Extremer Winter auf der nördlichen Hemisphäre

Die Arktis wird von einem großen, quasi-stabilen Hochdruckgebiet dominiert, das durch absinkende Kaltluft entsteht. Dieses Hochdruckgebiet umgibt die Polarfront, ein Bereich, in dem trockene, kalte arktische Luft mit horizontal in Polrichtung strömender wärmerer, feuchterer Luft interagiert. Die Temperatur- und Feuchtigkeitsgradienten entlang der Polarfront führen zur Bildung von extratropischen Stürmen und lassen außerdem den Polarnacht-Jetstream entstehen, der den Nordpol von Westen nach Osten umkreist.

Die Stärke des Polarnacht-Jetstreams sowie der Stürme an der Polarfront hängt von der Größe der Temperatur- und Feuchtigkeitsgradienten in diesem Bereich ab. Diese Gradienten sind in der Regel im Herbst am stärksten. Dann intensivieren sie den Polarnacht-Jet und tragen zusätzliche Wirbelneigung, also Drehimpuls, in die obere Troposphäre und die untere Stratosphäre ein. Dies begünstigt die Entstehung und Abschottung einer gleichförmigen Kaltluftmasse über dem Nordpol – des Polarwirbels. Der Wirbel bewirkt, dass die Kaltluft über dem Pol gehalten wird. Je stärker der Wirbel, desto wahrscheinlicher ist es, dass die arktische Luft dort bleibt. Zu Beginn des Winters werden die Gradienten entlang der Polarfront allerdings schwächer, und der Polarwirbel kühlt ab und wächst nicht weiter.

Zum Frühjahr hin gelangt wieder Sonnenlicht in die Arktis. Ein Teil der Strahlung wird vom Ozon in der Stratosphäre absorbiert, wodurch die obere Atmosphäre erwärmt und der Polarwirbel geschwächt wird. Durch die resultierende Destabilisierung des Polarwirbels können sich Teile der arktischen Luft nach Süden bewegen, was dann zu Kaltluftausbrüchen in mittleren Breiten führt. Andere äußere Einwirkungen können ebenfalls zur Schwächung des Polarwirbels im Winterhalbjahr beitragen. Eines dieser Phänomene ist die plötzliche Stratosphärenerwärmung. Eine plötzliche Stratosphärenerwärmung tritt gelegentlich auf, wenn sich ein stationäres Hochdruckgebiet bildet, das Sturmtiefs umgehen müssen.

Diese Blockierung bewirkt anhaltende atmosphärische Strömungen, die planetare Wellen mit großen Amplituden in der Troposphäre hervorrufen können, vor allem, wenn sie über gebirgiges Gelände führen. Die Energie und der Impuls dieser Wellen setzen sich in die polare Stratosphäre fort und destabilisieren durch Erwärmung der Stratosphäre den Polarjet. Die Stratosphärenerwärmung unterbricht oder zerstört den Polarwirbel, wodurch Polarluftmassen nach Süden geschoben werden können.

Ende 2013 entwickelte sich über dem nordöstlichen Pazifischen Ozean ein solches Blockierungsmuster und hielt durch die gesamte Wintersaison 2014 an. Das Hochdruckgebiet über dieser Region erzeugte Wellen mit großen Amplituden, die den Polarfront-Jet destabilisierten. Dadurch könnten Luftmassen aus dem Polarwirbel über das östliche Nordamerika in Richtung Süden strömen. Der gleiche Wellenrücken sorgte für einen Zufluss kalter Luft in Ostasien. Die Folgen waren schwere Wintereinbrüche in Japan und ungewöhnlich warmes und trockenes Wetter im Westen von Nordamerika, das die Dürreprobleme in Kalifornien verschlimmerte. Zur gleichen Zeit erlebte Europa einen ungewöhnlich milden Winter.

Schnee ist in vielen Teilen Japans keineswegs selten. Die im Februar in den hoch versicherten Gebieten in und um Kanto gefallenen Schneemengen waren allerdings außergewöhnlich. Die schweren Schneefälle traten vom 6. bis 9. Februar und vom 13. bis 16. Februar auf und stammten aus einem ähnlichen Wettermuster. Zunächst bewegte sich eine trogartige Schleife der Hohenströmung über den Osten Chinas und anschließend in den Tagen ab dem 6. Februar in nordöstliche Richtung über Japan hinweg. Damit gelangte arktische Luft in die mittleren Breiten. Dieser Trog der Höhenströmung war mit einem Tiefdruckgebiet in der unteren Atmosphäre verbunden, das mit der Verlagerung des Trogs vor der Ostküste Japans nach Nordosten zog.

An der südlichen bis östlichen Seite dieses Tiefs wurden warme und feuchte Luftmassen vom Pazifik nach Norden geführt, während sich Japan an der Rückseite des Tiefs unter arktischer Kaltluft befand. Wo Warmluft auf die Kaltluft traf, entwickelten sich starke Niederschlage, die über Japan als Schnee fielen. Am 8. Februar lag Tokio bereits unter einer 27 Zentimeter dicken Schneedecke – eine zuletzt am 12. März 1969 gemessene Höhe –, als vom 13. bis 16. Februar ein zweiter starker Schneefall folgte. Die Wetterlage entwickelte sich dabei völlig analog zum ersten Schnee-Ereignis.

Die ausgiebigen Schneefälle der Kaltfront erreichten am 13. Februar den Suden der Insel Honshu und am folgenden Tag die Region Tokio. Sie waren an der Ostküste und in den Bergen von Honshu besonders heftig. Am 16. Februar lagen in Tsunan 250 Zentimeter Schnee und in Fukushima 43 Zentimeter. In Kofu (Yamanashi) erreichte der Schnee eine Höhe von 114 Zentimetern – die größte seit Beginn der Aufzeichnungen im Jahr 1894. Infolge der Schneemassen kam in weiten Teilen des Landes der Verkehr zum Erliegen, Ortschaften waren abgeschnitten. Mindestens 16 Menschen kamen ums Leben, mehrere Hundert wurden verletzt, viele davon bei Autounfällen. In weiten Teilen der von dem Schneefall betroffenen Regionen fiel der Strom aus. Am 15. Februar strich eine große Airline 350 Fluge; führende Automobilhersteller stellten vorübergehend die Produktion ein.

Privatpersonen waren vor allem durch den Einsturz von Carports betroffen, die unter der Schneelast zusammenbrachen. Die in den besonders stark betroffenen Präfekturen handelsüblichen Carports sind in der Regel für eine maximale Schneehöhe von 25 Zentimetern ausgelegt. Neben den Schaden an unter Carports abgestellten Autos und dort gelagerten Gegenständen trugen Verkehrsunfälle und von Dächern rutschender Schnee zu Kraftfahrzeugversicherungsschäden in Höhe von etwa 22 Milliarden Yen (215 Millionen US-Dollar) bei. Insgesamt wurden knapp 66.000 Schäden gemeldet. Der Schnee führte auch zu erheblichen Schäden an Dächern und Dachrinnen an Wohnhäusern. Es wurden rund 212.000 Meldungen bei den Versicherungen eingereicht, mit einem Gesamtschaden von 232 Milliarden Yen (2,26 Milliarden US-Dollar). Waren wasserabdichtende Schichten unter den Dachziegeln beschädigt, musste zudem in vielen Fällen die gesamte Dachkonstruktion erneuert werden. Diese Reparaturkosten wurden durch die enorme Nachfrage nach Fachhandwerkern weiter in die Höhe getrieben. Außerdem konnten einige Fabrikgebäude, Lagerhäuser, Schulen und Sporthallen den starken Schneefällen nicht standhalten und stürzten komplett oder teilweise ein. In einigen Gebieten war die Schneelast auf den Gebäuden doppelt so hoch wie die höchste in den vergangenen Jahren gemessene. Durch einstürzende Dächer wurden außerdem Produktionsmittel, gelagerte Waren und Inventar zerstört. Die gesamten versicherten Schäden belaufen sich auf über 320 Milliarden Yen (3,1 Milliarden US-Dollar), womit die Schneestürme einen der teuersten Katastrophenschäden in der Geschichte der japanischen Versicherungswirtschaft verursacht haben. Es handelt sich um einen typischen „Massenschaden“, der durch die beträchtliche Anhäufung von kleinen und mittelgroßen Schäden von durchschnittlich 3.000 bis 5.000 US-Dollar entsteht – ähnlich wie bei Schäden durch Winterstürme in Europa. Es gab vergleichsweise wenige Großschäden. Industriepolicen waren kaum betroffen.

Auch Teile Nordamerikas waren bitterkalten Temperaturen ausgesetzt. In einem Dutzend Bundesstaaten wurden Kälterekorde gebrochen, einige davon mehr als ein Jahrhundert alt. Wiederholt strömten Kaltluftmassen aus der Arktis südwärts und brachten eisige Kälte in die östlichen Vereinigten Staaten und nach Kanada. Die Kaltluft begünstigte außerdem mehrfach die Entstehung von schweren Winterniederschlägen, von denen einige nach Süden sogar bis in den Nordwesten Floridas vordrangen. Obwohl Kaltluftausbrüche für den nordamerikanischen Winter nicht ungewöhnlich sind, hat die ausgesprochen lange Dauer und Intensität des kalten Wetters im Winter 2014 Fragen zum Einfluss des anthropogenen Klimawandels auf den Winter in der Region aufgeworfen. Zwei außergewöhnlich große in einer Reihe von Ausbrüchen arktischer Luft über Nordamerika kennzeichneten den vergangenen Winter. Der erste trat Anfang Dezember 2013 auf. Er verursachte in der Region für die Jahreszeit ungewöhnlich tiefe Temperaturen, löste sich aber schnell wieder auf.

Der zweite Ausbruch wurde durch eine plötzliche Stratosphärenerwärmung verursacht. Er begann am 2. Januar und brachte die kälteste Luft des ganzen Winters mit sich. In Dutzenden von Städten, darunter Chicago, Detroit, New York City, Cleveland und Atlanta, wurden in der folgenden Woche Kälterekorde gemessen. Obwohl die Temperaturen sich Mitte Januar wieder etwas abgemildert hatten, schob der hartnäckige Wellenrücken der Höhenströmung über dem Nordostpazifik über die nächsten drei Monate weiter arktische Luft nach Süden über das östliche Nordamerika, was zu einem der kältesten Winter seit Jahrzehnten führte. In vielen Städten im Mittleren Westen wurden im Februar neue Rekorde für die niedrigsten monatlichen Durchschnittstemperaturen gemessen, ebenso im März in Neuengland und den Mittelatlantikstaaten.

Der anhaltende Kaltluftausbruch führte auch zu den größten Vereisungen der Großen Seen seit Jahrzehnten. Bis Ende Mai hielten sich im Lake Superior große Eisschollen, und deren langsames Abschmelzen zögerte die für die Jahreszeit ungewöhnlich kalten Temperaturen in der Nähe der Seen bis in den Sommer 2014 hinaus. Insgesamt verursachte die Verbindung aus extrem kalten Temperaturen und mehreren Wintersturmen versicherte Schäden in Hohe von 2,3 Milliarden US-Dollar, bei einem Gesamtschaden von rund vier Milliarden US-Dollar. Der aggregierte versicherte Schaden für 2014 ist der fünfthöchste (nach Inflationsbereinigung) für diese Naturgefahr und fast doppelt so hoch wie der Durchschnitt für 2009 bis 2013, aber dennoch nicht außergewöhnlich im Vergleich zu anderen Wintern im vergangenen Jahrzehnt. Der Großteil der versicherten Schaden (1,7 Milliarden US-Dollar) wurde im Januar verursacht. Die meisten Schadenmeldungen bezogen sich auf Rohrbrüche durch Frost und die damit verbundenen Sach- und Gebäudeschäden. Die restlichen versicherten Schäden standen hauptsachlich im Zusammenhang mit Dachschäden durch das Gewicht von Schnee und Eis, aufgrund von umgestürzten Baumen und Strommasten durch Eisregen, Abfluss-Rückstau durch Eis auf Dächern sowie Verkehrsunfällen durch rutschige Fahrbahnen.

Derzeit ist unklar, ob der anthropogene Klimawandel für die Schwere und Dauer der Wintersaison 2014 im östlichen Nordamerika eine Rolle gespielt hat. Neue Forschungsarbeiten zu möglichen Verbindungen zwischen dem Klimawandel und dem Winter in der nördlichen Hemisphäre deuten an, dass sich der arktische Polarwirbel auf einem wärmeren Planeten eher destabilisiert und damit möglicherweise zu vermehrten Kälteausbrüchen in mittleren Breitengraden fuhrt. Es werden verschiedene mögliche Mechanismen untersucht, die den Klimawandel mit häufigeren Kaltluftausbrüchen in Verbindung bringen konnten. Zunächst hat sich die Arktis im Lauf der vergangenen 100 Jahre drastisch erwärmt und ist jetzt 3,5 °C wärmer als am Ende des 19. Jahrhunderts.

Da die Entstehung eines stabilen Polarwirbels unter anderem von starken Temperaturgradienten abhängt, bedeutet die Erwärmung der Arktis, dass der Gradient zwischen Polarluft und Warmluft im Süden geringer wird. Diese Verringerung des Gradienten kann in Zukunft zu schwächeren Polarwirbeln führen, wodurch möglicherweise Teile der Luftmassen des Wirbels ausbrechen und in mittlere Breitengrade vordringen können. Der zweite mögliche Mechanismus ist die drastische Abnahme des Meereseises in der Arktis im Frühherbst.

Neuere Modellstudien haben gezeigt, dass der massive Verlust an Meereseis in der Arktis, vor allem nördlich von Skandinavien und Russland, möglicherweise die atmosphärischen Wellenmuster verstärkt, die den Polarwirbel durch plötzliche Stratosphärenerwärmung schwächen können. Andere Untersuchungen deuten an, dass sich im derzeitigen Klimaregime häufiger hartnäckige Hochdruckgebiete im Nordpazifik bilden konnten als in einem Klima ohne anthropogenen Treibhauseffekt.

Ein Beispiel ist der hartnäckige Wellenrücken von 2014, der einen Großteil des Jahres andauerte und sowohl mit dem kalten Wetter im östlichen Nordamerika als auch mit der Dürre in Kalifornien in Verbindung steht. Dies ist der dritte Mechanismus für häufigere Ausbrüche arktischer Kaltluft in einem veränderten Klima. Es sollte beachtet werden, dass alle hier angeführten Studien vorläufig sind. Es wird Jahre weiterer Forschungsarbeiten bedürfen, um die mögliche Rolle des anthropogenen Klimawandels bei der Häufigkeit und dem Ausmaß von Ausbrüchen arktischer Luft zu klären. Angesichts der raschen Veränderungen, die in der Arktis zu beobachten sind, ist es aber wahrscheinlich, dass der anthropogene Klimawandel bei zukünftigen Wintern eine Rolle spielen wird.

Die Schneeschäden in Japan haben klar gezeigt, welch große Auswirkungen eine relativ kleine geografische Verschiebung einer Wetterlage haben kann, wenn sie in einem Land, das nur in Teilen an Wetterereignisse wie schwere Schneefalle gewohnt ist, ein unvorbereitetes Gebiet trifft. Es ist weiterhin klar, dass Versicherungsnehmer eine Versicherung speziell für solche Ereignisse benötigen und dass die Versicherungswirtschaft dafür verantwortlich ist, die Schäden so effizient und unkompliziert wie möglich für die Versicherungsnehmer zu regulieren.

Japanische CatXL-Vertrage und proportionale Feuerverträge bieten auch Deckung für Schneestürme sowie für Wind, Überschwemmungen, Hagel, schwere Regenfalle und Flutwellen (außer Tsunamis). Obwohl die meisten Versicherungspolicen in Nordamerika Wintergefahren abdecken, sind die versicherten Schadenpotenziale durch Winterstürme in der Regel nicht so groß wie jene durch tropische Wirbelstürme und Unwetter. So betrug der Jahresdurchschnitt für Schäden durch Winterstürme von 2009 bis 2013 1,3 Milliarden US-Dollar, wohingegen die Schäden durch tropische Wirbelstürme und Unwetter im gleichen Zeitraum einen Durchschnittswert von 7,7 bzw. 15 Milliarden US-Dollar erreichten. Dementsprechend werden Winterstürme auf dem US-Rückversicherungsmarkt oft als sekundäre Gefahr betrachtet und CatXL-Strukturen werden in der Regel für den Schutz vor Schadenpotenzialen durch tropische Wirbelstürme oder Erdbeben ausgelegt. Trotz dieser geltenden Zuordnung müssen Winterstürme vom Underwriter bei der Einschätzung der Geschäftsrisiken berücksichtigt werden.