FAQ 2.2 | Haben sich die Klimaextreme verändert?

Es gibt  starke Belege dafür,  dass die Erwärmung  der Erde seit Mitte des 20. Jahrhunderts  zu Änderungen der Temperaturextreme – einschließlich Hitzewellen – geführt hat. Wahrscheinlich haben in diesem Zeitraum  auch Starkniederschläge  zugenommen, allerdings  unterscheiden  sich die Zunahmen je nach Region. Für andere Extreme,  wie  beispielsweise die Häufigkeit tropischer  Wirbelstürme, kann jedoch nicht  mit  Sicherheit gesagt werden,  dass es während  des Beobachtungszeitraums erkennbare Änderungen gegeben  hat, abgesehen von einigen begrenzten Regionen.

Ob von Hitzewelle bis Kälteeinbruch oder von Dürre bis zu sintflutartigen Regenfällen  – die Erfassung und die Analyse von Klimaextremen stellen eine besondere Herausforderung dar. Nicht nur, weil diese Ereignisse selten auftreten, sondern auch, weil sie ausnahmslos mit zerstörenden Auswirkungen verbunden sind. Außerdem  gibt  es in der wissenschaftlichen  Literatur keine einheitliche Definition dessen, was ein Klimaextrem  ausmacht, was global  vergleichende Bewertungen dieser Extreme erschwert.

Obwohl sich ein Klimaextrem absolut gesehen von Ort zu Ort unterscheidet – beispielsweise weist ein heißer Tag in den Tropen einen anderen Temperaturwert als ein heißer Tag in den mittleren Breiten  auf – haben internationale  Anstrengungen zur  systematischen Beobachtung  von Klimaextremen signifikante globale Änderungen aufgezeigt.

So haben beispielsweise – bei konsistenter  Definition kalter  (< 10. Perzentil) und warmer  Tage (> 90. Perzentil) – in den meisten  Regionen  der Erde warme Tage und Nächte zugenommen, während  kalte Tage und Nächte abgenommen haben; die wenigen  Ausnahmen  stellen  die Mitte und  der Osten Nordamerikas sowie das südliche Südamerika dar, allerdings vor allem bezüglich der Tagestemperaturen. Diese Änderungen zeigen sich vor allem in den extremen Tiefsttemperaturen, beispielsweise  warmer Nächte.  Die  begrenzte   Datenverfügbarkeit  erschwert die  Herstellung   eines  kausalen Zusammenhangs zu gestiegenen Durchschnittstemperaturen, aber FAQ 2.2, Abbildung 1 zeigt,  dass die globalen Tagestemperaturextreme sich durchaus verändert  haben. Ob diese Änderungen nur mit  dem Anstieg  des täglichen Temperaturmittelwerts verbunden  sind (gestrichelte Linien in FAQ 2.2, Abbildung 1), oder ob andere Änderungen in der Verteilung von Tages- und Nachttemperaturen stattgefunden haben, ist noch Gegenstand aktueller Diskussionen.

FAQ 2.2, Abbildung 1 | Wahrscheinlichkeitsverteilung  der Anomalien  der (a) Tagestiefst- und (b) der Tageshöchsttemperatur für die zwei Zeiträume von 1951–1980  (blau) und 1981–2010  (rot) relativ zu den Klimadaten 1961–1990 unter Verwendung des HadGHCND Datensatzes. Die blau und rot unterlegten Bereiche zeigen jeweils die kältesten und die wärmsten 10 % der (a) Nächte und (b) Tage im Zeitraum 1951–1980. Die dunkler unterlegten  Bereiche zeigen, um wieviel sich die Anzahl der kältesten Tage und Nächte reduziert (dunkelblau) und um wieviel die Anzahl der wärmsten Tage und Nächte (dunkelrot) im Zeitraum 1981–2010 gegenüber 1951–1980  zugenommen hat.

Hitzeperioden oder Hitzewellen, also Zeiträume  mit aufeinanderfolgenden extrem heißen Tagen oder Nächten, wurden  ebenfalls untersucht;  allerdings gibt es weniger  Studien über die Eigenschaften von Hitzewellen  als solche, die die Änderungen lediglich warmer Tage und Nächte vergleichen.  Über den meisten Landflächen  weltweit, für  die Daten verfügbar sind, kam es seit der Mitte des 20. Jahrhunderts vermehrt  zu Hitzewellen. Eine Ausnahme ist der Südosten der USA, wo im Allgemeinen weniger  und kürzere Hitzewellen gemessen wurden.  Dies wird  mit dem so genannten „Erwärmungsloch“ (warming hole) in dieser Region in Verbindung gebracht, wo auch die Niederschläge zugenommen haben. Dies könnte mit Wechselwirkungen  zwischen  Landoberfläche  und Atmosphäre  sowie mit  langfristigen Änderungen im Atlantischen und Pazifischen Ozean verbunden  sein. Allerdings  sind Informationen über Änderungen von Hitzewellen für  große Regionen, vor allem in Afrika und Südamerika, nur begrenzt verfügbar.

Für Gebiete wie beispielsweise Europa, wo historische Temperaturrekonstruktionen über mehrere  hundert Jahre zurückreichen,  gibt  es einige Anzeichen, dass in manchen Regionen extreme Hitzewellen in den letzten  Jahrzehnten  unverhältnismäßig häufig  aufgetreten  sind. Änderungen von Extremwerten anderer Klimavariablen sind aufgrund der begrenzten Datenverfügbarkeit und Inkonsistenzen  zwischen verschiedenen Studien, Regionen und/oder Jahreszeiten generell weniger kohärent als für die Temperatur beobachtet. Allerdings  sind beispielsweise Zunahmen von Niederschlagextremen konsistent mit einem wärmeren Klima. Analysen über Landflächen mit ausreichender Datenlage  weisen auf einen Anstieg  der Häufigkeit und Intensität von Extremniederschlagsereignissen  in den letzten  Jahrzehnten  hin,  die Ergebnisse unterscheiden sich jedoch erheblich je nach Region und Jahreszeit. Beispielsweise existieren für einen Anstieg extremer Niederschlagsereignisse in Nordamerika, Zentralamerika und Europa die schlüssigsten Belege, während  es in  einigen  anderen  Regionen  – unter anderem  Südaustralien  und Westasien – Belege für Abnahmen gibt. Genauso stimmen Dürrestudien nicht hinsichtlich  des globalen Trendsignals überein,  wobei regionale  Inkonsistenzen der Trends auch davon abhängen, wie Dürre definiert ist. Insgesamt gibt  es jedoch Hinweise darauf, dass Dürren seit der Mitte des 20. Jahrhunderts  in einigen  Regionen zugenommen (z. B. dem  Mittelmeerraum),  in  anderen  dagegen abgenommen (z. B. Zentrales Nordamerika) haben.

Betrachtet man andere Extreme, wie beispielsweise tropische  Wirbelstürme, zeigen die neuesten Bewertungen,  dass es aufgrund von Problemen mit den bisherigen Beobachtungsmöglichkeiten schwierig ist, schlüssige Aussagen über langfristige Trends abzuleiten. Trotzdem  gibt  es konkrete Belege dafür, dass die Sturmaktivität im Nordatlantik seit den 1970er Jahren zugenommen hat.

Berücksichtigt man Unsicherheiten in den Beobachtungsmethoden, gibt  es über  einen  Zeitraum  von einem Jahrhundert oder mehr Belege für leichte Abnahmen  der Häufigkeit tropischer  Wirbelstürme, die das Festland der nordatlantischen und der südpazifischen Ozeanküsten erreichen. Für andere Meeresbecken  gibt  es nur  wenige  Belege für  langfristige Trends. Bezüglich außertropischer Stürme ist über die letzten  50 Jahre in beiden Hemisphären eine Verschiebung  in Richtung  der Pole zu beobachten,  wobei  es weitere,  jedoch begrenzte  Belege dafür  gibt,  dass die Sturmhäufigkeit in den mittleren Breiten  abgenommen hat. Mehrere  Studien weisen auf einen Anstieg der Intensität hin, Probleme bei der Datenerfassung erschweren diese Bewertungen jedoch. 

FAQ 2.2, Abbildung 2 fasst einige  der beobachteten Änderungen von Klimaextremen zusammen. Insgesamt zeigen sich die robustesten globalen Änderungen von Klimaextremen in Messungen der Tagestemperaturen,  was zu einem  gewissen Grad Hitzewellen mit einschließt. Extreme Niederschlagsereignisse scheinen ebenfalls zuzunehmen,  jedoch gibt  es eine große räumliche Variabilität, und die beobachteten Dürretrends  sind, abgesehen von ein paar Regionen, noch unsicher. Obwohl seit den 1970er Jahren robuste Anstiege in der Häufigkeit und der Aktivität tropischer Wirbelstürme im Nordatlantik festgestellt werden konnten, sind die Gründe dafür  noch nicht  geklärt. Es gibt nur begrenzte Belege dafür, dass sich seit Mitte des 20. Jahrhunderts Extreme, die mit anderen Klima- variablen verbunden  sind, verändert haben.

FAQ 2.2, Abbildung 2 | Trends in der Häufigkeit (oder Intensität) verschiedener Klimaextreme (Pfeilrichtung zeigt die Änderungsrichtung) seit Mitte des 20. Jahrhunderts (mit Ausnahme der Stürme über dem Nordatlantik,  bei denen der Zeitraum seit den 1970er Jahren abgedeckt wird).