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NAO - Die Nordatlantische Oszillation

Die Klimaänderungen in der nordatlantischen Region sind primär durch drei Faktoren bestimmt, die aber miteinander im Zusammenhang stehen: die tropische Atlantik-Variabilität, die Nordatlantische Oszillation (NAO) und die Atlantische Meridional-Zirkulation (Atlantic Meridional Overturning Circulation = AMOC). Bei der Nordatlantischen Oszillation handelt es sich um eine Schwankung im Luftdruck auf Meeresspiegelhöhe zwischen dem Island-Tief und dem Azoren-Hoch. Der Name wurde erstmals von Sir Gilbert T. Walker im Jahr 1924 erwähnt.

Die Geschichte der NAO

Die Geschichte der NAO reicht einige Zeit zurück. Der Missionar Hans Egede Saabye zeichnete bereits in den Jahren 1770-78 in seinem Tagebuch auf: Wenn der Winter in Dänemark für unser Empfinden streng ausfällt, so ist der Winter in Grönland relativ mild und umgekehrt.
Gleichzeitig wurden miteinander zusammenhängende Schwankungen in der Temperatur, im Niederschlag und im Luftdruck auf Seehöhe aufgezeichnet. Die Muster reichen östlich nach Zentraleuropa hinein, südlich in das subtropische Westafrika und westlich bis hin nach Nordamerika. Die Schwankungen der NAO beeinflussen das Klima von Nordamerika bis nach Sibirien und von der Arktis bis zum Äquator.

NAO Index

Die Stärke der Nordatlantischen Oszillation wird durch den NAO Index beschrieben. Als NAO Index wird die Druckdifferenz zwischen zwei Messstationen auf Meereshöhe beschrieben, die nahe den Zentren von Island-Tief und Azoren-Hoch lokalisiert sind. Stykkisholmur (Island) ist die nördliche Station, während Ponta Delgada (Azoren), Lissabon (Portugal) oder Gibraltar als südliche Stationen fungieren. Freilich kann ein solch relativ simpler Index keine Gewähr dafür bieten, dass die Zentren der Druckgebiete genau mit diesen Orten überlappen. Auch kann er die saisonalen Veränderungen der NAO nicht im Detail erfassen. Dennoch ist die Verwendung eines solchen Index von großem Vorteil. Denn die bestehenden Wetter-Aufzeichnungen erlauben es, die Entwicklung bis in das Jahr 1864 zurückzuverfolgen. Korreliert man den Index mit Hilfe der gittermäßig erfassten Druckdaten, so findet man ein Muster eines Nord-Süd Dipols, das wir als NAO Muster bezeichnen.

Die Phase des positiven NAO Index zeigt ein außergewöhnlich starkes subtropisches Hochdruck-Zentrum und ein ausgeprägtes als normal ausfallendes Island-Tief. Die hierdurch erhöhte Druckdifferenz führt zu mehr und stärkeren Winterstürmen, die auf einer nördlichen Zugbahn über den Atlantischen Ozean hinwegziehen. Für Europa ergeben sich hieraus wärmere und feuchtere Winter, im nördlichen Kanada und in Grönland hingegen trockene und kalte Winter. In den östlichen USA  fällt der Winter auch mild und feucht aus. Zum Beispiel im Winter und Frühling der Jahre 1989, 1990 und 1995 wurde ein positiver NAO Index gemessen. Luftmassen wurden von der Arktis und Island zum subtropischen Gürtel nahe den Azoren und der Iberischen Halbinsel verschoben. Starke Westwinde über dem Nordatlantik waren die Folge. Sie trugen warme, feuchte Luft zum europäischen Kontinent und führten zu milden maritimen Wintern.

Die Phase des negativen NAO Index zeigt ein schwaches subtropisches Hoch und ein wenig ausgeprägtes Island-Tief. Der niedrigere Druckunterschied führt zu einer schwächeren Strömung auf einer mehr west-östlichen Zugbahn. Hierdurch wird feuchte Luft in den Mittelmeerraum getragen. Es kommt zu Kaltlufteinbrüchen und Schneefällen in Europa. In Grönland hingegen fallen die Winter-Temperaturen bei weitem milder aus. Winter und Frühling mit einem niedrigen NAO Index waren 1917, 1936, 1963 und 1969 zu beobachten. Durch die wesentlich schwächeren Westwinde kam es in Europa zu strenger Kälte.

Die verstärkten oder abgeschwächten Westwinde über dem Nordatlantik haben auch einen großen Einfluss auf die ozeanischen und einige kontinentalen Ökosysteme und schließlich auf die nordatlantischen Fischbestände.

3. NAO Index: http://www.ldeo.columbia.edu/res/pi/NAO/

Der NAO Winter-Index ist bestimmt durch eine ungewöhnliche Druckdifferenz zwischen dem polaren Hoch und dem subtropischen Tief während des Winters auf der Nordhalbkugel (Dezember bis März).

Über die letzten 100 Jahre wies der NAO- Index starke Schwankungen auf. Von der Jahrhundertwende bis 1930 (mit Ausnahme der Winter von 1916-19) war der NAO Index positiv. Starke Westwinde führten warme Luft nach Mitteleuropa und sorgten für ungewöhnlich hohe Winter-Temperaturen. Von den frühen 40er Jahren bis zum Anfang der 70er Jahre wies der NAO Index einen Trend zu niedrigen Werten auf. Die Winter-Temperaturen waren in dieser Zeit in Europa meist niedriger als im Mittel. Über die letzten 25 Jahre hinweg war jedoch wieder ein starker Anstieg der Index-Werte zu verzeichnen. Seit 1980 blieb der Index in einer stark positiven Phase mit zunehmendem Trend. Die Konsequenz war, dass um die Jahrtausendwende ausgeprägt warme Winter z.T. mit Temperaturrekorden beobachtet wurden. Diese Entwicklung trug über die letzten Jahrzehnte hinweg zu der beobachteten Erwärmung der nördlichen Halbkugel bei.

About this page:

author: Sándor Szalai - Hungarian Meteorological Service
scientific reviewing: Dr. Ildikó Dobi Wantuch / Dr. Elena Kalmár - Hungarian Meteorological Service, Budapest
translation: Elmar Uherek - MPI Chemistry - 2005-03-14
last updated: 2003-10-28

References:

http://www.met.rdg.ac.uk/cag/NAO

Marshall, J. et al., 2001: Nort Atlantic climate variability: phenomena, impacts and mechanisms. Int’l Journal of Climatology, 1863-1898 pp.