandauernde Abkühlung des oberen Ozeans in hohen nördlichen Breiten, was eine Zunahme der eisbedeckten Flächen, insbesondere in der Barents-See, begünstigte. Die Auswirkungen blieben dabei nicht auf Ozean und Meereis beschränkt: In der Barents-See beeinflusste die veränderte Meereisbedeckung die Zirkulation der Atmosphäre und stabilisierte die blockierenden Hochdruckwetterlagen über Skandinavien.
„Es gab schon früher Spekulationen darüber, dass der Ozean eine Rolle für diese langzeitlichen Änderungen gespielt haben könnte“, führt Johann Jungclaus, Projektleiter am MPI-M aus. „Aber die vorherrschende Erklärung war zu stark vereinfacht: sie besagte, dass der Golfstrom als „Warmwasserheizung“ Europas während der KE versagte oder abgeschwächt wurde. Unsere Untersuchungen zeigen, dass eine generelle Abschwächung der meridionalen Atlantischen Umwälzbewegung wahrscheinlich nicht beteiligt war, und dass wir nach Details in regionalen dynamischen Merkmalen Ausschau halten müssen, wie den Subpolarwirbel und den lokalen Ozean-Atmosphäre-Rückkopplungen“. Er ergänzt: „Darüberhinaus erklärt der von uns vorgeschlagene Mechanismus die speziellen saisonalen Besonderheiten der KE in Europa.“
Die Autoren identifizierten eine Anzahl von Vulkanausbrüchen Ende des 16. Jahrhunderts als den wahrscheinlichsten Grund für die Variationen in der Ozeanzirkulation. „Diese Ereignisse waren viel schwächer als zum Beispiel der prominente Ausbruch des Tambora 1815, der zu dem bekannten „Jahr ohne Sommer“ 1816 geführt hat“, erklärt Eduardo Moreno-Chamarro. „Allerdings haben wir in einer vorherigen Studie [2], die sich detailliert mit den zu Grunde liegenden Mechanismen beschäftigt, herausgefunden, dass der akkumulierte Effekt dieser kleineren Eruptionen eine relative abrupte Abschwächung der Wirbelzirkulation im subpolaren Nordatlantik hervorgerufen hat“.

Originalveröffentlichungen:
[1] Moreno-Chamarro, E., D. Zanchettin, K. Lohmann, J. Luterbacher, and J. H. Jungclaus, 2017: Winter amplification of the European Little Ice Age cooling by the subpolar gyre. Sci. Rep., 7, doi:10.1038/s41598-017-07969-0.

[2] Moreno-Chamarro, E., D. Zanchettin, K. Lohmann, and J. H. Jungclaus, 2017: An abrupt weakening of the subpolar gyre as trigger of Little Ice Age-type episodes. Clim. Dyn., 48, 727-744.

Dr. Annette Kirk KommunikationMax-Planck-Institut für Meteorologie



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