Dürren

Abb. 1: Dürre in Tansania, Satellitenbild der NASA vom 9.1.2006

Was sind Dürren?

Aufgrund der langanhaltenden sozioökonomischen Folgen werden Dürren als die bei weitem folgenreichsten Naturkatastrophen eingeschätzt.

Bei Dürren werden in der Regel drei Arten unterschieden:

1. Meteorologische Dürren sind durch unterdurchschnittliche Niederschläge bestimmt. Sie werden durch den Standardisierten Niederschlags-Index (SPI) gemessen, nicht selten aber auch zusätzlich nach dem Standardisierten Niederschlags-Evaporations-Index (SPEI), bei dem auch die Verdunstung berücksichtigt wird.
2. Landwirtschaftliche und ökologische Dürren zeigen sich an Ernteschäden und Austrocknung von Pflanzen und sind mit geringer Bodenfeuchtigkeit verbunden. Neben dem Niederschlag ist hier zusätzlich die potentielle Verdunstung entscheidend, was sich in dem SPEI-Index ausdrückt.
3. Hydrologische Dürren zeigen sich in verringerten Abflüssen und geringen Wasservorräten in Brunnen, Seen, Grundwasser und anderen Reservoiren. Hier wird ebenfalls der SPEI-Index angewandt.

Es gibt eine ganze Reihe von Merkmalen, an denen Dürren gemessen werden, z.B. Niederschlagsdefizite, Temperatur, Verdunstung, Bodenfeuchte, Abfluss. Ein besonders in den USA häufig benutzter Index ist der Palmer Drought Severity Index (PDSI). In ihn gehen Niederschlag, Bodentemperatur und Verdunstung ein und er misst die Bodenfeuchte auf einer Skala von -10 (trocken) bis +10 (feucht). Der negative Teil der Skala wird wie folgt klassifiziert:

• -4,0 und weniger: extreme Dürre
• -3,0 bis -3,99: starke Dürre
• -2,0 bis -2,99: mäßige Dürre
• -0,5 bis -0,99: beginnende Dürre
• 0,49 bis -0,49: normal

Der PDSI hat sich als besonders geeignet für niedere und mittlere Breiten erwiesen.

Dürrerisiken

Wenige Wetterextreme richten so große ökologische und ökonomische Schäden an wie Dürren, unter denen jedes Jahr Millionen von Menschen zu leiden haben. Wegen ihrer langen Dauer und ihrer großräumigen Ausdehnung zählen Dürren für manche Regionen sogar zu den folgenreichsten Naturkatastrophen. Sie können den Grundwasserspiegel senken, die Wasserressourcen verringern und die Wasserqualität verschlechtern, was zu Hungerkatastrophen und Krankheiten auslösen kann. Dürren begünstigen Waldbrände und bedrohen in der Landwirtschaft die Nahrungsmittelproduktion durch Ernteschäden und Ertragsrückgänge. Zu den weiteren Folgen gehören Konflikte um die knappen Ressourcen, die Auflösung von sozialen Strukturen und Migrationsbewegungen. Beispielsweise soll die Dürre in Indien im Jahr 2014 zu Schäden in Höhe von schätzungsweise 30 Milliarden US-Dollar geführt haben. Allein in den USA entstehen durch Dürren jedes Jahr im Mittel Schäden von 6-8 Mrd. US $. In Afrika fielen in den 1980er Jahren vor allem durch die Sahel-Dürre mehr als eine halbe Million Menschen dürrebedingten Katastrophen zum Opfer. Für Europa betrugen die Schäden durch Dürren über die letzten 30 Jahre mindestens 100 Billionen Euro, bei einer Verdopplung der ökonomischen Schäden seit Ende des 20. Jahrhunderts. Während die ökonomischen Schäden besonders hoch in Industrieländern sind, leiden Länder mit niedrigem Einkommen besonders unter den sozialen Schäden durch Dürren.

Abb. 2: Globale Dürre-Ereignisse

Abb. 3: Globales Dürre-Risiko

Das Dürrerisiko setzt sich zusammen aus den Faktoren

• Dürre-Ereignis,
• Dürre-Exponiertheit und
• Dürre-Verletzlichkeit

Das Dürre-Ereignis bezieht sich auf die Häufigkeit, die Intensität und die räumliche Ausdehnung von Dürren. Dabei liegt ein durch langanhaltende Niederschlagsdefizite bedingtes meteorologisches Dürre-Ereignis den landwirtschaftlichen, ökologischen, hydrologischen und sozioökonomisch Dürren zugrunde. Dürreereignisse treten vor allem in semiariden Gebieten auf wie in Nordostbrasilien, West- und Ostafrika, Mittelasien, Australien, im Westen der USA oder der Iberischen Halbinsel. Sie sind selten in tropischen Regionen wie in Zentralafrika, Im Amazonasgebiet oder in Südostasien. Bei der Exponiertheit kommt es auf die Bevölkerungsdichte an, auf die landwirtschaftlichen Merkmale und die Wasserversorgung. So sind eine auf Regenfeldanbau beruhende Landwirtschaft wesentlich exponierter als Bewässerungsanbau und eine auf Oberflächengewässer beruhende Wasserversorgung stärker durch Dürren gefährdet als eine Wasserversorgung durch Grundwasser. Die Exponiertheit gegenüber Dürren ist in dünn besiedelten Regionen wie Tundra und Tropenwälder geringer und für besiedelte Gebiete und Regionen mit intensiver Ackerbau- und Viehzucht wie Süd- und Zentralasien sowie im Südosten Südamerikas höher.

Abb. 4: Globale Dürre-Exponiertheit

Abb. 5: Globale Verletzlichkeit durch Dürren

Dürreereignisse treten vor allem in semiariden Gebieten auf wie in Nordostbrasilien, West- und Ostafrika, Mittelasien, Australien, im Westen der USA oder der Iberischen Halbinsel. Sie sind selten in tropischen Regionen wie in Zentralafrika, Im Amazonasgebiet oder in Südostasien. Die Exponiertheit gegenüber Dürren ist in dünn besiedelten Regionen wie in der Tundra und den Tropenwäldern geringer und für besiedelte Gebiete und Regionen mit intensiver Ackerbau- und Viehzucht wie Süd- und Zentralasien sowie im Südosten Südamerikas höher. Die Verletzlichkeit hängt vom Wohlstand einer Gesellschaft, dem Gesundheitswesen, der ökonomischen Ungleichheit und dem Regierungssystem ab. Zu den verletzlichsten Regionen gehören z.B. Mittelamerika, Zentral- und Südasien und nahezu ganz Afrika mit Ausnahme Südafrikas südlich der Sahara. Die wohlhabenden Regionen der Welt wie Westeuropa, Nordamerika sowie Australien und Neuseeland sind dagegen weniger verletzlich.

Das Dürrerisiko ist also nicht allein durch Häufigkeit und Stärke von Dürreereignissen bestimmt. Exponiertheit und Verletzlichkeit sind ebenso entscheidende Faktoren. So sind z.B. die USA, Europa und Südasien alles Regionen, die ähnlich durch Dürren betroffen sein können. Das Dürrerisiko ist in den USA und Europa jedoch deutlich geringer als in Südasien.

Dürren der Vergangenheit

In den letzten 1000 Jahren hat es in vielen Teilen der Erde wie in Nordamerika, Mexiko, Asien, Afrika und Australien immer wieder große Dürren gegeben, die sich teilweise zu lang anhaltenden (20-40 Jahre) „Megadürren“ ausgeweitet haben. Gut nachgewiesen sind solche Megadürren für das westliche Nordamerika im Mittelalter. Paläoklimatische Untersuchungen, die sich auf Baumringe, Sedimente, Fossilien und andere Proxydaten stützen, haben gezeigt, dass diese Dürren in den letzten 2000 Jahren nichts Ungewöhnliches waren. In den vergangenen 400 Jahren hat es mit einer gewissen Regelmäßigkeit in jedem Jahrhundert ein bis zwei mehrjährige große Dürren im Mittleren Westen der USA gegeben. Diese wurden in ihrer Intensität, Dauer und räumlichen Ausdehnung noch deutlich übertroffen von zwei "Megadürren" in der zweiten Hälfte des 16. und im letzten Viertel des 13. Jahrhunderts, die einige Jahrzehnte anhielten. Die mittelalterliche Megadürre hielt sogar mit einigen Unterbrechungen zwischen 900 und 1300 im Westen der heutigen USA und in den Great Plains über mehrere Jahrunderte an, wobei der Höhepunkt um die Mitte des 12. Jahrhunderts lag. Einerseits könnten die höheren Temperaturen der Mittelalterlichen Warmzeit diese Dürre angestoßen haben. Andereseits gab es wahrscheinlich im tropischen Pazifik La-Nina-artige Verhältnisse, die auch im 20. Jahrhundert als Ursache Dürren angenommen werden.

Auch für Ost-China zeigen historische Daten das Vorkommen von großen Dürren in den letzten Jahrhunderten, vor allem in den Zeiträumen 1500-1730 und nach 1900. Die Gründe waren hier wahrscheinlich eine Abschwächung des Sommermonsuns und eine ungewöhnliche Verschiebung der westlichen pazifischen Subtropenhochs nach Westen und Norden. Für die Abschwächung des Sommermonsuns könnten El-Nino-artige Erwärmungen verantwortlich gewesen sein.

Dürren der letzten Jahrzehnte

Abb. 6: Anteil von Dürregebieten an der globalen Landfläche. Die Abb. zeigt farbig unterschiedlich starke Dürren entsprechend ihrer Dauer: blau = schwache Dürre (3 Monate -Dauer), orange = starke Dürre (6 Monate), rot = extreme Dürre (12 Monate).

Trends

Abb. 7: Änderung des Palmer Drought Severity Index 1900-2002 als Standardabweichung. Der PDSI ist ein Index für die Bestimmung der Bodenfeuchte.

Der Anteil von Dürregebieten an der globalen Landfläche hat seit den 1980er Jahren deutlich zugenommen. Wichtigster Grund sind abnehmende Niederschläge. Abb. 6 zeigt farbig unterschiedlich starke Dürren entsprechend ihrer Dauer: blau = schwache Dürre (3 Monate -Dauer), orange = starke Dürre (6 Monate), rot = extreme Dürre (12 Monate). Schwache Dürren wirken sich vor allem meteorologisch durch fehlende Niederschläge aus, starke Dürren zeigen sich auch in geringer Bodenfeuchte und landwirtschaftlichen Schäden, extreme Dürren haben soziale Folgen und gefährden das Grundwasser. Links wird der Anteil der jeweiligen Dürregebiete an der globalen Landfläche in % angezeigt. Dieser Anteil nimmt bei allen Dürrekategorien zwischen 1980 und 2020 zu, insbesondere bei den extremen Dürren. Die gesamten von Dürren unterschiedlicher Stärke betroffenen Gebiete hatten in den 1980er Jahren einen Anteil an der globalen Landfläche von knapp 20 %, in den 2010er Jahren waren sie auf knapp 30% bzw. um 50% angewachsen. Im Jahresverlauf waren vor allem die Sommermonate bis in den Herbst hinein von mehr Dürren betroffen. Außerdem erstreckten sich in bestimmten Regionen wie im Amazonasgebiet, Nord- und Zentralafrika, Mittleren Osten und Asien die Dürren über eine längere Zeit.

Neben den USA und der afrikanischen Sahelzone wurden auch andere Regionen der Erde wie der Mittelmeerraum, Südafrika, Australien oder Süd- und Ostasien immer wieder von Dürren heimgesucht. In den USA fällt im 20. Jahrhundert die hohe Variabilität der trockenen Perioden auf. Deutlich ragen die Dürre-Ereignisse in den 1930er, 1950er, am Ende der 1980er Jahre und um die jüngste Jahrhundertwende heraus, die es aber ähnlich auch in früheren Jahrhunderten gegeben hat. Für die Entstehung von Trockenheit in den pazifischen Gebirgsregionen der USA ist – neben Faktoren der Landschaftsänderung – auch die Schneeakkumulation von Bedeutung, die in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts aufgrund der höheren Temperaturen in einigen Gebieten um bis zu 60% abgenommen hat. Dadurch führen die Flüsse im Frühjahr und Sommer weniger Wasser, es verringert sich die Bodenfeuchtigkeit, und die Dürregefahr erhöht sich.

• Hauptartikel: Dürren in den USA

Von katastrophalen Dürren besonders betroffen sind die Trockenregionen des afrikanischen Kontinents. Der jährliche Niederschlag variiert in Afrika räumlich extrem stark zwischen 10 mm in der inneren Sahara und über 2000 mm in den tropischen Gebieten beiderseits des Äquators. Besonders ausgeprägt ist der regionale Niederschlagsgradient am Südrand der Sahara, in der so genannten Sahel-Zone, wo der mittlere jährliche Niederschlag auf 750 km Abweichungen von mehr als 1000 mm zeigt. Die bekannte Sahel-Dürre in den 1970er und 1980er Jahren ist durch viele Untersuchungen gut belegt. Die extreme Abnahme der Niederschläge in der Sahelzone seit Ende der 1960er Jahre ist im 20. Jahrhundert weltweit einmalig. Gegenüber der Periode 1931-1960 hat der mittlere Niederschlag in der Zeit von 1970 bis 1990 um 20-49 % abgenommen. Seit den 1990er Jahre fielen in manchen Jahren zwar wieder überdurchschnittlich viele Niederschläge, ohne dass sich aber ein neuer Trend abzeichnet und die Dürreverhältnisse beendet wäre, wie u.a. das Jahr 2004 belegt.

• Hauptartikel: Dürren in Ostafrika
• Hauptartikel: Dürren im Sahel

Abb. 8: Änderung der sommerlichen (Juni bis August) Niederschläge in %. Dargestellt ist die Differenz der Jahre 2071-2100 und 1961-1990. Für das 21. Jahrhundert wurde hier das Szenario A1B des IPCC zugrunde gelegt.

Auch der Mittelmeer-Raum und Zentraleuropa bis in die Ukraine weisen eine deutliche Niederschlagsabnahme auf, beispielsweise um 5% in Nord- und um 15% in Süd-Italien. In den Küstenbereichen Süd-Spaniens ging die Zahl der Niederschlagstage von 1964 bis 1993 sogar um 50% zurück. Die Folge waren Dürreperioden vor allem im Sommer, die durch die zusätzlich gestiegenen Temperaturen z.T. zu verheerenden Waldbränden führten. So nahm im östlichen Spanien bei einer Abnahme der Sommerregenfälle um 5,2 mm und einem Anstieg der Temperatur um 0,3 ºC pro Jahrzehnt die Zahl der Waldbrände in den letzten drei Jahrzehnten um durchschnittlich 16 pro Jahr zu.

• Hauptartikel: Dürren in Europa

Ursachen

Gibt es zwischen der Zunahme von Dürren und der globalen Erwärmung einen Zusammenhang?
In den letzten Jahrzehnten haben sich die meisten Landgebiete aufgrund höherer Treibhausgaskonzentration um 1-3 °C erwärmt. Zugleich haben die Niederschläge über große Teile von Afrika, Südeuropa, Süd- und Ostasien, des östlichen Australien, von Mittelamerika und der mittleren Pazifikküste von Nordamerika abgenommen. Als Folge hat auch der Abfluss vieler Flussbecken abgenommen. 1950-1982 haben die Dürregebiete etwa 14-20 % der globalen Landgebiete eingenommen. Danach ist der Anteil auf über 30 % gestiegen. Der wichtigste Grund waren abnehmende Niederschläge in bestimmten Gebieten wie in Afrika und Ostasien. Aber auch die Temperaturzunahme und die damit steigende Verdunstung waren von Bedeutung. Das sind Gründe, die eindeutig für einen Einfluss der globalen Erwärmung sprechen.

Im Einzelfall ist die Zuordnung einer Ursache nicht immer einfach. Z.T. haben natürliche Schwankungen und die anthropogene Erwärmung zusammengewirkt wie bei der Saheldürre. Die Erwärmung des Indischen Ozeans, die für die Sahel-Dürre mitverantwortlich gemacht wird, ist mit hoher Wahrscheinlichkeit durch die globale Erwärmung bedingt. Die Verschiebung der Zone mit warmen Meeresoberflächentemperatur im Atlantik nach Süden, die ebenfalls eine wichtige Rolle für die Saheldürre gespielt hat, ist dagegen wahrscheinlich eine natürliche Schwankung, weil die durch Treibhausgase bedingte Erwärmung größer im Nordatlantik als im Südatlantik ist. Bei der Änderung der Niederschläge und der Abschwächung des Sommermonsuns in Ostasien können sowohl eine höhere, vom Menschen verursachte Aerosolbelastung wie eine Erwärmung der tropischen Meeresoberflächentemperaturen eine Rolle gespielt haben. Insgesamt lässt sich feststellen, dass die globale Erwärmung in jedem Fall an der zunehmenden Trockenheit mitgewirkt hat, auch wenn natürliche Schwankungen wie ENSO u.a. Phänomene ebenfalls ihren Teil dazu beigetragen haben.

Die beobachtete und die modellierte Dürreentwicklung der letzten Jahrzehnte stimmen weitgehend überein. Das lässt für die nächsten 30-90 Jahre schwere und verbreitete Dürren über viele Landgebiete der Erde erwarten. Simulationen mit Klimamodellen zeigen, dass auch in Südeuropa die Trockenheit im Verlauf des 21. Jahrhunderts zunehmen wird. Insbesondere Spanien und Portugal könnten dann von sommerlichen Dürreperioden betroffen sein.

Weblinks

• Dürre Artikel über verschiedene Dürredefinitionen (Climate Service Center)
• Dürre, Index Artikel über verschiedene Dürre-Indices (Climate Service Center)

Klimadaten zum Thema

Klimadaten zum Thema selbst auswerten? Hier können Sie aus Daten zum Klimawandel eigene Karten zur künftigen Klimaentwicklung für verschiedene Regionen der Erde erzeugen:
Afrika: Niederschlag, Verdunstung und mehr.
Nordamerika: Niederschlag, Verdunstung und mehr.
Südamerika: Niederschlag und mehr.
Europa: Niederschlag, Verdunstung und mehr.
Norddeutschland: Niederschlag und mehr.
Asien: Niederschlag für West- und Südasien, Niederschlag für Ost- und Südostasien und mehr.

Hier finden Sie eine Anleitung zur Visualisierung der Daten.

Schülerarbeiten zum Thema

Schülerarbeiten zum Thema des Artikels aus dem Schulprojekt Klimawandel:

• Einfluss des Klimawandels auf die Wasserversorgung in Afrika und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit (Gymnasium Osterbek, Hamburg),
  
• Welche Folgen wird der Klimawandel für die Landwirtschaft und damit die Nahrungsmittelversorgung der Sahelzone haben? (Gymnasium Osterbek, Hamburg)
• Sahara: Wird die Sahara durch den Klimawandel wieder grüner? (Gymnasium Allee, Hamburg)
• Wasserressourcen in Israel und Palästina (Stadtteilschule Walddörfer, Hamburg)
• Wasserknappheit in Kalifornien Inwiefern beeinflusst der Klimawandel die Dürre in Kalifornien und welche Folgen resultieren daraus? (Cesar Klein Schule, Ratekau)

Bildergalerie zum Thema

• Bilder zu: Dürren

Lizenzhinweis

Kontakt: Dieter Kasang