Extremwetter: Der Mensch beeinflusst riesige Luftmassen!
Die Zunahme verheerender Wetterextreme im Sommer ist wahrscheinlich auf den vom Menschen verursachten Klimawandel zurückzuführen, wie immer mehr Beweise zeigen. Riesige Luftströme umkreisen die Erde und schwanken zwischen der Arktis und den Tropen auf und ab.
Diese planetarischen Wellen transportieren Wärme und Feuchtigkeit. Wenn diese planetarischen Wellen ins Stocken geraten, kann es zu Dürren oder Überschwemmungen kommen. Die durch Treibhausgase aus fossilen Brennstoffen verursachte Erwärmung schafft günstige Bedingungen für solche Ereignisse, wie ein internationales Wissenschaftlerteam jetzt feststellt.
"Die beispiellose Dürre 2016 in Kalifornien, die Hitzewelle 2011 in den USA und die Überschwemmung 2010 in Pakistan sowie die Hitzewelle 2003 in Europa gehören zu einer höchst beunruhigenden Serie von Extremen", sagt Michael Mann von der Pennsylvania State University in den USA, Hauptautor der Studie, die jetzt in Scientific Reports veröffentlicht wird.
"Das vermehrte Auftreten dieser Ereignisse übersteigt das, was wir allein durch die direkten Auswirkungen der globalen Erwärmung erwarten würden, also muss es einen zusätzlichen Effekt des Klimawandels geben. Anhand von Daten aus Computersimulationen und Beobachtungen haben wir Veränderungen festgestellt, die ungewöhnlich anhaltende, extreme Mäander des Jetstreams begünstigen, die solche extremen Wetterereignisse begünstigen. Es wurde schon früher vermutet, dass der Mensch zu diesem Muster beiträgt, aber jetzt haben wir einen eindeutigen Fingerabdruck menschlicher Aktivitäten entdeckt."
Wie sonnige Tage zu einer ernsten Hitzewelle werden können
"Wenn in einer Region wochenlang das gleiche Wetter herrscht, können sonnige Tage zu einer schweren Hitzewelle und Dürre oder anhaltende Regenfälle zu Überschwemmungen führen", erklärt Mitautor Stefan Rahmstorf vom Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) in Deutschland. "Dies geschieht unter bestimmten Bedingungen, die eine so genannte quasi-resonante Verstärkung begünstigen, die die Nord-Süd-Wellen des Jetstreams sehr groß werden lässt. Das führt auch dazu, dass diese Wellen zum Stillstand kommen, anstatt sich von West nach Ost zu bewegen. Die Identifizierung des menschlichen Fingerabdrucks auf diesem Prozess ist fortgeschrittene Forensik".
Die Luftbewegungen werden weitgehend von den Temperaturunterschieden zwischen dem Äquator und den Polen bestimmt. Da sich die Arktis schneller erwärmt als andere Regionen, nimmt dieser Temperaturunterschied ab. Außerdem erwärmen sich die Landmassen schneller als die Ozeane, insbesondere im Sommer. Beide Veränderungen haben Auswirkungen auf die globalen Luftbewegungen. Dazu gehören die riesigen Luftströme, die als planetarische Wellen bezeichnet werden, weil sie die nördliche Hemisphäre der Erde in riesigen Windungen zwischen den Tropen und der Arktis umkreisen. Die Wissenschaftler entdeckten eine bestimmte Verteilung der Oberflächentemperaturen, die während der Episoden auftritt, in denen die Bewegung der planetarischen Wellen nach Osten zum Stillstand kommt, wie in den Satellitendaten zu sehen ist.
Verwendung von Temperaturmessungen seit 1870 zur Bestätigung der Ergebnisse von Satellitendaten
"Gute Satellitendaten gibt es nur für einen relativ kurzen Zeitraum - zu kurz, um belastbare Aussagen darüber zu treffen, wie sich die Stalling-Ereignisse im Laufe der Zeit verändert haben. Im Gegensatz dazu sind hochwertige Temperaturmessungen seit den 1870er Jahren verfügbar, so dass wir diese nutzen, um die Veränderungen im Laufe der Zeit zu rekonstruieren", sagt Co-Autor Kai Kornhuber, ebenfalls vom PIK. "Wir haben Dutzende verschiedener Klimamodelle - Computersimulationen namens CMIP5 für diesen vergangenen Zeitraum - sowie Beobachtungsdaten untersucht, und es stellte sich heraus, dass die Temperaturverteilung, die das Abwürgen der planetarischen Wellenströmung begünstigt, in fast 70 Prozent der Simulationen zunahm."
Interessanterweise trat der größte Teil dieses Effekts in den letzten vier Jahrzehnten auf. "Die häufigeren anhaltenden und mäandernden Jetstream-Zustände scheinen ein relativ junges Phänomen zu sein, was es noch relevanter macht", sagt Mitautor Dim Coumou vom Department of Water and Climate Risk an der VU Universität in Amsterdam (Niederlande).
"Wir müssen dies auf jeden Fall weiter untersuchen - es gibt einige gute Beweise, aber auch viele offene Fragen. Auf jeden Fall sollten solche nichtlinearen Reaktionen des Erdsystems auf die vom Menschen verursachte Erwärmung vermieden werden. Wir können die mit der Zunahme von Wetterextremen verbundenen Risiken begrenzen, wenn wir die Treibhausgasemissionen begrenzen.