Witterungsextreme und globale Erwärmung – vom Menschen verursachter Klimawandel?

6. Februar 2018

In letzter Zeit hat es weltweit einige Witterungsextreme gegeben, die – vorhersehbar – Experten und solche, die sich dafür halten, auf den Plan gerufen haben mit der Behauptung, hierbei handele es sich um die Auswirkungen des vom Menschen verursachten Klimawandels.

Inzwischen geht das soweit, dass – egal, um welche Extreme es sich handelt – es ist immer ein Zeichen für den Klimawandel: Ist es zu warm: Klimawandel. Ist es zu kalt: Klimawandel. Ist es zu nass: Klimawandel. Ist es zu trocken: Klimawandel. Ist alles normal, ist es wahrscheinlich auch der Klimawandel.

Niemand scheint dabei mehr Wert darauf zu legen, ob er seriös ist, oder nicht. Hauptsache, man kann irgendeine Behauptung aufstellen, die in das medial gewünschte Narrativ passt, dass alles Schlechte der vom Menschen gemachte Klimawandel ist.

Fangen wir mit dem abstrusesten Beispiel an, nämlich mit der Behauptung, die Kältewelle im Osten der USA Ende 2017/Anfang 2018 sei ein Zeichen für den Klimawandel.
Kein anderer als Al Gore wollte sich damit unbedingt lächerlich machen, mit Unterstützung des Berufs – Klimaalarmisten Michael Mann, der bereits beim Hurricane Harvey im Sommer 2017 gar nicht mehr merkte, was für einen Unfug er da von sich gab.

Kältewellen und Schneestürme im Osten und Mittleren Westen der USA sind Teil der natürlichen, schon immer beobachteten Klimavariabilität. Ein Rückblick in die Vergangenheit zeigt, dass es derartige Extreme schon immer gegegeben hat. Prominentere Beispiele sind die sehr kalten Winter 1963/64, 1969/70, 1976/77, 1977/78, 1978/79, 1984/85, 2009/2010, 2013/14, 2014/15.

In allen Fällen ist die Ursache eine Verschiebung bzw. Aufsteilung der sog. planetarischen Wellen.
Normalerweise weht in den mittleren Breiten zwischen fünf und zehn km Höhe ein starkes, wenig mäandrierendes Westwindband mit dem Tiefdruckgebiete von West nach Ost ziehen. Gelegentlich kommt es vor, dass sich dieses Westwindband in einigen Regionen aufsteilt, sodass es zu Wellenbergen und zu Wellentälern kommt, wo normalerweise keine oder deutlich schwächere sind.
Die Wellenberge entsprechen dabei Hochdruck- und die Wellentäler Tiefdruckgebieten. An der Westseite dieser Wellentäler weht dabei ein nördlicher Wind, der zu Kältewellen führt und an der Ostseite dieser Wellentäler und in den Wellenbergen weht ein südlicher Wind, der zu Hitzewellen oder im Winter zumindest zu ungewöhnlich warmen Wetter führt.

Wenn derartige Anomalien in der Westwindzirkulation längere Zeit fortbestehen, kann es zu teilweise dramatischen Witterungsanomalien kommen. Dies hat sich in den USA in den Wintern 2013/14, 2014/15 aber auch 2017/18 gezeigt. Diese Winter waren im Osten der USA extrem kalt, im Westen der USA hingegen extrem warm und, da die Wärme mit einem über lange Zeiten ortsfesten Hochdruckgebiet über der amerikanischen Westküste einher ging, das die Niederschlagsaktivität unterdrückte, mit einer extremen Trockenheit.

Dies war die Hauptursache der Dürre in den Jahren 2014 – 2016, aber auch zwischen November 2017 und Januar 2018.
Dieser Zusammenhang ist z. B. aus den vom amerikanischen Wetterdienst publizierten 500 hPa Zirkulationsanomalien (die die Windströmungen in etwa 5500 m Höhe beschreiben; der Wind weht parallel zu den schwarzen Linien, und je enger diese Linien sind, desto höher ist die Windgeschwindigkeit) sehr leicht erkennbar. (In diesem Link den gewünschten Monat anklicken, dann Extratropics, dann Northern oder Southern Hemisphere, dann 500 hPaHeights).
In diesen Abbildungen zeigen sich die Wellenberge (Hochdruckgebiete) als positive Height Anomalien (farblich als gelb bis rot markiert) und die Wellentäler (Tiefdruckgebiete) als negative Height Anomalien (farblich als hell- bis dunkelblau markiert).

Im Beispiel vom Dezember 2017 zeigt sich deutlich ein verstärktes Hochdruckgebiet entlang der amerikanischen Westküste (orange und rot markiert), aber auch über dem mittleren Nordatlantik (ebenfalls rot). Letzteres Hoch wird im Osten von einem verstärkten Tief über Skandinavien (blau markiert) flankiert.
Zwischen dem Atlantikhoch und dem Skandinavientief trat eine verstärkte Nordwestströmung auf, die in Deutschland aber auch in weiten Teilen Europas zu extrem wolkiger und sehr nasser Witterung führte.

Die Argumentation einiger Klimaforscher lautet nun, dass sich durch den vom Menschen verursachten Klimawandel die polaren Regionen stärker erwärmen sollen als die mittleren Breiten, weswegen der Nord – Süd Temperaturgradient abnimmt, wodurch sich dann die Westwindzirkulation abschwächen soll. Der westliche Wind nimmt zu, wenn der Temperaturkontrast zwischen dem Äquator und den Polen zumimmt und umgekehrt.
Als Folge davon soll es verstärkt zu negativen Phasen der sog. arktischen Oszillation AO kommen, die zu verstärkten polaren Kaltluftausbrüchen in die mittleren Breiten führen.

Die negativen AO Phasen sind häufig mit verstärkten sog. Blockierungen der Westwindströmung verknüpft. Dabei treten in den mittleren Breiten besonders heftige Witterungsextreme auf, wie z. B. längere Hitzewellen und Dürren im Sommer oder längere extreme Kältewellen im Winter.

Die Auffassung, dass es zu häufigeren Blockierungen kommen wird, ist allerdings umstritten und es gibt auch keinen Konsens in den Klimamodellrechnungen (s. z. B. hier).

Auch Klimabeobachtungen liefern keinen eindeutigen Hinweis darauf, dass es in den letzten Jahren zu einer Häufung derartiger Ereignisse gekommen ist. Die gegewärtig zu beobachtenden Schwankungen der AO - Phasen liegen weit innerhalb der natürlichen Variabilität.

Zudem gibt es zahlreiche Hinweise dafür, dass die AO nicht während globaler Warmphasen, sondern während der Kaltphasen abgeschwächt war, wie z. B. während der Kleinen Eiszeit im 17. – 19. Jahrhundert.

Wie dem auch sei, die Westwindzirkulation ist gegenwärtig nicht abgeschwächt, obwohl sie stärker als üblich mäandriert, sondern eher verstärkt, besonders zwischen den kräftigeren und polwärts verschobenen subtropischen Hochdruckgebieten und den quasistationären Tiefdruckgebieten über dem Pazifik und dem Atlantik (Aleutentief und Islandtief).

Das verstärkte und polwärts verschobene Subtropenhoch und die Aufsteilung der Westwindströmung über dem Ostpazifik und entlang der nordamerikanischen Westküste sind die Hauptursache für die Dürre- und Wärmeperiode über dem Westen und Südwesten der USA im Herbst und Winter 2017/2018.

Auf der europäischen Seite beobachten wir seit dem Sommer 2017 ebenfalls ein verstärktes und polwärts verschobenes Subtropenhoch, in diesem Fall des berühmten Azorenhochs über dem Ostatlantik. Die Grosswetterlage ist demnach völlig anders als in den letzten Jahren, als wir ein abgeschwächtes Azorenhoch über dem Ostatlantik und stattdessen ein Tiefdruckgebiet beobachten konnten, an dessen Vorderseite Warmluft nach Mitteleuropa transportiert wurde. Dies war auch die Ursache von sommerlichen Hitzewellen, wie z. B. 2015.
Wir hatten diesen Wetterlagentypus gelegentlich als TR20W Wetterlage bezeichnet, nämlich einen Tiefdrucktrog auf der Position 20° westlicher Länge.

In den letzten Monaten trat jedoch häufig der entgegengesetzten Typus auf, nämlich eine HR20W Wetterlage, mit einem Hochdruckgebiet über dem Atlantik etwa auf der Position 20° westlicher Länge (so auch im Dezember 2017 ). Eine derartige Wetterlage ist in Mitteleuropa – besonders im nördlichen Mitteleuropa – im Sommer windig, kühl und regnerisch und im Winter windig, mild und regnerisch, genau das, was in den vergangenen Monaten der Fall war.

Dieses verstärkte Hochdruckgebiet über dem Ostatlantik führt über der Iberischen Halbinsel zu lang andauernder warmer und trockener Witterung, über dem zentralen und östlichen Mittelmeer jedoch zu einer Nordwestströmung mit häufigen Kaltlufteinbrüchen und niederschlagsreicher Witterung.

Ein weiteres Beispiel für in letzter Zeit zu beobachtende Witterungsextreme ist die Dürre in der westlichen Kapregion Südafrikas, besonders im Raum Kapstadt. Kapstadt durchläuft gegenwärtig eine extreme Wasserkrise. Der Wasserverbrauch ist strengstens rationiert. Es besteht die Gefahr, dass die Wasserversorgung im April komplett eingestellt werden wird.

Kapstadt hat ein sommertrockenes und winterfeuchtes Klima. Im Jahresmittel fallen dort ca. 800 – 850 l Regen, mehr als z. B. in Norddeutschland. Der größte Teil davon fällt in den Wintermonaten Mai – August. Die Winterregenfälle, die auch die Staudämme für die Wasserversorgung Kapstadts füllen, sind in den letzten drei Jahren sehr mager ausgefallen.

Ein wichtiger Faktor für diese Dürre war das extrem starke El Nino Ereignis 2015/16. Aus der Klimastatistik ist bekannt, dass El Nino Jahre Dürrejahre in Südafrika sind.

Ähnlich wie an der Westküste Nordamerikas und über der Iberischen Halbinsel ist in den vergangenen Jahren das subtropische Hochdruckgebiet entlang der Küste Südafrikas stärker gewesen und hat ein Übergreifen der niederschlagsspendenden Tiefdruckgebiete verhindert.
Diese Zusammenhänge sind ebenfalls aus den oben bereits mehrfach zitierten Klimaanomalienkarten des amerikanischen Wetterdienstes ersichtlich, wie z. B. für den Juli 2017 (positive 500 hPa Anomalie und ein schwacher Wellenberg (verstärktes Hoch) über Südafrika, wenig Regen). Man ersieht aus den hier dargestellten Beispielen (und auch aus den hier ersichtlichen Abbildungen), dass bestimmte atmosphärische Zirkulationsanomalien in den jeweiligen Regionen mit typischen Witterungsanomalien einhergehen. Hitze und Dürre im Westen der USA mit Kälte und Schneestürmen im Osten der USA, Hitze und Dürre über der Iberischen Halbinsel mit Wolken, Wind und Regen über Deutschland.

Inwieweit diese Zirkulationsanomalien durch die Emission von Treibhausgasen beeinflusst worden sind oder werden, darüber kann man bestenfalls spekulieren, da Modellrechnungen zu dieser Frage keine eindeutigen und belastbaren Ergebnisse zeigen.

Grudsätzlich gehen Klimamodellrechnungen davon aus, dass sich die Position des Westwindbandes in 5 - 10 km Höhe (der sog. Strahlströme, Jet – Streams) in den mittleren Breiten durch den zunehmenden Treibhausgasgehalt in der Atmosphäre polwärts verlagert.

Im sog. RCP8.5 Szenario (s. die Diskussion über diese Spurengasszenarien in diesem Beitrag) soll sich dessen Position bis zum Ende des 21. Jahrhunderts in der Südhemisphäre ca. 2° und in der Nordhemisphäre ca. 1° polwärts verlagern. Einhergehend damit sollen sich auch die subtropischen Hochdruckgürtel um etwa diesen Betrag polwärts verlagern.

Qualitativ würde also eine jetzt beobachtete Polwärtsverlagerung der subtropischen Hochdruckgürtel mit der modellierten Auswirkung eines Spurengasanstieges übereinstimmen.

Jedoch muss man dabei beachten, dass das RCP8.5 Scenario ein extrem unwahrscheinliches Szenario ist. Die Auswirkung des bis heute eingetretenen Spurengasanstieges auf die Position des Westwindbandes würde nahezu völlig im natürlichen Rauschen untergehen. Das sieht man auch daran, das bei Zugrundelegung des wesentlich wahrscheinlicheren RCP4.5 Szenarios bis Ende des 21. Jahrhunderts kaum signifikante Änderungen in der Strahlstrom Position auftreten sollen (s. Abb. 2 hier).

Zusammenfassend lässt sich abschliessend sagen, dass die in letzter Zeit weltweit in einigen Regionen zu beobachtenden Witterungsextreme durch Anomalien in der atmosphärischen Zirkulation zu erklären sind. Es gibt gegenwärtig aber keine wissenschaftlich belastbaren Hinweise darauf, dass diese Zirkulationsanomalien durch die Emission von Treibhausgasen verursacht worden sind.