KLIMAWISSEN · 6. OKTOBER 2026

Was der Polarwirbel mit Kälteeinbrüchen in Europa zu tun hat

Der Polarwirbel ist ein Windsystem hoch über der Arktis, das Europas Winter mitprägt. Gerät er aus dem Takt, werden kalte Wochen wahrscheinlicher, aber nicht sicher. Ob der Klimawandel ihn schwächt, ist in der Forschung bis heute umstritten.

VON MARTIN JENDRISCHIK · 12 Min. LESEN

Kaum ein Wetterbegriff taucht im Winter so zuverlässig in Schlagzeilen auf wie der Polarwirbel, meist gefolgt von Warnungen vor Schneechaos und klirrendem Frost. Die Meteorologen des Deutschen Wetterdienstes kritisierten im November 2025, dass Presseartikel seine Schwächephasen jedes Jahr mit unweigerlich drohender Kälte verbinden.

Hinter dem Begriff steckt ein gut erforschtes Windsystem in der Stratosphäre, also zwischen zehn und 50 Kilometern Höhe. Gerät dieses System aus dem Gleichgewicht, steigt das Risiko für kalte Wochen in Nord- und Mitteleuropa. Eine Gewissheit folgt daraus nicht, und genau diese Unschärfe geht in vielen Meldungen verloren.

Zugleich ringen Klimaforschende seit Langem um die Frage, ob die Erderhitzung den Wirbel schwächt. Ein Team aus 28 Forschenden um Doug Smith sprach 2022 von mehr als einem Jahrzehnt wissenschaftlicher Debatte. Beide Seiten stützen sich auf ernstzunehmende Daten.

Was ist der Polarwirbel und welche Arten gibt es?

Der stratosphärische Polarwirbel ist ein Band starker Westwinde, das im Winter hoch über dem Nordpol kreist und sehr kalte Luft einschließt. Der troposphärische Polarwirbel liegt tiefer, existiert das ganze Jahr und hat keine einheitliche Definition.

Die US-Wetterbehörde NOAA verortet den stratosphärischen Wirbel zwischen etwa zehn und 30 Meilen über dem Nordpol, also rund 16 bis 48 Kilometer hoch. Der DWD erklärt in seinem Wetterlexikon, warum er im Winter erstarkt. Über dem Pol fehlt dann das Sonnenlicht, Kaltluft sammelt sich an und die Westwinde nehmen zu.

Populär wurde der Begriff laut einem DWD-Beitrag vom Februar 2023 im Jahr 2014, als US-Medien ihn bei einem Kaltluftausbruch aufgriffen. Seitdem vermischen viele Berichte beide Bedeutungen, obwohl Fachleute mit dem Polarwirbel meist den stratosphärischen Wirbel meinen. In der Troposphäre sprechen DWD-Meteorologen lieber von planetaren Wellen entlang des Jetstreams.

Beide Stockwerke hängen zusammen, laufen aber nicht im Gleichschritt. Einem schwachen Wirbel in der Stratosphäre kann laut DWD ein kräftiger Wirbel in der Troposphäre gegenüberstehen und umgekehrt.

Was passiert bei einer plötzlichen Stratosphärenerwärmung?

Bei einer plötzlichen Stratosphärenerwärmung bremsen aufsteigende Luftwellen den Polarwirbel so stark, dass sich die Polarstratosphäre binnen weniger Tage massiv erwärmt. Dreht der Wind in rund 30 Kilometern Höhe bei 60 Grad Nord von West auf Ost, sprechen Fachleute von einem „major warming“.

Der britische Wetterdienst Met Office nennt eine Erwärmung um bis zu etwa 50 Grad Celsius in wenigen Tagen. Die Windumkehr bei 60 Grad Nord und zehn Hektopascal gilt laut NOAA (März 2025) als Definition des Ereignisses. Der DWD vergleicht den Auslöser mit Wellen am Strand. Planetare Wellen brechen sich in der Stratosphäre und schwächen den Westwind umso stärker, je länger die Störung anhält.

Der Wirbel kann dabei laut NOAA taumeln, vom Pol abrutschen oder in mehrere Teile zerfallen. Im Mittel tritt eine solche Erwärmung in der Arktis etwa jedes zweite Jahr auf. Hilla Afargan-Gerstman und Daniela Domeisen zählten für 1998 bis 2023 insgesamt 19 Ereignisse.

Ein bekanntes Beispiel lieferte der Februar 2018. Das Met Office meldete am 16. Februar 2018 eine starke Erwärmung in rund 30 Kilometern über dem Nordpol. Wenig später brachte die als „Beast from the East“ bekannte Kältewelle laut Carbon Brief Temperaturen unter minus zehn Grad nach Deutschland und Schnee nach Rom.

Welche Rolle spielt der Jetstream?

Der Jetstream ist das Starkwindband in rund acht bis 14 Kilometern Höhe, das milde Luft der mittleren Breiten von polarer Kaltluft trennt. Ein geschwächter Polarwirbel schiebt ihn oft nach Süden und lässt ihn stärker schlingern.

Laut NOAA prägt der Jetstream das tägliche Winterwetter stärker als der Wirbel selbst. Bei schwachem Wirbel steigt der Luftdruck über der Arktis, und der Jetstream bildet laut NOAA (Januar 2014) Wellen, die Polarluft nach Süden lenken. Wie solche Muster auch Dürren begünstigen, beschreibt unser Beitrag über die veränderte atmosphärische Zirkulation über Europa.

Ein starker Polarwirbel wirkt in die Gegenrichtung: Afargan-Gerstman und Domeisen verknüpften starke Wirbelphasen mit einer positiven Nordatlantischen Oszillation und nach Norden verlagerten Sturmbahnen. Auf solche Phasen entfielen bis zu 38 Prozent der winterlichen Sturmkatastrophen in Europa zwischen 1998 und 2023.

Auch der tropische Pazifik mischt mit, denn Kretschmer und Kollegen verweisen auf ältere Arbeiten, nach denen El-Niño-Jahre mit einem schwachen Wirbel einhergehen. Wie dieses Pazifik-Phänomen entsteht, erklärt unser Text zu El Niño und der ENSO-Schwankung. Eine kalte ENSO-Phase stärkt den Wirbel laut DWD eher.

Wie wahrscheinlich ist nach einer Stratosphärenerwärmung ein Kälteeinbruch?

Nach einer Stratosphärenerwärmung folgt in Europa häufiger eine kalte Phase, aber längst nicht immer. Rund zwei Drittel der Ereignisse münden in eine negative Nordatlantische Oszillation, die Wirkung erreicht den Boden im Mittel nach zehn bis 15 Tagen.

Den Anteil von rund zwei Dritteln nennen Afargan-Gerstman und Domeisen (Juli 2025) unter Verweis auf frühere Studien. Die Verzögerung von zehn bis 15 Tagen gab DWD-Meteorologe Helge Tuschy im Januar 2021 an. Nach einem solchen Ereignis treten Kaltlufteinbrüche in Nord- und Mitteleuropa häufiger auf, doch „eine Garantie gibt es dafür nicht“, schrieb Tuschy.

Das Met Office bezifferte die Chance auf kalte Bedingungen in Großbritannien im Februar 2018 auf rund 70 Prozent. Kretschmer und Kollegen verweisen auf Arbeiten, nach denen die Wirkung bis zu zwei Monate anhalten kann. Entscheidend ist offenbar die Wetterlage zum Zeitpunkt der Erwärmung.

Domeisen, Grams und Papritz untersuchten 2020 alle 25 Ereignisse zwischen 1979 und 2019. Herrschte zu Beginn ein Hoch über Europa, reagierte die untere Atmosphäre in sieben von sieben Fällen. Bei einem Hoch über Grönland war das nur in einem von fünf Fällen so.

Gegenbeispiele gibt es reichlich, etwa die Erwärmung vom 5. Januar 2021 mit laut Davis und Kollegen (2022) nur begrenztem Einfluss auf das Wetter am Boden. Auch 2019 blieb das Wetter in Großbritannien nach einem solchen Ereignis laut Met Office weitgehend unauffällig.

Schwächt der Klimawandel den Polarwirbel?

Ob der Klimawandel den Polarwirbel schwächt, ist wissenschaftlich offen. Beobachtungsstudien finden häufigere Schwächephasen in den vergangenen Jahrzehnten, die meisten Klimamodelle zeigen dagegen nur einen schwachen oder gar keinen Zusammenhang.

Diese Spaltung beschrieben Judah Cohen und Kollegen im Dezember 2019 selbst. Beobachtungen stützten demnach überwiegend einen Beitrag der arktischen Erwärmung zu kalten Wintern auf den Kontinenten. Die meisten Modellrechnungen fänden dagegen kaum eine Verbindung zwischen Arktis und Winterkälte.

Für die These spricht eine Arbeit des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung aus dem September 2017. Marlene Kretschmer und Kollegen verglichen darin die Winter 1979 bis 1996 mit den Wintern 1998 bis 2015. Schwache Wirbelzustände traten im Schnitt an rund sieben statt drei Tagen pro Winter auf. Ihre mittlere Dauer stieg im gleichen Vergleich von 5,3 auf 14,1 Tage.

Laut Kretschmer und Kollegen erklären diese Schwächephasen 60 Prozent der beobachteten Abkühlung im nördlichen Eurasien seit 1990. Zusammen mit ENSO steigt der Anteil auf fast 80 Prozent. Cohen und Kollegen berichteten im September 2021 im Fachjournal Science zudem über häufiger gestreckte Wirbel seit 1979. Ein solcher Zustand ging demnach auch der Kältewelle in Texas im Februar 2021 voraus.

Die Gegenseite argumentiert mit Modellen und neueren Daten. Die Klimaforscher Blackport und Screen fanden 2020 in Science Advances keinen Beleg, dass die arktische Erwärmung den Jetstream welliger macht. Smith und Kollegen werteten 2022 16 Klimamodelle aus. Alle zeigten eine Abschwächung der Westwinde bei Meereisverlust, die aber nur etwa zehn Prozent der Schwankungen einzelner Jahre erklären würde.

Dieselben Autoren fanden allerdings, dass die Modelle einen wichtigen Rückkopplungseffekt um das 1,2- bis Dreifache unterschätzen, weshalb die reale Reaktion eher am oberen Rand liege. Der Weltklimarat IPCC vergab im Sechsten Sachstandsbericht 2021 für diesen Zusammenhang nur geringes Vertrauen. Gesichert ist laut IPCC etwas anderes: Kälteextreme sind seit den 1950er-Jahren über den meisten Landflächen seltener und milder geworden.

Die Stratosphärenforscherin Amy Butler fasste die Lage 2021 bei NOAA Climate.gov so zusammen, dass die Modelle gespalten bleiben. Manche Simulationen erwarten einen schwächeren Wirbel, andere einen stärkeren. Davon unabhängig läuft die Debatte um die Ozeanzirkulation, etwa um Stefan Rahmstorfs Warnungen vor einem AMOC-Kipppunkt und den Forschungsstand zum Golfstrom.

Wie beobachten DWD, ECMWF und NOAA den Polarwirbel?

Wetterdienste verfolgen vor allem den Westwind in zehn Hektopascal Höhe bei 60 Grad Nord, gemessen und vorhergesagt mit globalen Ensemblemodellen. Einzelne Stratosphärenerwärmungen erkennen sie meist etwa eine Woche, manchmal knapp zwei Wochen im Voraus.

Laut seinem Thema des Tages vom November 2025 nutzt der DWD dafür das Ensemblemittel des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF). Die Meteorologen vergleichen es mit dem Modellklima und ziehen zusätzlich das US-Modell der NOAA heran. Der DWD ordnet diese Signale dem subsaisonalen Bereich zu, also drei bis sechs Wochen voraus.

Alexey Karpechko prüfte 2018 in der Monthly Weather Review die Rückrechnungen des ECMWF für 13 Erwärmungen zwischen 1993 und 2016. Für Ereignisse mit Folgen am Boden stieg die vorhergesagte Wahrscheinlichkeit im Mittel von 0,3 am 13. Tag vorher auf fast eins am siebten Tag. Das Met Office sieht sich in der Lage, einzelne Ereignisse etwa eine Woche vorher zu erkennen.

Das Climate Prediction Center der NOAA betreibt eine eigene Seite zur Überwachung der Stratosphäre mit Vorhersagen, Messdaten und Expertenbewertungen. Daniela Domeisen und Amy Butler betonten im Dezember 2020 den Nutzen dieser Beobachtung. Die Stratosphäre verändert sich langsamer als die Troposphäre und liefert so Vorhersagekraft für das Wetter am Boden.

Was bedeutet der Polarwirbel für die Energiewende?

Für die Energiewende ist der Polarwirbel vor allem ein Frühwarnsignal für Wochen mit hohem Heizbedarf. Eine Stratosphärenerwärmung verschafft Netzbetreibern, Stadtwerken und Gashändlern einige Wochen Vorlauf, ohne eine Kältewelle zu garantieren.

Kalte Wochen treiben den Bedarf an Gas und Strom für Wärme nach oben. Ob die Speicher dafür reichen, analysiert unser Beitrag zur Gasversorgung im Winter. Je mehr Häuser elektrisch heizen, desto enger verknüpft sich das Winterwetter mit dem Stromsystem.

Der IPCC liefert zugleich Argumente gegen Panik, denn Kälteextreme werden seltener. Ein starker Polarwirbel bringt zudem eher weniger Kaltluftausbrüche, dafür mehr Stürme. Netzbetreiber und Versorger sollten deshalb mit seltener, aber weiterhin möglicher Kälte rechnen und ebenso mit Sturmschäden.

Welche Rolle El Niño und der Polarwirbel in der Debatte um einen möglichen Jahrhundertwinter spielen, ordnen wir in einem eigenen Faktencheck ein. Für jeden einzelnen Winter gilt: Ein gestörter Polarwirbel erhöht die Chance auf Kälte, er entscheidet sie nicht.

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