Ist jegliches Extremwetter heute eine Folge des Klimawandels?

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Die Gewalten der Natur können unerbittlich sein. Wenn das Wetter ins Extreme umschlägt – rette sich, wer kann. Bei zu wenig Regen drohen Ernte vernichtende Dürren, zu viel Regen bringt reißende Überschwemmungen. Wenn die Temperaturen den Normalbereich nach oben oder unten verlassen, entstehen gefährliche Hitze- und Kältewellen. Vervollständigt wird das Horrorwetter durch Stürme, Sturmfluten und Waldbrände.

Auch in Deutschland sind wir vor Extremwetter nicht sicher. Das war leider schon immer so. Anders als in der Vergangenheit weiß man heute jedoch bereits wenig später, was die jeweilige Wetterlage verursacht hat – oder wie viel häufiger sie in Zukunft werden wird. Auch nach der Flutkatastrophe im Ahrtal kannte man wenige Tage danach die Ursache: der Mensch. Durch seine ungezügelten CO₂-Emissionen habe er Schuld auf sich geladen und die Kräfte der Natur entfesselt.

Ein eigens zur Klärung der Klimaschuldfrage eingerichteter Berufszweig (die sogenannte Attributionsforschung) gibt an, den anthropogenen Anteil an den Katastrophen bis auf die erste Nachkommastelle berechnen zu können. In Zusammenarbeit mit den Medien werden die Ergebnisse für die Massen aufbereitet und in schaurige Zukunftsszenarien eingebettet.

Bei allen im Spiel befindlichen Emotionen gilt es jedoch auch beim Klimawandel zunächst einmal einen kühlen Kopf zu bewahren und die Fakten zu prüfen. Entgegen der landläufigen Meinung, man müsse den „Experten“ mangels eigener Expertise ja blind vertrauen, gibt es durchaus auch für Nichtspezialisten Möglichkeiten zum dringend benötigten Faktencheck. Mit wenigen gezielt gestellten Fragen und einem Entscheidungsbaum wird schnell klar, ob ein Extremwetterereignis ungewöhnlich ist und durch den CO₂-Anstieg in der Atmosphäre mitverursacht sein könnte.

Kritisches Hinterfragen des Extremwetters

Zunächst einmal besteht Konsens darüber, dass es Extremwetter schon immer gegeben hat. Die Frage lautet daher: Hat die Klimaveränderung der letzten eineinhalb Jahrhunderte das Extremwetter bereits verstärkt und/oder ist eine Verstärkung für die Zukunft zu befürchten? Und als weiterführende Frage: Welche Arten von Extremwetter sind abhängig vom klimatischen Temperaturniveau und welche sind eher unabhängig?

Die erste kritische Frage des Entscheidungsbaums ist, ob der jeweilige Extremwettertyp im Laufe der industriellen Phase der letzten 170 Jahre bereits häufiger oder intensiver geworden ist. Wenn hier kein statistisch signifikant ansteigender Trend in den Daten erkennbar ist, bleibt der menschliche Einfluss zunächst unbeweisbar.

Liegt jedoch ein ansteigender Trend vor, so schließt sich sogleich eine Nachfolgefrage an: Ist diese Art des Extremwetters im Laufe der vorindustriellen Phase – also der letzten 2.000 bis 10.000 Jahre – häufiger oder intensiver geworden? Oder anders ausgedrückt: Hat das heutige Extremwetter bereits den Bereich der natürlichen Schwankungsbreite verlassen? Falls nein, ist der anthropogene Einfluss wiederum nicht nachweisbar.

Falls das aktuelle Extremwetter häufiger und intensiver ist als im prähistorischen und vorindustriellen Kontext, liegt ein menschlicher Einfluss nahe. In dem Fall gilt es jedoch noch zwischen klimatischen und nicht-klimatischen Ursachen zu unterscheiden. Zu den nicht-klimatischen Gründen zählen beispielsweise Flussbegradigungen, Flächenversiegelungen, Städtewachstum, Brandstiftung und Wasserverschwendung.

Entscheidungsbaum zum klimabedingten Extremwetter. Foto: Mit freundlicher Genehmigung von Sebastian Lüning

Dürren in Deutschland liegen im Bereich der natürlichen Variabilität

Anders als in den Vorjahren war der Sommer 2021 „ungewöhnlich kühl“. Aber wie sieht es mit den sommerlichen Dürren in Deutschland während der letzten anderthalb Jahrhunderte aus? Die deutschen Behörden tätigen hier klare Aussagen. So schreibt der Deutsche Wetterdienst in seinem Klimareport von 2020 (1): „Von 1881 bis heute hat sich der sommerliche Niederschlag so gut wie nicht verändert.“

Das Umweltbundesamt erklärt in seinem Klima-Monitoringbericht 2019 (2) zudem: „Für die Sommermonate lässt sich bislang [beim Niederschlag] kaum eine Änderung feststellen. Zwar hat die mittlere Niederschlagsmenge zu dieser Jahreszeit seit 1881 um 3,8 Prozent abgenommen, jedoch lässt sich aus diesem minimalen, im Bereich der natürlichen Variabilität liegenden Rückgang nicht einmal auf eine Tendenz schließen.“

Im Prinzip endet hier die Prüfung der Dürren. Es gibt keinen belastbaren Trend in der modernen Zeit. Exemplarisch soll dennoch die zweite Frage, die Entwicklung in der vorindustriellen Zeit, betrachtet werden:

Eine Forschergruppe um Monica Ionita vom Bremerhavener Alfred-Wegener-Institut rekonstruierte in einer Studie (3) die Dürregeschichte Mitteleuropas für die vergangenen 1.000 Jahre. Zum Einsatz kamen neben Dicke-Messungen von Baumringen auch historische Aufzeichnungen zu Wasserständen in Flüssen sowie meteorologische Messdaten.

Das Ergebnis: Die Dürresommer der letzten Jahre bewegten sich noch vollständig innerhalb der Grenzen der natürlichen Klima-Variabilität. Ähnlich extreme Dürreperioden gab es mehrfach auch in der vorindustriellen Vergangenheit. Insgesamt ergibt sich für die Dürren in Deutschland also ein doppeltes Nein.

Hochwasserereignisse normal – Hitzewellen gestiegen

Wie sieht es mit Starkregen und Überschwemmungen in Deutschland aus? Der Deutsche Wetterdienst schreibt dazu in seinem Klimareport von 2020: „Für den Sommer lassen sich derzeit mit den vorhandenen Beobachtungsdaten und den bekannten Methoden keine Trends der Anzahl von Tagen mit hohen Niederschlagsmengen identifizieren. Hier dominiert eine kurz- und mittelfristige zyklische Variabilität.“

Ähnlich sieht es das Umweltbundesamt: „Die Zeitreihe zum [deutschen] Hochwassergeschehen ist durch einzelne wiederkehrende Hochwasserereignisse sowohl im Winter- als auch im Sommerhalbjahr geprägt. Signifikante Trends lassen sich nicht feststellen.” Es bleibt daher festzuhalten: Auch Hochwasserereignisse haben nicht zugenommen.

Bezüglich Hitzewellen in Deutschland in der industriellen Ära erklärt der Deutsche Wetterdienst in seinem Klimareport: „Die Anzahl heißer Tage (Tagesmaximum der Lufttemperatur ≥ 30° Celsius) ist, über ganz Deutschland gemittelt, seit den 1950er Jahren von etwa drei Tagen im Jahr auf derzeit durchschnittlich neun Tage im Jahr angestiegen.“ Das bestätigt die Meldung des Umweltbundesamtes von 2019:

Seit 1951 hat die Anzahl der Heißen Tage im Flächenmittel von Deutschland von im Mittel etwa drei Tagen pro Jahr auf derzeit im Mittel etwa zehn Tage pro Jahr zugenommen.“

Somit zeigt sich ein klar ansteigender Trend. Aus diesem Grund muss die Prüfung bei den Hitzewellen bei der zweiten Frage fortgesetzt werden. Könnte es in vorindustrieller Zeit schon einmal so viele Hitzewellen wie heute gegeben haben?

Wärmeperioden aus der Geschichte nachweisbar

Meteorologische Messdaten gibt es nur zurückreichend bis 1850. Im Gegensatz zu vielen anderen klimatischen Parametern gibt es leider auch keine geeigneten geologischen Möglichkeiten, die Hitzewellen der Vorzeit zu rekonstruieren. Allerdings gibt es einen anerkannten Zusammenhang, der hier weiterführt. Bei einer Veränderung des mittleren Klimas zu einem wärmeren Zustand verschiebt sich auch die Häufigkeit des Auftretens von extremen Perioden. Hat es also in der Vergangenheit bereits Phasen in Deutschland gegeben, während denen es ähnlich warm war wie heute?

Hat es. Laut der Studie einer Forschergruppe um Jürg Luterbacher von der Justus-Liebig-Universität Gießen (4) hat es in Europa während der mittelalterlichen Wärmeperiode (MWP, 800-1300 n. Chr.) zeitweise ähnlich hohe Sommertemperaturen gegeben wie heute. Es ist daher plausibel anzunehmen, dass es damals auch ähnlich viele und intensive Hitzewellen in Deutschland gegeben hat wie heute. Luterbacher ist heute Direktor für Wissenschaft und Innovation sowie Chefwissenschaftler der Weltmeteorologieorganisation (WMO) in Genf.

Blickt man weiter in der Geschichte zurück, stößt man zudem auf das holozäne Klimaoptimum (10.000 bis 5.000 Jahre vor heute), bei dem die Temperaturen in vielen Regionen der Erde mehrere Grad wärmer waren als heute. Dies belegt beispielsweise eine französische Studie von 2020 (5). Auch aus der Blütezeit des Römischen Reiches ist eine derartige Wärmeperiode bekannt (6), bei der die Durchschnittstemperatur zwei Grad über der heutigen lag.

Der Trend aus den letzten 170 Jahren bestätigt sich damit nicht

Klimamodelle können diese frühen Wärmeperioden jedoch nicht reproduzieren, weshalb sich Experten seit Längerem streiten, ob die geologisch gemessenen Klimadaten oder die Computersimulationen falsch sind.

In den letzten Jahrhunderten waren die Temperaturen mehrfach wärmer (rot) und kälter (blau) als heute. Der Deutsche Wetterdienst verwendet eine ähnliche Grafik, diese beginnt jedoch erst 1881. Foto: Mit freundlicher Genehmigung von Sebastian Lüning

Bei den Kältewellen in Deutschland ist die Sachlage eindeutig. Der Deutsche Wetterdienst schreibt hierzu in seinem Klimareport von 2020: „Die mittlere Anzahl der Eistage (Tagesmaximum der Lufttemperatur <0° C) hat [seit den 1950er Jahren] von 28 Tagen auf 19 Tage abgenommen.“

Und das Umweltbundesamt berichtet in seinem Klima-Monitoringbericht 2019 von einer „Abnahme der mittleren Anzahl der Eistage von rund 27 Tagen pro Jahr auf derzeit etwa 18 Tage pro Jahr“. Das sei „deutlich weniger markant und statistisch auch nicht nachweisbar.“ Kältewellen sind also seltener geworden, was die Prüfung beendet.

Stürme, Sturmfluten und Waldbrände keine Langzeittrends

Und Stürme? Der Sturm-Monitor „Hereon“ des Helmholtz-Zentrums in Geesthacht visualisiert die Messdaten. Ein deutschlandweiter Langzeittrend ist bei den Stürmen nicht erkennbar.

Der Deutsche Wetterdienst erklärt dazu: „Betrachtet man den geostrophischen Wind, der aus den Luftdruckdaten von Hamburg, Emden und List auf Sylt für die Deutsche Bucht berechnet wurde, zeigen sich Abschnitte mit Längen von zehn Jahren bis wenigen Jahrzehnten mit höherer oder niedrigerer Windgeschwindigkeit (sog. multidekadische Schwankungen). Für die gesamte Zeitreihe ist nur ein schwacher abfallender Trend erkennbar, der jedoch deutlich kleiner als die Schwankungen von Jahr zu Jahr und somit statistisch nicht signifikant ist.“

Und auch bei den Sturmfluten gibt es keinen Langzeittrend bei Häufigkeit oder Intensität, dafür jedoch eine starke natürliche Variabilität von Jahr zu Jahr. Dies zeigt exemplarisch auch die Zeitreihe des Pegels Norderney, welche die letzten 100 Jahre umfasst (7). Die Daten stammen vom Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN).

Abschließend noch der Gefahrentyp Waldbrände. Das Umweltbundesamt veröffentlicht jährlich die offizielle deutsche Waldbrandstatistik, basierend auf Zahlen der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung. Während der vergangenen 30 Jahre ist dabei kein Trend zu vermehrten Waldbränden erkennbar.

Ist das Extremwetter in Deutschland häufiger geworden?

Kommen wir zum Endergebnis: In sechs von sieben der Entscheidungsbaum-Prüfungen war bereits in der ersten Stufe der letzten 170 Jahre kein statistisch robuster Anstiegstrend nachweisbar. Nur in einem Fall gab es eine Zunahme, nämlich bei den Hitzewellen. Allerdings ergab sich beim Nachfolge-Prüfschritt, dass die heutige Entwicklung im vorindustriellen Kontext keineswegs außergewöhnlich ist.

Das Wetter ist nicht extremer geworden. Alle „Extremwetter“ gab es auch in den letzten Jahrhunderten und Jahrtausenden. Foto: Mit freundlicher Genehmigung von Sebastian Lüning

Keiner der gängigen Extremwetter-Typen in Deutschland hat folglich bereits die natürliche Schwankungsbreite des Klimasystems verlassen. Die aus theoretischen Computermodellen stammenden Attributionsaussagen und Zukunftsprojektionen sind wenig verlässlich. Denn sie vermögen es nicht, die starke natürliche Variabilität des Extremwetters in vorindustrieller Zeit zu reproduzieren. Fazit: Das Wetter in Deutschland ist nicht extremer geworden im Vergleich zu den letzten Jahrhunderten und Jahrtausenden.

Über den Autor:

Dr. Sebastian Lüning ist habilitierter Geowissenschaftler und publiziert regelmäßig in klimawissenschaftlichen Fachzeitschriften. Als Gutachter wirkte er an den IPCC-Berichten SR15, SROCC und AR6 mit. Zusammen mit Fritz Vahrenholt schrieb er die Bücher „Unerwünschte Wahrheiten: Was Sie über den Klimawandel wissen sollten“ und „Unanfechtbar: Der Beschluss des Bundesverfassungsgerichts zum Klimaschutz im Faktencheck“. Auf YouTube moderiert Lüning zweimal wöchentlich die Nachrichtensendung „Klimaschau“.

Quellen:

(1) Deutscher Wetterdienst (2020): Nationaler Klimareport  Klima – Gestern, heute und in der Zukunf; https://www.dwd.de/DE/leistungen/nationalerklimareport/ download_report_auflage-4.pdf

(2) Umweltbundesamt (2019): Monitoringbericht 2019 zur Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel; https://www.umweltbundesamt.de/sites/ default/files/medien/1410/publikationen/das_monitoringbericht_2019_barrierefrei.pdf

(3) Ionita et al. (2021): Past megadroughts in central Europe; doi.org/10.1038/s43247-021-00130-w

(4) Luterbacher et al. (2016): European summer temperatures since Roman times; doi.org/10.1088/1748-9326/11/2/024001

(5) Martin et al. (2020): Early Holocene Thermal Maximum; doi.org/10.1016/j.quascirev.2019.106109

(6) Margaritelli et al. (2020): Persistent warm Mediterranean surface waters during the Roman period; doi.org/10.1038/s41598-020-67281-2

(7) Helmholtz-Zentrum, NLWKN; https://sturmflut-monitor.de/norderney/height/index.php.de