Hitzewellen in der Schweiz: Was bringt die Zukunft?

28. Juli 2015, 3 Kommentare
Themen: Klima

Zwei Hitzewellen hatten die Schweiz in den zurückliegenden Wochen fest im Griff. Neben der klimatologischen Einordnung und dem Vergleich zum Hitzesommer 2003 kam dabei auch wiederholt die Frage nach möglichen zukünftigen Änderungen von Häufigkeit und Intensität von Hitzeperioden auf. Mit der erwarteten generellen Erwärmung scheint die Lage klar: Höhere Temperaturen = häufigere und intensivere Hitzeperioden.

Diese Gleichung kann als erste Näherung dienen. Bei genauer Betrachtung erkennt man jedoch schnell, dass die Situation deutlich komplexer ist. So spielen neben einer durchschnittlichen Erwärmung auch deren Jahresgang sowie Faktoren wie Änderungen in der Persistenz (d.h. der Beständigkeit) von Hitzeperioden und unterschiedliche Entwicklungen von Minimal-, Mittel- und Maximaltemperaturen eine Rolle.

In Anlehnung an diverse Berichte in Rundfunk und Printmedien in den vergangenen Tagen zeigen MeteoSchweiz und das Institut für Atmosphäre und Klima der ETH Zürich hier einen ersten quantitativen Blick in die Schweiz der Zukunft.

Es zeigt sich dabei in der Tat, dass sowohl Häufigkeit als auch Intensität von sommerlichen Hitzeperioden deutlich zunehmen werden. Hitzewellen von 7 und mehr Tagen Länge, die heute im Mittelland  nur alle 3 Jahre oder noch seltener auftreten, werden Ende des 21. Jahrhunderts zur Normalität. Die maximalen Temperaturen während solcher Ereignisse werden ansteigen.

Änderung der Intensität

Exemplarisch für die drei Stationen Zürich, Basel und Lugano und als Fortsetzung eines verwandten Blogbeitrags betrachten wir zunächst zukünftige Änderungen des maximalen 14-Tage Mittelwertes der Maximaltemperatur als Mass für die Intensität von Hitzewellen. Im heutigen Klima liegt dieser Wert - als Mittel über die 30 Jahre 1980-2009 – je nach Station zwischen ca. 27.5  und 29°C (offene Kreise im linken Teil der Abbildung). Die Sommer 2003 (Dreiecke) und 2015 bis zum 20. Juli (gefüllte Kreise) liegen deutlich über diesem 30-jährigen Durchschnitt, was ihren extremen Charakter untermauert. Die Simulationen von insgesamt 14 regionalen Klimamodellen (siehe Datengrundlage; Balken) stimmen recht gut mit den Beobachtungen überein und zeigen im Laufe des 21. Jahrhunderts deutliche und robuste Erhöhungen dieser maximalen 14-tägigen Temperatur. Gegen Ende des Jahrhunderts ergeben sich für alle drei Stationen und für fast alle Modelle Werte von deutlich über 30°C mit Maximalwerten von mehr als 36°C in Basel und Lugano. Dies bedeutet eine Erhöhung von mehr als 6°C gegenüber heutigen Verhältnissen.

Änderung der Häufigkeit

Verbunden mit hohen Maximaltemperaturen können bereits Hitzeperioden von weniger als 14 Tagen Länge deutliche und extreme Auswirkungen haben. In einem zweiten Schritt analysieren wir deshalb mögliche Änderungen der Häufigkeit von Hitzeperioden mit Längen ab 7 Tagen. Hierzu verwenden wir die Definition des Hitzetages, d.h. eines Tages mit einer Maximaltemperatur von 30°C oder mehr. Eine ununterbrochene Aneinanderreihung von Hitzetagen stellt dann eine Hitzeperiode mit gegebener Länge dar.

Für die drei bereits beschriebenen exemplarischen Stationen zeigen sowohl Beobachtungen als auch die Klimamodelle ein relativ seltenes Auftreten solcher Ereignisse im heutigen Klima mit durchweg weniger als 0.5 Ereignissen pro Jahr (bzw. weniger als einem Ereignis pro zwei Jahren). Bis Ende des 21. Jahrhunderts zeigen sich deutliche Häufigkeitszunahmen. Für den Zeitraum 2070-2099 liegt der Mittelwert aller 14 Simulationen für Zürich bei ca. einem Ereignis pro Jahr, für Basel und Lugano sogar deutlich darüber. Spitzenwerte werden in Lugano mit ca. 2.5 Ereignissen pro Jahr erreicht.

Das räumliche Muster der Änderung der Anzahl von Hitzewellen zeigt hohe absolute Zunahmen von mehr als 1.6 Ereignissen pro Jahr (Mittel der 14 Simulationen) in den südlichen und südwestlichen Landesteilen, also in Regionen die bereits im heutigen Klima recht häufig von Hitzewellen betroffen sind. Auch in der Nord- und Nordostschweiz werden Zunahmen von zum Teil mehr als einem Ereignis pro Jahr erwartet. Lediglich höher gelegene Gebirgsstationen verzeichnen kaum Änderungen, da hier auch in einem zukünftigen Szenario kaum Tagesmaximaltemperaturen von mehr als 30°C erreicht werden.

Datengrundlage

Datengrundlage unserer Analyse sind 14 regionale Klimasimulationen des europäischen Forschungsprojektes ENSEMBLES, die den Alpenraum und die Schweiz mit einer räumlichen Auflösung von 25 km abdecken und bereits zur Erstellung der CH2011 Klimaszenarien (www.ch2011.ch) verwendet wurden. Alle Simulationen basieren auf dem SRES A1B Treibhausgas-Emissionsszenario des IPCC, dem ein rasches ökonomisches Wachstum und ein Nebeneinander fossiler und erneuerbarer Energieträger zugrundeliegt. Um systematische Modellfehler zu korrigieren und die Simulationsergebnisse auf die Skala einzelner Messstationen der MeteoSchweiz herunterzubrechen, wurde ein spezielles statistisches Verfahren (das sog. Quantile Mapping) angewandt.

Unsicherheiten der Projektionen

Auswertungen globaler und regionaler Klimaprojektionen - wie hier gezeigt - sind mit Unsicherheiten behaftet, die aufgegriffen und bei der Interpretation und Einordnung der Ergebnisse berücksichtigt werden müssen. Diese Unsicherheiten sind zum Teil darin begründet, dass auch komplexe Klimamodelle immer nur ein vereinfachtes Abbild der Realität darstellen können und viele Prozesse zwar physikalisch basiert aber nur angenähert beschreiben. Dies ist in unseren Analysen durch die farbigen Balken illustriert, die die Spannweite der Ergebnisse von 14 unterschiedlichen Kombinationen globaler und regionaler Klimamodelle kennzeichnen. Trotz aller Modellunsicherheit ist die zukünftige Zunahme von Intensität und Häufigkeit von Hitzewellen ein robustes Signal, lediglich in der konkreten Ausprägung dieser Zunahme unterscheiden sich die Modelle voneinander. Eine weitere Unsicherheitsquelle, die in unseren Analysen nicht berücksichtigt wird, ist das den Simulationen zugrundeliegende Emissionsszenario. Wir betrachten hier nur ein einziges Szenario (SRES A1B), dem vergleichsweise optimistische Annahmen zugrundeliegen. Für stärkere Emissionszenarien sind prinzipiell auch grössere zukünftige Änderungen von Hitzewellenparametern zu erwarten.

Kommentare (3)

  1. Noam, 01.08.2015, 12:04

    Zwar wohne ich nicht in der Schweiz und komme nur alle paar Jahre, lese aber taeglich die sehr interessanten Blog.
    Vielen Dank
    Gruesse von Jerusalem, Israel

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  2. Gerhard, 29.07.2015, 11:13

    Als Geograph mit bes. Wetter- und Klima-Faible lese ich die Meteo-Schweiz Blogs mit großer Freude. Sie lüften den Schleier mancher Vorgänge der Atmosphärenphysik, die beim normalen Wetterbericht ausgeblendet werden bzw. nur für meteorologische Profis erkennbar sind. Mit Dank für so manches Aha-Erlebnis und die eine oder andere "fortbildende" Einsicht und Gruß von ennet dem Alpenrhein

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  3. Hansi, 28.07.2015, 23:17

    Sehr informativ, vielen Dank für die vielen Hintergründe in Ihrem Blog.

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