An der Erdoberfläche zeigt sich dieser Übergang durch kürzere Tage, kühlere Nächte und die ersten Vorstöße kälterer Luft. Einige der wichtigsten Veränderungen finden jedoch mehrere Kilometer über dem Boden statt. Über dem Nordatlantik geht die großräumige Zirkulation allmählich in die dynamischere Zirkulation der kalten Jahreszeit über. Dabei gewinnt der Jetstream an Einfluss auf Tiefdruckgebiete, Fronten und wechselnde Luftmassen, die das europäische Herbstwetter prägen.
Das bedeutet nicht, dass Stürme zu einem bestimmten Zeitpunkt einsetzen oder jeder Herbst gleich verläuft. Phasen starker Aktivität über dem Atlantik können sich mit blockierenden Hochdruckgebieten und ruhigen Wetterperioden abwechseln. Mit zunehmendem Temperaturunterschied zwischen nördlichen und südlichen Breiten werden die großräumigen Bedingungen jedoch generell günstiger für aktive Wettersysteme in den mittleren Breiten.
Ein zunehmender Temperaturunterschied über der Nordhalbkugel
Im Sommer auf der Nordhalbkugel sorgen lange Tage in hohen Breiten dafür, dass sich die Arktis deutlich erwärmt. Dadurch verringert sich der Temperaturunterschied zwischen den Polarregionen und den Subtropen. Wenn die Tageslänge im Herbst rasch abnimmt, verlieren die nördlichen Regionen schneller Wärme, während die subtropischen Gebiete und die Ozeane einen größeren Teil der sommerlichen Wärme speichern.
Dadurch verstärkt sich der Nord-Süd- beziehungsweise meridionale Temperaturgradient. Dieser ist für die atmosphärische Dynamik der mittleren Breiten von grundlegender Bedeutung, da Temperaturunterschiede die Mächtigkeit atmosphärischer Schichten beeinflussen und über die thermische Windbeziehung mit der Änderung der Windgeschwindigkeit in der Höhe zusammenhängen.
Mit zunehmendem horizontalem Temperaturgradienten nimmt die vertikale Windscherung zu, und die Westströmung in der oberen Troposphäre kann sich verstärken. In der Nähe der Tropopause, die sich üblicherweise etwa 9 bis 12 Kilometer über der Erdoberfläche befindet, konzentrieren sich die starken Höhenwinde im Polarfront-Jetstream.
Diese saisonale Verstärkung steht in engem Zusammenhang mit der Tendenz des Jetstreams, während der kälteren Jahreszeit schneller und dynamischer zu werden. Die Veränderung vollzieht sich allmählich. Deshalb können sich im September und Oktober noch sommerliche Wetterlagen mit einer zunehmend dynamischen Zirkulation über dem Atlantik abwechseln.
Von Temperaturgradienten zu Atlantiktiefs
Dieselben Temperaturunterschiede, die den Jetstream begünstigen, stellen auch eine wichtige Energiequelle für außertropische Zyklonen dar – jene Tiefdrucksysteme, die für einen großen Teil des wechselhaften Herbst- und Winterwetters in Europa verantwortlich sind.
Diese Zyklonen entwickeln sich in einer baroklinen Atmosphäre, in der Flächen gleichen Drucks und gleicher Temperatur nicht miteinander übereinstimmen. In der Praxis treten starke horizontale Temperaturunterschiede entlang von Grenzbereichen auf, die relativ warme subtropische Luft von kälterer Polarluft trennen. Kleine Störungen entlang dieser Grenzbereiche können durch barokline Instabilität anwachsen. Warme Luft strömt polwärts und steigt auf, während kältere Luft äquatorwärts vordringt. Dadurch verstärkt sich eine Welle in der atmosphärischen Strömung. Unter günstigen Bedingungen sinkt der Luftdruck am Boden, Fronten bilden sich deutlicher aus und ein entstehendes Tiefdruckgebiet kann sich zu einer Atlantikzyklone entwickeln.
Durch diesen Prozess verteilt die Atmosphäre Wärme zwischen niedrigen und hohen Breiten und wandelt gleichzeitig einen Teil der mit dem Temperaturunterschied verbundenen potenziellen Energie in die kinetische Energie von Winden und Wettersystemen um. Deshalb stehen starke Temperaturgradienten und aktive Zugbahnen von Tiefdruckgebieten in engem Zusammenhang.
Der Nordatlantik bietet besonders günstige Bedingungen für diese Prozesse, wenn die Zirkulation in ihr herbstliches Muster übergeht.
Der Jetstream lenkt nicht nur Wettersysteme
Der Jetstream wird häufig als eine Art Förderband beschrieben, das Wettersysteme vom Atlantik in Richtung Europa lenkt. Seine Rolle geht jedoch über diese Steuerungsfunktion hinaus. Seine Struktur kann auch beeinflussen, ob sich ein Tiefdruckgebiet verstärkt, abschwächt oder seine Zugbahn verändert.
Bereiche mit besonders hohen Windgeschwindigkeiten innerhalb des Jetstreams werden als Jet Streaks bezeichnet. Die damit verbundenen Konvergenz- und Divergenzmuster in der oberen Atmosphäre können die Druckentwicklung darunter beeinflussen. Eine starke Divergenz in der Höhe kann die Vertiefung eines Bodentiefs begünstigen, wenn die umgebende synoptische Wetterlage dafür günstig ist.
Meteorologen betrachten auf einer Jetstream-Karte daher nicht nur die maximale Windgeschwindigkeit. Auch Lage, Ausrichtung und Krümmung des Jetstreams, die Position von Höhentrögen und deren Zusammenhang mit den Drucksystemen am Boden fließen in die Vorhersage ein.
Die meteoblue Wetterkarten ermöglichen diese vertikale Betrachtung anhand synoptischer Ebenen wie Meeresspiegeldruck, Geopotentielle Höhe auf 500 hPa und Jet Stream 250 hPa. So lässt sich die Zirkulation in höheren Atmosphärenschichten direkt mit Wettersystemen näher an der Erdoberfläche vergleichen.
Warum der Nordatlantik im Herbst besonders dynamisch ist
Im Herbst treffen über dem Atlantik zwei saisonale Entwicklungen aufeinander, die besonders relevant sind: Die Luft in hohen Breiten wird zunehmend kälter und verstärkt dadurch den atmosphärischen Temperaturgradienten. Gleichzeitig speichert der Ozean einen großen Teil der im Sommer aufgenommenen Wärme, da Meerwasser langsamer abkühlt als Land.
Wenn kältere Luft aus Nordamerika über den vergleichsweise warmen westlichen Atlantik strömt, kann der Temperaturunterschied den Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre verstärken. Zusammen mit starken Höhenwinden können dadurch günstige Bedingungen für die Entstehung und Intensivierung von Tiefdruckgebieten entstehen, während diese nordostwärts über den Atlantik ziehen.
Im weiteren Verlauf der Jahreszeit nimmt die Aktivität entlang der atlantischen Zugbahn der Tiefdruckgebiete typischerweise zu, wodurch in Teilen West- und Nordeuropas Frontdurchgänge, starke Winde und rasche Wetterwechsel wahrscheinlicher werden. Eine mobilere Zirkulation kann vor einem Tief milde Luft aus Südwesten heranführen, gefolgt von einer Kaltfront und kühlerer maritimer Luft aus Nordwesten, bevor der nächste Hochdruckrücken oder das nächste Tiefdruckgebiet eintrifft.
Diese Abfolge wechselnder Luftmassen ist charakteristisch für das europäische Herbstwetter und spiegelt eine aktive atmosphärische Zirkulation in den mittleren Breiten wider.
Ein stärkerer Jetstream bedeutet nicht überall stürmischeres Wetter
Obwohl sich der Jetstream mit zunehmendem Temperaturunterschied zwischen niedrigen und hohen Breiten im Allgemeinen verstärkt, sind seine Lage und Form ebenso wichtig wie seine Geschwindigkeit. Ein starker, auf die Britischen Inseln und Nordeuropa gerichteter Jetstream kann wiederholt Atlantiktiefs und Fronten in diese Region lenken. Verlagert sich der Jetstream weiter nach Norden, können Mittel- und Südeuropa unter höherem Luftdruck verbleiben. Eine Verlagerung nach Süden kann dagegen mehr Tiefdruckgebiete in Richtung Iberische Halbinsel oder Mittelmeer lenken.
Der Jetstream kann außerdem stark ausgeprägte Wellen bilden und deutlich nach Norden und Süden ausschwingen, anstatt relativ geradlinig von Westen nach Osten zu verlaufen. Solche Muster können beständige Höhenrücken und -tröge begünstigen, wodurch Wetterlagen länger bestehen bleiben können.
Wie aktiv die Zirkulation über dem Atlantik von Woche zu Woche ist, hängt außerdem von großräumigen Zirkulationsmustern wie der Nordatlantischen Oszillation (NAO) ab. Sie kann die Stärke und Lage der atlantischen Westwindströmung und der Zugbahn der Tiefdruckgebiete beeinflussen. Dies erklärt mit, warum sich im Herbst relativ ruhige Wetterperioden mit Phasen erhöhter Sturmaktivität über dem Atlantik abwechseln können.
Wenn tropische und außertropische Wettersysteme aufeinandertreffen
Der Frühherbst fällt zudem mit der aktiven Phase der atlantischen Hurrikansaison zusammen. Tropische Wirbelstürme, die nach Norden abdrehen, können die warme tropische Umgebung verlassen und auf stärkere Temperaturgradienten, kühleres Wasser und den Jetstream der mittleren Breiten treffen. Während der außertropischen Umwandlung verliert ein tropischer Wirbelsturm allmählich seine tropischen Eigenschaften und entwickelt sich innerhalb der Zirkulation der mittleren Breiten zu einer außertropischen Zyklone. Anschließend kann das System über den Nordatlantik ziehen, dabei mitunter mit dem Jetstream interagieren und das Wetter weiter östlich beeinflussen.
Diese Wechselwirkungen sind für Mittelfristvorhersagen von Bedeutung, da weit im Westen gelegene Störungen den Jetstream verändern und dadurch einige Tage später das Wetter in Europa beeinflussen können. Der Nordatlantik sollte daher als zusammenhängendes atmosphärisches System betrachtet werden und nicht als Abfolge voneinander unabhängiger Stürme.
Die herbstliche Atmosphäre auf mehreren Ebenen betrachten
Dieser saisonale Übergang wird deutlicher, wenn mehrere Atmosphärenschichten gemeinsam betrachtet werden, anstatt sich ausschließlich auf die Verhältnisse am Boden zu konzentrieren. Der Luftdruck auf Meereshöhe zeigt Tief- und Hochdruckgebiete, während Temperatur und Wind auf etwa 850 hPa die Verteilung und Verlagerung großer Luftmassen erkennen lassen. Auf 500 hPa zeigen Karten der Geopotenzialhöhe die großräumigen Tröge und Rücken innerhalb der Strömung. Karten auf etwa 250 bis 300 hPa wiederum zeigen die stärksten Höhenwinde und die großräumige Jetstream-Zirkulation, die zur Steuerung und Entwicklung von Wettersystemen beiträgt.
Zusammen vermitteln diese Karten ein umfassenderes Bild des Wettergeschehens über dem Nordatlantik. In den Synoptischen Karten von meteoblue lassen sich Drucksysteme, Geopotenzial und Höhenwinde für die kommenden Tage verfolgen und die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Atmosphärenschichten beobachten.
Der Herbst: ein allmählicher Übergang
Die zunehmende Aktivität über dem Nordatlantik im Herbst lässt sich am besten als allmähliche Verschiebung des atmosphärischen Energiehaushalts verstehen. Mit der Abkühlung der Polarregionen verstärkt sich der Temperaturunterschied in den mittleren Breiten, die Westströmung in höheren Atmosphärenschichten wird ausgeprägter und die Bedingungen für die Entwicklung von Zyklonen werden günstiger.
Die genaue Konfiguration des Jetstreams bleibt jedoch sehr variabel und wird von atmosphärischen Wellen, den Bedingungen im Ozean, der NAO und einzelnen Wettersystemen beeinflusst. Manche Herbstperioden können bemerkenswert ruhig bleiben, während andere eine rasche Abfolge von Atlantiktiefs mit sich bringen.
Der Herbst ist daher eine Übergangszeit, in der sich die Zirkulation über dem Nordatlantik allmählich ihrem winterlichen Muster annähert.
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