2 Atmosphärenphysik 
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Nordseezustand 2003 
2.1 Nordatlantische Oszillation 
Die Nordatlantische Oszillation (NAO) ist in einer Vielzahl von Studien zur Erklärung 
der Variabilität verschiedenster Naturerscheinungen in der Nordhemisphäre herange 
zogen worden (Marshall et al. 2001, Hurrel 2003). Obwohl viele andere Faktoren 
im Netzwerk der Wechselwirkungen Einfluss nehmen, ist die NAO oft als wichtigste 
Einzelgröße für einen hohen Anteil der Variabilität diverser Beobachtungsgrößen ver 
antwortlich. Auch die atmosphärische Variabilität über der Nordsee wird in der kühle 
ren Jahreszeit von der NAO dominiert. Die Abhängigkeit der hydrographischen Zu 
standsgrößen (Strömung, Temperatur, Salzgehalt) vom atmosphärischen Antrieb 
zeigt sich folgerichtig im Winter in einer nachweisbaren Abhängigkeit dieser Variablen 
in Muster und Intensität vom Zustand der NAO. Für andere nicht-hydrographische Zu 
standsgrößen der Wassersphäre sind mittelbare, auch zeitverzögerte Zusammenhän 
ge zur NAO über hydro- und thermodynamische Prozesse möglich. 
Die NAO ist eine atmosphärische Massenschaukel zwischen Island und den Azoren. 
Der NAO-Index beschreibt die Auslenkung dieses Massependels als Differenz stan 
dardisierter Luftdruckanomalien an zwei meteorologischen Stationen in den atmo 
sphärischen Aktionszentren - Azorenhoch und Islandtief. Ein positiver Index steht für 
einen anomal starken, südwärts gerichteten Druckgradienten und entsprechend an 
omal starke geostrophische Westwinde. Ein stark negativer Index kann eine Umpo 
lung des Druckgradienten (Azorentief und Islandhoch) mit Ostströmung bedeuten 
(z. B. Winter 1963), während ein moderat negativer Index eine Abschwächung der 
klassischen Situation (Westströmung) beinhaltet, diese aber nicht »auf den Kopf 
stellt«. Ein negativer NAO-Index im Winter ist in Westeuropa mit Kälte und Trocken 
heit verbunden, ein positiver NAO-Index geht mit maritimen Wintern (warm und nass) 
einher. 
Es gibt inzwischen eine Reihe von NAO-Indizes, die sich hinsichtlich Stationswahl, 
Standardisierungszeitraum (Basisperiode), Saisonlänge und demzufolge im Zahlen 
wert unterscheiden. Eine Auswahl solcher Indizes bietet Abb.2-1. Für diesen Bericht 
wird ein NAO-Index herangezogen, der sich auf Arbeiten von Koslowski und Loewe 
(1994) und Loewe und Koslowski (1998) gründet. Er beschreibt die Differenz der für 
den Zeitraum 1961 - 1990 standardisierten monatlichen Luftdruckanomalien bei Pon- 
ta Delgada (Azoren) und Akureyri (Island) im Zeitraum 1879 - 2003. 
Aus Abb.2-1 ist ersichtlich, dass die qualitative Zustandsentwicklung der NAO von al 
len Indizes richtig wiedergegeben wird. Danach vollführte der NAO-Index im Jahr 
2003 eine hochfrequente Oszillation um das 0-Niveau. Im Winter und Herbst überwo 
gen negative Zustände, die eine abgeschwächte Zonalzirkulation kennzeichnen. Die 
Zustände im Sommerhalbjahr üben keine herausragende Fernwirkung auf die Nord 
see aus. 
Der dynamische Zustand der NAO lässt sich durch den NAO-Index und dessen Än 
derungsgeschwindigkeit beschreiben und in einem sog. Phasendiagramm darstellen 
(Abb. 2-2). Die dreigipflige Wahrscheinlichkeitsverteilung wurde in Loewe et al. (2003) 
ausführlich diskutiert. Diese Attraktorregionen wurden als Ausdruck dekadenlanger 
und dann spontan wechselnder Präferenzen der NAO für ihre negative bzw. positive 
Phase gedeutet, welche vermutlich ursächlich mit den Temperaturregimes der Nord 
see im Zusammenhang stehen (vgl. Abschnitt3.4.2, S. 71). 
Neben der relativen Häufigkeit der monatlichen dynamischen NAO-Zustände seit 
1879 zeigt Abb. 2-2 (gelbe Kreise) die dynamische Zustandsentwicklung der NAO von