Die globale Erwärmung macht es wahrscheinlicher, dass Wetterlagen in den Sommermonaten der Nord-Halbkugel länger anhalten, was dann zu mehr extremen Wetterereignissen wie Hitzewellen, Dürreperioden und intensiven Regenfällen führt.
So zeigt eine neuartige Analyse von langjährigen Atmosphärendaten, dass vor allem in Europa, aber auch in Russland, die anhaltenden Wetterlagen in den letzten Jahrzehnten an Zahl und Stärke zugenommen haben. Dabei treten die Wetterextreme oft an verschiedenen Orten gleichzeitig auf, wie Peter Hoffmann vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung berichtet.
„In unserer Studie zeigen wir, dass sich lang anhaltende Wetterlagen im Sommer über dem Nordatlantik, Europa und Sibirien immer ähnlicher werden und letztlich extreme Wetterereignisse begünstigen“, so Hoffmann. Allein in Europa seien schon rund 70 Prozent der Landfläche von länger an einer Stelle verharrenden Wetterlagen betroffen: „Das bedeutet, dass die Menschen, vor allem im dicht besiedelten Europa, wahrscheinlich mehr und auch stärkere und gefährlichere Wetterereignisse erleben werden.“
Längerer Sonnenschein oder Regen führen zu extremen Ereignissen
Um dies zu belegen, analysierten die Wissenschaftler die so genannte Persistenz bestimmter Wetterbedingungen. Sie wendeten bewährte Bildvergleichsmethoden auf Atmosphärendaten an und verglichen Millionen aufeinander folgender Wetterzirkulationsmuster weltweit aus den vergangenen 40 Jahren. Sie untersuchten zwei einzelne Extremereignisse, die Hitzewelle 2010 in Russland und den außergewöhnlich trockenen Sommer 2018 in Europa.
„Wir haben festgestellt, dass die Wettermuster im Allgemeinen heute beständiger sind als noch vor einigen Jahrzehnten“, sagt Hoffmann: „Vor allem im Sommer dauern Hitzewellen jetzt oft länger, und auch Niederschlagsereignisse neigen dazu, länger zu dauern und intensiver zu sein.“ Je länger diese Wetterlagen andauern, desto intensiver könnten die Extreme werden, sowohl auf der warmen und trockenen Seite als auch auf der Seite des Dauerregens.
Die Zunahme der lang anhaltenden Wetterbedingungen ist laut Hoffmann zu einem großen Teil auf dynamische Veränderungen in der Atmosphäre zurückzuführen. Denn Westwinde in den oberen Atmosphärenschichten werden schwächer und können Wettersysteme nicht mehr so stark vorantreiben. Sie verharren daher mal länger einer Stelle. Dann gibt es in der betroffenen Region statt ein paar sonnigen Tagen eine mehrwöchige Hitzewelle, oder Regenfälle halten so lange an, dass es zu Überschwemmungen kommen kann.
Klimamodell-Analyse prognostiziert Ausbreitung der subtropischen Trockenzonen
Unterdessen prognostiziert ein internationales Expertenteam unter der Leitung von Klimaforschenden des Alfred-Wegener-Institutes in einer neuen Studie, dass der vom Menschen gemachte Klimawandel und die daraus resultierenden Veränderungen des globalen Wasserkreislaufes in den kommenden Jahrzehnten zu einem deutlichen Anstieg der Dürrehäufigkeit auf der Nordhalbkugel führen werden.
Die Fachleute haben Klimasimulationen der neuesten Modellgeneration für drei verschiedene Emissions- und Entwicklungsszenarien analysiert und dabei untersucht, inwiefern sich das sommerliche Dürrerisiko in allen Regionen der Nordhalbkugel verändern wird. Demnach steigt die Dürregefahr vor allem in den subtropischen Gebieten: Erwärmt sich die Erde bis zum Jahr 2100 um mehr als vier Grad Celsius, werden Regionen wie der Mittelmeerraum statistisch betrachtet in jedem Jahr von extremer Trockenheit heimgesucht.
Dürren treten vornehmlich im Sommer auf, denn ihr Zustandekommen hängt im Wesentlichen von drei Faktoren ab: Erstens von der Lufttemperatur – je wärmer die Luft ist, desto mehr Feuchtigkeit kann sie aufnehmen, was theoretisch zu mehr Verdunstung führt. Zweitens von den zumeist fehlenden Niederschlägen und drittens von der Menge an Feuchtigkeit, die an der Erdoberfläche verdunstet.
„Alle drei Parameter werden in der neuesten Generation globaler Klimamodelle deutlich besser dargestellt als in Vorgängermodellen“, erklärt Daniel Balting, Klimaforscher am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI): „Unser Ziel war es deshalb, mithilfe der sogenannten CMIP6-Modelle zu untersuchen, inwiefern sich diese Faktoren und damit auch die Dürrehäufigkeit auf der Nordhalbkugel verändern.“ Dazu habe man drei Erwärmungsszenarien betrachtet, bei denen sich die Welt bis zum Ende dieses Jahrhunderts im Mittel um etwa 1,8 Grad Celsius, 2,7 Grad Celsius oder um etwa 4,4 Grad Celsius erwärmt.
Die verwendeten Erwärmungsszenarien gehören zu den sogenannten gemeinsamen sozioökonomischen Entwicklungspfaden, den Shared Socioeconomic Pathways (SSPs), die globale gesellschaftliche, demographische und ökonomische Entwicklungen abbilden. Klimamodellierende rund um den Globus nutzen diese SSPs als Antriebsdaten für Klimasimulationen.
Für die Studie wurden Modellläufe analysiert, die drei verschiedene Entwicklungen aufgreifen: ein Pfad mit früher, wirksamer Klimapolitik und geringen Treibhausgasemissionen (SSP1-2.6), eine Zukunft mit einer verzögerten Umsetzung von Klimaschutzmaßnahmen und mittleren Emissionen (SSP 2-4.5) sowie eine mögliche Welt mit hoher Industrialisierung, fehlenden Klimaschutzmaßnahmen und entsprechend hohen Emissionen (SSP5-8.5).
Steigende Temperaturen und abnehmende Niederschläge verstärken das Dürrerisiko
Die Simulationsergebnisse zeigen einen klaren Trend. „Je mehr Treibhausgase freigesetzt werden, desto heißer werden die Sommer, selbst im Szenario mit mittleren Emissionen prognostizieren die Klimamodelle einen Temperaturanstieg von 3 bis 5 Grad Celsius für die subtropischen und mittleren Breiten der Nordhalbkugel“, berichtet Daniel Balting. Besonders warm werde es dann im Mittelmeerraum, im zentralen Nordamerika, in Teilen Grönlands und Sibiriens sowie in großen Gebieten Zentralasiens.
Parallele Entwicklungen sehen die Forschenden in den Niederschlagsmustern. Am kleinsten fallen die Veränderungen im Szenario mit niedrigen Emissionen aus. Die entsprechenden Klimasimulationen zeigen mehr Niederschläge im Gebiet der Sahara sowie im Norden Asiens, in Alaska und an der Ostküste Nordamerikas. Einen deutlichen Rückgang der Niederschläge prognostizieren die Modelle dagegen für das zentrale Nordamerika sowie für große Teile des Mittelmeerraumes.
Das Ausmaß der Niederschlagsextreme wird sich den Ergebnissen nach mit zunehmender Erwärmung verstärken und immer größere Gebiete betreffen. „Den Modellergebnissen zufolge werden sich Menschen und Natur in Mittelamerika, in großen Teilen Europas und Zentralasiens sowie in Nordafrika auf deutlich weniger Regen einstellen müssen als sie es bislang gewohnt sind“, sagt AWI-Klimaforscherin Monica Ionita.
Zunehmen wird im Zuge der Erwärmung auch die Verdunstung, weshalb die Forschenden einen deutlichen Anstieg der Dürrehäufigkeit in den am stärksten betroffenen Gebieten vorhersagen: „Regionen wie der Mittelmeerraum werden sich bis zum Ende des 21. Jahrhunderts zu Dürre-Hotspots entwickeln, in denen moderate bis extreme Trockenheit im Extremfall sogar jährlich auftreten kann, abhängig davon, wie viel Treibhausgase die Menschheit in den kommenden Jahrzehnten ausstoßen wird“, so Daniel Balting. Die Ergebnisse lassen zudem die Schlussfolgerung zu, dass sich die Trockenzonen der Subtropen künftig Richtung Norden ausbreiten und Natur und Mensch vor enorme Herausforderungen stellen werden.
Für Mitteleuropa sagen die Klimasimulationen nur dann eine Zunahme der Dürrehäufigkeit voraus, wenn die Treibhausgasemissionen auf sehr hohem Niveau verharren. „Dieses Teilergebnis ist jedoch mit Vorsicht zu betrachten“, so Daniel Balting. Auch die neueste Generation globaler Klimamodelle hat noch Schwierigkeiten, die tatsächlich beobachteten Dürren in Mitteleuropa realitätsgetreu abzubilden. Sie würden diese eher unterschätzen. „Wir gehen deshalb davon aus, dass die Modelle auch bei ihren Berechnungen zur künftigen Dürrehäufigkeit eher zu kleine Werte für Mitteleuropa ausgeben“, sagt der Wissenschaftler.
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