Klima auf der Anklagebank, Attribution in der Klimawissenschaft

Wettertechnisch hatten weite Teile der Welt einen rauen Sommer. Ende Juni wurden die USA und Kanada von Hitzewellen mit Rekordtemperaturen heimgesucht, Mitte Juli führten lokale Starkregen in Deutschland, Belgien, den Niederlanden und Luxemburg zu großen Überschwemmungen. Letztere tötete mehr als 200 Menschen, davon mindestens 180 in Deutschland und einige Dutzend in Belgien.

Hören Sie auf die Wissenschaft! Aber was kann es uns sagen?

Mika Baumeister, über Unsplash

Kurz darauf wird der neueste Bericht des IPCC (Internationales Gremium für Klimawandel), dem Klimagremium der Vereinten Nationen, das die globale Erwärmung und ihre Auswirkungen auf uns überwacht. Die Erde erwärmt sich, das liegt an den Treibhausgasemissionen, das Eis an den Polen schmilzt und der Meeresspiegel steigt, war die besorgniserregende, aber wenig überraschende Schlussfolgerung.

Es ist aber auch klar geworden, dass die Erwärmung zu Wetteränderungen führt – und das hatten Klimaforscher noch nie so sicher geschrieben. Steigende Temperaturen werden zu immer intensiveren Hitzewellen, häufigeren Starkregen, häufigeren Dürren und schwereren tropischen Wirbelstürmen führen, heißt es in dem Bericht. Sind die Extremwetterereignisse des letzten Sommers auch unter dem Einfluss des Klimawandels entstanden?

Hitte

Um solche Fragen zu beantworten, gibt es jetzt die Initiative zur Weltwetterzuordnung, gegründet von einem internationalen Konsortium von Klimawissenschaftlern, darunter einige des KNMI (Royal Netherlands Meteorological Institute).

Die Hitzewellen im Juni in Amerika und Kanada wären ohne die Erwärmung durch Treibhausgase mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit nicht so extrem gewesen, schrieb diese Arbeitsgruppe im Juli dieses Jahres. Die Aufzeichnungen gingen weit über die historischen Messungen hinaus. Im kanadischen Lytton wurde eine Temperatur von 49,6 Grad Celsius angezapft, woraufhin das Dorf einem der vielen Waldbrände in der Region zum Opfer fiel. Selbst in der heutigen Welt, die im Durchschnitt 1,2 Grad wärmer ist als vor der industriellen Revolution, gilt dies als selten. Es wird geschätzt, dass eine solche Hitzewelle im Durchschnitt alle tausend Jahre auftritt. Ohne die Erwärmung wäre diese Chance mindestens 150-mal geringer gewesen, kalkulierten die Wissenschaftler.

Überschwemmungen

Vor den Fluten in Europa war die Frage schwieriger zu beantworten. Der Hauptschuldige für die gewaltigen Regenfälle, die hier herunterkamen, war Bernd, ein Tiefdruckgebiet, das sich nicht bewegte und die Wolken zwang, ihr gesamtes Wasser in dasselbe Gebiet zu schütten. Da es Anfang Juli auch viel geregnet hatte, war der Boden gesättigt und konnte nicht mehr viel von der Nässe aufnehmen.

In den Niederlanden führte dies vor allem zu großen Wasserflächen, Überlaufflächen, in die das Wasser tatsächlich überlief, und Deichen, die nur knapp hielten. In Teilen von Limburg, aber vor allem in Belgien, Deutschland und Luxemburg, wo die Höhenunterschiede größer sind und viele Dörfer in engen Bergtälern liegen, hat das Wasser eine beispiellose Kraft gewonnen und es ging schief. Dort wurden Menschen, Autos und Gebäude von der Strömung mitgerissen.

„Das Wetter ist unberechenbar, und in diesem Fall erwiesen sich sowohl der Zeitpunkt als auch der Ort der anhaltenden starken Regenfälle als besonders schlecht“, sagt Sjoukje Philip, Klimawissenschaftler am KNMI in De Bilt. Es sei unmöglich zu sagen, ob die Regenfälle im Juli ohne die globale Erwärmung so stark gewesen wären, schloss sie zusammen mit 38 anderen Klimawissenschaftlern der WeltwetterzuordnungArbeitsgruppe Ende August in einem umfangreichen Bericht. Aber die Wahrscheinlichkeit einer solchen Regenmenge ist gestiegen.

„Dies war ein so besonderes und lokales Ereignis, dass es schwierig war, es zu modellieren oder mit anderen Regenfällen zu vergleichen“, sagt Philip. „Deshalb sind wir in unserer Studie auf große Unsicherheiten gekommen.“ Am Ende haben sich die Wissenschaftler dazu entschieden, herauszuzoomen und die Wahrscheinlichkeit vergleichbarer Regenfälle im Gebiet zwischen den Niederlanden und der Nordgrenze der Alpen zu untersuchen. Sie teilten das Untersuchungsgebiet in sechzehn Regionen ein und kamen zu dem Schluss, dass diese unter den gegenwärtigen Bedingungen im Durchschnitt alle 400 Jahre eine solche Regenmenge erhalten. Ohne Erwärmung wäre das 1,6 bis 9 mal seltener gewesen. Die Chance ist klein, die Unsicherheit hoch.

Überschwemmung in Tilff, Belgien, 16. Juni 2021

Régine Fabri, CC-SA-4.0, über Wikimedia Commons

Wackelig

Aarnout van Delden, Wetter- und Klimaforscher am Institut für Meeres- und Atmosphärenforschung der Universität Utrecht, übt Kritik an solchen „Attributionsstudien“ – in denen der Einfluss des Klimawandels auf die Wahrscheinlichkeit bestimmter Ereignisse berechnet wird.

Für solche Studien sei die Statistik maßgebend, sagt er. “Aber mit Statistiken kann man nicht viel beweisen, vor allem wenn es um seltene Ereignisse geht.” Statistikunternehmen mit zukünftigen Erwartungen an Modelle ist ziemlich ruhig wackelig, sagt Van Delden. „Diese Modelle selbst sind keineswegs perfekt, insbesondere wenn es um die Vorhersage von Regen und Wolken geht.“

Das Problem ist, dass Sie, um Niederschlag richtig nachzuahmen, feinskalige, detaillierte Modelle benötigen. Dies erlaubt jedoch nicht, wie bei Klimamodellen sehr weit nach vorne zu blicken. Van Delden: „Bei Wettermodellen sind es maximal zehn Tage, bei Klimamodellen mindestens bis zum Jahr 2100. Das kostet einfach zu viel Rechenzeit.“ Aus diesem Grund verwenden Forscher in Klimamodellen eine geringere Auflösung zum Rechnen, aber das macht sie für diese Art der Berechnung eigentlich ungeeignet.

Die Leute wollen Zahlen

Man kann fast nie sagen, dass das Wetter, das wir erleben, durch den Klimawandel verursacht wird, stimmt Philip zu. Aber die Leute wollen wissen, wie wahrscheinlich es ist, dass bestimmte Wetterlagen häufiger auftreten, um sich gegebenenfalls vorzubereiten. „Sie wollen Zahlen, und wir geben sie. Aber mit einer Bandbreite machen wir es nicht genauer, als wir denken, dass wir können. Und die Unsicherheit der Ergebnisse ist in unseren Studien genauso wichtig wie die Ergebnisse selbst.“

Es betonte, dass die extremen Regenfälle dieses Sommers am Rande dessen standen, was die Statistiken verkraften könnten WeltwetterzuordnungKonsortium selbst. Obwohl die Forscher dieses Mal zum ersten Mal Modelle im Feinmaßstab verwendeten und aufgrund der Seltenheit des Ereignisses einen größeren Bereich untersuchten.

Es regnete immer und immer wieder…

Rahmendrähte, Unsplash

Methode

Wir gehen von den Beobachtungen in unseren Attributionsstudien aus, erklärt Philip. Um daraus Schlüsse zu ziehen, muss man verstehen, wie sie entstanden sind. Dabei helfen die Computermodelle, sie berechnen das Zusammenspiel der bekannten Mechanismen und physikalischen Gesetzmäßigkeiten – wenn auch in vereinfachter Form. „Die Statistik ist dann ein Werkzeug, um zu sehen, inwieweit die Beobachtungen und die Modelle übereinstimmen.“

Modelle, die aktuelle Beobachtungen nicht widerspiegeln, werden nicht verwendet. Den anderen Modellen wird je nach Unsicherheit in den Modellergebnissen eine Gewichtung zugewiesen. Letztlich bestimmen die Unsicherheiten in den Modellen und in den Daten zusammen die Spielräume in den Ergebnissen. Philip: „Wir prüfen auch, ob Models bis zu einem gewissen Grad zustimmen. Wenn ja, dann sind wir zuversichtlich, andernfalls fügen wir den Ergebnissen eine ‚Modellunsicherheit‘ hinzu.“ Damit will das Konsortium zeigen, welche Zusammenhänge wirklich klar sind und welche nicht.

„Das Ergebnis ist manchmal, dass ein außergewöhnliches Wetterphänomen mit ziemlicher Sicherheit nicht mit dem Klimawandel zusammenhängt“, betont Philip. Dies war beispielsweise bei der Wasserknappheit in Brasilien im Jahr 2015 der Fall, die anscheinend durch einen Anstieg der Bevölkerung und des Wasserverbrauchs verursacht wurde, und bei der Dürre 2016 in Somalia, die höchstwahrscheinlich auf natürliche Schwankungen zurückzuführen war, die aufgetreten wären ohne Klimawandel.

Kreislaufdynamiek

Dennoch ist es besser, einen anderen Blickwinkel zu wählen, denkt Van Delden. Er plädiert dafür, den Fokus wieder auf die Physik hinter dem Klima zu verlagern, etwa auf die Dynamik von Luftzirkulationsmustern. Wie wird es von steigender Temperatur beeinflusst? Daraus lernen wir mehr als aus Statistiken mit Modellen, argumentierte er in einem Brief im vergangenen Mai Vortrag für das Deutsche Forschungsnetzwerk ClimXtreme, weil es uns hilft, die Mechanismen, die das Wetter bestimmen, besser zu verstehen.

Van Delden: „Während der extremen Regenfälle im Juli hatten wir eine ganz besondere Situation, in der ein Zyklon mit sehr kaltem Kern über Deutschland zurückblieb. Dies führte zu einem ständigen Strom feuchter Luft von der Ostsee zu den Ardennen und zur Eiffel, wo die Wolken mit den Hügeln kollidierten und herausregneten. Das ging immer weiter und weiter. Das haben wir schon gesehen. Im Jahr 2002 wurde beispielsweise Prag auf die gleiche Weise überflutet, das Wasser gelangte dann in den zweiten und dritten Stock der Häuser. Solche Zyklone – Cold Pits – sind vom sogenannten Polarwirbel, dem kalten Luftstrom um den Nordpol, abgekoppelt. Ob das häufiger vorkommt, ist bei dieser Art von Überschwemmungen daher viel wichtiger, als wie viel mehr Regen fällt als zuvor. Aber darüber gibt es wenig Wissen.“

Letztlich sei beides notwendig, antwortet Philip. „Wenn Sie eine Politik machen wollen, um die Folgen der Überschwemmungen zu begrenzen, spielt es keine Rolle, wie die meteorologische Situation ist. Dann will man nur wissen, wie groß die Chance auf so viel Wasser ist.“


Source: Kennislink by www.nemokennislink.nl.

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