Dürren in Kalifornien

Aus Klimawandel
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Dürre im Südwesten der USA 2013/14

1 Aktuelle Dürren

Versteht man als extreme Dürre einen Zustand, bei dem die Bodenfeuchte in dem entsprechenden Jahr auf weniger als 10 % des langjährigen Durchschnitts (z.B. der Jahre 1951-1999) fällt,[1] dann gab es im Südwesten der Vereinigten Staaten in den letzten 100 Jahren mindestens 17 solcher Jahre mit extremen Dürren. Neun davon lagen bereits im 21. Jahrhundert: 2002, 2007, 2008, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015 und 2016. Begleitet waren die Dürren durch sehr geringe Niederschläge.

Die aktuelle Dürre 2012-2016 war eine der extremsten und längsten Dürren der letzten Jahrzehnte, wahrscheinlich sogar die stärkste Dürre im letzten Jahrtausend. Schon die erste Phase der Dürre von 2012 bis 2014 wurde als ein Ereignis bewertet, das nur alle 6 000 bis 10 000 Jahre vorkommt und allenfalls mit der mittelalterlichen Megadürre 979-981 vergleichbar ist. Unter Einbeziehung des folgenden Jahres 2015 ist die Dürre 2012-2015 (die sich zudem noch bis in das Jahr 2016 fortsetzte[2]) absolut einzigartig und lässt sich auf der Grundlage von Paläodaten keiner Wiederkehrperiode mehr zuordnen.[3], [4] So war es zwischen Oktober bis Dezember 2013, zu Beginn des eher niederschlagsreichen Winters, extrem trocken. Vorausgegangen waren aber Niederschlagsdefizite über zwei Jahre. Die Folge waren u.a. zahlreiche Waldbrände.[5] Ende Januar 2014 war dann nahezu ganz Kalifornien von einer extremen Dürre betroffen, die schon seit Monaten anhielt. Die davor liegenden 12 Monate waren die trockensten 12 Monate seit Beginn der Messungen 1885. Von Februar 2013 bis Januar 2014 fiel nur ein Drittel der üblichen Niederschläge. In der Sierra Nevada lag im Winter 2013/14 kaum Schnee.[6]

2 Ursachen

Die unmittelbare Ursache der Dürre war eine Hochdruckzelle über dem Golf von Alaska von November 2013 bis Januar 2014, die gepaart war mit einem ausgedehnten Tief nördlich der Großen Seen, das sehr kalte Luft in den Mittleren Westen und den Nordosten der USA lenkte. Es scheint, dass dieses Zirkulationsmuster von Meeresoberflächentemperaturen im Pazifik angetrieben wird, die einem El Niño um ein Jahr vorauseilen. Historisch gesehen hat sich diese Verknüpfung in den letzten Jahrzehnten verstärkt. Ursache könnte der Antrieb durch die Zunahme von Treibhausgasen in der Atmosphäre sein.[7] Der menschliche Einfluss durch steigende Treibhausgaskonzentration verstärkt die Dürren möglicherwise aber auch in der Dürreregion selbst, indem er die Temperatur und damit die Verdunstung erhöht. So ist die kalifornische Dürre 2012-2014, bei der es sich nach Baumringuntersuchngen offensichtlich um die stärkste Dürre in dem letzten Jahtausend gehandelt hat, nicht durch extrem niedrige Niederschläge verursacht worden. Die Niederschläge waren zwar sehr gering, aber in den letzten Jahrhunderten nicht beispiellos. Entscheidend waren die hohen Temperaturen vor Ort und die dadurch bedingte hohe Verdunstung.[8][4]

Entscheidender Antrieb für die Dürre waren die ungewöhnlich geringen Niederschläge. So fielen in dem an sich niederschlagsreichen Winter von Dezember 2013 bis Februar 2014 nur 50 mm Niederschlag (gegenüber einem Mittelwert von 265 mm im 20. Jahrhundert), die den Winter 2013/14 zum regenärmsten Winter seit 1895 machten. Dadurch kam es zu einer Austrocknung der Vegetation und des Bodens. Hinzu kam eine anhaltende Erwärmung seit den 1970er Jahren. So lagen die Temperaturen in Kalifornien in den Jahren 2014 und 2015 im Sommer um ca. 2 °C über dem Mittel von 1970-2000. Die hohen Temperaturen bewirkten eine stärkere Verdunstung und damit weitere Austrocknung und ließ in den höheren Lagen der Küstenkette und der Sierra Nevada den Schnee, der im Frühjahr und zum Sommeranfang als Wasserspeicher fungiert, zunehmend als Regen fallen.[9] Der Zusammenfall von Trockenheit und hohen Temperaturen, die jene verstärkten, führte in Kalifornien zu Dürren, die als „hot droughts“ („heißen Dürren“) bezeichnet werden, welche in jüngster Zeit immer häufiger vorgekommen sind.[10] Der Temperaturanstieg, die längere Wachstumszeit und der durch die Erwärmung verringerte Schneefall werden allgemein auf den anthropogenen Klimawandel zurückgeführt.[11]

3 Projektionen

Kalifornien war in seiner Geschichte häufig von Dürren betroffen, bis hin zu den Megadürren des Mittelalters. Daher sind die aktuellen Dürren keineswegs ohne Beispiel in den letzten 1000 Jahren. Dennoch können die hydrologischen Veränderungen, d.h. Veränderungen in dem Verhältnis von Niederschlag und Verdunstung, in den letzten 50 Jahren nicht gänzlich durch natürliche Schwankungen erklärt werden, sondern zeigen die Spuren des anthropogenen Klimawandels.[1] Das machen nicht zuletzt Projektionen von Klimamodellen deutlich. Nach Diffenbaugh (2015) wird sich die Häufigkeit des Zusammentreffens von extrem warmen und extrem trockenen Bedingungen in den folgenden Jahrzehnten gegenüber früheren Jahrhunderten mehr als verdoppeln.[4] Eine Auswertung der Ergebnisse von 17 aktuellen Klimamodellen kommt zu dem Ergebnis, dass sowohl bei dem hohen Szenario RCP8.5 wie bei dem gemäßigten Szenario RCP4.5 in der 2. Hälfte des 21. Jahrhunderts die Bodentrockenheit im Südwesten der USA die Verhältnisse der mittelalterlichen Megadürren im Zeitraum 1100-1200 deutlich übertreffen wird. Die Modelle zeigen, dass es sich dabei in erster Linie um eine Reaktion auf die Erwärmung durch mehr Treibhausgase in der Atmosphäre handeln wird, weniger um Veränderungen in der Dynamik von Atmosphäre und Ozean. Der Hauptantrieb der Austrocknung des Bodens ist die verstärkte potentielle Verdunstung durch gestiegene Temperaturen.[12]

Globale Zirkulationsmodelle sagen eine langfristige Abnahme der Wasserverfügbarkeit im Südwesten der USA bis zum Ende des 21. Jahrhunderts vor allem im Frühling voraus. Untersuchungen mit hochauflösenden Regionalmodellen unterstützen das Ergebnis. Im Winter werden die Niederschläge im Südwesten der USA dagegen eher zunehmen. Hintergrund sind Veränderungen der globalen Zirkulationsmuster. Im Winter wird sich nach Modellsimulationen das Alëuten-Tief verstärken, was zu stärkeren Tiefdruckbahnen von Südwesten Richtung kalifornische Küste führt. Im Frühjahr dagegen wird sich in Zukunft das subtropische Hoch als Folge einer Ausdehnung der Hadley-Zelle verstärken und Richtung Westküste der USA ausweiten. Solche Hochdrucklagen führen zu einer Abnahme der Niederschläge und Zunahme der Verdunstung und damit zu mehr Trockenheit im Südwesten der USA.[13]

4 Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 Cayan, D.R., et al. (2010): Future dryness in the southwest US and the hydrology of the early 21st century drought, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 107, 21,271–21,276, doi:10.1073/pnas.0912391107
  2. Wang, S.-Y., Yoon, J., Gillies, R. R. and Hsu, H.-H. (2017): The California Drought: Trends and Impacts, in: Climate Extremes: Patterns and Mechanisms (eds S.-Y. S. Wang, J.-H. Yoon, C. C. Funk and R. R. Gillies), doi: 10.1002/9781119068020.ch13
  3. Robeson, S. M. (2015): Revisiting the recent California drought as an extreme value, Geophys. Res. Lett., 42, 6771–6779, doi:10.1002/2015GL064593
  4. 4,0 4,1 4,2 Diffenbaugh, N.S., D.L. Swain, and D. Touma (2015): Anthropogenic warming has increased drought risk in California, PNAS Early Edition, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1422385112
  5. NASA Earth Observatory: January precipitation deficits keep California drought outlook grim
  6. NASA Earth Observatory: Drought Stressing California’s Plantscape
  7. Wang, S.-Y. , L. Hipps, R.R. Gillies, and J.-H. Yoon (2014): Probable causes of the abnormal ridge accompanying the 2013–2014 California drought: ENSO precursor and anthropogenic warming footprint, Geophysical Research Letters 41, doi: 10.1002/2014GL059748
  8. Griffin, D., and K.J. Anchukaitis (2014): How unusual is the 2012-2014 California drought?, Geophysical Research Letters, doi: 10.1002/2014GL062433
  9. Westerling, A.L. (2016): Increasing western US forest wildfire activity: sensitivity to changes in the timing of spring. Phil. Trans. R. Soc. B 371: 20150178. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2015.0178
  10. Swain, D. L. (2015): A tale of two California droughts: Lessons amidst record warmth and dryness in a region of complex physical and human geography, Geophys. Res. Lett., 42, 9999–10,003, doi:10.1002/2015GL066628
  11. Abatzoglou, J.T., and A.P. Williams (2016): Impact of anthropogenic climate change on wildfire across western US forests, PNAS 113, 111770-11775, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1607171113
  12. Cook, B.I., T.R. Ault, J.E. Smerdon (2015): Unprecedented 21st century drought risk in the American Southwest and Central Plains. Science Advances 1, e1400082
  13. Gao, Y., L. R. Leung, J. Lu, Y. Liu, M. Huang, and Y. Qian (2014): Robust spring drying in the southwestern U.S. and seasonal migration of wet/dry patterns in a warmer climate, Geophys. Res. Lett., 41, doi:10.1002/2014GL059562


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6 Schülerarbeiten zum Thema

Schülerarbeiten zum Thema des Artikels aus dem Schulprojekt Klimawandel:

  • Wasserknappheit in Kalifornien Inwiefern beeinflusst der Klimawandel die Dürre in Kalifornien und welche Folgen resultieren daraus? (Cesar Klein Schule, Ratekau)


7 Lizenzhinweis

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