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Erde|Umwelt

Hitze und Dürre im Doppelpack

Hitze und Dürre
Zunahme kombinierter Hitze-Dürre-Extreme im Mitteleuropa je nach Niederschlagsszenario. © UFZ

Die Kombination von Dürren mit Hitzewellen hat besonders verheerende Folgen für Mensch und Natur. Umso wichtiger ist es zu wissen, wie stark solche Kombi-Ereignisse in Zukunft zunehmen werden und was ihre treibende Kraft ist. Das hat nun ein Forschungsteam für eine globale Erwärmung um zwei Grad gegenüber präindustriellen Bedingungen untersucht. Demnach erhöht sich die Zahl der extremen Hitze-Dürre-Perioden beispielsweise in Mitteleuropa je nach Niederschlagsszenario auf einmal alle fünf bis zehn Jahre.

Die globalen Temperaturen steigen, gleichzeitig verstärken sich auch die Ausschläge des Klimapendels – Wetterextreme werden häufiger. In besonderem Maße gilt dies für Dürreperioden und Hitzewellen, die in vielen Regionen der Erde inzwischen häufiger auftreten als noch vor 50 oder 100 Jahren. Besonders verheerend sind die Folgen solcher Extreme vor allem dann, wenn Hitze und Trockenheit gemeinsam auftreten, wie beispielsweise im Sommer 2018 in Mitteleuropa der Fall. Rein intuitiv mag diese Kombination von Dürre und Hitze logisch erscheinen: Wenn der Boden trocken ist, verstärkt dies die Hitze, herrscht eine Hitzewelle, verschlimmert dies den Wasserverlust aus den Böden.

Hitze-Dürre-Kombination im Blick

Trotzdem war bislang für viele Regionen zwar klar, dass sowohl Hitzewellen als auch Trockenperioden zunehmen, nicht aber, in welchem Maße sie sich gegenseitig bedingen und wie sehr die Kombination beider Wetterextreme künftig zunehmen wird. „In der Vergangenheit wurden Dürreperioden und Hitzewellen oft separat betrachtet, doch tatsächlich sind beide Ereignisse stark korreliert, was man zum Beispiel an den beiden Extremjahren 2003 und 2018 sehen kann“, erklärt Seniorautor Jakob Zscheischler vom Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ). Gemeinsam mit Erstautor Emanuele Bevacqua und seinem Team hat er untersucht, wie sich die kombinierten Hitze-Dürre-Ereignisse bei einer globalen Erwärmung um zwei Grad gegenüber präindustriellen Werten entwickeln werden. Diese Erwärmung wurde im Pariser Klimaabkommen als obere Grenze des noch vertretbaren und als minimales Klimaschutzziel vereinbart.

Für die Studie nutzte das Forscherteam ein neues, aus sieben Klimamodellen bestehendes Modellensemble, um zunächst die tatsächliche Klimaentwicklung und Häufigkeit der Kombinations-Extreme in der Zeitperiode 1950 bis 1980 als Bezugszeitraum abzubilden. Die Ergebnisse verglichen sie dann mit denen für eine Welt mit zwei Grad Erwärmung. Jede Modellsimulation wurde dabei bis zu 100-mal durchgeführt, um die natürliche Klimavariabilität abzudecken. „Der Vorteil dieser Mehrfachsimulationen besteht darin, dass wir einen viel größeren Datenumfang als bei herkömmlichen Modellensembles haben und daher kombinierte Extreme besser abschätzen können“, erklärt Bevacqua.

Der Niederschlag ist entscheidend

Die Simulationen bestätigten, dass Hitzewellen und Dürren miteinander verknüpft sind und sich gegenseitig fördern. Sie werden dadurch in Zukunft häufiger gleichzeitig auftreten, als es ohne diese gegenseitige Rückkopplung der Fall wäre. Konkret ermittelten die Forscher, dass die Extrem-Kombination zwischen 1950 und 1980 nur eine Wahrscheinlichkeit von drei Prozent hatte – sie trat demnach statistisch gesehen im Schnitt alle 33 Jahre auf. Bei einem zwei Grad wärmeren Klima treten solche Hitze-Dürre-Ereignisse hingegen mit einer Wahrscheinlichkeit von rund zwölf Prozent auf – das entspricht einer Vervierfachung der Häufigkeit gegenüber dem historischen Bezugszeitraum.

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Neu ist dabei jedoch, dass die treibende Kraft dieser gehäuften Kombinationen nicht in erster Linie die steigende Temperatur ist, sondern vielmehr die lokalen und regionalen Niederschlagstrends. Der Grund: Selbst bei einer moderaten Erwärmung von zwei Grad wird der lokale Temperaturanstieg so groß sein, dass künftig alle Dürren überall auf der Welt mit Hitzewellen einhergehen, unabhängig, um wie viel Grad genau sich lokal die Temperatur verändert. „Dieser Mechanismus gilt für nahezu alle Landmassen“, schreiben die Wissenschaftler. Ob eine Hitze-Dürre-Kombination eintritt, hängt daher lokal in erster Linie davon ab, wie viel Regen an einem Ort fällt. Das Problem jedoch: Gerade die künftige Entwicklung der Niederschläge ist für die meisten Regionen am schwersten vorherzusagen und mit großen Unsicherheiten behaftet. „Das Niederschlagsregime hängt von der atmosphärischen Zirkulation ab, die durch Wechselwirkungen über große Teile des Erdballs die regionale Wetterdynamik bestimmt“, sagt Bevacqua. Weil die Dynamik vieler dieser Prozesse noch nicht vollständig verstanden ist, ist es schwer, diese Unsicherheiten weiter zu reduzieren.

Für Mitteleuropa bedeutet dies, dass das Risiko kombinierter Hitze-Dürre-Ereignisse stark davon abhängt, welches Niederschlagsszenario man zugrunde legt: Geht man von einem „Feucht“-Szenario mit leichter Zunahme der Niederschläge aus, würden im Schnitt alle zehn Jahre gleichzeitige Dürreperioden und Hitzewellen auftreten. Geht man hingegen von einem „Trocken“-Szenario mit abnehmenden Niederschlägen aus, würden sich kombinierte Hitze-Dürre-Extreme wie 2018 mindestens alle vier Jahre wiederholen. Bisher liegen diese in den Niederschlagsprognosen bei 48 Prozent. Nach Ansicht der Forscher ist es daher essenziell, vor allem die Modellierung der Niederschläge zu verbessern. „Wenn wir die regionalen Niederschlagstrends eingrenzen, können wir auch die künftigen Hitze-Dürre-Ereignisse besser vorhersagen“, schreiben Bevacqua und seine Kollegen.

Quelle: Emanuele Bevacqua (Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Leipzig) et al., Nature Climate Change, doi: 10.1038/s41558-022-01309-5

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