Mit dem Klimawandel steigt die globale Jahresdurchschnittstemperatur. Die Erde erwärmt sich und die Winter werden milder. Das gilt auch für die USA, allerdings nur über alle Bundesstaaten hinweg gemittelt. Denn einige Teile des Landes erleben in jüngster Zeit überraschend häufig heftige Kälte- und Schneeeinbrüche. Die letzten Kälteextreme in den USA ereigneten sich in den Wintern 2009/2010, 2013/2014, 2014/2015, 2020/2021 und 2024/2025. Im Februar 2021 herrschte beispielsweise eine eisige Kälte in Montana, im Mittleren Westen und in Texas, die hunderte Menschenleben kostete. In Millionen Haushalten fiel der Strom aus. Doch wie kommt es trotz globaler Erwärmung zu diesen lokalen Kälteextremen?
Verschiebung des Polarwirbels verursacht Wintereinbrüche
Das haben nun Forschende um Laurie Agel von der University of Massachusetts untersucht. Dafür werteten sie Wetterdaten der vergangenen Jahre aus und extrahierten daraus sich wiederholende Muster. Dabei fokussierten sie sich auf den Polarwirbel: einem Band aus kalter Luft in der Stratosphäre, das die Arktis in zwölf bis 50 Kilometer Höhe über unseren Köpfen umkreist. „Die Öffentlichkeit hört oft vom ‚Polarwirbel‘, wenn der Winter streng wird, aber wir wollten tiefer graben und verstehen, wie sich Variationen innerhalb dieses Wirbels darauf auswirken, wo und wann extreme Kälte zuschlägt“, so das Team.
Agel und ihre Kollegen identifizierten insgesamt fünf spezifische Muster innerhalb des Polarwirbels. Zwei von ihnen sind für die Kälteeinbrüche in den USA verantwortlich. Diese beiden atmosphärischen Muster lenken extreme Kälte aus der Arktis in jeweils verschiedene Teile des Landes. Ein Strömungsmuster treibt die Luft aus dem oberen Teil des Polarwirbels in Richtung Westkanada und führt zu kalter Luft im Nordwesten der USA. Das andere Muster schwächt den oberen Teil des Wirbels ab und lenkt ihn in Richtung Nordatlantik, was zu Kälte in den zentralen und östlichen Landesteilen führt. Beide Bewegungsmuster „strecken“ nicht nur den oberen Wirbelabschnitt, sondern zugleich auch den unteren Teil des Polarwirbels, so dass er von Asien bis Nordamerika reicht. Tiefer liegende Windbänder des polaren Jetstreams, die aus kalten Gegenden wie Sibirien und Ostasien aufsteigen, prallen an diesen Luftschichten in der Stratosphäre ab und werden zurück Richtung Erdoberfläche gelenkt. Dieses verzerrte und verschobene Zirkulationsmuster der arktischen Luft führt daher zu ungewöhnlichem Wetter und intensiver Kälte am Boden, erklärt das Team.
