Klimaänderungen in Hamburg

Abb. 1: Schematische Darstellung der urbanen Atmosphäre

Hamburg hat als Stadtstaat 1,7 Millionen Einwohner, in der Metropolregion Hamburg leben ca. 4,3 Millionen Menschen. Die Metropolregion Hamburg umfasst das Bundesland Hamburg und Teile der Bundesländer Schleswig-Holstein, Niedersachsen und Mecklenburg-Vorpommern.

Großräumige Lage

Die Metropolregion Hamburg befindet sich im Grenzbereich zwischen den kalten polaren Gebieten und den warmen Subtropen. In diesem Bereich vermischen außertropische Tiefdruckgebiete polare und subtropische Luftmassen. Durch die für die Breite typische Westwinddrift wandern die Tiefdruckgebiete in Richtung Osten. Die Westwinde stehen unter dem Einfluss des Nordatlantikstroms und der Nordatlantische Oszillation (NAO) und unterliegen unregelmäßigen Schwankungen. Das Wetter in der Metropolregion Hamburg ist daher sehr unbeständig. Die Region steht außerdem unter dem maritimen Einfluss der Nord- und Ostsee. In südöstlicher Richtung verstärken sich die kontinentalen Züge des Klimas. Die Sommer sind mäßig warm und feucht, die Winter durch den Einfluss der NAO mild. Die Jahresmitteltemperatur betrug über den Zeitraum 1991-2020 gemittelt für Hamburg 9,8 °C. Die mittleren Niederschläge lagen bei 727 mm im Jahr.

Hamburger Stadtklima

Abb. 2: Mittlere nächtliche Wärmeinsel im Sommer in Hamburg

Trotz der überregionalen Einflüsse und obwohl Hamburg relativ viele Grün- und Wasserflächen besitzt, zeigt es typische Merkmale eines Stadtklimas. So lässt sich in den dichter besiedelten Gebieten wie z.B. in St. Pauli der für größere Städte typische Wärmeinseleffekt feststellen, vor allem weil die sommerliche Wärmeeinstrahlung von den Gebäuden gespeichert und nachts abgegeben wird. Dieser beträgt für Hamburg im Mittel eine um 1,2 °C höhere Temperatur im Vergleich zum Umland, bei den Nachttemperaturen im Sommer sogar 3 °C. Die höheren Temperaturen sind vor allem nachts feststellbar (Abb. 2). Nach Sonnenaufgang erwärmt sich das Umland schneller, und erst am Nachmittag ist der Wärmeinseleffekt der Stadt wieder spürbar.

Die städtische Wärmeinsel führt zur Ausbildung typischer Luftmassen über und im Umfeld einer Stadt (siehe Abb. 1). In der urbanen Hindernisschicht sind die oben benannten Merkmale besonders ausgebildet. In der urbanen Grenzschicht vermischen sich Einflüsse der Stadt wie wärmere Luftmassen und Schmutzpartikel mit der übrigen Atmosphäre. Im Lee der Stadt bildet sich eine ländliche Grenzschicht, die u.a. durch Aerosole (kleine, in der Luft schwebende Partikel) ebenfalls noch unter dem Einfluss der Stadt steht. Im Lee von großen Städten wurden häufig höhere Niederschläge beobachtet als in den übrigen Gebieten. Die Aerosole, die als Kondensationskerne fungieren, begünstigen die Niederschlagsbildung. Außerdem strömen vom Land her Luftmassen in die Wärmeinsel, werden hier erwärmt, steigen auf und kühlen sich wieder ab, wodurch es zur Kondensation kommt.

Atmosphärische Zirkulation und Wind

Zirkulationsereignisse über dem Nordatlantik bestimmen in hohem Maße die klimatischen Veränderungen über Europa. Nachweislich gibt es deutliche Zusammenhänge zwischen der NAO und Norddeutschland im Winter. Für den Sommer wurden bis jetzt keine gesicherten Zusammenhänge festgestellt. Bei einem positiven NAO-Index, d.h. bei großen Druckunterschieden im Nordatlantik zwischen dem Azoren-Hoch und dem Island-Tief, bilden sich kräftigere Westwinde, die verstärkt milde Atlantikluft nach Norddeutschland transportieren. In diesem Fall werden in der Metropolregion Hamburg stärkere Winterstürme, aber auch milde Winter mit hoher Feuchtigkeit beobachtet. Bei einem negativen NAO-Index, also bei schwachen Druckunterschieden in Teilen des Nordatlantik, gewinnen Winde aus Osten an Einfluss. Der Osteuropäische Kältehoch dehnt sich aus und sorgt in diesem Fall für die Zufuhr von trockener Kaltluft. Bei Betrachtung des NAO-Indexes fällt auf, dass er von Jahr zu Jahr sehr variabel ist und dass sich kein langfristiger Trend parallel zum Temperaturanstieg in den letzten Jahrzehnten entwickelt hat.

Signifikante Entwicklungen in den Windverhältnissen über die letzten Jahrzehnte können derzeit nicht ermittelt werden. Dies liegt am Mangel an zuverlässigen Messungen des Windes. Nur auf indirektem Weg lässt sich aus Druckdaten ableiten, dass die Windaktivität von Jahr zu Jahr stark variiert. Und über längere Zeiträume betrachtet, machen sich einige ausgeprägt ruhigere und aktivere Jahrzehnte bemerkbar. Über die letzten 100 Jahre ist jedoch kein Windgeschwindigkeitstrend feststellbar.

Temperaturveränderungen

Abb. 3: Klima-Streifen für Hamburg 1881-2020

Abb. 4: Veränderung der Anzahl der Sommer- und der Frosttage 1951 bis 2020

Die Daten zeigen auch für Hamburg einen deutlichen Einfluss der globalen Erwärmung (Abb. 3). Die Jahresmitteltemperaturen lagen für den Zeitraum 1991-2020 in Hamburg bei 9,8 °C. Sie betrugen in dem 30-Jahreszeitraum davor (1961-1990) 8,8 °C. Zwischen diesen beiden Perioden hat es also einen Anstieg der mittleren Jahrestemperatur um 1,0 °C gegeben. Seit dem Ende des 19. Jahrhunderts, d.h. der vorindustriellen Zeit, die den Projektionen des zukünftigen Klimas als Basis dient, ist die Mitteltemperatur bis bis zur Gegenwart um 1,7 °C gestiegen und damit nur geringfügig mehr als in Deutschland insgesamt, wo die Temperaturzunahme 1,6 °C betrug. Am stärksten zeigte sich die Erwärmung seit den 1980er Jahren. Die wärmsten Jahre waren dabei mit einer Mitteltemperatur von fast 11 °C die Jahre 2014 (10,87 °C) und 2020 (10,86 °C). Am höchsten nahmen die Temperaturen in den letzten 3-4 Jahrzehnten im Winter, am geringsten im Herbst zu.

Noch deutlicher als die Mitteltemperatur haben sich die Sommer- und Frosttage geändert (Abb. 4). So hat sich die Anzahl der Sommertage (Tage mit einem Höchstwert ab 25 °C) zwischen den Zeitperioden 1961-1990 und 1991-2020 von 21 auf 32 Tage erhöht, von 1951 an gerechnet sogar um 16 Tage. Der außergewöhnlich lange Sommer 2018 wies mit 77 Tagen einen Rekordwert an Sommertagen auf. Die Anzahl der Frosttage (Tagesminimum < 0 °C) betrug 1991-2020 für Hamburg 62 Tage und damit aufgrund des maritimen Klimas um fast 20 Tage weniger als deutschlandweit. Ihre Anzahl ist seit 1951 um 23 Tage und seit den 1990er Jahren um 8 Tage zurückgegangen.

Niederschlagsveränderungen

Im Zeitraum 1991-2020 fielen in Hamburg 773 mm Niederschlag pro Jahr. Die mittleren Niederschläge unterscheiden sich damit nur geringfügig vom deutschlandweiten Mittel von 789 mm. Die meisten Niederschläge fallen dabei im Sommer (232 mm), die wenigsten im Frühjahr (154 mm). Von Jahr zu Jahr sind die Niederschlagsmengen sehr unterschiedlich. So betrug der mittlere Jahresniederschlag in Hamburg für 2007 1050 mm, 1959 dagegen nur 409 mm. Auch in den letzten Jahren gab es zu trockene Jahre, so fielen 2018 nur 523 mm. Seit dem Ende des 19. Jahrhunderts hat die jährliche Summe der Niederschläge in Hamburg allerdings um 112 mm zugenommen, wobei die Hälfte der Zunahme auf den Winter fiel, während im Sommer nur 8 mm dazugekommen sind.

Weblinks

• H. von Storch, I. Meinke, M. Claußen (2017): Hamburger Klimabericht
• Stadtklima: Beispiel Hamburg Das Stadtklima Hamburgs und seine Veränderung
• G. Rosenhagen und M. Schatzmann (2011): Das Klima der Metropolregion auf Grundlage meteorologischer Messungen und Beobachtungen
• Norddeutsches Klimabüro (2009): Klimabericht für die Metropolregion Hamburg
• Wilhelm Kuttler (2004): Stadtklima - Phänomene und Wirkungen
• Stadtklimatische Bestandsaufnahme Die heutige Klimasituation in Hamburg sowie die voraussichtlichen Veränderung bis zum Jahr 2050.

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Kontakt: Dieter Kasang