Tropische Wirbelstürme und globale Erwärmung

Gefahren durch Tropische Wirbelstürme

Tropische Wirbelstürme (TW) gehören mit Hitzewellen, Dürren, Starkniederschlägen, und außertropischen Stürmen zu den Wetterextremen, die möglicherweise durch den Klimawandel verstärkt oder häufiger auftreten werden. Sie kommen in den tropischen Regionen aller drei Ozeane vor. Im Nordatlantik und östlichen Nordpazifik heißen sie Hurrikane, im westlichen Nordpazifik Taifune, im nördlichen Indischen Ozean Zyklone. Der Einfachheit halber wird der Begriff „Hurrikan“ häufig auch universal gebraucht. Im Focus der Aufmerksamkeit stehen in der westlichen Welt die atlantischen Hurrikane, wegen ihres Gefährdungspotentials in der westlichen Hemisphäre, aber auch weil sie am besten erforscht sind und über sie die längsten Datenreihen vorliegen.

Abb. 1: Schäden durch Tropische Wirbelstürme nach Kontinenten 1970 bis 2019

Tropische Wirbelstürme gehören zu den gefährlichsten Wettersystemen auf dem Globus, die, wenn sie auf Land treffen, zu katastrophalen Zerstörungen führen können. Sie treten zwar relativ selten auf, richten in den betroffenen Gebieten aber starke Verwüstungen an. Sie haben in den letzten 50 Jahren Schäden von 1,4 Billionen US$ verursacht und 800.000 Todesopfer gefordert. Die von Tropischen Wirbelstürmen betroffene Bevölkerung hat sich zwischen 2002 und 2019 von 408 Millionen auf 792 Millionen pro Jahr erhöht. An der Spitze der Todesopfer durch Tropische Wirbelstürme steht im 21. Jahrhundert mit über 138.000 Toten der Hurrikan Nargis (2008) in Myanmar, gefolgt von dem Medicane Daniel (2023, Libyen) mit 11498 und dem Supertaifun Haiyan (2013, Philippinen) mit 6352 Opfern. Während von den ökonomischen Schäden eher wohlhabende Staaten betroffen sind, haben die meisten Toten durch Tropische Wirbelstürme vor allem ärmere Länder zu beklagen (Abb. 1).

Es ist daher von hohem gesellschaftlichem Interesse, der Frage nachzugehen, welchen Einfluss der globale Klimawandel auf diese Extremereignisse hat. Die Frage ist nicht einfach zu beantworten, da tropische Wirbelstürme auch von vielen natürlichen Prozessen im Klimasystem beeinflusst werden, so z.B. von großräumigen atmosphärischen Zirkulationen wie der Hadley-Zelle oder den Monsunwinden und von natürlichen Klimaschwankungen des ENSO-Systems oder der Atlantische Multidekaden Oszillation bzw. der Pazifischen Dekaden Oszillation (AMO bzw. PDO). Im Unterschied zu den natürlichen Schwankungen, die auf Zeitskalen von Jahren (z.B. ENSO) und Jahrzehnten (z.B. PDO) positive und negative Phasen aufweisen und sich in ihrer Wirkung über längere Zeiträume aufheben, kennt die globale Erwärmung bisher nur einen langfristigen Trend nach oben. Es ist daher zunächst grundlegend zu untersuchen, ob es bei den Tropischen Wirbelstürmen ebenfalls einen langfristigen Trend gibt, der als Folge des anthropogenen Klimawandels gedeutet werden könnte. Im Zentrum steht dabei die Frage nach der Zahl der TWs.

Über die Häufigkeit Tropischer Wirbelstürme

Abb. 2: Langfristige Trends globaler Tropischer Wirbelstürme pro Jahr für die vorindustrielle Periode (1850-1900) und das 20. Jahrhundert (1900-2012) nach Daten und Modellexperimenten. Blau: Jahreswerte, rot: 5-Jahresmittel, gestrichelt: Trends.

Im Mittel gibt es rund 80 Tropische Wirbelstürme jedes Jahr, mit starken jährlichen Schwankungen. Die Häufigkeit der TWs in den einzelnen Ozeanbecken ist im Allgemeinen am höchsten im Spätsommer und frühen Herbst, wenn die Meeresoberflächentemperaturen am höchsten sind und die tropischen Regengürtel bzw. die Innertropische Konvergenzzone (ITC) am weitesten vom Äquator entfernt liegen. Eine Ausnahme ist der nördliche Indische Ozean, wo starke monsunbedingte Windscherung die Tropischen Wirbelstürme unterdrücken und es zu zwei Höhepunkten der TW-Aktivität im Frühjahr und Herbst kommt.

Abb. 3: Veränderung der Häufigkeit von tropischen Wirbelstürmen zwischen 1980 und 2018 (Anzahl pro Jahr)

Langfristige Trends der TW-Häufigkeit festzustellen, ist allein schon angesichts der lückenhaften Daten, der verhältnismäßig kurzen erfassten Zeiträume und der Änderungen der Beobachtungsmethoden eine Herausforderung. Die Satelliten-Periode ist auf die letzten 40 Jahre beschränkt und war erst seit den 1990er Jahren in der Lage, global flächendeckend verlässliche Daten zur Verfügung zu stellen. Für den nördlichen Atlantik gibt es zwar Beobachtungsdaten seit dem Ende des 19. Jahrhunderts, die vor Mitte des 20. Jahrhunderts jedoch auf Schiffsbeobachtungen oder das Zählen der auf Land treffenden Stürme beschränkt waren. Danach kamen Flugzeugbeobachtungen hinzu und seit den 1960er Jahren zunehmend flächendeckende Satellitendaten. Die Rohdaten für den Atlantik zeigen zwar einen langfristigen Trend nach oben, geben jedoch nicht die reale Entwicklung wieder, da in den ersten Jahrzehnten vor allem schwächere Stürme und solche auf hoher See häufig nicht erfasst wurden. Für die anderen Ozeanbecken ist die Datenlage im Allgemeinen noch unbefriedigender.

Wegen der nur wenige Jahrzehnte abdeckenden verlässlichen historischen Daten fehlt es nach Chand et al. (2022) an klaren Beweisen für einen beobachteten langfristigen Trend der globalen Anzahl Tropischer Wirbelstürme. Reanalysedaten, die sich auf Beobachtungs- und Modelldaten stützen und den Zeitraum von der Mitte des 19. Jahrhunderts bis 2012 erfassen, würden jedoch einen deutlichen globalen Abwärtstrend von 1900 bis 2012 um ca. -13% zeigen (Abb. 2). Ein solcher Trend zeige sich jeweils auch für die Nord- und Südhemisphäre.

Während der letzten Jahrzehnte (1990-2021) hat die globale Zahl der benannten Wirbelstürme nach Beobachtungsdaten dagegen leicht zugenommen; falls nur die Tropischen Wirbelstürme mit Hurrikan-Stärke (ab 119 km/h Windgeschwindigkeit) berücksichtigt werden, dagegen abgenommen (Klotzbach et al. 2022). Das ist vor allem ein Ergebnis des starken Rückgangs im westlichen Nordpazifik, wo global die meisten Wirbelstürme vorkommen (Abb. 3). Der Nordatlantik zeigt dagegen eine starke Zunahme Tropischer Wirbelstürme seit 1980 (Abb. NOAA oder oben). Allerdings ist die Zunahme der atlantischen Hurrikane nicht die Fortsetzung eines längerfristigen Trends, sondern folgt auf eine starke Abnahme der Hurrikan-Aktivität in den 1960ern bis 1980er Jahren. Die übrigen Ozeanbecken weisen für die letzten Jahrzehnte keine eindeutigen Zu- oder Abnahmen auf.

Nehmen die starken Tropischen Wirbelstürme zu?

Abb. 4: Die globale Anzahl der Tropischen Wirbelstürme der Kategorie 4-5 (links) und der Anteil an allen Tropischen Wirbelstürmen ab Kategorie 1 (rechts)

Klimamodelle, die die Entwicklung Tropischer Wirbelstürme durch den Klimawandel simulieren, zeigen mehrheitlich eine Abnahme der Gesamtzahl und Zunahme der starken Wirbelstürme. Dieser Trend lässt sich auch in Beobachtungen feststellen, die sich in der Regel auf die letzten ca. vier Jahrzehnte beschränken. Neuere Untersuchungen bestätigen nach Camargo et al. (2023) eine Zunahme der TWs der Kategorie 4-5. Insbesondere ist der Anteil der sehr starken Stürme an allen Stürmen ab Hurrikan-Stärke deutlich angestiegen, wofür ein Grund auch in der Abnahme der Gesamtzahl der Stürme der Kategorien 1-5 gesehen wird. Klotzbach et al. (2022) zeigen, dass die globale Anzahl der sehr starken TWs der Kategorien 4 und 5 nur sehr geringfügig zunimmt, ihr Anteil an allen Tropischen Wirbelstürmen ab Kategorie 1 aber eine signifikante Zunahme aufweist (Abb. 4). Wehner & Kossin (2024) haben zudem vor allem im Nordpazifik mit den westpazifischen Taifunen Haiyan (2013), Meranti (2016), Goni (2020), Surigae (2021) und dem ostpazifischen Hurrikan Patricia (2015) eine Zunahme von besonders starken Tropischen Wirbelstürmen festgestellt, die alle erst seit den 2010er Jahren aufgetreten sind. Sie schlagen dafür die Einführung einer Kategorie 6 als Erweiterung der Saffir-Simpson-Skala ab einer Windgeschwindigkeit von 310 km/h vor.

Globale Trends müssen nicht mit den Entwicklungen in den einzelnen Ozeanbecken übereinstimmen, die sich in den Umweltbedingungen für Tropische Wirbelstürme häufig deutlich unterscheiden. So bietet der tropische Pazifik allein durch seine Dimensionen deutlich günstigere Voraussetzungen für die Entwicklung starker Wirbelstürme als der Atlantik, wo die Stürme schneller auf Land stoßen. Auch die durch TWs betroffenen Küstenregionen unterscheiden sich nach Küstenformen, Bevölkerungsdichte, sozialem Wohlstand und Verletzlichkeit von Gesellschaften, Infrastrukturanlagen und Ökosystemen. Das ist besonders relevant für das Auftreten starker TWs mit ihren teils immensen Folgen für Menschen und Ökosysteme. So haben etwa an den Küsten der USA starke Hurrikane der Kategorien 3-5 ca. 80% der Zerstörungen durch Hurrikane verursacht, obwohl sie von den auf Land der USA treffenden TWs nur einen Anteil von 34% besitzen. Außerdem wirken sich atmosphärische und ozeanische Zirkulationen sowie externe Einflüsse wie z.B. durch anthropogene Aerosole (s.u.) regional unterschiedlich auf Entstehung und Entwicklung von Tropischen Wirbelstürmn aus.

Im Nordatlantik haben nach Satellitenbeobachtungen über die letzten ca. vier Jahrzehnte die starken Hurrikane eindeutig zugenommen (, Abb. NOAA 2024). Die Daten der letzten 100 Jahre machen jedoch deutlich, dass es sich dabei wie bei der Gesamtzahl eher um eine Normalisierung der Hurrikan-Aktivität nach dem ausgeprägten Minimum der 1960er bis 1980er Jahre handelt als um einen langfristigen Trend. Ähnlich sehen das nach (Camargo et al. 2023) auch andere Studien. Im westlichen Nordpazifik entsteht nicht nur ein Drittel der globalen Tropischen Wirbelstürme insgesamt, sondern auch 60% der stärksten TWs der Kategorie 5. Nach Lee et al. (2020) hat sich hier die Anzahl der Stürme der Kategorien 4 bis 5 seit Mitte der 1980er Jahre deutlich erhöht. Ebenso haben die starken TWs ab Kategorie 3 im nördlichen Indischen Ozean zugenommen. Im südlichen Indischen Ozean haben die starken TWs möglicherweise leicht zugenommen, im südlichen Pazifik abgenommen.

Schnelle Intensivierung und weitere Parameter

Abb. 5: Regionale Verbreitung von Tropischen Wirbelstürmen mit mehrfacher schneller Intensivierung

Schnelle Intensivierung

Neben der Anzahl Tropischer Wirbelstürme und besonders der Zunahme der TWs sind für die Gefährdung von Menschen und Ökosystemen auch andere Parameter Tropischer Wirbelstürme von Bedeutung. So ist in jüngster Zeit beobachtet worden, dass bei einigen Wirbelstürmen die Windgeschwindigkeit zunehmend schneller angestiegen ist. Diese schnelle Intensivierung von TWs, die als Anstieg der Windgeschwindigkeit von mindestens 30 Knoten in 24 h definiert ist, erschwert erheblich die Vorhersage und damit eine angemessene Warnung der Bevölkerung erheblich. Ein aktuelles Beispiel ist der ostpazifische Hurrikan Otis, der im Oktober 2023 den mexikanischen Ballungsraum Acapulco stark verwüstet hat, was im Wesentlichen darauf zurückzuführen war, dass er sich in nur 12 Stunden von einem Tropensturm in einen Hurrikan der Kategorie 5 entwickelt hat. Schnelle Intensivierungen, die sich mehrfach bei demselben Wirbelsturm ereignen, haben in den letzten vier Jahrzehnten mit 83% besonders stark zugenommen. Regional weist der westliche Nordpazifik mit 42% nahezu die Hälfte aller mehrfachen schnellen Intensivierungen auf, der Nordatlantik lediglich 15% (Abb. 5). Die auf Land treffenden TWs an den Küsten Ostasiens zeigen zudem eine deutliche Zunahme von schnellen Intensivierungen. Aber auch im Atlantik wurde eine Verdreifachung der Umwandlung von schwachen Tropischen Wirbelstürmen in starke Hurrikane ab Kategorie 3 in 2002-2020 im Vergleich zu 1971-1990 festgestellt. Als Beispiele werden die Hurrikane Irma (2027), Ida (2021), Ian (2022) u.a. angeführt.

Langsamere Fortbewegung und stärkere Niederschläge

Abb. 6: Überflutungen durch Hurrikan Harvey am 27.8.2017 an der texanischen Küste

Eine weitere bedrohliche Entwicklung ist die Verlangsamung der Geschwindigkeit, mit der sich die TW-Systeme über das Meer bewegen. Während die Geschwindigkeit der um den Kern kreisenden Winde bis zu 300 km/h und mehr erreichen kann, beträgt die Fortbewegungsgeschwindigkeit eines TW nur um die 30 km/h. Deren Abnahme wurde mit Ausnahme des nördlichen Indischen Ozeans in allen Ozeanbecken beobachtet. Im Nordatlantik hat sie sich über die letzten ca. 100 Jahre um 17% reduziert. Mit der verringerten Fortbewegung nimmt teilweise die Intensität Tropischer Wirbelstürme zu. Eine weitere Folge ist ein längerer Verbleib der Wirbelstürme in Küstennähe, wodurch es zu erhöhten Niederschlägen und Überschwemmungen kommen kann, welche durch den steigenden Meeresspiegel noch verstärkt werden können. Ähnlich wirken sich die ebenfalls beobachteten zunehmenden Richtungsänderungen der Zugbahnen und eine verzögerte Abschwächung der TW-Intensität nach Querung der Küstenlinie aus. Ein Beispiel für den Atlantik ist in dieser Hinsicht der Hurrikan Harvey, der im August 2017 durch gewaltige Regenfälle katastrophale Überschwemmungen in der texanischen Küstenstadt Houston und Umgebung verursachte (Abb. 6).

Veränderte Zugbahnen

Die vor allem im westlichen Nordpazifik beobachtete polwärtige Verschiebung der Zugbahnen Tropischer Wirbelstürme gefährdet Küstenregionen, die bisher nicht oder nur wenig von TWs betroffen waren. So hat sich die maximale Intensität während des Lebenszyklus von Wirbelstürmen auf der Nordhalbkugel um ca. 50 km/Jahrzehnt und auf der Südhalbkugel um ca. 60 km/Jahrzehnt Richtung Pol verschoben. Eine Folge ist, dass im NW-Pazifik an den Küsten Japans, Koreas und Chinas in den letzten 40 Jahren zunehmend mehr tropische Wirbelstürme auf Land gestoßen sind und an den Küsten Vietnams, Taiwans und der Philippinen weniger. Die Verschiebung der Zugbahnen Richtung Pol könnte nach Lin et al. (2023) allerdings auch den Vorteil haben, dass sich die erwartete Intensivierung der Taifune möglicherweise abschwächen wird, da die Wirbelstürme über weniger warme Ozeangebiete ziehen.

Ursachen

Natürliche Schwankungen

Entstehung, Entwicklung und Zugbahnen von TWs sind sowohl von natürlichen wie von anthropogenen, vom Menschen verursachten, Faktoren abhängig. Bei den natürlichen Einflussfaktoren spielen jährliche Schwankungen wie die El-Niño- und La-Niña-Phasen sowie Schwankungen auf Zeitskalen von Jahrzehnten wie die Pazifische Dekaden Oszillation (PDO), der Indian Ocean Dipole (IOD) und die Atlantische Meridionale Umwälzzirkulation (engl. Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC bzw. AMO) eine Rolle. Bei den anthropogenen Ursachen wird einerseits der Effekt von Aerosolen, andererseits die Wirkung von Treibhausgasen diskutiert. Das breite Spektrum natürlicher Variabilität macht es schwierig, den anthropogenen Einfluss auf TCs zu bestimmen, und Projektionen für die Zukunft unsicher.

Die ausgeprägten jährlichen Schwankungen der Häufigkeit und Intensität Tropischer Wirbelstürme in den einzelnen Ozeanbecken werden wesentlich auf ENSO zurückgeführt. Auf die pazifischen und atlantischen TWs wirken die El-Niño- und La-Niña-Phasen des ENSO-Phänomens gegensätzlich. Die Entwicklung von Taifunen wird im Pazifik durch La-Niña-Bedingungen unterdrückt und im Atlantik begünstigt. Dadurch lassen sich die Abnahme von TCs im Pazifik und die Zunahme im Atlantik in den letzten Jahrzehnten erklären, da diese Periode stärker durch La-Niña-Verhältnisse als durch El-Niño-Bedingungen geprägt war. El Niño wirkt umgekehrt: pazifische TCs werden begünstigt, atlantische dagegen gehemmt. Das verbindende Glied ist vor allem die vertikale Windscherung, ein Wechsel der Windrichtung mit der Höhe, der die Entwicklung vor allem schwacher Wirbelstürme erheblich schwächen kann und beispielsweise über dem Atlantik während eines El Niño besonders stark ausgeprägt ist. Im nördlichen Indischen Ozean wirkt sich ENSO ähnlich wie im Atlantik aus. Die TW-Aktivität ist bei El-Niño-Ereignissen geschwächt, während einer La Niña dagegen verstärkt. Allerdings spielt hier zusätzliche die Monsunzirkulation eine Rolle, die in der Kernzeit den ENSO-Einfluss weitgehend unterdrückt. Da die pazifischen Trends für die globale TW-Statistik eine wesentlich größere Rolle spielen als die atlantischen oder die anderer Ozeanbecken, wirkt sich deren Änderungen auch auf die globale Statistik aus. Die deutliche Abnahme der globalen TWs ab Hurrikan-Stärke ist vor allem eine Folge der Entwicklung im westlichen Nordpazifik, wo in den letzten Jahrzehnten vorherrschende La-Niña-Phasen weniger Tropische Wirbelstürme haben entstehen lassen.

Natürliche Schwankungen spielen auch bei längerfristigen Änderungen der TW-Aktivität über Jahrzehnte eine Rolle. So werden von einigen Studien für dekadische Änderung bestimmter TW-Parameter natürliche Klimaschwankungen als (Mit-)Verursacher angeführt. Z.B. wurde die Abschwächung der Fortbewegungsgeschwindigkeit von Taifunen im westlichen Nordpazifik auch natürlichen Einflüssen zugeschrieben. Und nach Ly et al. (2022) beruht die Verschiebung der Zugbahnen von Taifunen im westlichen Nordpazifik wesentlich auf Schwankungen der Pazifische Dekaden Oszillation (PDO), wobei anthropogene Ursachen kaum eine Rolle spielten. Und für den Nordatlantik wird als Antriebsfaktor für die Aktivität starker Hurrikane in Modell-Studien die Atlantische meridionale Umwälzzirkulation (AMOC) diskutiert.

Anthropogene Ursachen

Der jüngste IPCC-Bericht AR6 WGI (2021) betont, dass zahlreiche Änderungen der TW-Aktivität durch natürliche Ursachen allein nicht erklärt werden können. Auch neuere Studien folgen weitgehend dieser Position. So wird die gegensätzliche Entwicklung der TW-Häufigkeit im Nordatlantik und westlichen Nordpazifik seit den 1980er Jahren teilweise durch den unterschiedlichen Effekt anthropogener Aerosole begründet. Murakami (2022) erklärt etwa die atlantische Zunahme der Hurrikan-Aktivität seit den 1980er Jahren weitgehend durch die Abnahme der Aerosolbelastung infolge der Luftreinhaltepolitik in Europa und den USA. Weil durch weniger Aerosole mehr Sonneneinstrahlung den Ozean erreicht, erhöhen sich die Meeresoberflächentemperatur und die Konvektion und damit auch die TW-Aktivität. Die Erwärmung durch die Aerosolabnahme würde außerdem die vertikale Windscherung abschwächen und so die Entstehung und Entwicklung von Hurrikanen begünstigen.

In Ost- und Südasien hat dagegen die Aerosolbelastung durch die anlaufende Industrialisierung seit den 1980er Jahren stark zugenommen. Als Folge wurde die Sonneneinstrahlung abgeschwächt und die Meeresoberflächentemperaturen abgekühlt sowie die Konvektion und die TW-Aktivität verringert. Die in Abb. x auffällige Abnahme der TW-Aktivität auch auf der Südhalbkugel führt Murakami auf die Fernwirkungen der Hurrikan-Änderungen über dem Atlantik zurück. Die Aerosol-Reduktion in Europa und Nordamerika habe zu einer unterschiedlichen Erwärmung von Nord- und Südhalbkugel und einer Änderung der tropischen Zirkulation geführt, durch die weniger TWs auf der Südhalbkugel entstanden. Trotz des starken Aerosol-Einflusses schließt Murakami (2022) die Wirkung anderer Faktoren wie multidekadischer Klimaschwankungen, Vulkanausbrüche und Treibhausgase nicht aus.

Projektionen

Hurrikane verschiedener Kategorien heute und in einem künftigen Klima

Modell-Projektionen über die Entwicklung der Aktivität von tropischen Zyklonen in einer wärmeren Welt hatten lange Zeit eine zu grobe räumliche Auflösung, um wesentliche Eigenschaften von tropischen Zyklonen adäquat zu simulieren. In jüngster Zeit sind jedoch Modelle mit einer Auflösung bis hinunter auf 9 km entwickelte worden, die mehrheitlich zu dem Ergebnis kommen, dass die hohen Windgeschwindigkeiten ebenso wie die an tropische Zyklonen gekoppelten Niederschläge zunehmen werden und – mit weniger hoher Wahrscheinlichkeit – dass die Anzahl der schwachen tropischen Zyklonen sinken und die der starken steigen wird. So ergibt eine aktuelle Modelluntersuchung über die künftige Entwicklung eine Zunahme der Anzahl atlantischer Hurrikane der Kategorien 4 und 5 bis zum Ende des 21. Jahrhunderts um fast das Doppelte und bei den Stürmen der Kategorie 5 sogar um das Dreifache. Ebenso wird hiernach der Niederschlag in einem Radius von 100 km um das Hurrikan-Zentrum um 20 % zunehmen.

Die Gründe für diese Entwicklung sind nicht endgültig geklärt. Eine wichtige Ursache für die Abnahme der Gesamtzahl tropischer Zyklonen in einer wärmeren Welt wird darin gesehen, dass die globale Erwärmung die vertikale Windscherung begünstigt (Wand & Lee 2008). Vertikale Windscherung unterbricht die Formation vor allem der schwächeren Stürme, während die starken Stürme sich ihre eigene Umgebung schaffen und den Einflüssen von Windscherungen eher widerstehen. Eine höhere Meeresoberflächentemperatur führt dagegen nicht zu einer höheren Anzahl tropischer Zyklonen. Zusammen mit dem Anstieg des Wasserdampfgehalts in der Atmosphäre stellt sie allerdings mehr Energie zur Verfügung und begünstigt damit die Intensität der Zyklonen.

Ein anderes Ergebnis von Modelluntersuchungen bezieht sich auf die Zugbahnen tropischer Zyklonen im Nordatlantik unter dem Einfluss des Klimawandels. Nach Berechnungen von 17 Klimamodellen nach dem A1B-Szenario werden sich die subtropischen Ostwinde abschwächen und das Entstehungsgebiet der Zyklonen wird sich nach Osten verschieben. Als Folge wird es eine Abnahme der sich direkt nach Westen bewegenden Sturmbahnen um 5,5 % geben und eine Zunahme der nach Norden auf den offenen Ozean drehenden Zugbahnen um ebenfalls 5,5 %. Über dem südlichen Golf von Mexiko wird es pro Jahrzehnt 1-1,5 tropische Wirbelstürme weniger geben und über dem mittleren Atlantik 1-1,5 Stürme mehr.

Hurrikane in Europa?

Tropische Wirbelstürme mit ihrer typischen zylinderförmigen Struktur gibt es im Europa der mittleren und höheren Breiten nicht und wird es auch als Folge der globalen Erwärmung nicht geben. Stürme in Hurrikan-Stärke (> 32,6 m/sec) können aber auch an den Küsten von Westeuropa vorkommen. Gegenwärtig treten sie primär im Winter auf und sind durch Luftdruckgegensätze in den mittleren Breiten bedingt, die wiederum von dem N-S-Temperaturgradienten der Atmosphäre abhängen. In einem wärmeren Klima wird der meridionale Temperaturgradient allerdings abnehmen, weil sich die höheren Breiten stärker erwärmen als die niederen. Dieser Effekt wird jedoch weitgehend ausgeglichen durch eine Anhebung der Tropopause und eine zunehmende Freisetzung latenter Wärme, die tendenziell die Intensität von Stürmen verstärken. Andererseits führt die globale Erwärmung zu einem Anstieg der Meeresoberflächentemperatur (auch als SST abgekürzt nach engl. Sea Surface Temperature), wodurch das Entstehungsgebiet tropischer Hurrikane ausgeweitet wird. Die aktuelle Forschung weist auf eine polwärtige und östliche Ausweitung des Entstehungsgebiets. Damit werden zukünftige Hurrikane zunehmend einen Einfluss auf die Bedingungen extremer westeuropäischer Stürme nehmen können.

Nach Berechnungen mit einem hochaufgelösten Modell (ca. 25x25 km) wird es bis zum Ende des 21. Jahrhunderts vor allem im Golf von Biscaya und in der Nordsee eine Zunahme starker Stürme (Beaufort 11-12, >28,4 m/sec) geben. Dabei wird sich die Jahreszeit mit starker Sturmtätigkeit vom Winter auf den Herbst verschieben. Die Anzahl von Stürmen in Hurrikan-Stärke (> 32,6 m/sec) wird sich in der Nordsee und im Golf von Biscaya im frühen Herbst (August-Oktober) zusammengenommen von 2 auf 13 erhöhen. Dabei werden nahezu alle diese Stürme aus tropischen Hurrikane oder tropischen Stürme stammen. Im Gegensatz dazu haben die wenigen Stürme der Gegenwart mit Hurrikan-Stärke einen außertropischen Ursprung.

Gegenwärtig liegt das Hauptentstehungsgebiet für Hurrikane im westlichen tropischen Atlantik, wo die Meeresoberflächentemperaturen über der Grenze von 27 °C liegen. Die tropischen Stürme, die in Zukunft nach Westeuropa ziehen und dort Hurrikan-Stärke erreichen werden, werden primär aus dem östlichen Teil des Nordatlantiks (östl. von 50 °W) stammen, weil hier die SST ebenfalls über 27 °C steigen wird. Das Entstehungsgebiet der Hurrikane wird um etwa 10° nach Osten ausgeweitet werden. Üblicherweise ziehen die Sturmbahnen der atlantischen Hurrikane in nordwestliche Richtung. Bei einer Ausweitung der Gebiete mit einer SST von über 27 °C nach Norden und Osten, erhöht sich die Möglichkeit, dass die Hurrikan-Sturmbahnen bis in die mittleren Breiten reichen und dann von den dort vorherrschenden Westwinden in nordöstliche Richtung getrieben werden. Bevor die Hurrikane allerdings die Küstenregionen Westeuropas erreichen, wandeln sie sich in außertropische Stürme um. Tropische Stürme besitzen einen warmen Kern und eine axiale symmetrische Struktur. Bei ihrem Weg nach Norden nimmt nicht nur ihre Windstärke auf 10 ab, sie verlieren auch diese typischen Merkmale. Die Temperatur im Innern sinkt, die horizontale Ausdehnung nimmt zu und wird asymmetrisch wie bei typischen Stürmen der mittleren Breiten. Im Endstadium kann die Sturmstärke allerdings wieder bis auf 12 zunehmen, bedingt durch den Einfluss von Luftdruckgegensätzen und die Freisetzung von latenter Wärme, und kann in Zukunft öfter Hurrikan-Stärke erreichen.

• Hurrikane im Mittelmeerraum: s. Medicanes

Weblinks

• Kasang, D. & F. Wachsmann (2018): Tropische Wirbelstürme unter besonderer Berücksichtigung von Hurrikanen. In: Lozán, J.L., S.-W. Breckle, H. Graßl, D. Kasang & R. Weisse (Hrsg.): Warnsignal Klima: Extremereignisse. pp. 207-212. doi:10.2312/warnsignal.klima.extremereignisse.30.
• Verstärkt die globale Erwärmung Wirbelstürme? Climate Press Nr. 23

Bildergalerie zum Thema

• Bilder zu: Tropische Wirbelstürme

Klimadaten zum Thema

Klimadaten zum Thema selbst auswerten? Hier können Sie aus globalen Daten 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:

• Tropische Wirbelstürme Welche Auswirkung hat die globale Erwärmung auf die Aktivität tropischer Wirbelstürme? (Gymnasium Grootmoor, Hamburg)
• Tropische Wirbelstürme Besteht eine Zunahme der Häufigkeit und/oder Stärke von tropischen Wirbelstürmen? (Gymnasium Lohbrügge, Hamburg)
• Hurrikane im Klimawandel Wie beeinflusst der Klimawandel die Hurrikane im Nordatlantik? (Gymnasium Lohbrügge, Hamburg)
• Hurrikane Über den Zusammenhang zwischen dem Klimawandel und der Ausbreitung bzw. Häufigkeit von Hurrikanen (Anne-Frank-Schule, Bargteheide)
• Wetterextreme: Hurrikans Wie ändert sich Anzahl und Stärke von Hurrikans? (Johanneum zu Lübeck, Lübeck)
• Die Gefährdung New Yorks Die Gefährdung New Yorks durch den Meeresspiegelanstieg und Hurrikane (Stadtteilschule Eidelstedt, Hamburg)

Literatur

• Kasang, D. (2011): Tropische Wirbelstürme, in: Lozán, J.L., u.a. (Hrsg): Warnsignal Klima: Die Meere - Änderungen & Risiken, Hamburg 2011, 144-148; aktualisierte Fassung online