Neue Forschungen zeigen, wie der Klimawandel unsere Niederschläge beeinflusst.

28. Juli 2024

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Von Steven Sherwood und Anna Ukkola, The Conversation

Neue Forschungen zeigen, dass sich im vergangenen Jahrhundert die Niederschlagsvariabilität über 75% der Landfläche der Erde erhöht hat, insbesondere über Australien, Europa und dem östlichen Nordamerika.

Die Ergebnisse chinesischer Forscher und des britischen Meteorologischen Amtes wurden im Journal Science veröffentlicht. Sie liefern die erste systematische Beobachtungsnachweise dafür, dass der Klimawandel die globalen Niederschlagsmuster volatiler macht.

Klimamodelle hatten vorhergesagt, dass diese Variabilität unter dem Klimawandel zunehmen würde. Doch diese neuen Erkenntnisse zeigen, dass die Niederschlagsvariabilität in den letzten 100 Jahren bereits zugenommen hat, insbesondere in Australien.

Vergangene Studien berücksichtigten entweder den langfristigen durchschnittlichen Niederschlag, der global gesehen nicht systematisch gestiegen ist, oder Extremniederschläge, bei denen Veränderungen schwer genau zu messen sind. Diese Studie betrachtet ausschließlich die Variabilität, die sich auf ungleichmäßige Zeitpunkte und Menge des Niederschlags bezieht.

Die Ergebnisse stimmen mit früheren Forschungen überein, einschließlich unserer eigener. Das bedeutet, dass trockene Perioden trockener sind als in der Vergangenheit und nasse Perioden nasser.

Besorgniserregenderweise wird sich das Problem verschärfen, wenn die globale Erwärmung fortschreitet. Das erhöht das Risiko von Dürren und Überschwemmungen - ein relevantes Thema für Australien.

Die Forschung zeigt, dass die Niederschlagsvariabilität seit den 1900er Jahren systematisch zugenommen hat. Die tägliche Niederschlagsvariabilität stieg global um 1,2% pro Jahrzehnt an. Der Trend war in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts, nach 1950, ausgeprägter.

Die Zunahme der Variabilität bedeutet, dass der Regen ungleichmäßiger über die Zeit verteilt ist. Dies kann bedeuten, dass die Niederschlagsmenge eines Jahres an einem bestimmten Ort jetzt an weniger Tagen fällt. Es kann auch bedeuten, dass lange Trockenperioden von heftigen Regenfällen unterbrochen werden oder Dürren und Überschwemmungen schnell aufeinander folgen.

Die Forscher untersuchten Beobachtungsdaten und stellten fest, dass die Niederschlagsvariabilität seit den 1900er Jahren über 75% der untersuchten Landflächen zugenommen hat. Europa, Australien und der östliche Nordamerika waren besonders betroffen. In diesen Regionen stehen detaillierte und langjährige Beobachtungen zur Verfügung.

In anderen Regionen war der langfristige Trend bei der Niederschlagsvariabilität weniger deutlich. Die Autoren sagten, dass dies auf zufällige Veränderungen in der Variabilität oder Fehler in den Datensätzen zurückzuführen sein könnte.

Die Zunahme der täglichen Niederschlagsvariabilität trat weltweit in allen vier Jahreszeiten auf, obwohl saisonale Unterschiede auf kleineren, regionalen Ebenen auftraten.

Die Autoren sagen, dass die Zunahme größtenteils auf die menschengemachten Treibhausgasemissionen zurückzuführen ist, die eine heißere und feuchtere Atmosphäre geschaffen haben, intensivere Regenfälle und größere Schwankungen zwischen ihnen.

Sie sagen, dass die Ergebnisse neue Herausforderungen für Wetter- und Klimavorhersagen sowie für die Widerstandsfähigkeit und Anpassung von Gesellschaften und Ökosystemen darstellen.

Um diese Ergebnisse zu verstehen, ist es hilfreich, die Faktoren zu kennen, die bestimmen, wie viel Regen ein Sturm erzeugt - und wie diese Faktoren vom globalen Klimawandel beeinflusst werden.

Der erste Faktor ist, wie viel Wasserdampf in der Luft vorhanden ist. Warme Luft kann mehr Feuchtigkeit enthalten. Jedes Grad globale Erwärmung führt zu einer 7%igen Zunahme der durchschnittlichen Wasserdampfmenge über einem bestimmten Flächenabschnitt.

Die Wissenschaftler kennen dieses Problem schon lange. Die Erde hat sich seit der industriellen Revolution um 1,5°C erwärmt - was einer 10%igen Zunahme des Wasserdampfs in der unteren Atmosphäre entspricht. Das führt dazu, dass Stürme regenreicher werden.

Zweitens ist wichtig, wie stark die Sturmwinde werden können, und drittens, wie schnell sich große Regentropfen aus kleineren Wolkenpartikeln bilden. Weitere Forschungen sind nötig, um zu verstehen, wie diese Faktoren vom Klimawandel beeinflusst werden, aber laut den derzeitigen Beweisen verstärken sie zusammen die Zunahmen des Niederschlags über kurze Zeitintervalle und für sehr extreme Stürme, während sie die Zunahmen für schwächere Stürme reduzieren.

Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse bestätigen die Forschung von uns und anderen zur Niederschlagsvariabilität in Australien.

Die Analyse der täglichen Extremniederschlagsmengen in ganz Australien in gegenwärtigen und zukünftigen Simulationen ergab, dass zukünftige Zunahmen wahrscheinlich die Erwartungen vieler früherer Studien übertreffen werden. Der Niederschlag wird voraussichtlich in den extremsten Ereignissen stärker zunehmen und scheint dies nahezu überall auf dem Kontinent zu tun.

Im Jahr 2022 haben wir mit Radar-Daten die stündlichen Niederschlagsmengen in Sydney analysiert. Wir stellten fest, dass der maximale stündliche Niederschlag in Sydney in den letzten beiden Jahrzehnten um 40% zugenommen hat.

Unsere Ergebnisse haben erhebliche Auswirkungen auf die Vorbereitung von Sydney auf plötzliche Überschwemmungen. Intensivere Regenfälle werden voraussichtlich die für vergangene Bedingungen konzipierten Regenwassersysteme überwältigen. Es ist jedoch nicht klar, wie viel dieser bemerkenswerten regionalen Zunahme an starken Regenfällen auf den Klimawandel zurückzuführen ist oder wie weit verbreitet sie ist. Eine zunehmende Variabilität bedeutet auch ein größeres Dürrierisiko. Klimamodelle deuten darauf hin, dass die Niederschlagsvariabilität in vielen Teilen Australiens weiter zunehmen wird, es sei denn, die Treibhausgasemissionen werden schnell reduziert. 

Eine Veränderung nur weniger Tage mit starken Regenfällen kann in Australien eine Dürre machen oder brechen. Das bedeutet, dass selbst geringfügige Änderungen in der Variabilität in der Zukunft verheerendere Dürren bringen können, wenn trockene Perioden trockener werden. Entscheidungsträger neigen oft dazu, sich zu sehr darauf zu konzentrieren, ob ihr Teil der Welt insgesamt feuchter oder trockener wird. Aber wie diese neue Forschung zeigt, sollten sie sich um die Variabilität kümmern.