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Kältewellen auf der Nordhalbkugel werden seltener und milder
Winterextreme im Wandel: Kältewellen auf der Nordhalbkugel treten seit 1980 deutlich seltener auf und fallen im Mittel milder aus. Eine neue Analyse zeigt, dass vor allem die steigende Hintergrundtemperatur dahintersteckt. Nur im nördlichen Nordamerika tragen zusätzliche Veränderungen der Temperaturvariabilität messbar zum Rückgang bei.
Leeds (England). Kältewellen können trotz globaler Erwärmung weiterhin harte Wintertage bringen, doch wie sich solche großräumigen Kaltlufteinbrüche langfristig verändern, war lange umstritten. Ein Grund dafür ist die Frage, ob Veränderungen der atmosphärischen Zirkulation den direkten Effekt steigender Temperaturen teilweise ausgleichen könnten.
Forscher der University of Leeds um Weronika Osmolska haben nun Kältewellen der Wintermonate November bis März für die Jahre 1980 bis 2025 untersucht. Grundlage waren ERA5-Reanalysedaten in einer räumlichen Auflösung von 0,25 mal 0,25 Grad. Das Team erfasste Gebiete, in denen die Temperatur mindestens drei Tage lang unter dem lokalen fünften Perzentil lag, und verfolgte diese Kältezonen über Raum und Zeit.
So konnten die Wissenschaftler Häufigkeit, Intensität, räumliche Ausdehnung und Dauer der Kältewellen gemeinsam bestimmen. Zusätzlich wiederholten sie die Analyse mit Daten, aus denen der langfristige lokale Erwärmungstrend rechnerisch entfernt worden war. Der Vergleich zeigt, welcher Teil der Veränderungen mit der steigenden mittleren Hintergrundtemperatur zusammenhängt und welche Resttrends darüber hinaus bleiben.
Über die gesamte Nordhalbkugel nahm die Häufigkeit der Kältewellen um 19,3 ± 4,2 Tage pro Jahrzehnt ab. Nach dem Entfernen des lokalen Erwärmungstrends blieb nur ein Rückgang um 2,9 ± 2,6 Tage pro Jahrzehnt. Damit gehen rund 85 Prozent des beobachteten Häufigkeitsrückgangs mit der Hintergrund-Erwärmung einher.
Auch die Kälte selbst wurde schwächer, denn die für die Intensität herangezogenen sehr niedrigen Temperaturen wurden im hemisphärischen Mittel pro Jahrzehnt um 0,309 ± 0,052 Kelvin wärmer. Das entspricht bei Temperaturdifferenzen rund 0,31 Grad Celsius. Besonders stark war der Trend im nördlichen Europa und im nördlichen Nordamerika mit etwa 0,9 Grad Celsius pro Jahrzehnt.
Bei der räumlichen Ausdehnung zeigt sich ein differenzierteres Bild: Während sich die mittlere Fläche einzelner Kältewellen in den meisten Regionen nicht signifikant veränderte, nahm die über einen Winter aufsummierte Kältewellenfläche deutlich ab. Der wichtigste Grund dafür ist die sinkende Häufigkeit. Im nördlichen Nordamerika wurden die Ereignisse zusätzlich auch räumlich kleiner.
In fast allen untersuchten Regionen verschwanden statistisch nachweisbare Trends weitgehend, sobald der lokale Erwärmungstrend aus den Temperaturdaten entfernt wurde. Eine Ausnahme ist das nördliche Nordamerika, wo die Kältewellentage auch in den trendbereinigten Daten um 7,1 ± 3,7 Tage pro Jahrzehnt zurückgingen.
Dort nahm auch die Dauer ab: In den ursprünglichen Daten verkürzte sich die regionale Persistenz um 1,27 ± 0,75 Tage pro Jahrzehnt, in den trendbereinigten Daten noch um 0,86 ± 0,68 Tage. Im südlichen Europa sank die Persistenz in den ursprünglichen Daten ebenfalls, um 0,99 ± 0,86 Tage pro Jahrzehnt. Für die meisten anderen Regionen fand das Team dagegen keine statistisch signifikante Veränderung der Dauer.
Was hinter dem nordamerikanischen Sonderfall steckt, ist noch nicht abschließend geklärt, doch die Autoren verweisen auf frühere Arbeiten zu einer abnehmenden Temperaturvariabilität in Nordamerika. Diese könnte mit dem Verlust arktischen Meereises zusammenhängen. Die neue Studie weist diesen Mechanismus nicht direkt nach, und auch Veränderungen der atmosphärischen Zirkulation könnten zu den verbliebenen Trends beitragen.