Insofern es der Sonnenstand zulässt, lassen sich im Winter in den polaren Breiten häufiger irisierende Wolken, die perlmuttartig glänzen, beobachten. Diese Wolkenart wird "Polare Stratosphärenwolke" (engl.: polar stratospheric clouds, PSC's) oder auch "Perlmuttwolke" genannt. Diese Wolken haben aber relativ wenig mit den gewöhnlichen Wolken, die wir im Alltag beobachten, gemeinsam.
Polare Stratosphärenwolken benötigen für ihre Entstehung eine Temperatur von mindestens -78 °C. Diese Temperaturen findet man in der winterlichen Stratosphäre innerhalb des Polarwirbels in einer Höhe von 15 bis 30 km wieder. Der Polarwirbel ist ein Höhentief, das sich aufgrund der Kaltluftansammlung im Winter über den Polargebieten bildet und sich von der oberen Troposphäre bis in die Stratosphäre erstreckt. In ihm lassen sich besonders tiefe Temperaturen antreffen. Für die Entstehung von Wassereis mangelt es jedoch in diesen Höhen an Wassermolekülen. Dennoch gibt es dort eine Aerosolschicht (die sogenannte "Jungschicht"), die aus winzigen Schwefelsäuretröpfchen besteht. Die Hauptquelle für diese Schwefelsäuretröpfchen sind Vulkanausbrüche. Bei Temperaturen unter -78 °C lagert sich an diesen Tröpfchen die wenigen Wasser- und Salpetersäuremoleküle ab. Aus diesem Gemisch entstehen die polaren Stratosphärenwolken. Bei weiter sinkenden Temperaturen bilden sich aus den Tröpfchen Kristalle, an denen das einfallende Sonnenlicht gebrochen wird und somit die perlmuttartige Erscheinung der Wolken erzeugt.
Die PSC's sind die Chemiefabriken der Stratosphäre. An der Oberfläche der Wolkenkristalle laufen zahlreiche chemische Reaktionen ab. Sie spielen eine wichtige Rolle beim Ozonabbau und der Entstehung des stratosphärischen Ozonlochs, das im antarktischen Frühling seine größte Ausdehnung erreicht.
Meist bilden sich diese Wolken in arktischen bzw. antarktischen Wintern nur in polaren Regionen jenseits des 80. Breitengrades, weil nur dort die dafür sehr niedrigen Temperaturen auftreten. Eher selten, wie zuletzt im Februar 2008 und im Januar 2010, lassen sich PSC's auch in mittleren Breiten beobachten. Damals konnte man nach Sonnenuntergang ein intensives Purpurlicht (eine sehr starke rote bis purpurne Färbung des Abendhimmels) in der Dämmerung sehen. Diese Färbung entsteht durch die Mehrfachstreuung des Sonnenlichtes an den PSC's in den Erdschatten.
Nach aktuellen Modellrechnungen verschiebt sich der stratosphärische Polarwirbel Anfang Februar Richtung Nordeuropa (siehe Abbildung), wobei das nördliche Mitteleuropa mit stratosphärischen Temperaturen bis unter -80 °C gestreift wird. (Die nordhemisphärische Prognosekarte zeigt die Position des Polarwirbels und die Temperatur in etwa 20 km Höhe am 4. Februar). Für unser Wettergeschehen hat dies zwar keine Folgen, folgt man allerdings diesen Vorhersagen, so kann man auch in Deutschland ab dem 2. Februar wieder mit farbenprächtigen und sehr intensiven Sonnenuntergängen rechnen.
Dipl.-Met. Christian Herold
Deutscher Wetterdienst