21. Dezember 2016: Wintersonnenwende

Astronomische Ursachen:

Am Mittwoch, den 21. Dezember um genau 11:44 Uhr ist bei uns Wintersonnenwende und der astronomische Höhepunkt des Winters bereits erreicht. Mit 7 Stunden und 48 Minuten maximaler Sonnenscheindauer sind die Tage rund um Weihnachten die kürzesten des Jahres. Während der Mittagszeit steht die Sonne nur noch 14,6° über dem Horizont und erwärmt den Boden bei uns noch so stark, wie gut eine Stunde nach Sonnenaufgang an einem Junitag. Lediglich 1.600 km nördlich von uns herrscht Polarnacht und damit ganztägige Dunkelheit.
Unser Zentralgestirn strahlt natürlich unabhängig von der Neigung der Erdachse und damit der Jahrezeit immer die gleiche Energie ab, die sogenannte Solarkonstante (1.370 W/m²). Treffen die Strahlen senkrecht (90°) auf den Erdboden, durchqueren sie die etwa 10 Kilometer dicke Troposphäre, deren Gasmoleküle (v. a. Stickstoff, Sauerstoff und Wasser) die Skizze Globus mit Sonnenstrahlen

Energie zu einem Teil abfiltern (streuen und reflektieren), ehe sie eine bestimmte Fläche (in unserem Beispiel 1m²) erwärmt. Momentan ist der Göttinger Boden jedoch durch die Kugelgestalt und die geneigte Achse der Erde relativ zur Sonne um etwa 75° gegenüber der Systemebene "abgekippt". Bei gleicher Mächtigkeit der Troposphäre verlängert sich der Weg der Strahlen durch diese Atmosphärenschicht auf rund 40 km. Gleichzeitig verteilt sich die Fläche des 1 m² großen Lichtkegels auf fast 2 m² Boden. Bei gleicher Solarkonstante wird nun die gleiche Bodenfläche nur noch mit einem Bruchteil der Energie bestrahlt, wie bei senkrechtem Sonnenstand.

Bedeutung für die Witterungsentwicklung:

Die Landmassen des eurasischen und nordamerikanischen Kontinents und die Arktis produzieren nun durch den Strahlungsverlust (abgestrahlte Wärmeenergie > als eingestrahlte) große Mengen Kaltluft. Kalte Luft ist schwerer als warme, sinkt zu Boden und erhöht den Luftdruck ("Kältehoch"). Ganz anders die Situation über dem Nordatlantik: Über dem relativ warmen Wasser wird die Luft gehoben und führt zu tiefem Druck am Boden. Im Seegebiet von Island erreichen zudem die Temperaturgegensätze zwischen dem Polargebiet und den nördlichen Kontinentalmassen einerseits und dem Golfstrom erwärmten Nordatlantik andererseits nun ein Maximum. Ideale Bedingungen für die Entstehung kräftiger Mittelbreitenzyklone, die in den Monaten Dezember, Januar und Februar die besten Chancen haben, sich zu Orkantiefs weiterzuentwickeln, die von ihrer Geburtsstätte ostwärts ziehend mitunter Mitteleuropa erreichen und schwere Verwüstungen anrichten können.

Wetterkarte vom 3. Dezember 2002 — Bernhard Mühr / Wetterzentrale

Die graphische Darstellung zeigt die gemittelte Druckverteilung der Erde im Januar. Deutlich ist der Wechsel zwischen hohem und tiefem Druck in den gemäßigten Breiten der Nordhalbkugel zu erkennen. Deutschland liegt im Übergangsbereich zwischen dem Atlantiktief im Westen und dem kontinentalen Kältehoch im Osten. Im Wesentlichen fördert die Druckverteilung eine Südwestlage mit zwei Hauptvarianten:

Ein Ableger des sibirischen Kältehochs über Mitteleuropa führt die Tiefs über Skandinavien nach Nordosten: Ruhige Inversionswetterlage mit Hochnebel und Temperaturen um den Gefrierpunkt in Bodennähe und klarem, milden Wetter mit hervoragender Fernsicht in den Bergen.
Die Altlantiktiefs ziehen in einer Bogenform von Nordwesten nach Mitteleuropa und biegen dort nach Nordosten ab: Windiges, regnerisches und meist mildes Wetter in allen Höhenlagen.