Hitzewellen in Europa: Feinere Ozeanmodelle können Hitzesommer deutlich besser erklären

Extreme Hitzesommer in Europa haben mit den Temperaturmustern im Nordatlantik zu tun. Eine aktuelle Studie zeigt nun, dass Vorhersagen deutlich realistischer werden, wenn sie die Bewegungen des Ozeans in höherer Auflösung berechnen.

Extreme Sommerhitze in Europa nimmt durch den Klimawandel zu. Eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Hitzeereignissen spielt der Nordatlantik. Bild: Rachel Penney/Unsplash

Europa erlebt seit Jahren eine Zunahme extremer Hitzeperioden. Der menschengemachte Klimawandel gilt als übergeordneter Treiber, doch die konkreten physikalischen Vorgänge hinter einzelnen Hitzewellen sind oft sehr komplex. Eine Schlüsselrolle spielt dabei der Nordatlantik.

Frühere Untersuchungen hatten bereits gezeigt, dass sich ein Wärmestau im subtropischen Atlantik zeitverzögert auf das europäische Sommerklima auswirken kann. Einige Jahre nach einer ungewöhnlichen Erwärmung steigen die Chancen auf außergewöhnlich heiße Sommer deutlich.

Doch neben diesem längerfristigen Mechanismus existiert ein zweiter, kurzfristiger Zusammenhang. Er beginnt ausgerechnet mit ungewöhnlich kalten Oberflächentemperaturen im subpolaren Nordatlantik – und kann paradoxerweise in einer Hitzewelle über Europa münden.

Vom kalten Meer zur heißen Luft

Was zunächst widersprüchlich klingt, folgt einer klaren atmosphärischen Dynamik. Trifft eine außergewöhnlich kalte Meeresoberfläche auf ein Tiefdruckgebiet, intensiviert sich der Energieaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre.

Das Meer kühlt weiter aus, während sich das Tiefdrucksystem stabilisiert und verstärkt. In der Folge können sich weiter östlich blockierende Hochdruckgebiete etablieren. Diese Blocking-Lagen verhindern den Zustrom kühler Luftmassen und begünstigen langanhaltende Hitzeperioden über Europa.

Ein besonders heißer Sommer: Das Foto zeigt die Landtemperaturen zwischen dem 30. Juni und dem 9. Juli 2015. Bild: NASA Earth Observatory

Solche Konstellationen prägten etwa die extremen Sommer 2015 und 2018. Über Wochen dominierten stabile Hochdruckgebiete das Wettergeschehen und führten zu Rekordtemperaturen in vielen europäischen Regionen.

Hundert Jahre im Vergleich

Ein Forschungsteam des Max-Planck-Institut für Meteorologie und des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel hat nun systematisch untersucht, wie gut heutige Klimamodelle diesen Mechanismus erfassen. Analysiert wurden 100 Jahre umfassende Klimasimulationen aus sieben verschiedenen Modellen. Sechs davon sind Teil des internationalen High Resolution Model Intercomparison Project (HighResMIP), das sich der Entwicklung besonders detaillierter Klimasimulationen widmet.

Die Forschenden verglichen jeweils Standardversionen mit relativ grobem Rechengitter mit höher aufgelösten Konfigurationen. Dabei variierte die horizontale Auflösung im Ozean zwischen acht und 100 Kilometern, in der Atmosphäre zwischen 18 und 200 Kilometern.

Um die Modellgüte zu überprüfen, wurden die Simulationen mit sogenannten Reanalyse-Daten abgeglichen. Diese verknüpfen reale Beobachtungen mit Wettermodellen und liefern für den Zeitraum 1979 bis 2019 ein besonders verlässliches Bild der tatsächlichen Klimaentwicklung.

Hohe Auflösung klar im Vorteil

„Unser zentrales Ergebnis ist, dass hochaufgelöste Klimamodelle Hitzewellen, die mit dem Nordatlantik-Mechanismus verknüpft sind, viel besser abbilden als Modelle mit grober Auflösung“, sagt Dr. Julian Krüger, Erstautor der im Fachjournal Communications Earth & Environment veröffentlichten Studie.

Entscheidend ist dabei vor allem die bessere Auflösung im Ozean.

Tatsächlich zeigt sich, dass feinere Ozeanmodelle Wirbel, Strömungsfronten und Temperaturunterschiede im Nordatlantik deutlich realistischer darstellen. Dadurch verbessert sich die Simulation der Meeresoberflächentemperaturen – und in der Folge auch des Energieaustauschs mit der Atmosphäre.

Die feinsten Modelle können Hitzewellen am besten nachbilden, wobei die Auflösung im Ozean bei acht Kilometern und in der Atmosphäre bei 18 Kilometern beginnt. Bild: Rachel Penney/Unsplash

Das über dem Atlantik liegende Tiefdruckgebiet wird in diesen Modellen kräftiger und langlebiger simuliert. Entsprechend realistischer bildet sich auch das blockierende Hoch über Europa ab. Beide Phänomene stimmen besser mit Beobachtungsdaten überein.

Schlüsselrolle der Ozeandynamik

Die Studie unterstreicht, wie wichtig der Ozean ist, um europäische Extremwetterereignisse zu verstehen. Insbesondere wirbelauflösende Ozeanmodelle erweisen sich als entscheidend, um großräumige Wechselwirkungen zwischen Atlantik und Kontinent korrekt nachzubilden.

Problematisch bleibt, dass selbst hochaufgelöste Modelle bisher die Intensität der Hitzewellen unterschätzen. Auch die genaue geografische Position der simulierten Hochdruckgebiete weicht teilweise von der Realität ab.

Der Schwerpunkt der aktuellen Untersuchung lag bewusst auf der verbesserten Darstellung der Ozeandynamik. Künftig wollen die Forschenden prüfen, ob auch eine feinere Auflösung in der Atmosphäre zusätzliche Fortschritte bringen würde.

Wer also Europas Hitzesommer verstehen und künftig zuverlässiger vorhersagen will, muss genauer auf das Geschehen im Nordatlantik blicken – und die Ozeandynamik mit höchster Auflösung erfassen.

Quellenhinweis:

Krüger, J., Kjellsson, J., Lohmann, K., et al. (2026): Improved European heat event simulation in eddy-resolving climate models. Communications Earth & Environment, 7, 123.