Extremereignisse 2023

Abb. 1: Abweichung der Oberflächentemperatur vom Mittel im April 2023 in °C

Das Jahr 2023 war möglicherweise der Einstieg in eine von der Menschheit nie erfahrenen Klimaperiode. Manche Forscher sprechen von einem 'unvermessenen Territorium', in das die Welt sich begeben habe. Die globalen Mitteltemperaturen lagen fast 1,5 °C über der vorindustriellen Periode 1850-1900. 2023 war jedoch nicht nur das wärmste Jahr seit Beginn der Messungen. Das Jahr zeichnete sich auch durch beispiellose Wetter- und Klimaextreme in vielen Teilen der Welt aus. Schon in den Jahrzehnten davor hat es nach der Weltorganisation für Meteorologie (WMO) zwischen 1970 und 2021 rund 10.000 wetter- und klimabedingte Katastrophen mit ökonomischen Verlusten von 4 Billionen US$ und 2 Mio. Toten gegeben. 2023 war jedoch von solchen verheerenden Katastrophen besonders stark betroffen.

Hitzewellen

Die hohen Durchschnittstemperaturen mit nie zuvor registrierten Monatsmittelwerten von Juni bis Dezember hatten vor allem extreme Hitzewellen zur Folge. Sie ereigneten sich ungewöhnlich früh im Jahr und teilweise gleichzeitig in verschiedenen Weltregionen. So wurden Rekordwerte bereits im Frühjahr in Südwesteuropa (Spanien und Portugal) und im nordwestlichen Afrika (Marokko und Algerien) gemessen.

Abb. 2: Bodenfeuchtigkeit im westlichen Mittelmeerraum am 27. April 2023 in Perzentil bezogen auf das Mittel 1950-2022. Die weißen Punkte zeigen Gebiete mit weniger als 1% Feuchtigkeit im Vergleich zum langjährigen Mittel. Der gelbe Rahmen bezieht sich auf ein Untersuchungsgebiet der Studie.

Frühjahrs-Hitzewelle im westlichen Mittelmeerraum

Im westlichen Mittelmeerraum herrschte schon im April 2023 sowohl auf dem europäischen wie auf dem afrikanischen Kontinent eine außergewöhnliche Hitzewelle. In Spanien wurden fast 39 °C, in Portugal fast 37 °C und in Marokko und Algerien über 41 °C bzw. über 40 °C gemessen. Die Temperaturen lagen damit um bis zu 20 °C über den normalen Temperaturen zu dieser Jahreszeit und um bis zu 6 °C höher als frühere Rekordtemperaturen für April. Obwohl der Mittelmeerraum in den letzten Jahren zahlreiche Hitzewellen erlebt hat, war diese Hitzewelle aufgrund ihres jahreszeitlich so frühen Auftretens auch in dem gegenwärtigen warmen Klima ein seltenes Ereignis. Unter den aktuellen klimatischen Bedingungen wurde die Wiederkehrperiode der April-Hitze im westlichen Mittelmeerraum auf 400 Jahre geschätzt.

Ursache der Hitzewelle im westlichen Mittelmeerraum waren ein subtropisches Hochdruckgebiet und eine mehrjährige starke Dürre. Der Wasserstand in den spanischen Stauseen lag um 50% unter dem Durchschnitt, in Marokko betrug die Staumenge nur 33%, in Tunesien fasste die Wassermenge des größten Stausees nur 16% seines Maximums. Die Böden besaßen über große Gebiete der Iberischen Halbinsel und im westlichen Maghreb weniger als 10% ihrer mittleren Feuchte, weitgehend sogar unter 1% (Abb. 2). Die trockenen Bedingungen wirkten als Verstärker der hohen Temperaturen durch die geringe Verdunstung. Insofern kann hier von einem zusammengesetzten Extremereignis gesprochen werden. Anders als im Sommer spielen trockene Bedingungen im mediterranen Raum für die Steigerung einer Hitzewelle im Frühjahr eine zentrale Rolle. Im Sommer ist die Region ohnehin sehr trocken, so dass die Böden kaum noch trockener werden können. Hohe Temperaturen werden dann vor allem durch einströmende warme Luft bewirkt.

Die extremen Temperaturen verstärkten die Auswirkungen einer mehrjährigen Dürre auf die Landwirtschaft und das menschliche Wohlbefinden und folgten auf die Hitzewellen von 2022, die 4000 Tote in Spanien und 1000 Tote in Portugal gefordert hatte. Jahreszeitlich so frühe Hitzewellen und Dürren sind besonders kritisch, weil sie beim Getreideanbau die Phase der Kornfüllung behindern und die Bevölkerung sich noch nicht an hohe Temperaturen akklimatisiert hat. Auch die regionalen Hitzeaktionspläne waren wie z.B. in Madrid nicht auf so frühe Rekordtemperaturen vorbereitet. Die Kombination von sehr hohen Temperaturen und extremer Trockenheit wirkte sich besonders kritisch für die Landwirtschaft und die Wasserversorgung aus. In Spanien waren die Wasserreservoire nur bis zu 50% gefüllt, und 60% der landwirtschaftlichen Fläche war von der Dürre betroffen.

Abb. 3: Maximum-Temperaturen in Süd- und Südostasien im April 2023

Frühjahrs-Hitzewellen in Süd- und Südostasien

Im April 2023 wurden auch Süd- und Südostasien von einer ausgedehnten Hitzewelle überzogen. Betroffen waren große Teile Indiens, Bangladeschs, Thailands und von Laos. In Dhaka, der Hauptstadt von Bangladesch, wurden mit 40,6 °C die höchsten Temperaturen seit Jahrzehnten gemessen. In Indien wurden in Uttar Pradesh 44,6 °C erreicht und in etlichen Städten im Norden und Osten über 44 °C. Thailand verzeichnete einen nie dagewesenen Rekord von 45,4 °C und Laos von 42,9 °C. Wegen der hohen Feuchtigkeit wurde die Rekordtemperatur in Thailand als gefühlte Temperatur von 54 °C eingestuft und galt damit nach dem gängigen Hitze-Index als „extrem gefährlich“. Die hohe Luftfeuchtigkeit verhindert weitgehend die Verdunstung von Schweiß auf der Haut und so die damit verbundene Abkühlung.

Durch den Klimawandel ist die Eintrittswahrscheinlichkeit der Hitzewellen in Indien und Bangladesch 30 Mal wahrscheinlicher geworden. In Thailand und Laos lag die Wiederkehrwahrscheinlichkeit der humiden Hitzewellen durch die globale Erwärmung bei einmal in 200 Jahren und wäre ohne die anthropogene Klimaänderung quasi unmöglich gewesen. In Indien sind Hitzewellen die drittwichtigste Ursache für wetterbedingte Todesfälle, nach Hochwasser und tropischen Wirbelstürmen. Die Anzahl der Hitzetoten hat sich von der ersten Hälfte der 2000er Jahre bis zur ersten Hälfte der 2010er Jahre nahezu verdoppelt.

Hitzewellen 2023 im Sommer

Nach einem heißen Juni 2023 ereigneten sich im Juli nahezu simultane Rekordhitzewellen in verschiedenen Regionen der Nordhalbkugel wie im Südwesten der USA, Mexiko, Südeuropa und China. Sowohl im Death Valley in den USA als auch im Nordwesten Chinas wurden 50 °C überschritten. In Phoenix, Arizona, lagen an 31 aufeinander folgenden Tagen die Temperaturen über 43 °C. Von der extremen Hitze wurden mehr als 100 Mio. Menschen allein in den USA betroffen, bei etlichen Toten in den USA und Mexiko.

Abb. 4: Hitzewelle in Nordchina Juni 2023. Maximale Tagestemperaturen über die drei Tage 22.-24- Juni gemittelt im Vergleich zum Mittel der Jahre 1961-1990

Nordchina

In Nord-China kam es Ende Juni zu einer Rekordhitzewelle mit Temperaturen über 40 °C. An drei Tagen hintereinander übertrafen die Werte zum ersten Mal in Peking die 40-Grad-Marke. Die Temperaturabweichungen vom langjährigen Durchschnitt lagen über große Gebiete in Nordchina bei 3,0-9,4 °C. Unmittelbare Ursache waren ungewöhnliche atmosphärische Zirkulationsmuster mit einem starken kontinentalen Hochdrucksystem über ganz Nordchina und angrenzende Regionen. Absteigende Luftmassen führten zur Wolkenauflösung und einer erhöhten Einstrahlung. Die Böden waren bereits eine Woche vorher und während der Hitzewelle außerordentlich trocken und verstärkten die Hitzewelle wegen der fehlenden Verdunstung. Der eigentliche Grund ist jedoch der anthropogene Klimawandel. Die Wiederkehrperiode für das gegenwärtige, vom Klimawandel geprägte Klima wurde mit einmal in 111 Jahren eingestuft, d.h. eine solche Hitzewelle besitzt lediglich eine Wahrscheinlichkeit von 0,9% jedes Jahr zu geschehen, ist also auch unter den klimatischen Bedingungen des Jahres 2023 ein sehr seltenes Ereignis. Nach Modellberechnungen würden gegen Ende des 21. Jahrhunderts solche Hitzewellen bei einem mittleren Szenario (SSP2-4.5) fünf Mal häufiger vorkommen und wesentlich intensiver ausfallen.

Mittelmeerraum

Abb. 5: Oberflächentemperatur am 10. Juli 2023 in Italien und angrenzenden Regionen

In der zweiten Julihälfte kam es zu einer intensiven Hitzewelle nahezu rund um das gesamte Mittelmeer. Die Höchsttemperaturen lagen in etlichen europäischen Anrainerstaaten über 40 °C. Der bisherige Europa-Rekord von 48,8 °C aus dem Jahr 2021 auf Sizilien wurde dieses Mal auf Sardinien mit 48,2 °C fast erreicht. Auf Sizilien selbst wurden an mehreren Stationen Temperaturen von 47 °C und mehr gemessen. In Spanien kam es zur Überschreitung der 45-Grad-Marke. In Nordafrika gab es in Algerien und Tunesien Tageshöchsttemperaturen von mehr als 49 °C. Eine Besonderheit waren hohen Meeresoberflächentemperaturen, die über das gesamte Mittelmeer bei durchschnittlich 28,7 °C lagen und an der Ostküste von Korsika sogar 30 °C erreichten und vom Deutschen Wetterdienst als „Marine Hitzewelle“ eingestuft wurden. Durch die hohen Wassertemperaturen blieb vielfach die kühlende Wirkung für die küstennahen Gebiete aus.

Regionen rund um das Mittelmeer sind bekannt als die sich im Sommer am schnellsten erwärmenden Gebiete der Welt. Zwischen 1979 und 2023 lag die Erwärmungsrate für Juli bei 0,54 °C pro Jahrzehnt und damit dreimal so hoch wie im globalen Mittel für Juli. Der Juli 2023 war mit einer Mitteltemperatur von 25,6 °C der wärmste aller Juli-Monate. Wichtig für die hohen Temperaturen im Juli war primär ein ausgeprägtes Hochdruckgebiet über Südeuropa. Die Folge war eine reduzierte Bewölkung und hohe Sonneneinstrahlung, durch die die Erdoberfläche aufgeheizt wurde, die wiederum die darüber liegenden Luftschichten erwärmte. Das Eindringen von warmer Luft aus Nordafrika war in diesem Fall weniger wichtig. Eher spielte noch die marine Hitzewelle im östlichen Nordatlantik eine Rolle, durch die die Abkühlung durch frische Meeresluft ausblieb.

In Europa wären Hitzewellen wie im Juli 2023 ohne die Aufheizung des Klimas durch fossile Brennstoffe praktisch unmöglich. Hitzewellen mit derselben Auftrittswahrscheinlichkeit wie gegenwärtig wären ohne den Klimawandel in Südeuropa um bis zu 4 °C kühler und in einer um nur 0,8 °C wärmeren Welt um ca. 2 °C wärmer als heute. In einer um 2 °C wärmeren Welt würden sie allerdings alle 2-5 Jahre vorkommen.

Zusammengesetze Extremereignisse

Starkniederschläge und tropische Wirbelstürme

Die heftigsten Starkniederschläge fielen 2023 im Zusammenhang mit tropischen Wirbelstürmen. Eine in jüngster Zeit beobachtete bedrohliche Entwicklung bei tropischen Wirbelstürmen ist die Verlangsamung der Geschwindigkeit, mit der sie sich über das Meer bewegen. Während die Geschwindigkeit der um das Auge eines tropischen Wirbelsturms kreisenden Winde bis zu 300 km/h und mehr erreichen kann, beträgt die mittlere Fortbewegungsgeschwindigkeit eines Wirbelsturms nur um die 30 km/h. Über dem Nordatlantik ist die Fortbewegungsgeschwindigkeit von Hurrikanen z.B. über die letzten ca. 100 Jahre um 17% zurückgegangen. Bei verringerter Fortbewegung nimmt die Intensität tropischer Wirbelstürme zumeist zu. Eine weitere Folge ist ein längerer Verbleib der Wirbelstürme in Küstennähe, wodurch es zu erhöhten Niederschlägen und Überschwemmungen kommen kann. Ein Beispiel dafür ist der Hurrikan Harvey, der im August 2017 durch gewaltige Regenfälle katastrophale Überschwemmungen in der texanischen Küstenstadt Houston und Umgebung verursacht hat.

Zerstörungen in der libyschen Stadt Derna nach Überschwemmungen durch den Medicane Daniel

Ähnliche Ereignisse wurden auch im Jahr 2023 beobachtet. So brachte ein Tiefdruckgebiet zunächst am 5. und 6. September in 24 Stunden bis über 700 mm Regen über Griechenland, eine Menge, die in Deutschland über ein ganzes Jahr fällt. Als das Sturmtief weiterzog, verwandelte es sich auf dem Weg zur nordafrikanischen Küste in den Medicane Daniel, der in Libyen mehr als 400 mm/Tag Niederschlag verursachte. Die Folgen waren gewaltige Überschwemmungen, verstärkt durch einen Staudammbruch, die vor allem in der Küstenstadt Derna nach Schätzungen weit über 10 000 Tote und damit wahrscheinlich die höchste Opferzahl aller Extremereignisse im Jahr 2023 forderten.

Starke Überschwemmungen mit über 1000 Todesopfern bewirkte auch der Zyklon Freddy, der Ende Februar und Anfang März von Australien quer über den südlichen Indischen Ozean bis an die afrikanische Küste zog, dort mehrfach auf Land stieß und verheerende Regenfälle, Überflutungen und Erdrutsche verursachte. Kein beobachteter tropischer Wirbelsturm hat bisher eine so lange Lebensdauer aufzuweisen wie der mehr als fünf Wochen über den Indischen Ozean ziehende Zyklon Freddy. Auf den Philippinen und in Nordchina verursachte der Taifun Doksuri starke Niederschläge von ca. 750 mm in 24 Stunden in der Region um Peking und Überschwemmungen. Und im Nordwesten Australiens fielen, ebenfalls verursacht durch einen tropischen Wirbelsturm, heftige Niederschläge mit nachfolgendem Hochwasser.

Atmosphärische Flüsse über Kalifornien: 1. Transport warmer, feuchter Luftmassen aus den Tropen, 2. Aufsteigen und Abkühlung der Luftmassen am Westhang der Sierra Nevada in Kalifornien, 3. Kondensation des Wasserdampfes und Niederschlag

Dürren und Überschwemmungen

Kalifornien

Es gab 2023 wie in früheren Jahren aber auch unabhängig von tropischen Wirbelstürmen starke Niederschläge mit erheblichen Überflutungen. Dabei kam es teilweise zu starken Überschwemmungen in der Folge von langjährigen Dürren. So herrschte in Kalifornien seit Beginn des Jahres 2020 über 35 Monate eine intensive Dürre, die den Boden auf nur 25% seines üblichen Wassergehalts austrocknete. Zur Jahreswende 2022/23 wurde die Region dann jedoch durch neun aufeinanderfolgende atmosphärische Flüsse innerhalb von drei Wochen getroffen, die große Mengen an Wasserdampf aus den Tropen in die mittleren Breiten transportierten und z.B. in Kalifornien an den Hängen der Sierra Nevada abregneten. Dadurch kam es zu Niederschlägen, die 72% über dem Durchschnitt lagen und zu zahlreichen Erdrutschen und verheerenden Hochwassern führten. Die durch die vorangegangene Dürrezeit ausgetrockneten Böden waren nicht in der Lage, die Wassermassen aufzunehmen, so dass das Wasser abfloss und die Flüsse ansteigen ließ.

Ostafrika

Ähnlich wie in Kalifornien hat es auch in Ostafrika (besonders in Äthiopien, Kenia und Somalia) eine mehrjährige Dürre gegeben, die dann im Oktober 2023 von starken Niederschlägen und Überschwemmungen abgelöst wurde. Die Dürre war beeinflusst durch eine anthropogen bedingte Erwärmung im westlichen Pazifik und eine langanhaltende La Niña, durch die es zu ungewöhnlich stark absteigenden Luftmassen über Ostafrika gekommen ist. Hinzu kamen die durch den Klimawandel bewirkten hohen Temperaturen in der Region, die zu einer starken Verdunstung geführt haben. Die Regenfälle im Oktober bis Dezember 2023 fielen auf einen ausgetrockneten und festen Boden, der die Wassermassen nicht aufnehmen konnte, und verursachten exzessive Schichtfluten, denen mehr als 300 Menschen zum Opfere fielen und durch die über eine Million Menschen vertrieben wurden.

Die Aufeinanderfolge von Dürren und Überschwemmungen ist nicht neu in Ostafrika und hat sich z.B. ähnlich in den Jahren 2018-2019 ereignet. Auch andere zusammengesetzte Extremereignisse wie Hitzewellen und Feuer, oder Dürren und Hitzewellen sind in jüngster Zeit zunehmend in Ostafrika beobachtet worden und werden nach Modellprognosen selbst bei einem niedrigen Szenario gegen Ende des 21. Jahrhunderts häufiger und stärker werden. Ostafrika mit seinen 326 Mio. Einwohnern gilt als die am stärksten durch zusammenhängende Dürren und Hitzewellen betroffene Region in ganz Afrika und wird ebenso sehr stark von aufeinanderfolgenden Dürren und Überschwemmungen erfasst.

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Kontakt: Dieter Kasang