Diplomarbeit von Lars Hattwig über Luftmassenhäufigkeit über Europa
Die Diplomarbeit von Lars Hattwig (März 2003, Freie Universität Berlin, Institut für Meteorologie; Betreuer: Prof. Dr. Manfred Geb, Zweitgutachter: Prof. Dr. Horst Malberg) trägt den Titel Häufigkeitsverteilung von Luftmassen in Europa auf 850 hPa im Zeitraum von 1979 bis 2000. Ziel war ein quantifizierter Überblick über die räumliche und zeitliche Häufigkeit der nach der Bergeron-Klassifikation (modifiziert durch Geb) definierten Luftmassen auf dem 850-hPa-Niveau (ca. 1500 m über NN).
Zusätzlich wurden abgesunkene a-Luftmassen eingeführt, um vertikale Dynamik zu berücksichtigen. Die Datengrundlage bildeten die täglichen Diagnosen der Berliner Wetterkarte; der Untersuchungszeitraum wurde schematisch in die Teilperioden 1979–1989 und 1990–2000 unterteilt.
Methodisch erfolgte die Luftmassenzuordnung über die pseudopotentielle Temperatur (θ_ps) als konservative Größe, ergänzt um Stabilitätskriterien und Aerosol-Eigenschaften. Die Arbeit dokumentiert relative Häufigkeiten nach Jahreszeiten (Schwerpunkte auf Januar/Februar, April/Mai, Juli/August, Oktober/November) sowie die relative Häufigkeit von Frontschichten, in denen keine eindeutige Zuordnung möglich war (Nord- und Mitteleuropa 25–35 %, Südeuropa 15–<25 %, östliches Mittelmeer im Sommer 10–15 %).
Wesentliche Ergebnisse der Luftmassenanalyse
- Rein kontinentale Luftmassen waren relativ selten; maritime Luftmassen und ihre ersten Modifikationen (x) dominierten infolge der Westwinddrift.
- Extreme Luftmassen erreichten Europa nur begrenzt: Arktische Festlandsluft (cA) im Winter maximal bis Deutschland; subtropische Meeresluft (mS) erreichte Nordskandinavien und Nordrussland im Winter in 22 Jahren kein einziges Mal auf 850 hPa. Subpolare Meeresluft (mP) gelangte im Sommer nur einmal nach Norditalien; tropische Meeresluft (mT) trat selbst bei hohen Atlantik-Wassertemperaturen nur zwischen Portugal und Irland mit ≤ 1 % auf.
- Im Vergleich 1990–2000 versus 1979–1989 zeigte sich vor allem im Winter und Sommer eine Nord- bzw. Nordostverschiebung der Häufigkeitsverteilung: Die obere Westwindzone erreichte den Mittelmeerraum seltener. Konsequenzen waren häufigere heiße, trockene Sommer in Südeuropa (geringere Winter-Niederschläge, unzureichende Füllung der Wasserspeicher, nordwärtige Desertifikation auf der Iberischen Halbinsel) sowie wärmere, relativ trockene Sommer zwischen 45° und 65° N (Häufigkeitsrückgang von mP zugunsten kontinentalisierter wärmerer Massen wie cSp, xSp, cS, xS).
- Im Winter erreichten kalte Luftmassen aus Nord- und Osteuropa Mitteleuropa deutlich seltener; mildere maritime Luftmassen (mPs/mSp, mS) dominierten stärker. Das hatte Auswirkungen auf die Schneesicherheit (Tauwettergrenze in mP ca. 500 m, in mPs/mSp 1200–1400 m, in mS > 2000 m), Phänologie (kürzere Vegetationsruhe, höheres Spätfrostrisiko) und Meereis in Nordeuropa. Westwinde reduzierten im Winter die Konzentrationen von Staub und SO₂ im Vergleich zu kontinentalen Luftmassen.
- Als mögliche Ursache wurde eine verstärkte Hadley-Zirkulation durch höhere tropische Meeresoberflächentemperaturen (0,5–1 K) diskutiert, die polwärtigen Drehimpulstransport und den subtropischen Strahlstrom verstärken und die Polarfrontalzone nordwärts verschieben kann. Die Arbeit spricht ausdrücklich von Fluktuationen, nicht von einem nachweisbaren langfristigen Klimatrend.
Die Arbeit liefert damit eine quantitative Referenz für die Einordnung einzelner Luftmassenereignisse in Europa und dokumentiert die praktischen Folgen für Schneedecke, Landwirtschaft und Luftqualität.
Hinweis: Um das Jahr 2000 herum befand sich die Forschung im Übergangsbereich der Szenarien globale Abkühlung (1970-er und 1980-er Jahre) und globaler Erwärmung (ab den 2000-er Jahren).
Die Reichweitengrenzen extremer Luftmassen
Die eigentliche Stärke der Arbeit liegt weniger in der Nordverschiebung der 1990er Jahre als in der systematischen Kartierung der Reichweitengrenzen extremer Luftmassen. Statt die Dekadenunterschiede als Zirkulationssignal zu lesen, lässt sich die Studie als empirischer Nachweis lesen, wie stark orographische und dynamische Barrieren (Alpen, skandinavisches Hoch, okkludierte Warmsektoren) die effektive Ausbreitung von Luftmassen begrenzen. Die einmalige mP-Invasion nach Norditalien im Sommer und das vollständige Ausbleiben von mS in Nordskandinavien im Winter zeigen, dass die 850-hPa-Ebene eine schärfere Filterwirkung besitzt als die Bodenwetterkarte.
Damit liefert die Arbeit ein Werkzeug, um heutige Extremereignisse (z. B. seltene mT-Vorstöße oder cA-Einbrüche) gegen die 1979–2000-Basis zu kalibrieren, ohne sofort Klimatrend-Narrative zu bemühen. Die Frontschicht-Häufigkeiten (25–35 % in Nord-/Mitteleuropa) sind dabei der praktisch relevanteste Parameter: Sie quantifizieren, wie oft die klassische Luftmassenidee überhaupt anwendbar ist.
Auszug aus den Quellen
Neben der Luftmassenverteilung in Europa mit der Häufigkeit von Kaltluftmassen im Herbst wird hier auch ein Blick auf die Lage des Polarjet geworfen. Da ist eine Korrelation mit der Eisgrenze in der Arktis auffällig. In den Diskussionen um Klimawandel (auch moderne Erwärmung genannt), ist das Verhalten des Polarjet bei einer kleineren Eisausdehnung des arktischen Eises im Sommer eine der offenen Fragen.
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