Hitze

Das Auftreten hoher Temperaturen wird häufiger

Auswertungen aktueller Ergebnisse regionaler Klimamodelle zur zukünftigen Temperaturentwicklung zeigen eine fortgesetzte deutliche Zunahme aller hitzerelevanten Klimaindizes.

Vom Ligurischen Meer bis zum Pannonischen Becken erstreckt sich das Hochgebirge der Alpen. Das komplexe Gelände ist gekennzeichnet durch tiefe Taleinschnitte und Berg, deren Erhebungen eine Höhe von bis zu ca. 4800m ü.M. erreichen. Damit stellen die Alpen eine natürliche Wasserscheide und Barriere für Wettersysteme dar, worin die unterschiedlichen Charakteristika des regionalen Klimas begründet sind.

Der in den europäischen Alpen beobachtete Anstieg der Lufttemperatur (vgl. Artikel „Lufttemperatur“) beträgt mit + 1,8 °C seit 1880 etwa das Doppelte der mittleren globalen Erwärmung (Auer et al. 2007; Begert und Frei 2018). Davon betroffen sind ebenso Extremwerte der Temperatur, deren zunehmende Häufigkeit und Ausprägung sich in steigender Hitzebelastung widerspiegelt. Diese Entwicklung wird sich nach derzeitigem Kenntnisstand im 21. Jahrhundert fortsetzen.

Die Analyse des projizierten Klimas über dem Terrain der Alpen basiert auf Ergebnissen regionaler Klimamodelle (RCMs), die im Rahmen der EURO-CORDEX Initiative erarbeitet wurden (Coppola et al. 2021; Jacob et al. 2014, 2020; Vautard et al. 2021) und darauf aufbauenden Publikationen (z.B. Kotlarski, S., Gobiet, A., Morin, S. et al. 2022, Goler, R. 2020, vgl. Artikel „Klimazukunft – Lufttemperatur“). Für die Ableitung der Änderungssignale gewählter Klimaindizes empfiehlt sich die gesonderte Betrachtung der räumlichen Unterregionen (Rajczak et al. 2013) begründet durch spezifische klimatologische Merkmale (Frei und Schär 1998; Frei und Schmidli 2006; Schär et al. 1998; Schmidli et al. 2002) in Nordostalpen (NO) mit kontinentalem Charakter, Nordwestalpen (NW) im ozeanischen/atlantischen Einfluss und Südalpen (S) beeinflusst durch mediterranen Einfluss (s. Abbildung 1).

Abb.1: Schematische Einteilung der Alpen und des angrenzenden Tieflandes in Unterregionen nach Rajczak et al. 2013 in Nordostalpen (NO), Nordwestalpen (NW) und Südalpen (S).

Die zukünftigen Änderungen der regional gemittelten Lufttemperaturen hängen vom jeweiligen Emissionsszenario ab und weisen schwache saisonale Unterschiede auf. Die Analysen sind i.A. mit Modellunsicherheiten behaftet (s. CLARITY, Science support report), die in der Interpretation zu berücksichtigen sind. Die deutlichsten Änderungen sind unter Annahme hoher Treibhausgasemissionen im Sommer zu erwarten. Zusätzlich ist im projizierten sommerlichen Temperaturanstieg ein Nord-Süd-Gefälle zu verzeichnen, das voraussichtlich der sogenannten mediterranen Amplifikation (Brogli et al. 2019; Kröner et al. 2017) zuzuschreiben ist. Die Höhenabhängigkeit der zukünftigen Erwärmung in den Alpen zeigt in Winter und Frühjahr ein Maximum zwischen 1000 und 2000 m, im Sommer und Herbst verschiebt sich dieses Maximum auf oberhalb von 2000 m.

Klimaindizes zeigen steigende Hitzebelastung

Diese erwartete Zunahme der sommerlichen Lufttemperaturen resultiert in einer gesteigerten Hitzebelastung, deren Ausmaß sehr gut über geeignete Klimaindizes quantifizierbar ist. Das geschieht durch Auszählung der jährlichen Anzahl an Tagen mit Überschreitung von Schwellenwerten der täglichen Extremtemperaturen. Betrachtet sind hier die Anzahl der Sommertage mit einem täglichen Temperaturmaximum über 25 °C, die Anzahl der Hitzetage mit einem täglichen Temperaturmaximum über 30 °C und die Anzahl der Tropennächte mit einem täglichen Temperaturminimum über 20 °C. Ein Vergleich der Mittelungen über die Klimanormalperiode 2071–2100 gegenüber dem Referenzzeitraum 1971–2000 zeigt eine erwartete konsistente Zunahme der Hitzebelastung im Alpenraum (s. Tabelle 1)

Abhängig vom Emissionsszenario ist für die Anzahl der Sommertage in allen Regionen mit bis zu einer Verdoppelung bis zum Ende des Jahrhunderts zu rechnen, das entspricht einem zusätzlichen Monat sommerlicher Bedingungen.

Die projizierte Änderung der Temperaturverteilung führt beim Klimaindex der Anzahl der Hitzetage, die in der Vergangenheit nur vereinzelt zu beobachten waren, zu einer massiven Steigerung, die bis zu zwei bis vier Wochen pro Jahr auftreten werden. Entsprechend ausgeprägt sind die zu erwartenden Auswirkungen auf Menschen, Tiere, Pflanzen und die Empfehlungen infrastruktureller Adaptierungen.

Analog gilt dies für die Anzahl der Tropennächte, die im Bezugszeitraum nahezu nicht beobachtet wurden, zukünftig jedoch vor allem in der Südregion auftreten werden. Mit der Überschreitung des nächtlichen Temperaturminimums von 20 °C einher geht ein deutlich vermindertes Regenerationsvermögen im Nachtschlaf, wirkt somit potentiell gesundheitsbelastend auf Organismen.

Tab.1: Klimaindizes 2071–2100 der Sommertage, Hitzetage und Tropennächte für die Alpenregionen und Änderungssignal gegenüber 1971–2000 (grau hinterlegte Werte).

Abb. 2: Mittlere Anzahl an Sommertagen, Hitzetagen und Tropennächten im Alpenraum für die Periode 2071–2100, basierend auf einem Ensemble von EURO-CORDEX-Modellsimulationen der täglichen oberflächennahen Lufttemperatur korrigiert anhand des täglichen Beobachtungsdatensatzes E-OBS (Goler, R. 2020).

Literatur:

Auer I., Böhm R., Jurkovic A., Lipa W., Orlik A., Potzmann R., Schöner W., Ungersböck M., Matulla C., Briffa K., Jones P.D., Efthymiadis D., Brunetti M., Nanni T., Maugeri M., Mercalli L., Mestre O., Moisselin J.M., Begert M., Müller-Westermeier G., Kveton V., Bochnicek O., Stastny P., Lapin M., Szalai S., Szentimrey T., Cegnar T., Dolinar M., Gajic-Capka M., Zaninovic K., Majstorovic Z., Nieplova E. (2007): HISTALP – historical instrumental climatological surface time series of the greater Alpine region 1760–2003. International Journal of Climatology 27, 17–46, https://doi.org/10.1002/joc.1377

Begert M, Frei C., Long-term area-mean temperature series for Switzerland – Combining homogenized station data and high resolution grid data (2018), Int. J. Climatol., 38: 2792-2807. https://doi.org/10.1002/joc.5460

Coppola, E. et al., Assessment of the European Climate Projections as Simulated by the Large EURO-CORDEX Regional and Global Climate Model Ensemble (2021), https://doi.org/10.1029/2019JD032356

Gobiet A., Kotlarski S., Future Climate Change in the European Alps. Oxford Research Encyclopedias (2020), https://doi.org/10.1093/acrefore/9780190228620.013.767

Goler, R., Ensemble calculations of "Summer Days" from EURO-CORDEX data for Europe (2020), Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.3631582

Goler, R., Ensemble calculations of "Hot Days" from EURO-CORDEX data for Europe (2020), Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.3631508

Goler, R., Ensemble calculations of "Tropical Nights" from EURO-CORDEX data for Europe (2020), Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.3631622

Goler, R., CLARITY Consortium, D3.3 Science support report (2020), Ref. Ares(2021)1557983 - 01/03/2021, https://www.clarity-h2020.eu/node/182

Jacob D. et al., “EURO-CORDEX: New High-Resolution Climate Change Projections for European Impact Research”, Regional Environmental Change 14, no. 2 (2014): 563–78, https://doi.org/10.1007/s10113-013-0499-2

Kotlarski, S., Gobiet, A., Morin, S. et al. 21st Century alpine climate change. Clim Dyn (2022). https://doi.org/10.1007/s00382-022-06303-3

Kröner, N., Kotlarski, S., Fischer, E. et al. Separating climate change signals into thermodynamic, lapse-rate and circulation effects: theory and application to the European summer climate. Clim Dyn 48, 3425–3440 (2017). https://doi.org/10.1007/s00382-016-3276-3

Vautard, R. et al., Evaluation of the Large EURO-CORDEX Regional Climate Model Ensemble (2021), https://doi.org/10.1029/2019JD032344