In den letzten Jahren haben extrem hohe Temperaturen weltweit für Aufsehen gesorgt. Eine neue Studie, die unter der Leitung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) und des Internationalen Instituts für Angewandte Systemanalyse (IIASA) durchgeführt wurde, zeigt auf, dass das Zusammenspiel von Bodenfeuchte, Luftdruck und Temperatur einen entscheidenden Einfluss auf die Intensität von Hitzewellen hat. Diese Erkenntnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht und verdeutlichen, dass solche „Mega-Hitzewellen“ bis zu zehn Prozent heißer ausfallen können, als es ohne diese Wechselwirkungen der Fall wäre.
Die Forschung legt nahe, dass in Regionen, die häufig von Hitzewellen betroffen sind, wie Europa, dem Osten Nordamerikas, Südrussland und bestimmten Teilen Afrikas, die Häufigkeit und Intensität dieser extremen Wetterereignisse rapide zunimmt. Ein markantes Beispiel ist die Hitzewelle in Europa im Jahr 2022, als die Temperaturen in Großbritannien erstmals über 40 °C stiegen. Ein weiteres Beispiel ist die Hitzewelle im Nordwesten der USA 2021, bei der die Temperaturen um 4,6 °C über die bisherigen Rekorde hinaus schossen.
Die Studie nutzt moderne Techniken des maschinellen Lernens sowie statistische Analysen, um die physikalischen Mechanismen zu identifizieren, die während extrem hoher Temperaturen ablaufen. Die Forscher fanden heraus, dass die Wechselwirkungen zwischen Bodenfeuchte, Luftdruck und Temperatur in mittleren Breiten, wie sie in Europa und Nordamerika vorkommen, eine verstärkende Wirkung auf die Temperaturen haben. Dies bedeutet, dass sich hohe Temperaturen, trockene Böden und hoher Luftdruck gegenseitig beeinflussen und somit die Hitze weiter ansteigen lassen.
Ein zentrales Element dieser Wechselwirkungen ist der Einfluss von Hochdruckgebieten. Unter solchen Bedingungen gelangt mehr Sonnenstrahlung zur Erdoberfläche, was den Boden zusätzlich erwärmt. Gleichzeitig führt die steigende Temperatur dazu, dass die Böden austrocknen. Dieser Prozess hat zur Folge, dass weniger Wasser verdunstet, welches normalerweise zur Kühlung der Oberfläche beitragen würde, was das Problem weiter verschärft. Yinglin Tian, eine Forscherin am PIK und Erstautorin der Studie, betont: „Das Zusammenspiel von steigenden Temperaturen und austrocknenden Böden ist bekannt, jedoch zeigt unsere Untersuchung, dass ab einem bestimmten Temperaturpunkt alle drei Faktoren – austrocknende Böden, hoher Luftdruck und extreme Hitze – sich gegenseitig verstärken.“
Die Untersuchung zeigt auch, dass der Klimawandel die Schwelle für diesen Verstärkungsmechanismus anhebt. So hat die Wahrscheinlichkeit, dass die Temperaturen in Mitteleuropa diese kritische Grenze überschreiten, in kurzer Zeit erheblich zugenommen. Während die Wahrscheinlichkeit von 1979 bis 1983 nur bei sechs Prozent lag, stieg sie im Zeitraum von 2018 bis 2022 auf 23 Prozent. Dies macht deutlich, dass die Erde durch den Klimawandel zunehmend anfällig für diese selbstverstärkenden Rückkopplungen wird.
Die gegenwärtigen Klimamodelle, die zur Vorhersage extremer Hitzeereignisse verwendet werden, erfassen diese dynamischen Wechselwirkungen nur unzureichend. Kai Kornhuber, Ko-Autor der Studie, warnt: „Sollten unsere Erkenntnisse stimmen und diese Wechselwirkungen weiterhin zu extremeren Hitzewellen führen, könnten wir in Zukunft mit noch schwerwiegenderen Risiken konfrontiert werden als bisher angenommen.“
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen Bodenfeuchte, Luftdruck und Temperatur entscheidend ist, um die Auswirkungen von Hitzewellen besser zu begreifen und geeignete Maßnahmen zur Anpassung und Minderung des Klimawandels zu entwickeln. Die Forschung zeigt auf, dass der Klimawandel nicht nur die Häufigkeit, sondern auch die Intensität extrem hoher Temperaturen steigern könnte, was weitreichende Konsequenzen für Mensch und Umwelt haben wird.
