Computersimulation: Je wärmer, desto extremer das Wetter

Energie und Klima – kompakt: Dürren, Stürme und schwere Niederschläge werden umso mehr zunehmen, je stärker sich die Erde erhitzt. Es gibt dabei Unterschiede entlang der Breitengrade. Wird das Extreme bald zum neuen Normalen?

Die Welt muss sich auf extremere Wetterverhältnisse einstellen. Selbst wenn die in der Pariser Klimaübereinkunft 2015 verabredete Begrenzung der globalen Erwärmung eingehalten wird, muss noch mit mehr Dürren, Hitzewellen, extremen Niederschlägen und ähnlichem gerechnet werden. Außerdem werden diese Extremereignisse ungleichmäßig über die Klimazonen verteilt sein und zunehmend gehäuft auftreten.

Das ist das Ergebnis einer am gestrigen Mittwoch veröffentlichten Studie, die im Earth-System-Dynamics-Magazin der Europäischen Geowissenschaftlichen Union erschien. Drei Forscherinnen und Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich haben die Berechnungen von 14 verschiedenen Klimamodellen aus aller Welt, die im Coupled Model Intercomparison Project koordiniert und vergleichbar gemacht werden, analysiert und dabei fünf verschiedene Temperaturniveaus simulieren lassen.

Zum einen wurde die zweite Hälfte des 19. Jahrhunderts als Referenzperiode für die vorindustrielle Zeit herangezogen und sodann die gegenwärtigen Verhältnisse mit einer globalen Mitteltemperatur von etwa einem Grad Celsius über der Temperatur zwischen 1850 und 1900.

Zum anderen wurden drei potenzielle künftige Erwärmungsniveaus ausgesucht: 1,5 und zwei Grad Celsius höhere Temperaturen als in der Referenzperiode, was die Pariser Ziele wären, sowie ein Plus von drei Grad Celsius. Letzteres entspricht in etwa dem Erwärmungsgrad, auf den wir mit den bisher im Rahmen der Klimaverhandlungen von den Ländern eingegangenen unzureichenden Selbstverpflichtungen zu steuern.

Ein Klimamodell simuliert die Klimaverhältnisse auf dem ganzen Globus, in dem es ein dreidimensionales Gitter über den Planeten legt und an jedem Gitterpunkt mit den bekannten physikalischen Gleichungen den Zustand der Atmosphäre, das heißt, Temperatur, Windgeschwindigkeit und -richtung, Wolkenbildung und manches mehr berechnet, wobei verschiedene Randbedingungen, wie etwa die Treibhausgaskonzentration und die Sonneneinstrahlung vorgegeben werden.

Die Autorinnen und Autoren haben sich auf diese Weise von den Klimamodellen für die einzelnen Temperaturniveaus Zeitreihen für die täglichen Höchsttemperaturen, Niederschläge, maximale Windgeschwindigkeiten und die Bodenfeuchte berechnen lassen. Diese haben sie dann statistisch untersucht. Als Extremereignis definierten sie alle Werte, die in der Referenzperiode an einem gegebenen Ort und Kalendertag eine Eintrittswahrscheinlichkeit von zehn Prozent und weniger hatten.

Fast zehnmal mehr Dürren und Hitzewellen

Die Ergebnisse der unterschiedlichen Niveaus wurden miteinander vergleichen, um Aussagen über die Häufigkeit von Hitzewellen, Dürren, Tagesmaximum der Niederschläge und extreme Windgeschwindigkeiten machen zu können. Insbesondere interessierte dabei auch, ob und wie oft die Ereignisse zeitgleich auftreten.

Das Ergebnis: Je höher das Niveau der Erwärmung, desto häufiger treten individuelle Extremereignisse auf. Außerdem treten sie auch öfter in Kombination auf, und zwar bei einer Erwärmung um drei Grad Celsius zwei- bis 9,6-mal so oft wie zu vorindustriellen Zeiten der Fall.

Allerdings ist die geografische Verteilung sehr unterschiedlich. Von Dürren in Kombination mit Hitzewellen werden vor allem die Länder der gemäßigten Breiten häufiger betroffen werden, und zwar 9,6-mal so oft, wie es zu vorindustriellen Zeiten der Fall war, allerdings wird auch in den wärmeren Regionen solche Ereignisse noch deutlich zunehmen. In den Subtropen um das 8,4-fache und in den Tropen um das 6,8-fache.

Starke Stürme in Kombination mit extremen Niederschlägen nehmen hingen vor allem in den Tropen zu, und zwar um das 5,3-fache. Aber auch die gemäßigten Breiten müssen noch mit einer Verdoppelung rechnen.

Überdies kam bei der Analyse der Simulationen heraus, dass mit zunehmender Erwärmung die Zahl der Länder zunimmt, in denen kein Monat mehr ohne Hitzewellen, schwere Stürme oder extreme Niederschläge ablaufen wird. Bei einer Erwärmung um 1,5 Grad Celsius, die vermutlich bereits in den 2030er-Jahren erreicht wird, sind es 21 Staaten, bei einem Plus von zwei Grad Celsius 37 Länder und bei einer Erwärmung von drei Grad Celsius schon 87. Bisher sind erst zwei Staaten so stark gebeutelt.

Eine große Zahl von Ländern werde also, so die Schweizer Forscherinnen und Forscher, selbst wenn die Erwärmung wie in Paris auf "möglichst 1,5 Grad Celsius" und "deutlich unter zwei Grad Celsius gegenüber dem vorindustriellen Niveau" beschränkt werden kann, unter nahezu permanent extremen Wetterbedingungen zu leiden haben. Ihre Schlussfolgerung: "Unsere Ergebnisse zeigen das hohe Risiko, dass wir eingehen, wenn die Emissionen der Treibhausgase ungebremst weitergehen."