Nach den drei trockenen Sommern 2018, 2019 und 2020 gestaltete sich der Sommer 2021 in Deutschland unbeständig und regenreich (s.a. die kürzlich erschienene Pressemitteilung zum “Deutschlandwetter im Sommer 2021”). Teilweise nahm der Regen sogar extreme Ausmaße an, was nicht folgenlos blieb – von lokalen Überschwemmungen bei heftigen Gewittern bis hin zur Flutkatastrophe im Westen Deutschlands. Im deutschlandweiten Flächenmittel kamen insgesamt 305 l/qm zusammen und damit 27% mehr als die vieljährigen Mittel der Jahre 1961-1990 (239 l/qm) und 1991-2020 (241 l/qm). Somit handelte es sich zwar um einen relativ nassen, aber keinesfalls extrem nassen Sommer. In der 130 Jahre langen Messreihe seit 1881 rangiert der Sommer 2021 “nur” auf Platz 17. Dem Spitzenreiter aus dem Jahre 1882 mit 358 l/qm konnte er (im wahrsten Sinne des Wortes) nicht das Wasser reichen.

Dabei gab es beachtliche regionale Unterschiede. Die größten positiven Abweichungen vom vieljährigen Mittel wurden im Süden Sachsen-Anhalts und den angrenzenden Regionen Sachsens und Thüringens sowie in der Uckermark, in Teilen Mittel- und Unterfrankens und in der Eifel verzeichnet. In diesen Regionen fiel teils mehr als das doppelte der sonst üblichen Regenmenge im Sommer. Die größte Abweichung zum vieljährigen Mittel meldete Weißenfels an der Saale mit 237% (384 l/qm). Die nasseste Ecke Deutschlands war hingegen wie in den meisten Jahren der unmittelbare Alpenrand, wo 600 bis 900 l/qm Regen fielen. Spitzenreiter war hier die Obere Firstalm nahe des Spitzingsees mit 952 l/qm, was aber nur 36% über dem vieljährigen Mittelwert dieser Station liegt.

Alle drei Sommermonate (Juni, Juli, August) waren nasser als die jeweiligen Durchschnittmonate, jedoch auch hier mit recht großen regionalen Unterschieden (siehe beigefügte Abbildung). Der Juni fiel vor allem südlich von Main und Mosel sowie in der Uckermark deutlich zu nass aus. In Ludwigsburg/Uckermark regnete es mit 209 l/qm mehr als das 3,5-fache des “normalen” Monatsniederschlags, was vor allem auf ein Starkregenereignis zum Monatsende zurückzuführen war, bei dem in dieser Region verbreitet 100 bis über 150 l/qm innerhalb von etwa 12 Stunden vom Himmel prasselten. Dass trotz dieser immensen Regenmengen größere Überschwemmungen ausblieben, lag vor allem an der flachen Landschaft sowie den sandigen Böden in der Region, die es ermöglichten, dass der Regen zu einem großen Teil versickern konnte. Eine noch größere Abweichung wurde allerdings in Rheinhessen registriert, wo in Bad Dürkheim mit 230 l/qm fast die 4-fache Monatsmenge (396%) gemessen wurde. Auch in den mittleren Landesteilen sind dunkelblaue oder violette Kleckse zu erkennen, die meist mit lokal heftigen Gewittern zu erklären waren.

Die größten Abweichungen im insgesamt ebenfalls nassen Juli wurden im Westen und dort insbesondere in der Eifel und in der Kölner Bucht beobachtet, wo etwa das 3-fache der sonst üblichen Regenmenge fiel (z.B. Rodder/Eifel: 333% [230 l/qm], Köln-Stammheim: 294% [235 l/qm]). Am 14. Juli kam es in dieser Region zu einem Jahrhundertregen mit verbreitet 100 bis teils über 150 l/qm, was das verheerende Hochwasser an der Ahr, der Erft und weiteren kleineren Flüssen im Westen zur Folge hatte. Interessanterweise war dieses Regenereignis vergleichbar mit dem beschriebenen Regen in der Uckermark zwei Wochen zuvor. Dass die Auswirkungen ungleich schlimmer ausfielen, lag v.a. an der Orographie mit engen Flusstälern, in die das Wasser gebündelt abfloss. Zudem stechen, wie schon im Juni, die Regionen südlich der Alb sowie im westlichen Mittelfranken mit großen positiven Abweichungen ins Auge. An den linken Nebenflüssen der Regnitz kam es Anfang des Monats ebenfalls zu schlimmen Überschwemmungen mit neuen Rekordpegelständen, was zum einen mit heftigen Niederschlägen (bis 100 l/qm in 24 Stunden) sowie den bereits aus dem nassen Juni weitgehend gesättigten Böden zu erklären war. Der meiste Regen wurde am östlichen Alpenrand registriert (z.B. Ruhpolding-Seehaus: 369 l/qm [158%], Berchtesgaden-Oberau: 331 l/qm [154%]), was auch dort heftige Überschwemmungen und Hangrutsche nach sich zog. Dadurch wurde beispielsweise die Rodelbahn am Königssee zerstört.

Der August zeigte sich vor allem vom südlichen Brandenburg über Sachsen-Anhalt und Thüringen bis nach Bayern von seiner nassen Seite. Im südlichen Sachsen-Anhalt sowie in der angrenzenden Leipziger Tieflandsbucht und im östlichen Thüringen fiel sogar die drei- bis vierfache Menge des durchschnittlichen monatlichen Niederschlags (z.B. Bad Bibra-Altenroda: 355% [195 l/qm]). Dies war u.a. hohen Niederschlagssummen um 100 l/qm am 22. August geschuldet. Es gab örtliche Überschwemmungen, die aber ebenfalls bei Weitem nicht die Ausmaße der Flutkatastrophe im Ahrtal annahmen.

Dem aufmerksamen Betrachter der Abbildung ist aber sicherlich aufgefallen, dass auf den Karten der drei Sommermonate auch rötliche Bereiche auftauchen, also Regionen in denen weniger Regen als im Monatsdurchschnitt gemessen wurde. In der nächsten Woche widmen wir uns im zweiten Teil der Frage, ob es auch in der gesamten Sommerbilanz 2021 in Deutschland zu trockene Regionen gab.

Dr. rer. nat. Markus Übel (Meteorologe)

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 08.09.2021

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Klar ist es für die Nebel- und Hochnebel geplagten Menschen in Teilen des Nordens und der Mitte ein Hohn. Mit Blick auf das ganze Land sind diese Regionen aber nur ein Schönheitsfehler in einem ansonsten ziemlich sommerlichen Septemberauftakt. Regen hat es abgesehen von einzelnen Berglandgewittern noch keinen gegeben. Stattdessen wurde in einigen Regionen bereits nach fünf Tagen das erste Drittel beim Sonnenscheinsoll erreicht. Bei Spitzenwerten bis 29 Grad zeigt sich der Monatsauftakt in einigen Regionen schon fast hochsommerlich. Im Südwesten des Landes wurden zum Teil schon drei bis vier Sommertage erreicht (Maxima 25 Grad und mehr).

Stellt sich die Frage, was ist im ersten Herbstmonat eigentlich üblicherweise zu erwarten?

Den wärmsten Septembermonat seit Aufzeichnungsbeginn gab es 2006, der eine Durchschnittstemperatur von 16.9 Grad erreichte und damit in jenem Jahr sogar etwa 1.5 K wärmer war, als der Vormonat August. In etwa gleich auf war auch der September 2016. Das Jahr mit den meisten Hitzetagen im ersten Herbstmonat war vielerorts das Jahr 1947. Im Südwesten des Landes, wie beispielsweise in Karlsruhe, Freiburg oder Heidelberg wurde an insgesamt 10 Tagen die 30 Grad Marke überschritten. Ein Sommertag (über 25 Grad) gab es in der Spitze an über 20 Tagen. Dass es im September auch ganz anders ausschauen kann, beweist das Jahr 1912 als die monatliche Durchschnittstemperatur bei nur 9.1 Grad lag. In der jüngeren Vergangenheit fällt das Jahr 1996 mit einer kalten Mitteltemperatur von 10.9 Grad auf. Neben den ersten Nachtfrösten sind vor allem zum Ende des Monats erste Schneefälle auch bis in mittlere Lagen nicht ausgeschlossen, wie beispielhaft das Jahr 2002 zeigt.

Bei der Sonnenscheindauer (Messungen verfügbar ab 1951) gibt es ein anderes Jahr, welches eindeutig in den Fokus rückt. Der September 1959 liegt mit Abstand auf dem ersten Platz, wobei im Südwesten vereinzelt sogar die Marke von 300 Sonnenstunden geknackt wurde. Damit wurde zum Teil die doppelte Sonnenscheindauer erreicht, die in einem Septembermonat üblich ist. Ganz anders verlief der Herbststart im Jahr 2001. Oftmals wurde nicht einmal die Hälfte der zu erwartenden Sonnenmenge erreicht. In Frankfurt am Main gab es mit 48 Sonnenstunden weniger als ein Drittel der Monatsmenge.

Bleibt noch der Niederschlag. Nicht überraschend ist es wieder das Jahr 1959, dass den bisher geringsten Monatsniederschlag brachte. In einigen Regionen fiel überhaupt kein Regen, wie beispielsweise in Weißenfels in Sachsen-Anhalt oder in Homburg an der Saar. Im Deutschlandmittel gab es nur knapp 9 % der üblichen Monatsmenge oder knapp 6 Liter auf den Quadratmeter. Auf der anderen Seite der Skala ist der graueste Septembermonat auch der nasseste gewesen: 2001. Mit im Schnitt 137 Litern pro Quadratmeter wurde deutschlandweit mehr als die doppelte Monatssumme erreicht. Rund um den Harz sowie in Teilen von Niedersachsen wurde sogar viermal so viel Niederschlag gemessen als für den September üblich.

Die Spannbreite im ersten Herbstmonat des Jahres ist also eine ziemlich große und das nicht nur bei der Temperatur. Wie sich der September 2021 in der Gesamtbilanz schlagen wird, kann man noch nicht absehen. Klar ist aber, dass er bisher sehr sonnig, trocken und teils sommerlich warm verläuft. Dies bleibt bis auf kleinere Ausnahmen auch bis zum Donnerstag noch so, wobei die Spitzenwerte nur knapp unter der 30 Grad Marke liegen. Zum Wochenende nimmt schließlich der Tiefdruckeinfluss von Westen her zu. Aufkommende Schauer und Gewitter erinnern aber bei weiter warmen Temperaturen eher an Sommer, denn an Winter. Wie es dann in der kommenden Woche weiter geht ist noch nicht sicher, die Bandbreite der Modelllösungen noch groß. Es gibt aber gewisse Chancen, dass sich wieder verstärkt Hochdruckeinfluss durchsetzen und damit vielleicht der goldene September fortsetzen kann.

Dipl.-Met. Marcus Beyer

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 06.09.2021

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Die Quasi-Biennale Oszillation (QBO) ist eine periodische Umkehr des zonalen Windes (Windkomponente in West-Ost-Richtung oder umgekehrt, also entsprechend West- oder Ostwinde) in der äquatorialen Stratosphäre (auch mittlere Atmosphäre genannt) der Erde. Sie tritt in einer Höhe von rund 15 bis knapp 40 Kilometer mit einem Maximum bei circa 20 bis 25 Kilometern Höhe auf.

Wie hat man diese Zirkulation in diesen schwindelerregenden Höhen überhaupt entdeckt?

Der Ausbruch des Vulkans Krakatau (auf der Vulkaninsel Krakatau, zwischen den indonesischen Inseln Java und Sumatra) am 27. August 1883 führte zu der Annahme, dass der Stratosphärenwind über dem Äquator generell in westlicher Richtung weht. Der Staub des Ausbruchs brauchte insgesamt 13 Tage, um den Äquator zu umrunden, und dieser Wind in der mittleren Atmosphäre wurde als Krakatau-Ostwind bekannt.

Im Jahr 1908 ließ der deutsche Meteorologe und Aerologe Josef Berson Beobachtungsballons über dem Viktoriasee in Afrika aufsteigen und stellte Westwinde in etwa 15 km Höhe fest. Diese Westwinde werden seitdem als Bersonsche Westwinde bezeichnet. Diese zunächst widersprüchlich erscheinenden Ergebnisse wurden durch die Arbeiten von Reed (1961) und Veryard sowie Edbon (1961) aufgelöst, die zeigten, dass der Wind über dem Äquator seine Windrichtung periodisch umkehrt. Es wurde nun nachgewiesen, dass der Wind in der Stratosphäre im Durchschnitt alle 26 bis 28 Monate seine Richtung ändert und dass sich die abwechselnden Ost- und Westwinde im Verlauf jeweils nach unten in der Stratosphäre verlagern.

Mit dem Vorhandensein längerer Datensätze (Naujokat 1986) konnten folgende Eigenschaften der QBO manifestiert werden: Die abwechselnden Ost- und Westwinde bewegen sich mit etwa 1 km/Monat abwärts und nehmen auch mit abnehmender Höhe an Stärke ab. Die Dauer der Oszillation beträgt 20 bis 36 Monate mit einem Mittelwert von etwa 27 bis 28 Monaten. In etwa 10 hPa beginnt die Windumkehr (in über 35 km Höhe über dem Äquator) und sinkt im Verlauf bis auf etwa 100 hPa (ca. 18 km Höhe) ab. Die maximale Windgeschwindigkeit von 40 bis 50 m/s wird bei 20 hPa (in etwa 25 km Höhe) gemessen. Ostwinde sind im Allgemeinen stärker als Westwinde. Westwinde halten in höheren Schichten länger an als Ostwinde, während in tieferen Schichten der Stratosphäre genau das Gegenteil der Fall ist. Westwinde bewegen sich schneller abwärts als die Ostwinde. Der Übergang zwischen West- und Ostwindzyklus erfolgt oft verzögert zwischen 30 und 50 hPa. Es besteht eine beträchtliche Variabilität des QBO in Bezug auf Periode bzw. Andauer und Amplitude bzw. Ausprägung (Windgeschwindigkeit).

Wie entsteht diese periodische Windumkehr?

Die Theorie besagt hierzu folgendes:

Holton und Lindzen (1972) waren die ersten, die ein Modell der QBO vorschlugen, das auf sich vertikal ausbreitenden Wellen beruht. Mittlerweile geht man davon aus, dass äquatoriale Kelvin-Wellen die westlichen Winde (aufgrund deren genereller Ausbreitung in östliche Richtung) und gemischte Rossby-Schwerewellen die östlichen Winde (aufgrund Ausbreitung der Wellen in westlicher Richtung) zur Generierung der QBO-Oszillation liefern.

Warum ist die QBO nun so wichtig?

Die jeweilige Phase der QBO kann sich auf die Hurrikanaktivität im Atlantik auswirken und wird bei Hurrikanvorhersagen sogar als Prognoseinstrument mit verwendet. Eine erhöhte Hurrikanaktivität tritt bei westlichen Windanomalien, eine verringerte Hurrikanaktivität bei östlichen Windanomalien in der Stratosphäre auf. Es wird angenommen, dass die QBO zusammen mit der entsprechenden Meeresoberflächentemperatur und dem ENSO-Phänomen den indischen Monsun beeinflussen kann. Die Häufigkeit tropischer Wirbelstürme im Nordwestpazifik nimmt während der westlichen Phase der QBO zu. Die Aktivität im südwestindischen Becken nimmt dagegen mit der östlichen Phase der QBO zu. Plötzliche Stratosphärenerwärmungen (z.B. über dem Nordpol, Zusammenbruch Stratosphärischer Polarwirbel) im Winter treten bevorzugt während der östlichen Phase der QBO auf (Holton und Tan 1980). Die Zeitdauer des Abklingens der Aerosolbelastung nach Vulkanausbrüchen wie El Chichon und Pinatubo hängt ebenso von der Phase des QBO ab.

Über die QBO wurde bereits im Thema des Tages vom 26.05.2020 berichtet Dort ging es hauptsächlich um einen möglichen Zusammenhang mit außertropischen Zirkulationen, hier speziell im atlantisch-europäischen Wetterraum.

In der beigefügten Grafik erkennt man aktuell die östliche Phase der QBO, mit dem Maximum der Ostwinde in etwa 20 hPa, die allerdings nicht sonderlich stark ausgeprägt ist (Maximum der Windgeschwindigkeit bei 30 bis 35 m/s). Bei Fortdauer der östlichen Phase bis in den Nordhemisphärischen Winter hinein sollte jedoch dieser Umstand berücksichtigt werden.

Zusammenfassend kann man sagen, dass die QBO nicht nur für die tropische Konvektion im äquatorialen Bereich wichtig ist, sondern gerade im Winterhalbjahr auch so genannte Teleconnections (Fernverbindungen) über die globale stratosphärische Zirkulation existieren, die indirekt somit auch das Wetter bei uns mit beeinflussen können.

Dipl.-Met. Dr. Jens Bonewitz

Deutscher Wetterdienst Vorhersage- und Beratungszentrale Offenbach, den 04.09.2021

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