Die zunehmende Durchlässigkeit der arktischen Atmosphäre könnte weitreichende Folgen haben. | © Pexels
Die Arktis gilt oft als „Kühlschrank der Welt“. Doch dieser verliert zunehmend seine isolierende Wirkung. Eine neue Studie von Forschenden der Universität Wien zeigt erstmals anhand eines umfangreichen Datensatzes, dass Luftmassen zwischen der Arktis und den mittleren Breiten heute deutlich schneller zirkulieren als noch vor vier Jahrzehnten.
Die Ergebnisse weisen auf tiefgreifende Veränderungen in der arktischen Atmosphäre hin – mit potenziellen Auswirkungen auf Wetter, Klimadynamik und Extremereignisse.
Der Polardom als natürliche Barriere
Traditionell ist die Arktis atmosphärisch relativ abgeschottet. Verantwortlich dafür ist eine kalte, stabile Luftschicht über der Region, der sogenannte Polardom.
„Verantwortlich dafür ist eine kalte, stabile Luftmasse, die wie eine Kuppel über der Arktis liegt“, erklärt Meteorologe Andreas Stohl von der Universität Wien. Diese Kuppel trennt die kalten Luftschichten nahe der Oberfläche von den wärmeren Luftmassen der mittleren Breiten.
Doch der Klimawandel verändert dieses Gleichgewicht. Die Grenze des Polardoms wird zunehmend durchlässig.
„Das bedeutet, die Arktis wird atmosphärisch weniger isoliert“, sagt Stohl. „Man könnte sagen, sie wird weniger arktisch.“
Luftmassen verlassen die Arktis schneller
Das Forschungsteam untersuchte, wie lange Luftmassen in den unteren Atmosphärenschichten nördlich des 70. Breitengrades verweilen.
Die Analyse zeigt klare Veränderungen: Zwischen 1980 und 2023 blieben Luftmassen im Durchschnitt rund 12 Tage im Sommer und etwa 7 Tage im Winter über der Arktis. Besonders im Frühling und Herbst verkürzten sich diese Zeiten jedoch deutlich.
Im Zeitraum März bis Mai verweilen Luftmassen heute durchschnittlich 1,4 Tage kürzer in der Region als noch in den 1980er-Jahren. Auch im September und Oktober ist die Verweildauer um etwa 0,9 Tage gesunken.
„Unsere Daten zeigen: Der Transport von Luftmassen aus mittleren Breiten in die Arktis wird das gesamte Jahr über effizienter“, sagt Andreas Stohl.
Selbst in höheren Atmosphärenschichten verändert sich die Dynamik: In rund 8 Kilometern Höhe bewegen sich Luftmassen im April heute etwa 10 Prozent schneller aus der Arktis heraus als noch vor 40 Jahren.
Arktische Erwärmung treibt Veränderungen an
Die Ursache liegt vor allem in der sogenannten arktischen Verstärkung – einem Effekt, bei dem sich die Arktis schneller erwärmt als der globale Durchschnitt.
„Wenn das Eis und der Schnee schmelzen, kommt die dunkle Meeresoberfläche durch, die einen großen Teil der Strahlung absorbiert“, erklärt Andreas Stohl. „Das führt wiederum zu einer stärkeren Erwärmung.“
Mit steigenden Temperaturen nimmt der Unterschied zwischen arktischer Luft und Luftmassen aus mittleren Breiten ab – und der Polardom verliert seine stabilisierende Wirkung.
Ein neuer Datensatz für die Klimaforschung
Der Nachweis gelang mithilfe eines neuen Datensatzes namens LARA (Lagrange’sche Reanalyse).
Unter der Leitung der Astrophysikerin Lucie Bakels, heute an der Universität Stockholm, entwickelte das Team ein Modell, das Luftbewegungen weltweit nachverfolgen kann.
„Den Datensatz zu berechnen, dauerte insgesamt mehrere Monate“, sagt Andreas Stohl. LARA umfasst rund 320 Terabyte an Daten und erlaubt es, die Bewegung von sechs Millionen virtuellen Luftpartikeln pro Stunde zu analysieren – rückwirkend bis ins Jahr 1940.
Auswirkungen auf Wetter und Extremereignisse
Die zunehmende Durchlässigkeit der arktischen Atmosphäre könnte weitreichende Folgen haben. So treten in der Region zunehmend sogenannte atmosphärische Flüsse auf – langgestreckte Luftströme, die große Mengen Wasserdampf transportieren.
„Wenn Niederschlag folglich öfters als Regen fällt, können die atmosphärischen Flüsse beispielsweise über Grönland Schmelzereignisse verursachen“, erklärt Andreas Stohl.
Der neue Datensatz soll künftig auch helfen, Extremereignisse besser zu analysieren – etwa Starkniederschläge oder die Herkunft von Luftschadstoffen.
Der Datensatz steht Forschenden weltweit frei zur Verfügung. „Wir haben noch sehr viele Ideen“, sagt Andreas Stohl über mögliche weitere Anwendungen.