Starkniederschläge und Hochwasser: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 15. Dezember 2024, 09:52 Uhr

Starkniederschläge und Hochwasser gehören mit Dürren, Hitzewellen, Tropischen Wirbelstürmen und Außertropischen Stürmen zu den Wetterextremen, die möglicherweise durch den Klimawandel verstärkt oder häufiger auftreten werden.

Hochwasserereignisse

Bilder von Hochwasserkatastrophen haben in letzter Zeit immer wieder für Betroffenheit gesorgt und sind in den Medien häufig mit dem Klimawandel in Verbindung gesetzt worden. In Deutschland ist noch die Jahrhundertflut (manche sprachen auch von einer „Jahrtausendflut“) an Donau, Moldau und Elbe im Jahre 2002 mit 37 Todesopfern und ca. 15 Milliarden Euro an ökonomischen Verlusten gut in Erinnerung. 11 Jahre später, im Juni 2013, kämpfen Süd- und Ostdeutschland schon wieder mit der nächsten Jahrhundertflut. Hauptursache sind 'Jahrhundertniederschläge', wie der Deutsche Wetterdienst feststellt.^[1] In Sachsen fielen stellenweise über 200, in Bayern über 400 l/m² in 90 Stunden (normal sind in Deutschland ca. 700 l/m² in einem Jahr). In beiden Fällen handelt es sich um Sommer-Hochwasser, die in den letzten Jahren häufiger aufgetreten sind, so im Juli 1997 an der Oder, im Mai 1999 an der Donau, im August 2005 wiederum an der Donau und im Mai 2010 an Oder und Weichsel. Auch in anderen Ländern Europas ereigneten sich starke Überschwemmungen mit Todesopfern und hohen Sachschäden, so in Südosteuropa 2014 mit 86 Toten und in Spanien, Frankreich und Italien 2018 mit mindestens 31 Opfern.^[2] Das in Deutschland in jüngerer Zeit stärkste Hochwasser mit den verheerendsten Folgen ereignete sich im Juli 2021 in der Eifel und im angrenzenden Rheinischen Schiefergebrge. Hier fielen in 15 Stunden an verschiedenen Wetterstationen im Mittel rund 150 mm Niederschlag, und die Anzahl der Todesopfer belief sich auf mindestens 170 (vgl. Hochwasser im Juli 2021).

Weltweit gab es in den vergangenen Jahren und Jahrzehnten allerdings wesentlich folgenreichere Überschwemmungen, so z.B. das gewaltige Hochwasser 1998 am chinesischen Yangtse mit über 3000 Toten, 14 Millionen Obdachlosen und Sachschäden von 36 Milliarden US$ oder die katastrophalen Monsunfluten im selben Jahr in Bangladesch und Indien mit ebenfalls ca. 3000 Todesopfern. Im Sommer 2010 hat das Hochwasser in Pakistan, das schätzungsweise 20 % des Landes unter Wasser setzte, fast 2000 Tote verursacht, insgesamt waren 20 Millionen Menschen davon betroffen, und der Schaden wird auf 40 Milliarden US$ geschätzt.^[3] 1200 Tote forderte das Hochwasser im August 2017 in Indien, Nepal und Bangladesch. Die Ursache waren starke Niederschläge, die sich stellenweise auf fast 1500 mm an vier Tagen (9.-12. August) beliefen.^[4] Starke Überschwemmungen waren auch mit dem Auftreten von Tropischen Wirbelstürmen verbunden. So verursachte der Hurrikan Harvey Ende August/Anfang Septenber 2017 in wenigen Tagen über 1000 mm Niederschlag über der texanischen Küstenstadt Houston.^[4]

Definition von Starkniederschlag

Im Allgemeinen kann Starkniederschlag als selten auftretender Niederschlag mit zerstörerischer Wirkung (z.B. Überflutungen) bezeichnet werden. Es gibt jedoch feste Definitionen hierfür. Diese sind abhängig von der jeweiligen Fragestellung. Bei der Wettervorhersage hat zum Beispiel der Deutsche Wetterdienst (DWD) die Warnkriterien für Starkniederschlag auf Niederschlag von 25 mm in einer Stunde und 35 mm in 6 Stunden festgelegt.^[5] In der Klimaforschung wird hingegen meist der Tagesniederschlag betrachtet. Hier werden dann wieder Schwellenwerte definiert, bei deren Überschreitung man von Starkniederschlag spricht. Für die Festlegung dieser Schwellenwerte gibt es unterschiedliche Ansätze. Einige Wissenschaftler definieren einen festen Schwellenwert (z.B. 30 mm, 50,8 mm oder 101,6 mm pro Tag)^[6], welcher mehr oder weniger willkürlich festgelegt wird. Andere nehmen die größten 5% der Tagesniederschläge einer Periode (z.B. 30 Jahre). Eine ähnliche Definition ist die der Wiederkehrrate. Hierbei richtet sich der Schwellenwert nach einer Tagesniederschlagsmenge, welche nur in bestimmten Abständen verzeichnet wird, z.B. einmal in 5 Jahren. Alle vorher genannten Definitionen basieren nur auf den gemessenen Daten. Es gibt aber auch statistische Ansätze, bei der zuerst die statistische Verteilungsfunktion des Niederschlags bestimmt wird und dann die größten 5% dieser Verteilungsfunktion als Starkniederschlag definiert werden.

Globale Trends

In den letzten drei Jahrzehnten gab es weltweit 4311 Hochwasserereignisse (HWE) bzw. 293 HWE pro Jahr. Davon kam es zu 2020 (137/Jahr) Ereignissen allein in den Tropen und 1077 (88/Jahr) in den mittleren Breiten der Nordhalbkugel. Sowohl global wie in den Tropen, Subtropen und den mittleren Breiten hat die Anzahl der Hochwasserereignisse 1985-2015 zugenommen. Um 1990 gab es global etwa 100 Hochwasserereignisse jährlich, zu Beginn der 2000er Jahren nahezu doppelt so viele. Allerdings ging die Anzahl danach auf nahezu 100 Ereignisse pro Jahr bis 2015 wieder deutlich zurück. Dafür erhöhte sich jedoch die Länge der Ereignisse und die Anzahl der langen Flutereignisse. Lag die mittlere Dauer weltweit im Jahr 1985 bei 4 Tagen, waren es 2015 10 Tage. Und die extrem lang andauernden Flutereignisse wurden ebenfalls immer länger. Dauerten die 10 % längsten Hochwasserereignisse in den 1980er und 1990er Jahren etwa 20 Tage, waren es in den 2010er Jahren 30 Tage. Lang anhaltende Hochwasserereignisse mit einer Dauer von über 20 Tagen ereigneten sich vor allem in den Tropen immer häufiger. Die Staaten, die von Hochwasserereignisse am meisten betroffen waren, sind die USA (388 Ereignisse im Zeitraum 1985-2015), China (344), Indien (226), Indonesien (190) und die Philippinen (181). Frankreich war mit 40 Ereignissen das am stärksten betroffene europäische Land.^[7]

Hochwasser werden von vielen Faktoren, hydrologischen, klimatischen und menschlichen Aktivitäten beeinflusst. Zusätzlich zur Menge und Stärke von Niederschlägen spielen die vorhandene Bodenfeuchtigkeit sowie die Vegetationsbedeckung eine wichtige Rolle, die den Niederschlag aufnehmen oder direkt abließen lassen können. In kalten Regionen kann die Schneeschmelze in Kombination mit Starkregen Überschwemmungen verstärken. Auch die Landnutzung, Flussregulierungen und Bodenversieglung durch den Menschen können erheblich zur Entstehung von Hochwasserereignissen beitragen. Entscheidend sind jedoch die Niederschläge, deren Intensität sich in jüngster Zeit deutlich verstärkt hat, und zwar auch in solchen Gebieten, in denen die mittleren Niederschläge abnehmen. Global hat seit Mitte des 20. Jahrhunderts der jährliche Maximalniederschlag an einem Tag sowohl in humiden wie ariden Regionen deutlich zugenommen. Besonders in Europa, Nordamerika und Asien sind Starkniederschläge deutlich mehr geworden.^[8] Auch die Wahrscheinlichkeit von sehr extremen Niederschlägen mit mehr als 50 mm/Tag ist zwischen 1961 bis 2018 größer geworden, wobei vor allem eine zunehmende Intensität der Niederschläge die Ursache ist.^[9] Das zeigt sich auch darin, dass der Anteil von Starkregen am gesamten Niederschlag seit den 1970er Jahren global um 1-2% gestiegen ist.^[8]

Ursachen

Durch die zunehmende Konzentration von Treibhausgasen wird die Atmosphäre erwärmt. Dadurch erhöhen sich die Verdunstung und die atmosphärische Wasserdampfkapazität. Die Folgen sind einerseits Dürren und andererseits mehr Wasserdampf in der Atmosphäre und stärkere Niederschläge.

Veränderung des Wasserkreislaufs

Einige Beispiele der jüngsten Zeit wie die Winterhochwasser in Süddeutschland oder die Sommerfluten in Mitteleuropa legen die Annahme nahe, dass es in einem wärmeren Klima zu stärkeren Niederschlägen und Hochwasserereignissen kommen kann. Rein physikalische Überlegungen sprechen dafür, dass bei einer globalen Erwärmung in einigen Gebieten die Niederschläge und vor allem die Starkniederschläge zunehmen werden, in anderen allerdings Trockenheit und Dürren. Höhere Lufttemperaturen haben zwei entscheidende Folgen:

eine Verstärkung der Verdunstung und
eine Erhöhung der Wasserdampfkapazität der Atmosphäre.

Die Zunahme der atmosphärischen Wasserdampfkapazität von 7 % pro Grad Celsius und die höhere Verdunstung erhöhen den absoluten Wasserdampfgehalt der Luft. Die relative Feuchtigkeit verändert sich dagegen nur geringfügig. Dadurch ändert sich in einem wärmeren Klima die Niederschlagshäufigkeit nur wenig. Pro Niederschlagsereignis steht aber mehr Wasserdampf zur Verfügung, und deshalb kommt es zu häufigeren Extremereignissen mit größeren Niederschlagsmengen. Allgemein sollte es in vielen Regionen durch die globale Erwärmung eine Abnahme von leichten und moderaten Regenfällen geben und/oder eine Abnahme in der Häufigkeit von Niederschlagsereignissen, aber häufigere und intensivere Starkregen.

Regen oder Schnee

Relativer Trend der mittleren Anzahl der Tage mit einer Schneedecke (Schneedeckendauer) in Baden-Württemberg und Bayern, 1951/52 bis 1995/96

Wo die höhere Verdunstung nicht durch mehr Niederschläge ersetzt wird, kommt es zu erhöhter Trockenheit. In bestimmten Regionen spielt auch die Art der Niederschläge eine Rolle. In den Gebirgen der mittleren Breiten bilden die winterlichen Schneemassen eine Wasserreserve im Frühjahr und Sommer, wenn der Schnee schmilzt. Eine Erwärmung verursacht eine kürzere Schneesaison. Es fällt mehr Niederschlag in Form von Regen als in Form von Schnee, und der Schnee schmilzt früher. Im Frühjahr und Sommer steht weniger Bodenfeuchtigkeit zur Verfügung, was Trockenheit zur Folge haben kann. Dem wirkt allerdings entgegen, dass zumindest in den mittleren Breiten die Wolkenbedeckung zunimmt, wodurch die Verdunstung verringert werden kann.

Schneedecken regulieren die Grundwasserneubildung und den Abfluss. Bei einer lange liegenden Schneedecke und allmählichen Tauvorgängen versickert ein größerer Teil der Niederschläge, während der andere langsam abfließt. Damit kommt es selten zu Hochwasserereignissen in den Wintermonaten und eher zu gemäßigten Hochwassern im Frühjahr während der Schneeschmelze. In den letzten Jahrzehnten ist diese Situation etwa in Süddeutschland jedoch immer seltener geworden. Die Schneedeckendauer in Baden-Württemberg und Bayern ging fast flächendeckend deutlich zurück, in den tiefer liegenden Gebieten (< 300 m ü. NN) um 30 bis 40% und mehr, was etwa 25 Tagen entspricht. In den mittleren Höhenlagen verringert sich der Rückgang um 10 bis 20%, in den höher gelegenen Gebieten (> 800 m ü.NN) um weniger als 10%, bzw. es kam hier aufgrund des stärkeren Schneefalls auch zu leichten Zunahmen. Die Folge ist ein sofortiges Abfließen der reichlicher fallenden Regen-Niederschläge mit Hochwassergefahren schon im Winter.

Wasserdampftransport und Zirkulationssysteme

Ob es in einem bestimmten Gebiet viel, wenig oder gar nicht regnet, hängt nur zu einem geringen Teil von Temperatur und Verdunstung in diesem Gebiet ab. Die Wassermenge bestimmter Niederschlagsereignisse stammt im globalen Mittel zu ca. 90% aus Wasserdampf, der aus mehr oder weniger größerer Entfernung herantransportiert wurde.^[10] So kommt etwa der Wasserdampf, der in einer außertropischen Zyklone in einem Radius von 800 km fällt, aus Entfernungen von bis zu 3200 km. Der Anteil des herantransportierten Wasserdampfes an dem gesamten Wasserdampf, der sich über einem bestimmten Gebiet in Niederschlag umwandelt, ist über dem Land höher als über den Ozeanen und im Winter höher als im Sommer. Für den Wasserdampftransport sind atmosphärische Zirkulationssysteme von entscheidender Bedeutung, z.B. die tropischen Monsune und subtropischen Passate in den niederen Breiten und in den mittleren und höheren Breiten die durch den Jetstream gesteuerten Zugbahnen der Tiefdruckgebiete.

In Nord- und Westeuropa sind es die nordatlantischen Tiefdrucksysteme, die, wie oben gezeigt, vor allem im Winter den Niederschlag regulieren und selbst wiederum von der Nordatlantischen Oszillation (NAO) beeinflusst werden. Der NAO-Index hat in den 1980er und 1990er Jahren eine Tendenz zu auffällig hohen Werte gezeigt, die seit Mitte der 1990er Jahren jedoch wieder zurückgehen. Ein stärkerer NAO-Index ist in der Regel im nördlichen Europa mit mehr Niederschlägen und im südlichen Europa mit geringeren Niederschlägen verbunden. Die in jüngster Zeit beobachtete Zunahme zyklonaler Großwetterlagen, die im wesentlichen durch eine Verstärkung des NAO-Index hervorgerufen wurde, lässt einen Zusammenhang mit der globalen Erwärmung als möglich erscheinen, kann aber auch durch eine natürliche Dekaden-Schwankung der NAO verursacht sein.

Ähnlich liegt der Fall bei einer anderen einflussreichen Klimavariabilität, bei dem El-Niño-Phänomen, das für Extremniederschläge mit der Gefahr von Hochwasser an der südamerikanischen Westküste, in Ostafrika, im Südwesten der USA und extreme Trockenheit mit der Gefahr von Dürren in Indonesien, Australien, Südafrika und Nordost-Brasilien verantwortlich ist. Auch die Stärke von El-Niño-Ereignissen hat in den letzten Jahrzehnten zugenommen, bis hin zu dem "Jahrhundert"-El-Niño von 1997/98. Auch hier wird ein Zusammenhang mit der globalen Erwärmung angenommen und wird von manchen Forschern eine Zunahme von starken El-Niño-Ereignissen für die Zukunft erwartet. Andere bezweifeln jedoch auch eine Verbindung zwischen El Niño und dem anthropogenen Treibhauseffekt.

Zumindest ist die beobachtete Zunahme von Niederschlagsextremen nicht inkonsistent zu den erwarteten Veränderungen durch den anthropogenen Antrieb. Die Frage nach den definitiven Ursachen bleibt aber, wenn es um Festlegungen für ganz bestimmte regionale Ereignisse geht, unbeantwortet. Eine Untersuchung über die Häufigkeit von Extremereignissen in den USA seit dem Ende des 19. Jahrhunderts, die erstmals digitalisierte Daten von 1895-2000 von 1076 Stationen auswerten konnte, zeigt, dass die natürlichen Schwankungen auch auf Zeitskalen von Dekaden relativ groß sind und als mögliche Ursache oder eine der Ursachen auch für den Anstieg von Extremniederschlägen Ende des 20. Jahrhunderts nicht außer Acht gelassen werden können.^[11]

Zunahme von Extremniederschlägen

Ein Argument für den Einfluss des Klimawandels ist die Zunahme von starken Niederschlägen über die letzten Jahrzehnte.^[12] So haben extreme Niederschläge global und in den Tropen sowie in den Außertropen und Subtropen der Nordhalbkugel nach Modellsimulationen deutlich zugenommen. Lediglich die Subtropen der Südhemisphäre zeigen keinen signifikanten Trend. Besonders gilt das für die Zeit zwischen zwischen 1980 und 2010 für Rekordniederschläge, die dadurch definiert sind, dass sie alle früheren Niederschläge übertroffen haben. Ohne den Klimawandel hätte es 1980-2010 12 % weniger solcher Rekordniederschläge gegeben. Dabei gibt es jedoch große regionale und jahreszeitliche Unterschiede. Für SO-Asien wurde im Sommer eine Steigerung von 80 % simuliert, für Australien im Winter eine Abnahme von 24 %. Neben der Erhöhung des Wasserdampfgehalts der Atmosphäre durch die globale Erwärmung, gibt es auch andere Einflussfaktoren. So spielt für die an den tropischen Pazifik grenzenden Regionen der ENSO-Zyklus eine wichtige Rolle. Insgesamt lässt sich die Zunahme der extremen Niederschläge allein durch natürliche Schwankungen jedoch nicht erklären und ist nach Lehmann et al. (2015)^[12] konsistent mit der globalen Temperaturzunahme.

Projektionen für das 21. Jahrhundert

Starkniederschläge und Hochwasserereignisse

Nach Modellsimulationen wird es Starkregenereignisse auch zukünftig häufiger geben, und sie werden stärker ausfallen. Extreme Niederschläge werden nahezu auf allen Landregionen zunehmen, mit Ausnahme Südeuropas und des Mittelmeerraumes sowie über subtropischen Ozeanregionen. Auch eine geringe globale Temperaturerhöhung von nur 0,5 °C wird sich nach manchen Modellberechnungen in einer deutlichen Zunahme extremer Niederschlagsereignisse auswirken. Grob gesehen nehmen die Starkniederschläge über alle Szenarien und Modelle gemittelt bei einer globalen Erwärmung um 1 °C um 7% zu.^[8]

Starkregen können Flusshochwasser hervorrufen, was aber nicht zwangsläufig so sein muss. Hochwasser werden von vielen Faktoren, hydrologischen, klimatischen und menschlichen Aktivitäten und teilweise außerdem von deren Wechselwirkungen beeinflusst. Zusätzlich zur Menge und Stärke von Niederschlägen spielen die vorhandene Bodenfeuchtigkeit sowie die Vegetationsbedeckung eine wesentliche Rolle, die den Niederschlag aufnehmen oder direkt abließen lassen können. In kalten Regionen kann die Schneeschmelze in Kombination mit Starkregen Überschwemmungen verstärken. Auch die Landnutzung, Flussregulierungen und Bodenversieglung durch den Menschen können erheblich zur Entstehung von Hochwasserereignissen beitragen.^[13]

Die zahlreichen Einflussfaktoren auf Hochwasserereignisse machen es schwierig, künftige Entwicklungen vorherzusagen. Ein größerer Anteil der globalen Landfläche wird bis 2100 nach Modellsimulationen jedoch eher eine Zunahme von Hochwasserereignissen erfahren als das Gegenteil. Dazu gehören z.B. Südostasien, Indien, das tropische Afrika und Nordamerika in den hohen Breiten.^[13] Auch Europa wird weitgehend zu den Regionen gehören, in denen das Hochwasserrisiko zunehmen wird. Das gilt besonders für Mittel- und Westeuropa mit einer Zunahme von 18% bis zum Ende des Jahrhunderts bei einem hohen Klimaszenario. In Nord-, Ost- und Südeuropa wird es zu einer Abnahme kommen.^[14]

Soziale und ökonomische Folgen

Weltweit leben mindestens 1 Mrd. Menschen in Überschwemmungsgebieten. 1976-2005 waren jährlich 54 Mio. Menschen durch Überschwemmungen betroffen, die Zerstörungen von 58 Mrd. EUR bewirkten. Mit großem Abstand sind Asien und Afrika die am stärksten von Hochwasserextremen tangierten Kontinenten. In ihnen lebten 95 % der betroffenen Bevölkerung und befanden sich 73 % der zerstörten Werte.^[15]

Bei einer globalen Erwärmung um 3 °C könnte die Zahl der durch Hochwasser betroffenen Menschen um 113-241 Mio. zunehmen. Der stärkste relative Anstieg wird in Asien und Teilen von Afrika, Südamerika und Westeuropa erwartet. In Indien, Bangladesch, Niger, Ägypten, Irland und Großbritannien könnte sich die betroffene Bevölkerung sogar mehr als verdreifachen. In absoluten Zahlen gerechnet sind die Werte in Europa, aber auch in Nord-und Südamerika allerdings verhältnismäßig gering. Hier stehen Südasien mit über 130 Mio. künftig betroffenen Menschen, Afrika südlich der Sahara (120 Mio.) und China (80 Mio.) an der Spitze. Durch abnehmende Niederschläge wird die Anzahl der Menschen, die unter Überschwemmungen leiden werden, im Mittleren Osten, Osteuropa und Nordafrika dagegen zurückgehen.^[16]

Die ökonomischen Verluste durch Hochwasser belaufen sich nach Dottori et al. (2018) gegenwärtig auf 110 Mrd. EUR jährlich, woran China (42 %) und Europa (22 %) die größten Anteile haben. Eine globale Erwärmung um 3 °C wird nach Modellberechnungen eine Zunahme dieser Verluste auf 1250 Mrd. EUR bzw. um mehr als das Zehnfache bewirken. Die Hochwasserschäden in Asien werden dabei um über 70 % zunehmen.^[16]

Einzelnachweise

↑ DWD (2013): Juni-Hochwasser im Süden und Osten Deutschlands
↑ Wikipedia (2018): List of floods in Europe
↑ Webster, P.J., et al. (2011): Were the 2010 Pakistan floods predictable?, Geophysical Research Letters 38, doi:10.1029/2010GL046346
↑ ^4,0 ^4,1 World Meteorological Organization (2018): WMO Statement on the State of the Global Climate in 2017
↑ Deutscher Wetterdienst: Warnkriterien für Unwetterwarnungen des DWD
↑ Groisman, P.Y., T.R. Karl, D.R. Easterling, R.W. Knight, P.F. Jamason, K.J. Hennessy, R. Suppiah, C.M. Page, J. Wibig, K. Fortuniak, V.N. Razuvaev, A. Douglas, E. Føtland and P.-M. Zhai (1999): Changes in the probability of heavy precipitation: Important indicators of climate change, Climate Change 42: 243-283
↑ Najibi, N. and Devineni, N. (2018): Recent trends in the frequency and duration of global floods, Earth System Dynamics., 9, 757-783
↑ ^8,0 ^8,1 ^8,2 IPCC AR6, WGI (2021): Weather and Climate Extreme Events in a Changing Climate. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. 11.4
↑ Benestad, R. E., K.M. Parding, H.B. Erlandsen, and A. Mezghani (2019): A simple equation to study changes in rainfall statistics. Environ. Res. Lett. 14, 84017
↑ Trenberth, K.E., A. Dai, R.M. Rasmussen and D.B. Parsons (2003): The Changing Character of Precipitation, Bulletin of the American Meteorological Society 84, 1205-1217
↑ Kunkel, K.E. (2003): North American Trends in Extreme Precipitation, Natural Hazards 29, 291-305
↑ ^12,0 ^12,1 Lehmann, J., Coumou, D., and Frieler, K. (2015): Increased record breaking precipitation events under global warming, Climatic Change, 132, 501–515
↑ ^13,0 ^13,1 IPCC AR6, WGI (2021): Weather and Climate Extreme Events in a Changing Climate. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. 11.5
↑ IPCC AR6, WGI, Ch. 12 (2021): Weather and Climate Extreme Events in a Changing Climate. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. 12.5
↑ Alfieri, L., B. Bisselink, F. Dottori, G. Naumann, A. de Roo, P. Salamon, K. Wyser, and L. Feyen (2017): Global projections of river flood risk in a warmer world, Earth’s Future 5, 171–182, doi:10.1002/2016EF000485.
↑ ^16,0 ^16,1 Dottori, F., et al. (2018): Increased human and economic losses from river flooding with anthropogenic warming, Nature Climate Change 8, 781-788, https://doi.org/10.1038/s41558-018-0257-z

Literatur

D. Kasang (2011): Veränderung regionaler Niederschlagsextreme, in Lozan, J.L., H. Graßl, P. Hupfer, L. Menzel, C.-D. Schönwiese: Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 351-357 (Neuauflage 2011)
Jacob, D. & S. Hagemann (2005): Verstärkung und Schwächung des regionalen Wasserkreislaufs - wichtiges Kennzeichen des Klimawandels, in Lozan, J.L., H. Graßl, P. Hupfer, L. Menzel, C.-D. Schönwiese: Warnsignal Klima: Genug Wasser für alle? Wissenschaftliche Fakten, Hamburg, 167-170
Trenberth, K.E., A. Dai, R.M. Rasmussen and D.B. Parsons (2003): The Changing Character of Precipitation, Bulletin of the American Meteorological Society 84, 1205-1217

Weblinks

Starkniederschläge in Sachsen im August 2002 DWD-Artikel von 2007
Rudolf, B. & H. Matthäus (2006): Frühjahrshochwasser der Elbe 2006 aus hydrometeorologischer Sicht DWD-Artikel
Deutscher Wetterdienst (2010): Hochwasser im östlichen Mitteleuropa im Mai 2010
B. Rudolf und J. Rapp (2002): Die Jahrhundertflut der Elbe im August 2002 DWD-Artikel
B. Rudolf und J. Rapp (2002): Das Jahrhunderthochwasser der Elbe: Synoptische Wetterentwicklung und klimatologische Aspekte aus Klimastatusbericht des DWD 2002
J. Grieser, C. Beck: Extremniederschläge in Deutschland - Zufall oder Zeichen? aus Klimastatusbericht des DWD 2002
KLIWA-Heft 12 Sonnenscheindauer und Globalstrahlung sowie von Verdunstung und klimatischer Wasserbilanz in Baden Württemberg und Bayern
KLIWA-Heft 8 Langzeitverhalten der Starkniederschläge in Baden-Württemberg und Bayern

Klimadaten zum Thema

Klimadaten zum Thema selbst auswerten? Hier können Sie aus Daten zum Klimawandel eigene Karten zur künftigen Klimaentwicklung erzeugen.

Hier finden Sie eine Anleitung zur Visualisierung der Daten.

Schülerarbeiten zum Thema

Schülerarbeiten zum Thema des Artikels aus dem Schulprojekt Klimawandel:

Alle Jahre eine Jahrhundertflut? Muss man in Zukunft mit vermehrten Hochwasserereignissen an der Elbe rechnen? Und in welcher Weise nimmt der Klimawandel Einfluss darauf? (Stadtteilschule Walddörfer, Hamburg)

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[1] DWD (2013): Juni-Hochwasser im Süden und Osten Deutschlands

[2] Wikipedia (2018): List of floods in Europe

[3] Webster, P.J., et al. (2011): Were the 2010 Pakistan floods predictable?, Geophysical Research Letters 38, doi:10.1029/2010GL046346

[WMO_2018-4] 4,0 ^4,1 World Meteorological Organization (2018): WMO Statement on the State of the Global Climate in 2017

[5] Deutscher Wetterdienst: Warnkriterien für Unwetterwarnungen des DWD

[6] Groisman, P.Y., T.R. Karl, D.R. Easterling, R.W. Knight, P.F. Jamason, K.J. Hennessy, R. Suppiah, C.M. Page, J. Wibig, K. Fortuniak, V.N. Razuvaev, A. Douglas, E. Føtland and P.-M. Zhai (1999): Changes in the probability of heavy precipitation: Important indicators of climate change, Climate Change 42: 243-283

[Najibi_2018-7] Najibi, N. and Devineni, N. (2018): Recent trends in the frequency and duration of global floods, Earth System Dynamics., 9, 757-783

[IPCC_AR6_2021,_11.4-8] 8,0 ^8,1 ^8,2 IPCC AR6, WGI (2021): Weather and Climate Extreme Events in a Changing Climate. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. 11.4

[Benestad_2019-9] Benestad, R. E., K.M. Parding, H.B. Erlandsen, and A. Mezghani (2019): A simple equation to study changes in rainfall statistics. Environ. Res. Lett. 14, 84017

[10] Trenberth, K.E., A. Dai, R.M. Rasmussen and D.B. Parsons (2003): The Changing Character of Precipitation, Bulletin of the American Meteorological Society 84, 1205-1217

[11] Kunkel, K.E. (2003): North American Trends in Extreme Precipitation, Natural Hazards 29, 291-305

[Lehmann_2015-12] 12,0 ^12,1 Lehmann, J., Coumou, D., and Frieler, K. (2015): Increased record breaking precipitation events under global warming, Climatic Change, 132, 501–515

[IPCC_AR6_2021,_11.5-13] 13,0 ^13,1 IPCC AR6, WGI (2021): Weather and Climate Extreme Events in a Changing Climate. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. 11.5

[IPCC_AR6_2021,_12.5-14] IPCC AR6, WGI, Ch. 12 (2021): Weather and Climate Extreme Events in a Changing Climate. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. 12.5

[Alfieri_2017-15] Alfieri, L., B. Bisselink, F. Dottori, G. Naumann, A. de Roo, P. Salamon, K. Wyser, and L. Feyen (2017): Global projections of river flood risk in a warmer world, Earth’s Future 5, 171–182, doi:10.1002/2016EF000485.

[Dottori_2018-16] 16,0 ^16,1 Dottori, F., et al. (2018): Increased human and economic losses from river flooding with anthropogenic warming, Nature Climate Change 8, 781-788, https://doi.org/10.1038/s41558-018-0257-z

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 == Hochwasserereignisse ==
-Bilder von Hochwasserkatastrophen haben in letzter Zeit immer wieder für Betroffenheit gesorgt und sind in den Medien häufig mit dem Klimawandel in Verbindung gesetzt worden. In Deutschland ist noch die Jahrhundertflut (manche sprachen auch von einer „Jahrtausendflut“) an Donau, Moldau und Elbe im Jahre 2002 mit 37 Todesopfern und ca. 15 Milliarden Euro an ökonomischen Verlusten gut in Erinnerung. 11 Jahre später, im Juni 2013, kämpfen Süd- und Ostdeutschland schon wieder mit der nächsten Jahrhundertflut. Hauptursache sind 'Jahrhundertniederschläge', wie der Deutsche Wetterdienst feststellt.<ref>DWD (2013): [https://www.dwd.de/DE/presse/pressemitteilungen/DE/2013/20130606_HochwasserJuni.html Juni-Hochwasser im Süden und Osten Deutschlands]</ref> In Sachsen fielen stellenweise über 200, in Bayern über 400  l/m<sup>2</sup> in 90 Stunden (normal sind in Deutschland ca. 700 l/m<sup>2</sup> in einem Jahr). In beiden Fällen handelt es sich um Sommer-Hochwasser, die in den letzten Jahren häufiger aufgetreten sind, so im Juli 1997 an der Oder, im Mai 1999 an der Donau, im August 2005 wiederum an der Donau und im Mai 2010 an Oder und Weichsel. Auch in anderen Ländern Europas ereigneten sich starke Überschwemmungen mit Todesopfern und hohen Sachschäden, so in Südosteuropa 2014 mit 86 Toten und in Spanien, Frankreich und Italien 2018 mit mindestens 31 Opfern.<ref>Wikipedia (2018): [https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_floods_in_Europe List of floods in Europe]</ref>
+Bilder von Hochwasserkatastrophen haben in letzter Zeit immer wieder für Betroffenheit gesorgt und sind in den Medien häufig mit dem Klimawandel in Verbindung gesetzt worden. In Deutschland ist noch die Jahrhundertflut (manche sprachen auch von einer „Jahrtausendflut“) an Donau, Moldau und Elbe im Jahre 2002 mit 37 Todesopfern und ca. 15 Milliarden Euro an ökonomischen Verlusten gut in Erinnerung. 11 Jahre später, im Juni 2013, kämpfen Süd- und Ostdeutschland schon wieder mit der nächsten Jahrhundertflut. Hauptursache sind 'Jahrhundertniederschläge', wie der Deutsche Wetterdienst feststellt.<ref>DWD (2013): [https://www.dwd.de/DE/presse/pressemitteilungen/DE/2013/20130606_HochwasserJuni.html Juni-Hochwasser im Süden und Osten Deutschlands]</ref> In Sachsen fielen stellenweise über 200, in Bayern über 400  l/m<sup>2</sup> in 90 Stunden (normal sind in Deutschland ca. 700 l/m<sup>2</sup> in einem Jahr). In beiden Fällen handelt es sich um Sommer-Hochwasser, die in den letzten Jahren häufiger aufgetreten sind, so im Juli 1997 an der Oder, im Mai 1999 an der Donau, im August 2005 wiederum an der Donau und im Mai 2010 an Oder und Weichsel. Auch in anderen Ländern Europas ereigneten sich starke Überschwemmungen mit Todesopfern und hohen Sachschäden, so in Südosteuropa 2014 mit 86 Toten und in Spanien, Frankreich und Italien 2018 mit mindestens 31 Opfern.<ref>Wikipedia (2018): [https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_floods_in_Europe List of floods in Europe]</ref> Das in Deutschland in jüngerer Zeit stärkste Hochwasser mit den verheerendsten Folgen ereignete sich im Juli 2021 in der Eifel und im angrenzenden Rheinischen Schiefergebrge. Hier fielen in 15 Stunden an verschiedenen Wetterstationen im Mittel rund 150 mm Niederschlag, und die Anzahl der Todesopfer belief sich auf mindestens 170 (vgl. [[Starkregen_und_Hochwasser_in_Deutschland#Das_Hochwasser_im_Juli_2021|Hochwasser im Juli 2021]]).
-Weltweit gab es in den vergangenen Jahren und Jahrzehnten allerdings wesentlich verheerendere Überschwemmungen, so z.B. das gewaltige Hochwasser 1998 am chinesischen Yangtse mit über 3000 Toten, 14 Millionen Obdachlosen und Sachschäden von 36 Milliarden US$ oder die katastrophalen Monsunfluten im selben Jahr in Bangladesch und Indien mit ebenfalls ca. 3000 Todesopfern. Im Sommer 2010 hat das [[Starkregen Südasien|Hochwasser in Pakistan]], das schätzungsweise 20 % des Landes unter Wasser setzte, fast 2000 Tote verursacht, insgesamt waren 20 Millionen Menschen davon betroffen, und der Schaden wird auf 40 Milliarden US$ geschätzt.<ref>Webster, P.J., et al. (2011): Were the 2010 Pakistan floods predictable?, Geophysical Research Letters 38, doi:10.1029/2010GL046346</ref> 1200 Tote forderte das Hochwasser im August 2017 in Indien, Nepal und Bangladesch. Die Ursache waren starke Niederschläge, die sich stellenweise auf fast 1500 mm an vier Tagen (9.-12. August) beliefen.<ref name="WMO 2018">World Meteorological Organization (2018): [https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=20220#.W9yys-KNyUl WMO Statement on the State of the Global Climate in 2017]</ref> Starke Überschwemmungen waren auch mit dem Auftreten von Tropischen Wirbelstürmen verbunden. So verursachte der Hurrikan Harvey Ende August/Anfang Septenber 2017 in wenigen Tagen über 1000 mm Niederschlag über der texanischen Küstenstadt Houston.<ref name="WMO 2018" />
+Weltweit gab es in den vergangenen Jahren und Jahrzehnten allerdings wesentlich folgenreichere Überschwemmungen, so z.B. das gewaltige Hochwasser 1998 am chinesischen Yangtse mit über 3000 Toten, 14 Millionen Obdachlosen und Sachschäden von 36 Milliarden US$ oder die katastrophalen Monsunfluten im selben Jahr in Bangladesch und Indien mit ebenfalls ca. 3000 Todesopfern. Im Sommer 2010 hat das [[Starkregen Südasien|Hochwasser in Pakistan]], das schätzungsweise 20 % des Landes unter Wasser setzte, fast 2000 Tote verursacht, insgesamt waren 20 Millionen Menschen davon betroffen, und der Schaden wird auf 40 Milliarden US$ geschätzt.<ref>Webster, P.J., et al. (2011): Were the 2010 Pakistan floods predictable?, Geophysical Research Letters 38, doi:10.1029/2010GL046346</ref> 1200 Tote forderte das Hochwasser im August 2017 in Indien, Nepal und Bangladesch. Die Ursache waren starke Niederschläge, die sich stellenweise auf fast 1500 mm an vier Tagen (9.-12. August) beliefen.<ref name="WMO 2018">World Meteorological Organization (2018): [https://library.wmo.int/index.php?lvl=notice_display&id=20220#.W9yys-KNyUl WMO Statement on the State of the Global Climate in 2017]</ref> Starke Überschwemmungen waren auch mit dem Auftreten von Tropischen Wirbelstürmen verbunden. So verursachte der Hurrikan Harvey Ende August/Anfang Septenber 2017 in wenigen Tagen über 1000 mm Niederschlag über der texanischen Küstenstadt Houston.<ref name="WMO 2018" />
-== Definition Starkniederschlag ==
+== Definition von Starkniederschlag ==
 Im Allgemeinen kann Starkniederschlag als selten auftretender [[Niederschlag]] mit zerstörerischer Wirkung (z.B. Überflutungen) bezeichnet werden. Es gibt jedoch feste Definitionen hierfür. Diese sind abhängig von der jeweiligen Fragestellung. Bei der Wettervorhersage hat zum Beispiel der Deutsche Wetterdienst (DWD) die Warnkriterien für Starkniederschlag auf Niederschlag von 25 mm in einer Stunde und 35 mm in 6 Stunden festgelegt.<ref>Deutscher Wetterdienst: [http://www.dwd.de/bvbw/appmanager/bvbw/dwdwwwDesktop?_nfpb=true&_pageLabel=_dwdwww_wetter_warnungen_warnungen&T169600781711254206874155gsbDocumentPath=Navigation%2FOeffentlichkeit%2FWetter__Warnungen%2FWarnungen%2FAmtliche__Warnungen%2FKriterien__Unwetterkriterien__node.html%3F__nnn%3Dtrue Warnkriterien für Unwetterwarnungen des DWD]</ref> In der Klimaforschung wird hingegen meist der Tagesniederschlag betrachtet. Hier werden dann wieder Schwellenwerte definiert, bei deren Überschreitung man von Starkniederschlag spricht. Für die Festlegung dieser Schwellenwerte gibt es unterschiedliche Ansätze. Einige Wissenschaftler definieren einen festen Schwellenwert (z.B. 30 mm, 50,8 mm oder 101,6 mm pro Tag)<ref>Groisman, P.Y., T.R. Karl, D.R. Easterling, R.W. Knight, P.F. Jamason, K.J. Hennessy, R. Suppiah, C.M. Page, J. Wibig, K. Fortuniak, V.N. Razuvaev, A. Douglas, E. Føtland and P.-M. Zhai (1999): Changes in the probability of heavy precipitation: Important indicators of climate change, Climate Change 42: 243-283 </ref>, welcher mehr oder weniger willkürlich festgelegt wird. Andere nehmen die größten 5% der Tagesniederschläge einer Periode (z.B. 30 Jahre). Eine ähnliche Definition ist die der Wiederkehrrate. Hierbei richtet sich der Schwellenwert nach einer Tagesniederschlagsmenge, welche nur in bestimmten Abständen verzeichnet wird, z.B. einmal in 5 Jahren. Alle vorher genannten Definitionen basieren nur auf den gemessenen Daten. Es gibt aber auch statistische Ansätze, bei der zuerst die statistische Verteilungsfunktion des Niederschlags bestimmt wird und dann die größten 5% dieser Verteilungsfunktion als Starkniederschlag definiert werden.
 [[Bild:Floods freq duration1985-2015.jpg|thumb|540px|Häufigkeit (links) und Dauer (rechts) von Hochwasserereignissen pro Jahr im Zeitraum 1985 bis 2015]]
+[[Bild:R10mm trend 1950-2018.jpg|thumb|540px|Änderung der Anzahl von Starkregentagen (Tage mit >10 mm Niederschlag) in Tage pro Dekade 1950-2018]]
 == Globale Trends ==
-In den letzten drei Jahrzehnten gab es weltweit 4311 Hochwasserereignisse (HWE) bzw. 293 HWE pro Jahr. Davon kam es zu 2020 (137/Jahr) Ereignissen allein in den Tropen und 1077 (88/Jahr) in den mittleren Breiten der Nordhalbkugel. Sowohl global wie in den Tropen, Subtropen und den mittleren Breiten hat die Anzahl der Hochwasserereignisse 1985-2015 zugenommen. Um 1990 gab es global etwa 100 HWE jährlich, zu Beginn der 2000er Jahren nahezu doppelt so viele. Allerdings ging die Anzahl danach auf nahezu 100 Ereignisse pro Jahr bis 2015 wieder deutlich zurück. Dafür erhöhte sich jedoch die Länge der Ereignisse und die Anzahl der langen Flutereignisse. Lag die mittlere Dauer weltweit im Jahr 1985 bei 4 Tagen, waren es 2015 10 Tage. Und die extrem lang andauernden Flutereignisse wurden ebenfalls immer länger. Dauerten die 10 % längsten Hochwasserereignisse in den 1980er und 1990er Jahren etwa 20 Tage, waren es in den 2010er Jahren 30 Tage. Lang anhaltenden HWE mit einer Dauer von über 20 Tagen ereigneten sich vor allem in den Tropen immer häufiger. Die Staaten, die von HWE am meisten betroffen waren, sind die USA (388 Ereignisse im Zeitraum 1985-2015), China (344), Indien (226), Indonesien (190) und die Philippinen (181). Frankreich war mit 40 Ereignissen das am stärksten betroffene europäische Land.<ref>Najibi, N. and Devineni, N. (2018): [https://doi.org/10.5194/esd-9-757-2018 Recent trends in the frequency and duration of global floods], Earth System Dynamics., 9, 757-783</ref>
+In den letzten drei Jahrzehnten gab es weltweit 4311 Hochwasserereignisse (HWE) bzw. 293 HWE pro Jahr. Davon kam es zu 2020 (137/Jahr) Ereignissen allein in den Tropen und 1077 (88/Jahr) in den mittleren Breiten der Nordhalbkugel. Sowohl global wie in den Tropen, Subtropen und den mittleren Breiten hat die Anzahl der Hochwasserereignisse 1985-2015 zugenommen. Um 1990 gab es global etwa 100 Hochwasserereignisse jährlich, zu Beginn der 2000er Jahren nahezu doppelt so viele. Allerdings ging die Anzahl danach auf nahezu 100 Ereignisse pro Jahr bis 2015 wieder deutlich zurück. Dafür erhöhte sich jedoch die Länge der Ereignisse und die Anzahl der langen Flutereignisse. Lag die mittlere Dauer weltweit im Jahr 1985 bei 4 Tagen, waren es 2015 10 Tage. Und die extrem lang andauernden Flutereignisse wurden ebenfalls immer länger. Dauerten die 10 % längsten Hochwasserereignisse in den 1980er und 1990er Jahren etwa 20 Tage, waren es in den 2010er Jahren 30 Tage. Lang anhaltende Hochwasserereignisse mit einer Dauer von über 20 Tagen ereigneten sich vor allem in den Tropen immer häufiger. Die Staaten, die von Hochwasserereignisse am meisten betroffen waren, sind die USA (388 Ereignisse im Zeitraum 1985-2015), China (344), Indien (226), Indonesien (190) und die Philippinen (181). Frankreich war mit 40 Ereignissen das am stärksten betroffene europäische Land.<ref name="Najibi 2018">Najibi, N. and Devineni, N. (2018): [https://doi.org/10.5194/esd-9-757-2018 Recent trends in the frequency and duration of global floods], Earth System Dynamics., 9, 757-783</ref>
+Hochwasser werden von vielen Faktoren, hydrologischen, klimatischen und menschlichen Aktivitäten beeinflusst. Zusätzlich zur Menge und Stärke von Niederschlägen spielen die vorhandene Bodenfeuchtigkeit sowie die Vegetationsbedeckung eine wichtige Rolle, die den Niederschlag aufnehmen oder direkt abließen lassen können. In kalten Regionen kann die Schneeschmelze in Kombination mit Starkregen Überschwemmungen verstärken. Auch die Landnutzung, Flussregulierungen und Bodenversieglung durch den Menschen können erheblich zur Entstehung von Hochwasserereignissen beitragen. Entscheidend sind jedoch die Niederschläge, deren Intensität sich in jüngster Zeit deutlich verstärkt hat, und zwar auch in solchen Gebieten, in denen die mittleren Niederschläge abnehmen. Global hat seit Mitte des 20. Jahrhunderts der jährliche Maximalniederschlag an einem Tag sowohl in humiden wie ariden Regionen deutlich zugenommen. Besonders in Europa, Nordamerika und Asien sind Starkniederschläge deutlich mehr geworden.<ref name="IPCC AR6 2021, 11.4">IPCC AR6, WGI (2021): Weather and Climate Extreme Events in a Changing Climate. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. 11.4</ref>  Auch die Wahrscheinlichkeit von sehr extremen Niederschlägen mit mehr als 50 mm/Tag ist zwischen 1961 bis 2018 größer geworden, wobei vor allem eine zunehmende Intensität der Niederschläge die Ursache ist.<ref name="Benestad 2019">Benestad, R. E., K.M. Parding, H.B. Erlandsen, and A. Mezghani (2019): A simple equation to study changes in rainfall statistics. Environ. Res. Lett. 14, 84017</ref>  Das zeigt sich auch darin, dass der Anteil von Starkregen am gesamten Niederschlag seit den 1970er Jahren global um 1-2% gestiegen ist.<ref name="IPCC AR6 2021, 11.4" />
 == Ursachen ==
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 Schneedecken regulieren die Grundwasserneubildung und den Abfluss. Bei einer lange liegenden Schneedecke und allmählichen Tauvorgängen versickert ein größerer Teil der Niederschläge, während der andere langsam abfließt. Damit kommt es selten zu Hochwasserereignissen in den Wintermonaten und eher zu gemäßigten Hochwassern im Frühjahr während der Schneeschmelze. In den letzten Jahrzehnten ist diese Situation etwa in Süddeutschland jedoch immer seltener geworden. Die Schneedeckendauer in Baden-Württemberg und Bayern ging fast flächendeckend deutlich zurück, in den tiefer liegenden Gebieten (< 300 m ü. NN) um 30 bis 40% und mehr, was etwa 25 Tagen entspricht. In den mittleren Höhenlagen verringert sich der Rückgang um 10 bis 20%, in den höher gelegenen Gebieten (> 800 m ü.NN) um weniger als 10%, bzw. es kam hier aufgrund des stärkeren Schneefalls auch zu leichten Zunahmen. Die Folge ist ein sofortiges Abfließen der reichlicher fallenden Regen-Niederschläge mit Hochwassergefahren schon im Winter.
-=== Wasserdampftransport und Zikulationssysteme ===
+=== Wasserdampftransport und Zirkulationssysteme ===
 [[Bild:ElNino low high flow.jpg|thumb|520px|Die Wahrscheinlichkeit von Hoch- (blau) und Niedrigwasser (rot) infolge eines El Ňino im Februar]]
 Ob es in einem bestimmten Gebiet viel, wenig oder gar nicht regnet, hängt nur zu einem geringen Teil von Temperatur und Verdunstung in diesem Gebiet ab. Die Wassermenge bestimmter Niederschlagsereignisse stammt im globalen Mittel zu ca. 90% aus Wasserdampf, der aus mehr oder weniger größerer Entfernung herantransportiert wurde.<ref>Trenberth, K.E., A. Dai, R.M. Rasmussen and D.B. Parsons (2003): The Changing Character of Precipitation, Bulletin of the American Meteorological Society 84, 1205-1217</ref> So kommt etwa der Wasserdampf, der in einer außertropischen Zyklone in einem Radius von 800 km fällt, aus Entfernungen von bis zu 3200 km. Der Anteil des herantransportierten Wasserdampfes an dem gesamten Wasserdampf, der sich über einem bestimmten Gebiet in Niederschlag umwandelt, ist über dem Land höher als über den Ozeanen und im Winter höher als im Sommer. Für den Wasserdampftransport sind atmosphärische Zirkulationssysteme von entscheidender Bedeutung, z.B. die tropischen Monsune und subtropischen Passate in den niederen Breiten und in den mittleren und höheren Breiten die durch den Jetstream gesteuerten Zugbahnen der Tiefdruckgebiete.
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 == Projektionen für das 21. Jahrhundert ==
-=== Starkniederschläge ===
+=== Starkniederschläge und Hochwasserereignisse===
-Klima ist ein komplexes, nichtlineares System, bei dem eine Ableitung über das Vorkommen von einzelnen Ereignissen allein aus physikalischen Grundprinzipien nicht genügen kann. [[Klimamodelle|Modellberechnungen]], die an wirklichen Klimaentwicklungen geeicht sind, stützen jedoch die theoretischen Überlegungen.<ref>IPCC (2001): Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of the Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Houghton, J.T. et al., eds), Cambridge and New York , 9.3.6.2</ref> Schon die frühesten Modellsimulationen kamen zu dem Ergebnis, dass bei einer Zunahme der [[Treibhausgase|Treibhausgaskonzentration]] die Intensität von Niederschlagsereignissen gesteigert und der prozentuale Anstieg von extremen Niederschlägen höher ausfallen wird als der Anstieg der durchschnittlichen Niederschläge. Die regionalen Unterschiede sind allerdings groß, und es ist schwierig, mit Hilfe von Klimamodellsimulationen aufgrund der immer noch zu geringen Auflösung der Computermodelle, zuverlässige Prognosen für einzelne Regionen zu liefern.
+Nach Modellsimulationen wird es Starkregenereignisse auch zukünftig häufiger geben, und sie werden stärker ausfallen. Extreme Niederschläge werden nahezu auf allen Landregionen zunehmen, mit Ausnahme Südeuropas und des Mittelmeerraumes sowie über subtropischen Ozeanregionen. Auch eine geringe globale Temperaturerhöhung von nur 0,5 °C wird sich nach manchen Modellberechnungen in einer deutlichen Zunahme extremer Niederschlagsereignisse auswirken. Grob gesehen nehmen die Starkniederschläge über alle Szenarien und Modelle gemittelt bei einer globalen Erwärmung um 1 °C um 7% zu.<ref name="IPCC AR6 2021, 11.4" />
-Eine Auswertung von neun globalen Modellrechnungen zeigt mit wenigen regionalen Ausnahmen eine Zunahme der Niederschlagsintensität im 21. Jahrhundert in den meisten Regionen der Erde, insbesondere über Nordeuropa, Nordasien und im Nordwesten Nordamerikas, aber auch an der Ostküste Asiens, im nordöstlichen Nordamerika, in Südost-Australien und in den meisten tropischen Gebieten. In diesen Regionen nehmen auch die mittleren Niederschläge zu. Nur im Südwesten der USA, im mediterranen Raum und in Südwest-Australien nehmen die mittleren Niederschläge ab, die Intensität aber (wenn auch geringfügig) zu. Untersuchungen über die Veränderung von starken Niederschlägen über den USA bei einer Verdoppelung der CO<sub>2</sub>-Konzentration der Atmosphäre kommen ähnlich zu dem Ergebnis, dass die Niederschlagstage zwar um etwa 3% abnehmen, die Summe des Niederschlags pro Tag aber deutlich zunimmt.<ref>Chen, M., M., Huiting, R. Talbot, D. Pollard (2005): Changes in precipitation characteristics over North America for doubled CO2, Geophysical Research Letters 32, L19716, doi:10.1029/2005GL024535 </ref>
+Starkregen können Flusshochwasser hervorrufen, was aber nicht zwangsläufig so sein muss. Hochwasser werden von vielen Faktoren, hydrologischen, klimatischen und menschlichen Aktivitäten und teilweise außerdem von deren Wechselwirkungen beeinflusst. Zusätzlich zur Menge und Stärke von Niederschlägen spielen die vorhandene Bodenfeuchtigkeit sowie die Vegetationsbedeckung eine wesentliche Rolle, die den Niederschlag aufnehmen oder direkt abließen lassen können. In kalten Regionen kann die Schneeschmelze in Kombination mit Starkregen Überschwemmungen verstärken. Auch die Landnutzung, Flussregulierungen und Bodenversieglung durch den Menschen können erheblich zur Entstehung von Hochwasserereignissen beitragen.<ref name="IPCC AR6 2021, 11.5">IPCC AR6, WGI (2021): Weather and Climate Extreme Events in a Changing Climate. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. 11.5</ref>
-Auch in Europa muss man davon ausgehen, dass der Trend der letzten Jahrzehnte mit zunehmender Erwärmung sich verstärken wird. Insbesondere ist damit zu rechnen, dass trotz abnehmender Sommerniederschläge in weiten Teilen Europas (nach dem A2-Szenarion um 20% und mehr) die sommerlichen Starkniederschläge aufgrund der höheren Wasserdampfkapazität häufiger und intensiver werden.<ref>Christensen, J.H., and O.B. Christensen (2003): Climate modelling: Severe summertime flooding in Europe. Even as summers become drier, the incidence of severe precipitation could increase, Nature 421, 806-807</ref> Und auch im Winter nimmt die Gefahr von Starkniederschlägen in den meisten Regionen deutlich zu. So kommt eine Auswertung der Ergebnisse von 19 Klimamodellen zu der Schlussfolgerung, dass bis gegen Ende des 21. Jahrhunderts sehr niederschlagsreiche Winter für große Teile von Mittel- und Nordeuropa bis zu fünf Mal häufiger vorkommen werden als heute.<ref>Schnur, R. (2002): The investment forecast, Nature 415, 483-484 </ref>
+Die zahlreichen Einflussfaktoren auf Hochwasserereignisse machen es schwierig, künftige Entwicklungen vorherzusagen. Ein größerer Anteil der globalen Landfläche wird bis 2100 nach Modellsimulationen jedoch eher eine Zunahme von Hochwasserereignissen erfahren als das Gegenteil. Dazu gehören z.B. Südostasien, Indien, das tropische Afrika und Nordamerika in den hohen Breiten.<ref name="IPCC AR6 2021, 11.5" />  Auch Europa wird weitgehend zu den Regionen gehören, in denen das Hochwasserrisiko zunehmen wird. Das gilt besonders für Mittel- und Westeuropa mit einer Zunahme von 18% bis zum Ende des Jahrhunderts bei einem hohen Klimaszenario. In Nord-, Ost- und Südeuropa wird es zu einer Abnahme kommen.<ref name="IPCC AR6 2021, 12.5">IPCC AR6, WGI, Ch. 12 (2021): Weather and Climate Extreme Events in a Changing Climate. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. 12.5</ref>
-Für viele Regionen ist der Einfluss einer höheren Treibhausgas-Konzentration auf die natürliche Dynamik des Klimasystems von besonderer Bedeutung. So werden [[ENSO|El-Niño]]-Ereignisse künftig nach den meisten Modellprognosen zunehmen und damit auch die davon abhängigen Extremereignisse. Ebenso wird mit einer Verstärkung der [[Nordatlantische Oszillation|Nordatlantischen Oszillation]] gerechnet und in der Folge mit feuchteren Wintern in Europa. Auch eine Intensivierung des [[Indischer Monsun|indischen Monsuns]] wird von den Klimamodellen prognostiziert, so dass sich die Überflutungsgefahr auf dem indischen Subkontinent erhöhen wird.<ref>IPCC (2001): Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of the Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Houghton, J.T. et al., eds), Cambridge and New York , 9.3.5 </ref> Die ebenfalls prognostizierte [[Erwärmung des Ozeans|Erwärmung der Ozeane]] wird die Niederschlagsextreme auf den Kontinenten stark beeinflussen.
 [[Bild:Global Bevölkerung Hochwasser 2100.jpg|thumb|420px|Global betroffene Bevölkerung durch Hochwasser bis 2100: in Mio. Menschen/Jahr und in % nach historischen Daten und nach dem Szenario RCP8.5]]
 [[Bild:Hochwasser global Schäden2100.jpg|thumb|420px|Globale Schäden durch Hochwasser bis 2100: in Mrd. €/Jahr und in % nach dem Szenario RCP8.5]]
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 Weltweit leben mindestens 1 Mrd. Menschen in Überschwemmungsgebieten. 1976-2005 waren jährlich 54 Mio. Menschen durch Überschwemmungen betroffen, die Zerstörungen von 58 Mrd. EUR bewirkten. Mit großem Abstand sind Asien und Afrika die am stärksten von Hochwasserextremen tangierten Kontinenten. In ihnen lebten 95 % der betroffenen Bevölkerung und befanden sich 73 % der zerstörten Werte.<ref name="Alfieri 2017">Alfieri, L., B. Bisselink, F. Dottori, G. Naumann, A. de Roo, P. Salamon, K. Wyser, and L. Feyen (2017): Global projections of river flood risk in a warmer world, Earth’s Future 5, 171–182, doi:10.1002/2016EF000485.</ref>
-Bei einer globalen Erwärmung um 3 °C könnte die Zahl der durch Hochwasser betroffenen Menschen um 113-241 Mio. zunehmen. Der stärkste relative Anstieg wird in Asien und Teilen von Afrika, Südamerika und Westeuropa erwartet. In Indien, Bangladesch, Niger, Ägypten, Irland und Großbritannien könnte sich die betroffene Bevölkerung sogar mehr als verdreifachen. In absoluten Zahlen gerechnet sind die Werte in Europa, aber auch in Nord-und Südamerika allerdings verhältnismäßig gering. Hier stehen Südasien mit über 130 Mio. künftig betroffenen Menschen, Afrika südlich der Sahara (120 Mio.) und China (80 Mio.) an der Spitze. Durch abnehmende Niederschläge wird die Anzahl der Menschen, die unter Überschwemmungen leiden werden, im Mittleren Oste, Osteuropa und Nordafrika dagegen zurückgehen.<ref name="Dottori 2018">Dottori, F., et al. (2018): Increased human and economic losses from river flooding with anthropogenic warming, Nature Climate Change 8, 781-788, https://doi.org/10.1038/s41558-018-0257-z</ref>
+Bei einer globalen Erwärmung um 3 °C könnte die Zahl der durch Hochwasser betroffenen Menschen um 113-241 Mio. zunehmen. Der stärkste relative Anstieg wird in Asien und Teilen von Afrika, Südamerika und Westeuropa erwartet. In Indien, Bangladesch, Niger, Ägypten, Irland und Großbritannien könnte sich die betroffene Bevölkerung sogar mehr als verdreifachen. In absoluten Zahlen gerechnet sind die Werte in Europa, aber auch in Nord-und Südamerika allerdings verhältnismäßig gering. Hier stehen Südasien mit über 130 Mio. künftig betroffenen Menschen, Afrika südlich der Sahara (120 Mio.) und China (80 Mio.) an der Spitze. Durch abnehmende Niederschläge wird die Anzahl der Menschen, die unter Überschwemmungen leiden werden, im Mittleren Osten, Osteuropa und Nordafrika dagegen zurückgehen.<ref name="Dottori 2018">Dottori, F., et al. (2018): Increased human and economic losses from river flooding with anthropogenic warming, Nature Climate Change 8, 781-788, https://doi.org/10.1038/s41558-018-0257-z</ref>
 Die ökonomischen Verluste durch Hochwasser belaufen sich nach Dottori et al. (2018) gegenwärtig auf 110 Mrd. EUR jährlich, woran China (42 %) und Europa (22 %) die größten Anteile haben. Eine globale Erwärmung um 3 °C wird nach Modellberechnungen eine Zunahme dieser Verluste auf 1250 Mrd. EUR bzw. um mehr als das Zehnfache bewirken. Die Hochwasserschäden in Asien werden dabei um über 70 % zunehmen.<ref name="Dottori 2018" />
 == Einzelnachweise ==
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 ==Klimadaten zum Thema==
 {{Bild-links|Bild=Starkregentage in Starkregentage DiffII Europa Win.png|Breite=200px}}
-Klimadaten zum Thema selbst auswerten? Hier können Sie aus [http://bildungsserver.hamburg.de/daten-zum-klimawandel/ '''Daten zum Klimawandel'''] eigene Karten zur künftigen Klimaentwicklung erzeugen:<br>
+Klimadaten zum Thema selbst auswerten? Hier können Sie aus [https://bildungsserver.hamburg.de/themenschwerpunkte/klimawandel-und-klimafolgen/daten-zum-klimawandel/daten-zu-klimaprojektionen '''Daten zum Klimawandel'''] eigene Karten zur künftigen Klimaentwicklung erzeugen.<br>
-[http://bildungsserver.hamburg.de/europa-rcp-daten/'''Europa'''] nach den neuen [[RCP-Szenarien]]: [http://bildungsserver.hamburg.de/europa-rcp-daten/4429076/europa-niederschlag-rcp/ Niederschlag],[http://bildungsserver.hamburg.de/europa-rcp-daten/4438640/regentage-rcp/ Regentage], [http://bildungsserver.hamburg.de/europa-rcp-daten/4434288/starkregen-rcp/ Starkregen]<br>
+<br>
-[http://bildungsserver.hamburg.de/europa-sres-daten/'''Europa'''] nach den älteren [[Klimaszenarien|SRES-Szenarien]]:  [http://bildungsserver.hamburg.de/europa-sres-daten/2738984/niederschlag/ Niederschlag],[http://bildungsserver.hamburg.de/europa-sres-daten/2765456/regentage/ Regentage]<br>
+<br>
-[http://bildungsserver.hamburg.de/norddeutschland-daten/ '''Norddeutschland''']: [http://bildungsserver.hamburg.de/norddeutschland-daten/2785492/niederschlag/ Niederschlag], [http://bildungsserver.hamburg.de/norddeutschland-daten/2785506/niederschlag-regentage/ Regentage]<br>
+<br>
-[http://bildungsserver.hamburg.de/00-afrika-daten/ '''Afrika''']: [http://bildungsserver.hamburg.de/afrika-gesamt-daten/4399280/afrika-niederschlag/ Niederschlag], [http://bildungsserver.hamburg.de/afrika-gesamt-daten/4462478/afrika-starkregentage/ Starkregentage], [http://bildungsserver.hamburg.de/afrika-gesamt-daten/4457184/afrika-regentage/ Regentage]<br>
+<br>
-[http://bildungsserver.hamburg.de/00-nordamerika/ '''Nordamerika''']: [http://bildungsserver.hamburg.de/00-nordamerika/4285348/nordamerika-niederschlag/ Niederschlag], [http://bildungsserver.hamburg.de/00-nordamerika/8427286/nordamerika-regentage/ Regentage]<br>
+<br>
-[http://bildungsserver.hamburg.de/00-suedamerika/ '''Südamerika''']: [http://bildungsserver.hamburg.de/00-suedamerika/4303966/niederschlag-temperatur/ Niederschlag], [http://bildungsserver.hamburg.de/00-suedamerika/8384086/suedamerika-regentage/ Regentage], [http://bildungsserver.hamburg.de/00-suedamerika/8424716/suedamerika-starkregentage/ Starkregentage]<br>
-und [http://bildungsserver.hamburg.de/daten-zum-klimawandel/ mehr].<br>
+Hier finden Sie eine [https://bildungsserver.hamburg.de/themenschwerpunkte/klimawandel-und-klimafolgen/daten-zum-klimawandel/daten-zu-klimaprojektionen/arbeitsanweisungen-panoply-263990 '''Anleitung zur Visualisierung der Daten'''].
-Hier finden Sie eine [http://bildungsserver.hamburg.de/daten-zum-klimawandel/4119542/arbeitsanweisungen-panoply/ '''Anleitung zur Visualisierung der Daten'''].
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 ==Schülerarbeiten zum Thema==
-'''Schülerarbeiten zum Thema des Artikels''' aus dem [http://klimaprojekt.de Schulprojekt Klimawandel]:
+'''Schülerarbeiten zum Thema des Artikels''' aus dem [https://bildungsserver.hamburg.de/themenschwerpunkte/klimawandel-und-klimafolgen/schulprojekt-klimawandel Schulprojekt Klimawandel]:
-* [http://bildungsserver.hamburg.de/contentblob/3113376/3ad73a391d5c182574456e04d4c2a756/data/2007-extremereignisse-und-ihre-folgen.pdf Extremereignisse und ihre Folgen] im Zuge des Klimawandels am Fallbeispiel des Elbhochwassers 2002 (Gymnasium Athenaeum Stade, Stade),
+* [https://bildungsserver.hamburg.de/resource/blob/756180/3d0ec1663855f5a353601165b7e45744/2007-jahrhundertflut-klimawandel-data.pdf Alle Jahre eine Jahrhundertflut?] Muss man in Zukunft mit vermehrten Hochwasserereignissen an der Elbe rechnen? Und in welcher Weise nimmt der Klimawandel Einfluss darauf? (Stadtteilschule Walddörfer, Hamburg)
-* [http://bildungsserver.hamburg.de/contentblob/3113476/290fef330276527eca819729f81889ff/data/2007-jahrhundertflut-klimawandel.pdf Alle Jahre eine Jahrhundertflut?] Muss man in Zukunft mit vermehrten Hochwasserereignissen an der Elbe rechnen? Und in welcher Weise nimmt der Klimawandel Einfluss darauf? (Stadtteilschule Walddörfer, Hamburg)
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