S Y N O P T I S C H E Ü B E R S I C H T M I T T E L F R I S T
ausgegeben am Dienstag, den 24.01.2023 um 10.30 UTC

Staulagen der Berge winterlich, sonst wechselhaft und besonders im Norden
milder. Zum Monatswechsel stürmisch.

Synoptische Entwicklung bis zum Dienstag, den 31.01.2023

Es zeichnet sich eine wechselhafte und im Bergland nicht unwinterliche
Mittelfrist ab. Doch was sind u.a. die treibenden Kräfte dieser Wetterlage?

Während der vergangenen Tage und Wochen verdichteten sich die Anzeichen, dass
der bis dahin gesunde Polarwirbel in der Stratosphäre zum Monatsende einen bzw.
mehrere Schwächephasen erleben soll. Bevor wir uns nun aber in luftige Höhen
schwingen, müssen wir noch einen Abstecher in den tropischen Sektor wagen
(Zeitrahmen der Auswirkungen dieser Betrachtung: Monatswechsel bis Anfang
Februar).

Die Madden-Julian Oszillation (MJO) baut sich dieser Tage (besonders nach EZ,
NCEP und dem australischen BOM) mächtig über dem Indischen Ozean und somit in
Phase 3 auf, wobei deren Amplitude nach Leseart der meisten Modelle ziemlich
üppig ausfallen soll. Sie interagiert zunächst destruktiv, in der Folge aber
zunehmend konstruktiv mit der niederfrequenten Hintergrund-Oszillation (ENSO).
Die durch Konvektion angeregte Rossby-Wellen wandern von ihrer tropischen
Quellregion im Höhenbereich der oberen Troposphäre in die mittleren Breiten und
tragen Signale wie Wind, Temperatur und Druck mit sich, die das Wetter
beeinflussen können. Eine stationäre MJO-Welle kann dies fokussierter machen als
eine progressive. Destruktive Interferenzen können dabei z.B. das Signal der
niederfrequenten Oszillation (hier der ENSO) innerhalb der Außertropen temporär
umkehren oder konstruktiv das Signal verstärken. Die aktuelle MJO Vorhersage
geht von einer langsamen Ostverlagerung der Welle aus, was u.a. auch mit dem
Zusammenspiel MJO-ENSO zu tun haben könnte.

Schauen wir uns die potenziellen Auswirkungen mit einem time lag von 10 bis 15
Tagen zur MJO Phase 3 für Europa an (Beginn um den 20.1. herum). Es ergeben sich
statistisch signifikante Auswirkungen im nordatlantisch-europäischen Sektor in
der Form, dass diese Phase als Vorläufer für NAO+ angesehen werden kann mit
dominanten Großwetterlagen wie Wz, Wa oder SWa (GWL, DWD). Ein Phasen 3 Ereignis
Ende Januar hat im außertropischen Sektor eine stark negative
Geopotenzialanomalie südlich von Grönland/Island mit einem kräftigen
südwestlichen Höhenjet zur Folge, der über Mittel- nach Nordosteuropa gerichtet
ist. IFS-ENS Vorhersagen der 2m Temperaturanomalie zum Monatswechsel stützen
dies auch durch verbreitet positive Werte in Skandinavien/Russland (Ende Januar)
und Russland bis Mitteleuropa (Anfang Februar).

Diese Auswirkungen der MJO würden teilweise konstruktiv mit den La Nina
Auswirkungen interferieren, wenngleich die ENSO sich sukzessive der Neutralität
nähert. Ein La Nina im zentralen Pazifik (was den aktuell stärksten negativen
Temperaturanomalien im Sektor 3.4 (Nino) entspricht) würde tendenziell eine
retrograde Verlagerung positiver Bodendruckanomalien von Mitteleuropa in
Richtung Nordatlantik nach sich ziehen (von Januar zum Februar) mit der
Entwicklung eines kräftigen Islandtiefs (Anomaliewerte setzen nördlicher an als
bei der durch Regression ermittelten Anomalie der MJO-3). In 200 hPa sind die
negativen Anomalien über dem kanadisch-arktischen Archipel und somit
nordwestlicher als bei der MJO-3 Anomalie.

MJO und ENSO würden also recht gut konstruktiv im nordatlantisch-europäischen
Sektor interagieren und unter dem Strich NAO+ stützen (besonders negative
Anomaliewerte zwischen Ostkanada und Grönland).
Das IFS zeigt grundsätzlich diese Möglichkeit auf (2D PDF mit einer Ausweitung
der Möglichkeiten in Richtung NAO+, wenngleich mit zunehmender Streuung).
Nachdem die Wahrscheinlichkeiten innerhalb der jüngsten
Wetterregimeshäufigkeitsvorhersagen auf Kosten einer Blockierungslage wieder
zurückgingen, hebt der jüngste Lauf mit einem Überhang NAO+ diesen geförderten
Grundzustand deutlich hervor. Zudem darf man auch nicht den Zeitversatz einer
möglichen MJO Beeinflussung vergessen, der eher auf Anfang Februar fällt (die
Zeit mit dem größten Amplitudengewinn betrachtend).

Bevor wir nun zum Polarwirbel springen noch ein kurzer Blick auf die PNA
(Pazifik-Nordamerika): Mit der MJO in Phase 3 erfolgt nicht selten (und so auch
in diesem Fall) ein westwärtiges Zurückziehen des Nordpazifik-Jets (Jet
retraction), was wiederum PNA- fördert und somit eine Keilaufwölbung im Bereich
Alaska/Aleuten forciert. Dies wird von IFS/GFS immer prominenter gezeigt. Das
geht übrigens auch Hand in Hand mit einem noch präsenten La Nina Ereignis (und
wird aus der Synoptik heraus durch ein kräftiges Tief über Japan gestützt).
Wieso das erwähnenswert ist? Blockierungen können sich auch auf die Stratosphäre
auswirken.

Wieso aber schwächelt der bis dato so prominent aufgestellte Polarwirbel in der
Stratosphäre? Extrem vereinfacht scheint eine geometrische Veränderung des
Polarwirbels in der Stratosphäre auszureichen (von einer elliptischen hin zu
einer abgerundeten Form), um bis dahin dominantes Wellen 2 forcing in ein
kräftiges Welle 1 forcing zu modifizieren (die Realität sieht sicher deutlichst
komplexer aus). Das dürfte so nebenbei auch die immense Kälte in China
wenigstens etwas abschwächen, wo am Wochenende mit unter -50 Grad in Mohe und
Pangu die kältesten Werte seit 1969 gemessen wurden (mit -53 Grad in Jingtao gab
es gar einen nationalen Rekord).
Dabei verknüpfen sich negative Geopotenzialanomalien in der oberen Troposphäre
im asiatischen Sektor mit dem dominante Wirbel in der Stratosphäre über
Grönland/Grönlandsee (1/10 hPa) und erlauben mit westwärtiger Neigung mit der
Höhe kräftige vertikale und polwärts gerichtete Wärmflüsse, die im östlichen
asiatischen/sibirischen Sektor ansetzen und sich stromabwärts in Richtung
Nordpazifik ausweiten. Die Höhenantizyklone intensiviert sich im Bereich der
Aleuten, wobei die brechenden Rossby-Wellen peripher des Polarwirbels die
höheren PV Werte u.a. in Richtung Nordamerika/Kanada advehieren. Bis Anfang
Februar sollte dies wiederholt den Polarwirbel in der Stratosphäre schwächen.
Für einen Split gefällt mir die sich entwickelnde Konfiguration der
Blockierungszentren nicht, u.a. mit einem Trog im Bereich der Karasee/Ural sowie
beginnendem Geopotenzialanstieg über Sibirien, was eher eine erneute
Intensivierung fördern würde und die Störung somit „minor“ wäre – aber
„displacements“ können grundsätzlich auch ihren Reiz haben. Das neue IFS-ENS
stützt dies mit deutlich stärkeren Zonalwindvorhersagen in 10 hPa.

Verknüpfen wir noch dies mit dem Ergebnis aus den Tropen, so deutet sich über
dem kanadischen Sektor bis Alaska wenigstens vorübergehend verstärkte
Wellenreflektion u.a. in der cross section der vertikalen Wärmeflüsse an (nach
Perlwitz et al.), was wiederum (konstruktiv mit dem tropischen Resultat
verknüpft) das Geopotenzial über Alaska ansteigen lassen sollte. Die Numerik tut
sich noch schwer, doch intensiviert den Keil innerhalb der letzten Modellläufe.

Die Preisfrage ist nun, welche geometrischen Verformungen der Polarwirbel
annehmen wird, denn die Kopplung mit der Troposphäre sieht aus aktueller Sicht
nicht sehr überzeugen aus (was u.a. auch ein immenser Spread innerhalb der
Ensemblevorhersage der NAM hervorhebt, der aber grundsätzlich in Richtung
„positiv“ tendiert).

Schaut man sich exemplarisch die 50 hPa Fläche an, so deutet sich zunächst bis
zum Monatsende eine Verschiebung/displacement in Richtung Skandinavien/Sibirien
an, wobei mit angedeutetem vorübergehendem schwachen Grönland-Blocking (inkl.
Sibirien) der Weg frei wäre für modifizierte Polarluft in Richtung Skandinavien
und Osteuropa (Mitteleuropa wäre peripher betroffen). In der Folge scheint der
Polarwirbel in der unteren Stratosphäre wieder an Fahrt aufzunehmen und sich
Richtung Grönland/kanadisch-arktisches Archipel zu verlagern, was Hand in Hand
mit dem tropischen forcing gehen würde und die Westdrift wieder erstarken lassen
dürfte.

Legt man all diese Information zusammen, dann deutet sich tendenziell eine
günstige Ausgangslage für einiges an Neuschnee in den Staulagen der
Mittelgebirge und der Alpen an, sollte sich über dem nördlichen Atlantik aus dem
trop. forcing und dynamischer/advektiver Unterstützung eine mehr oder weniger
kräftige blockierende Bodenantizyklone aufbauen. Diese sollte jedoch nicht zu
weit nach Osten reichen, was die Frontenaktivität bei uns wiederum mindern
würde.
Anfang Februar stellt sich dann die Frage, wie kräftig der Aleuten-Keil
aufgespannt wird und ggf. mit einem Atlantikrücken interagiert, was bei der La
Nina gestützten Lage des tiefsten Geopotenzials über Nordostkanada gelingen
könnte. Das alles ist jedoch noch spekulativ, da die Geometrie des
Atlantikrückens entscheidet, ob eher progressiv West oder geblockt Nord weite
Bereiche Europas betreffen würden (und inwieweit die Synoptik in Form intensiver
Zyklone den Nordrand der atlant. Antizyklone so modifiziert, dass die Zyklone
den Weg nach Mittel- und Nordeuropa finden). Das grundsätzliche Muster mit
tiefem Geopotenzial von Grönland bis Skandinavien und hohem über Südwesteuropa
sieht nicht schlecht aus für eine wechselhafte west-dominante Anströmung, die
vorübergehend auch mal in eine nördliche Komponente kippen kann (Alpenstau).
Eine nachhaltige Abkopplung von der Westdrift würde mich aber überraschen dank
der Wellenenergie von Westen, dem trop. forcing und der durch die PNA-
ausgelösten (und bereits in der Numerik angedeuteten) Rossby-Wellenzüge nach
Osten.

Schauen wir nun auf unsere Mittefrist, vom Freitag, den 27.01. bis zum Dienstag,
den 31.01, in der wiederholt Fronten von Nord nach Süd über Deutschland geführt
werden. Diese Frontpassagen fallen zunächst dank antizyklonalem Einfluss
abgeschwächt aus, gewinnen dann jedoch zum Monatswechsel zunehmend an Fahrt.
Die Staulagen profitieren je nach thermischer Schichtung von ordentlichem
Neuschnee, während sonst nass-kühles Wetter dominiert, das zum Wochenbeginn von
Norden milder wird. Je nach Niederschlagsintensität und Tageszeit fällt
zeitweise bis in tiefe Lagen Schnee, besonders im Westen und Norden jedoch meist
die flüssige Phase. Der Nordwestwind frischt je nach Trog- und Bodentiefpassage
stark böig, zeitweise auch stürmisch auf mit wiederholten Sturmphasen im
Bergland sowie über der offenen See. Über und im Umfeld der Nord- und
südwestlichen Ostsee zeigt das IFS-ENS zum Monatswechsel auch unwetterartige
Böen mit 20-30% der Memberverteilung an. Allerdings ergeben sich diese Werte
momentan rein aus dem Gradienten heraus – ein Schnellläufer (u.a. in Form einer
progressiven Kurzwellen- oder Randtrogpassage) wird (noch) keiner gezeigt.
Diese grundsätzliche Konstellation bleibt nach dem IFS-ENS Cluster auch bis
Anfang Februar erhalten, je nach geometrischer Ausrichtung der Keilachse
entweder weiterhin mit modifizierter mariner Polarluft, oder einer eher
nördlicheren/kälteren Komponente aus Skandinavien, bevor im Verlauf der ersten
Monatsdekade des Februars der Atlantik zunehmend dominant werden sollte.

Die Höchstwerte liegen am Freitag und Samstag nach MOSMIX im Tiefland etwas über
dem Gefrierpunkt mit leichtem Dauerfrost im Bergland. Ich würde das
inversionsbedingt und bei vielerorts vorherrschender dichter Bewölkung im
Tiefland vielerorts gar etwas kälter sehen und denke, dass viele Regionen nur
mit Mühe (wenn überhaupt) die 0 Grad erreichen – besonders im Süden, wo mit
etwas Schnee ein winterlich angehauchter Abschnitt „genossen“ werden kann.
In der Folge wird es von Nordwesten immer milder, was auch der besseren
Durchmischung geschuldet ist, wobei die Höchstwerte auf 4 bis 9 Grad steigen.
Kälter bleibt es besonders in Bayern.

Die leichten bis mäßigen Nachtfröste am Wochenende schwächen sich zum
Wochenbeginn von Norden ab, wobei wir die Mittelfrist im Norden durchweg
frostfrei beenden.

Auch wenn es wechselhafter wird zeichnen sich keine markanten Regenereignisse an
(was nicht für die Staulagen gilt, wo zum Ende der Mittelfrist auch markante
Mengen in fester Phase wahrscheinlicher werden).

Bewertung der Konsistenz des operationellen Laufs

Die Konsistenz der jüngsten 5 Modellläufe des IFS kann als „gut“ bezeichnet
werden. Der anfänglich angedeutete zyklonale Einfluss einer Trogpassage zum
28./29. Januar wurde mittlerweile in einen deutlich weiter ostwärts
ausgreifenden Höhenkeil mit antizyklonalem Einfluss umgewandelt.
Die Entwicklung eines kräftigen Sturmtiefs über der Ostsee wird sehr homogen
gezeigt (konzentrierte Memberbündelung mit Druckwerten von 965 bis 970 hPa).
Erst zum Ende der Mittelfrist sorgt eine Phasenverschiebung der von Nordwesten
hereinlaufenden Wellen für eine zunehmende Modellunsicherheit, allerdings deuten
alle Modelle eine Fortdauer der wechselhaften Wetterlage mit nur kurzen
trockenen Abschnitten an.

Vergleich mit anderen globalen Modellen

Eine sehr ähnliche Vorhersagegüte deuten die weiteren internationalen Modelle
an. Das IFS liegt nun während des 28. und 29. Januars gut eingebettet innerhalb
der weiteren Globalmodelle (antizyklonale Lösung). In der Folge zeigen alle
Modelle die Entwicklung eines Sturmtiefs über der Ostsee, wobei ICON/GEM jedoch
dieses deutlich schwächer hervorheben (rund 10-15 hPa) und insgesamt einen
deutlich antizyklonaleren Monatswechsel andeuten. Dies zieht jetzt keine
grundlegenden Änderungen bei der erwarteten nordwestlichen Anströmung nach sich,
hebt jedoch noch die Unsicherheiten hervor, wie kräftig die Schneefälle
besonders in den Staulagen letztendlich ausfallen.

Bewertung der Ensemblevorhersagen

Die Clusteranalyse beginnt mit einem Cluster und dem vorherrschenden Regime der
Blockierung (ein Relikt aus der Brückenbildung zwischen dem Keil über dem
Nordatlantik und Skandinavien).
In der Folge dominiert das Regime des „Atlantikrückens“ bei 4 Clustern mit dem
Kontrolllauf im ersten und dem det. im 3. Cluster. Von Samstag bis Montag
entscheidet hier die synoptische Dynamik über die Geometrie dieser Antizyklone
und inwieweit die Strömung mehr aus Nordwest oder West kommt. Alle Cluster
laufen jedoch auf tiefes Geopotenzial über Skandinavien und hohes über dem
Nordostatlantik hinaus.
In der Folge (Ende der Mittelfrist) verbleiben wir bei 4 Clustern mit einer
Regimevarianz von „Atlantikrücken“ bis „NAO+“. Die Frage ist, inwieweit sich ein
ausgeprägter Rossby-Wellenzug, ausgelöst durch die PNA-, über dem Nordatlantik
etablieren kann. Je stärker, desto kräftiger können meridional blockierende
Antizyklone die Westdrift blockieren, je weniger umso eher dominiert der
„westlastige“ Atlantik. Insgesamt sieht dieser Abschnitt besonders fürs Bergland
recht staulastig und winterlich aus.
In der erweiterten Mittelfrist nehmen die Unsicherheiten weiter zu, wobei
innerhalb der 5 Cluster viele Lösungen sehr niedriges Geopotenzial zwischen
Grönland und Nordwesteuropa zeigen. Es erübrigt sich hier Feinheiten
herauszuarbeiten, allerdings stützt das die Erwartung, dass die Dynamik aus West
dominant bleibt.

Die Rauchfahnen stützen das Gesagte mit einem Temperaturanstieg zur kommenden
Woche auf über 5 Grad (abgesehen vom Süden) und wiederholten Niederschlägen.
Beim Wind gibt es z.B. in Berlin ein deutliches Maximum am Montag mit einzelnen
Membern im vollen Sturmbereich. Ein Medianwert des Ensembles im unteren Bft 9
Bereich ist ebenfalls eine Ansage. Die Rauchfahnen der 850 hPa Temperatur und
des Geopotenzials sind recht gut gebündelt, wobei sich der det. und der
Kontrolllauf schön eingebettet durch die Mittelfrist ziehen.

Wahrscheinlichkeiten für signifikante Wettererscheinungen

Der EFI ist insgesamt recht zurückhaltend, hebt jedoch zum Monatswechsel die
potenzielle Windlage mit erhöhten Wahrscheinlichkeiten hervor, allerdings im
überschaubaren Rahmen (auch gestützt im ENS-EFI/CDF). Solch diffuse EFI-Felder
mit breiten, jedoch marginal erhöhten SOT Flächen begleiten nicht selten solch
umfangreich Sturmtieflagen ohne klar erkennbaren Fokus (z.B. Randtiefs etc.).
Natürlich muss dieses Potenzial in der Folge im Auge behalten werden. Stand
jetzt deuten sich zum 30. Januar rein aus dem Gradienten heraus schwere bis
orkanartige Böen im Küstenumfeld der Deutschen Bucht und im exponierten Bergland
sowie stürmische oder Sturmböen besonders in Nord- und Ostdeutschland an.
Kleiner Zusatz: interessant ist diese Lage auch mit Blick auf den langen fetch
„offshore“, der direkt in Richtung Elbmündung gerichtet zu sein scheint
(erhöhter EFI bei der sign. Wellenhöhe).

Zum Monatswechsel springt auch der EFI Schneefall an, was die verstärkte
Staukomponente z.B. im Erzgebirge und am Alpenrand hervorhebt. Diffus erscheinen
die Signale noch für den Freitag im Stau des Thüringer Waldes, wo die
Neuschneemengen ggf. markant ausfallen können.

Basis für Mittelfristvorhersage
IFS, IFS-ENS, GEFS, MOSMIX

VBZ Offenbach / Dipl. Met. Helge Tuschy