Wetter mit Wochenrhythmus

Der Mensch beeinflusst meteorologische Messgrößen im wöchentlichen Rhythmus: Die durchschnittliche Tagestemperatur in Deutschland erreicht mittwochs ein Maximum und sinkt zum Wochenende wieder ab.

Der Mensch kann das Wetter auch kurzfristig deutlich beeinflussen. Während der vom Menschen gemachte Klimawandel, der sich auf langen Zeitskalen von vielen Jahren abspielt, immer deutlicher sichtbar wird, konnten nun auch auf der viel kürzeren Zeitskala von einer Woche signifikante Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf Temperatur, Bewölkung und Niederschlag nachgewiesen werden.

Ausgangspunkt sind 15 Jahre lange Messreihen im Zeitraum 1991 bis 2005 von 12 sehr unterschiedlich gelegenen Stationen des Deutschen Wetterdienstes. Insgesamt gehen 6,3 Millionen Messwerte in die Untersuchungen ein, sodass selbst kleine Änderungen statistisch sicher bestimmt werden können. An allen Stationen weisen die Temperaturen einen Wochengang auf, wobei die Maxima mittwochs auftreten und im Mittel um mehr als 0,2 Grad über den samstäglichen Minima liegen.

„Dieses Phänomen tritt nicht nur an Stationen in relativ dicht besiedelten Regionen wie Berlin, Frankfurt oder Karlsruhe auf, sondern auch an entlegenen Bergstationen wie auf der Zugspitze“, stellt Dominique Bäumer fest, der das Phänomen gemeinsam mit seinem Kollegen Bernhard Vogel am Institut für Meteorologie und Klimaforschung des Forschungszentrums und der Universität Karlsruhe untersucht hat. „Es handelt sich somit nicht um ein begrenztes lokales Phänomen, das beispielsweise mit direkten Wärmeemissionen erklärt werden könnte.“

Abb.: Schon auf kurzen Zeitskalen greift der Mensch in das Klimageschehen ein: Wissenschaftler des Forschungszentrums Karlsruhe konnten zeigen, dass menschliche Aktivitäten verschiedene meteorologische Messgrößen in Deutschland in einem wöchentlichen Rhythmus beeinflussen. So erreicht die durchschnittliche Tagestemperatur mittwochs ein Maximum und sinkt zum Wochenende wieder ab. (Foto: Forschungszentrum Karlsruhe)

Im Mittel über alle untersuchten Stationen konnten neben den wöchentlichen Variationen der Temperatur auch andere Wochengänge meteorologischer Parameter beobachtet werden: Die tägliche Sonnenscheindauer hat ihren Maximalwert am Wochenanfang; er liegt um 15 Minuten oder 6 % über dem samstäglichen Minimum. Die mittlere Bewölkung nimmt umgekehrt im gleichen Zeitraum zu. Eine Zunahme der Niederschlagsmenge um 15 % bei gleichzeitiger Zunahme der Niederschlagshäufigkeit um 10 % im Laufe der Woche vervollständigt das Bild. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Geophysical Research Letters publiziert.

In der Natur existiert kein Prozess, der über einen langen Zeitraum eine solche Periodizität von genau einer Woche bewirken kann, die noch dazu an Wochentage geknüpft ist. Deshalb kommen nur die einem Wochenzyklus unterliegenden Aktivitäten des Menschen als Ursache in Frage.

„Alles deutet darauf hin, dass das vom Menschen erzeugte Aerosol, zum Beispiel Ruß- oder Sulfatpartikel, verantwortlich für das Phänomen ist“, folgert Bernhard Vogel. „Diese Partikel und ihre gasförmigen Vorläufersubstanzen werden verstärkt an Wochentagen von Verkehr und Industrie emittiert, während die Emissionen samstags und insbesondere sonntags deutlich zurückgehen. Die Aerosolbeladung in der Atmosphäre ist dann geringer.“

Dies konnte durch die Analyse von Messreihen des Aerosols in der Atmosphäre bestätigt werden. Da das Aerosol direkt Sonnenlicht streut und absorbiert, die Partikel aber auch als Kondensationskeime in die Wolken- und Niederschlagsbildung eingreifen, zieht ein solcher systematischer Wochengang im atmosphärischen Aerosol einen Wochengang in verschiedenen meteorologischen Variablen wie Temperatur oder Niederschlag nach sich.

Die Wechselwirkung des atmosphärischen Aerosols mit anderen Parametern ist eine der Hauptunsicherheiten bei der Modellierung des zukünftigen Klimas. Da solche Wochengänge sehr oft und mit sehr hoher Genauigkeit gemessen werden können, stellt ihre Analyse eine neuartige, viel versprechende Möglichkeit dar, Klimamodelle und die in ihnen verwendeten Annahmen zu überprüfen und zu verbessern. So können diese Erkenntnisse auch einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Prognose des sich wandelnden Klimas leisten.

Quelle: Forschungszentrum Karlsruhe

Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  D. Bäumer und B. Vogel, An unexpected pattern of distinct weekly periodicities in climatological variables in Germany, Geophysical Research Letters 34, L03819 (2007).
  http://dx.doi.org/10.1029/2006GL028559
• Forschungszentrum Karlsruhe:
  http://www.fzk.de
• Institut für Meteorologie und Klimaforschung, Forschungszentrum Karlsruhe / Universität Karlsruhe, Karlsruhe:
  http://www-imk.fzk.de