Jetstream für extremes Wetter verantwortlich

Jetstreams sind starke Winde in einer Höhe von rund 10 Kilometern, die Geschwindigkeiten bis zu 500 Stundenkilometern erreichen können. Für das Wetter in Europa ist vor allem der Polarfrontjet wichtig, ein starker Westwind in der gemässigten Zone über dem Nordatlantik und Westeuropa. Er kann Feuchtigkeit und Wettersysteme, die Überschwemmungen nach sich ziehen können, vom Atlantik nach Europa lenken. Umgekehrt können Verlagerungen dieses atlantisch-europäischen Jestreams in Mitteleuropa zu Trockenheit führen. Der fortschreitende Klimawandel könnte Eigenschaften des Jets verändern und damit das Auftreten von Wetterextremen beeinflussen. Aber es gibt dazu keinen langen Datenreihen. Es ist daher nicht bekannt, wie stark der Jetstream eigentlich schwankt und wie eng die Verknüpfung mit Wetterextremen ist.

Um dies zu untersuchen, hat eine Forschungsgruppe um den Klimatologie-Professor Stefan Brönnimann vom Geographischen Institut und dem Oeschger-Zentrum für Klimaforschung der Universität Bern fünf Jahre lang zehntausende Daten aus Archiven für die Zeit zwischen 1421 und 2023 zusammengetragen, digitalisiert und ausgewertet. Dazu zählen etwa alte Messreihen, historische Dokumente zum Gefrierdatum von Flüssen und Klimaarchive wie Baumjahrringe oder Eisbohrkerne. In ihrer soeben in der Fachzeitschrift Nature Geoscience erschienenen Studie zeigt das Forschungsteam: Veränderungen des Jetstreams sind grösstenteils zufällig, haben aber weitreichende Auswirkungen.

Zufällige Schwankungen dominieren

«Dürren und Überschwemmungen, wie wir sie in den vergangenen Jahren erlebt haben, sind selten», erklärt Brönnimann, «daher ist es wichtig, vergangene Ereignisse zu untersuchen um herauszufinden, in welcher Beziehung sie zu den Veränderungen des atlantisch-europäischen Jetstreams stehen.» Besonders bedeutsam sei es, die Rolle des Jetstreams bei der Entstehung von Wetterextremen besser zu verstehen, da sowohl Dürren wie Überschwemmungen in letzter Zeit häufiger aufgetreten seien und ihr Ausmass mit dem Klimawandel voraussichtlich weiter zunehmen werde.

Die wichtigsten Resultate der Studie betreffen die Ursachen für diese Veränderungen: Zwar haben Faktoren wie Vulkanausbrüche oder das El Niño-Phänomen einen Einfluss, aber er ist gering. Die Verschiebungen von Stärke, geographischer Breite und Neigung des Jetstreams geschehen vor allem zufällig – als Folge natürlicher Schwankungen der atmosphärischen Zirkulation.

Klimawandel wirkt sich bisher nicht auf Jetstream aus

Allerdings können gewisse Lagen gehäuft hintereinander auftreten. «Manche Extremereignisse wie Hochwasser dauern nur wenige Tage, aber die dafür verantwortlichen Wetterlagen wiederholen sich und prägen dann oft eine ganze Jahreszeit», sagt Stefan Brönnimann, «das sehen wir auch bei historischen Extremereignissen.»

Der Klimawandel zeigt sich in den Veränderungen des Jetstreams allerdings noch nicht. «Obwohl die Schwankungen in neuster Zeit ausgeprägt sind, liegen sie innerhalb der Bandbreite der Veränderungen, die wir für die letzten 600 Jahre rekonstruiert haben», so Brönnimann. Die nun vorliegende Studie ist das wichtigste Ergebnis eines Forschungsprojekts, für das Stefan Brönnimann vom Europäischen Forschungsrat ERC mit einem prestigeträchtigen «Advanced Grant» gefördert wurde.

Verknüpfung von Daten mit Klimasimulationen

Neu sind nicht nur das bessere Verständnis des Jetstreams, sondern auch die Methoden, mit denen die Erkenntnisse gewonnen wurden. Der Jet wurde anhand einer neuen, globalen dreidimensionalen Klimarekonstruktion analysiert. Sie ist monatlich aufgelöst und beruht auf der Verknüpfung von Daten mit Klimasimulationen. Dabei wird eine Simulation, die zwar den Gesetzten der Physik gehorcht, aber keine Kenntnis des echten Wetters hat, an reale Beobachtungen angepasst. Neu an der Studie ist auch die Menge der verwendeten Daten: Sie übertrifft die bei anderen Rekonstruktionen verwendete um ein Vielfaches.

Anhand der Rekonstruktionen können mögliche zukünftige Veränderungen im Jetstream, wie sie von manchen Klimamodellen vorhergesagt werden, besser eingeordnet werden.