Extremregenereignisse Wie der Klimawandel mit den Überschwemmungen zusammenhängt
Überflutung in Erdorf, Rheinland-Pfalz, 15. Juli 2021
Foto:Harald Tittel / dpa
Der Klimaforscherkollege Reto Knutti von der ETH Zürich ist normalerweise für seine schweizerische Nüchternheit und Zurückhaltung bekannt. Am Mittwoch dieser Woche war es damit vorbei: »Bis es auch der Hinterletzte verstanden hat: Starkniederschläge nehmen mit dem Klimawandel zu«, schrieb er auf Twitter.
Tatsächlich haben die damals noch sehr groben Klimamodelle diesen Zusammenhang schon vor mehr als 30 Jahren vorhergesagt, lange bevor dieser Trend auch in den Messdaten sichtbar wurde. Konkret zeigen die Simulationsrechnungen damals wie heute, dass leichte Niederschläge global durch den CO2-Anstieg in der Atmosphäre seltener werden, Starkregen dagegen häufiger vorkommt. Das ist eine schlechte Nachricht nicht nur wegen der wachsenden Hochwassergefahr, sondern auch für die Landwirtschaft und unsere Wälder: Starkregen sickert weniger in den Boden, sondern läuft zu einem großen Teil auf der Oberfläche ab in die Flüsse.
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Die vielen Nebenwirkungen fossiler Brennstoffe
Diese Zunahme von Extremregen ist nur eine von vielen Vorhersagen darüber, welche negativen Auswirkungen der Verbrauch von fossilen Brennstoffen hat, die inzwischen zur Realität geworden ist. Ebenfalls vorhergesagt waren globale Erwärmung, Schmelze des Polareises, Anstieg des Meeresspiegels, Abkühlung des subpolaren Atlantiks durch Abschwächung des Golfstromsystems, Zunahme von Waldbränden und vieles andere mehr, das inzwischen zum Alltag gehört.
Inzwischen ist die Zunahme von Starkregen auch in den weltweiten Niederschlagsmessdaten gut belegt. 2015 hat eine Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) eine signifikante weltweite Zunahme von Tagesrekorden bei den Niederschlägen aufgezeigt. Und erst letzte Woche erschien eine aktuelle Studie, die mit objektiven Verfahren den »Fingerabdruck« des menschlichen Einflusses auf Extremregen in allen verfügbaren Datensätzen robust nachweist.
In den vergangenen Wochen hat der Deutsche Wetterdienst immer wieder lokale oder regionale Jahrhundertregen registriert, also solche, die weniger als einmal alle hundert Jahre auftreten sollten. Eigentlich, denn diese Aussage beruht auf der Statistik der Vergangenheit. Aber heute liegen die Temperaturen in Deutschland schon 2 Grad über denen von vor hundert Jahren.
Dass die Zunahme von Starkregen in Zusammenhang mit einer globalen Erwärmung so vorhersehbar war, liegt vor allem an einem einfachen physikalischen Gesetz, der sogenannten Clausius-Clapeyron-Gleichung aus dem frühen 19. Jahrhundert. Es besagt, dass der Sättigungsdampfdruck von Wasserdampf exponentiell mit der Temperatur zunimmt. Was konkret bedeutet, dass eine feuchtegesättigte Luftmasse pro Grad Erwärmung sieben Prozent mehr Wasserdampf enthält. Wo mehr Wasser drin ist, kann auch mehr abregnen. Und wenn mehr Wasser an Starkregentagen abregnet, bleibt weniger Wasser für die restlichen Tage übrig.
Zwar verdunstet in einem wärmeren Klima auch mehr Wasser, zum Beispiel von den Ozeanen – aber nur zwei bis drei Prozent pro Grad Erwärmung. Das führt zu global mehr Niederschlag – was verdunstet kommt auch wieder runter – doch allein die Hälfte dieser Zunahme fällt an den sechs nassesten Tagen des Jahres. Daher können gleichzeitig die Sommer im Schnitt trockener werden und Starkregenereignisse trotzdem häufiger.
Zu diesen von Forschern »thermodynamisch« (also direkt temperaturbedingt) genannten Effekten kommen noch die »dynamischen« hinzu. Damit meinen wir Veränderungen in den Luftbewegungen. Das betrifft Phänomene wie Gewitter, Monsunregen oder auch die Bewegung des Jetstreams in der Atmosphäre.
Das Problem mit dem Jetstream
Beispiel Gewitter: In und unter einer Gewitterwolke steigen feuchtwarme Luftmassen heftig nach oben, der Wasserdampf kondensiert und setzt dabei Wärme frei, was das Aufsteigen der Luft weiter anheizt. Damit fällt nicht einfach nur mehr Regen aus einem wärmeren Gewitter, sondern das Gewitter wird insgesamt heftiger mit stärkerem Aufwind, der dann aus einer weiteren Umgebung noch mehr feuchte Warmluft ansaugen kann. Die Folge: Gewitterschauer nehmen in ihrer Ergiebigkeit wahrscheinlich bereits um mehr als sieben Prozent pro Grad Erwärmung zu. Mehr dazu hier.
Beispiel Jetstream: Das flatternde Windband um die Nordhalbkugel in rund zehn Kilometer Höhe hat sich im Sommer offenbar abgeschwächt, ebenso wie die generelle Westwindströmung in mittleren Breiten. Ursache ist die starke Erwärmung der Arktis – dadurch wird das Temperaturgefälle in Richtung Nordpol schwächer, das die Westwinde antreibt. Das hat zur Folge, dass Hoch- oder Tiefdruckgebiete, die in die Mäander des Jetstreams eingebettet sind, öfter mal trödeln und länger auf einer Stelle verweilen. Das begünstigt länger anhaltende Wetterlagen. Aus ein paar heißen Tagen wird so eine gefährliche Hitzewelle (wie in Kalifornien und British Columbia), und aus einem Tief wird dann Dauerregen.
Welchen Anteil die verschiedenen Prozesse am aktuellen Hochwasser haben, kann erst die weitere wissenschaftliche Analyse zeigen. Doch in der Summe ist klar: Extremregen nimmt zu, und wir sind in Deutschland keineswegs vor den Folgen der Erderhitzung gefeit. Man könnte deswegen auch sagen: Klimaschutz ist auch Heimatschutz.
