Was ist QBO - Quasi zweijährige Schwingung
Die QBO (Quasi zweijährige Schwingung, bzw. quasi-biennale Oszillation) beschreibt einen periodischen Vorgang der zonalen Winde in der tropischen Stratosphäre, der im Mittel etwa alle 2,2 Jahre auftritt. Das klingt komplex – und ist es auch. Wir möchten an dieser Stelle jedoch nicht zu tief in die theoretischen Grundlagen einsteigen, sondern vielmehr erläutern, welche Auswirkungen eine Ostphase der QBO haben kann.
Was passiert bei einem QBO-Ost?
In der tropischen unteren Stratosphäre wehen die Winde während eines QBO-Osts in östlicher Richtung. Diese Ostphase beeinflusst unter anderem die Dynamik der tropischen Stratosphäre sowie Transportprozesse von Ozon und Wasserdampf und damit auch klimatische Rückkopplungen. Zudem kann sich der vertikale Auftrieb verändern, was Auswirkungen auf die Durchmischung der Stratosphäre hat. Charakteristisch ist, dass der Ostwind im Laufe der Monate im Druck- beziehungsweise Höhenprofil langsam nach unten wandert
. Ob sich daraus unmittelbare Folgen ergeben, lässt sich meist erst im weiteren Verlauf beurteilen.
Kurz zu den Unterschieden zwischen einem Major-Warming in Stratosphärenhöhe und einem QBO-Ost: Die QBO-Phase ist ein Hintergrundmodus und kein einzelnes Ereignis. Ein Major-Warming hingegen ist ein dynamisches, episodisches Extremereignis mit einer ausgeprägten thermodynamischen Störung des Polarwirbels. Der QBO kann die Kopplung zwischen Troposphäre und Stratosphäre beeinflussen, wodurch planetare Wellen leichter in die Stratosphäre eindringen können. Dadurch erhöht sich die Wahrscheinlichkeit einer Störung des Polarwirbels. Ein QBO-Ost führt jedoch nicht zwangsläufig zu einem Major-Warming; der Zusammenhang ist probabilistisch und nicht deterministisch.
Am Referenzniveau von 30 hPa zeigt sich eine deutlich negative Phase, was darauf hindeutet, dass sich die QBO-Schwingung konsistent und geordnet nach unten fortpflanzt.
Reicht die Ostphase bis in den unteren Stratosphärenbereich von etwa 30 bis 50 hPa hinein, ist sie dynamisch etabliert und für den weiteren Winterverlauf relevant. Das erklärt auch, warum ein schwacher Stratosphären-Polarwirbel nicht automatisch mit einem Major-Warming gleichgesetzt werden darf. Denn gerade diese untere Stratosphäre
im Bereich von etwa 50 bis 70 hPa ist entscheidend für die Kopplung zum Polarwirbel, wie es im Holton-Tan-Zusammenhang beschrieben wird.
Was sind die Auswirkungen des QBO?
Für uns ist vor allem interessant, wann und wie der QBO den Polarwirbel und damit potenziell auch das Wetter in den mittleren Breiten beeinflusst. In einer Ostphase wird die Grundströmung in den Tropen so verändert, dass planetare Wellen effizienter polwärts und aufwärts in die winterliche Polarstratosphäre gelangen können. Der Polarwirbel ist dadurch im Mittel schwächer und leichter störbar, was insbesondere im Frühwinter zu schwächeren Stratosphärenwinden beitragen kann.
Aus Beobachtungen vieler Winter zeigt sich, dass Major-Warmings in Ost-QBO-Phasen häufiger auftreten als in West-QBO-Wintern. Die stärkste Wirkung entfaltet sich dabei meist im Kernwinter zwischen Dezember und Februar, sobald die Ostphase den Bereich um 50 hPa erreicht hat.
Der QBO-Ost ist dabei kein Auslöser, sondern ein statistischer Begünstiger. Ob und wie stark der Polarwirbel tatsächlich gestört wird, hängt von der internen Dynamik der Atmosphäre sowie von weiteren Antrieben wie ENSO, MJO, der Schneebedeckung oder der Meereisverteilung ab.
Wichtig ist daher, den Unterschied zwischen einem Major-Warming und einem QBO-Ost klar zu verstehen: Die QBO ist ein regelmäßiger Windzyklus in der tropischen Stratosphäre, während ein Major-Warming ein plötzliches Extremereignis ist, das den Polarwirbel stört und das Wetter in den mittleren Breiten beeinflussen kann. Ein QBO-Ost begünstigt das Auftreten solcher Ereignisse, erzwingt sie jedoch nicht.
Die Rolle des Aleutenhochs
Das Aleutenhoch ist ein blockierendes Hochdruckgebiet im Nordpazifik, das vor allem im Winterhalbjahr auftritt. Es steht in engem Zusammenhang mit planetaren Wellen, insbesondere mit der Welle-1-Struktur, der pazifischen Zirkulation und der Kopplung zwischen Troposphäre und Stratosphäre. Ein ausgeprägtes Aleutenhoch ist dabei kein Zufallsprodukt, sondern Ausdruck einer gestörten zonalen Zirkulation.
Im Zusammenhang mit einem QBO-Ost lässt sich folgender Wirkungszusammenhang herstellen: Eine veränderte stratosphärische Grundströmung begünstigt eine effizientere Kopplung und Verstärkung planetarer Rossby-Wellen. Dadurch kann sich die Welle-1-Struktur im Winter verstärken, was die Blocking-Neigung im Nordpazifik erhöht und das Auftreten eines Aleutenhochs wahrscheinlicher macht. Der QBO erzwingt ein solches Muster jedoch nicht, sondern verschiebt lediglich die Wahrscheinlichkeitsverteilung.
Anmerkung
Der Artikel über das QBO-Ost-Phänomen wird derzeit überarbeitet.
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