Hitzewellen in Europa

Der Hitzesommer 2003 gilt vielen als Vorzeichen künftiger heißer Sommer, wie sie durch den Klimawandel erwartet werden. In der Folge gab es weitere große Hitzewellen auf dem europäischen Kontinent.

Hitzewellen in Europa

Europa hat seit Beginn des neuen Jahrhunderts mehrere große Hitzewellen erfahren. Besonders herausgeragt haben die "Mega-Hitzewellen"1 von 2003 und 2010, aber auch die Hitze und Dürre im Jahre 2015. Der extrem heiße Sommer 2003 in Europa hat nach Einschätzung der World Health Organization (WHO) und anderen Untersuchungen in allen betroffenen Ländern zusammen etwa 70 000 zusätzliche Todesopfer gekostet,2,3 woran Frankreich und Italien am stärksten beteiligt waren.4 Auch in den Folgejahren ereigneten sich starke Hitzewellen in Europa, so in Westeuropa 2006, in Nordeuropa 2008, in Russland 2010 und in Mittel-Osteuropa 2015. In dem Jahrzehnt 2001-2010 gab es für mindestens 65 % der Fläche Europas - Osteuropa 2010, Mittel- und Südwesteuropa 2003, den Balkan 2007 und die Türkei 2001 – die wärmsten Sommer der letzten 500 Jahre. Die beiden heißesten Sommer, nämlich 2003 und 2010, betrafen 25 % des Kontinents.5

Hitzewelle im August 2003
Abb. 1:
Temperaturabweichung vom Normalwert 1961–1990 für die Hitzewelle im August 20036

Die Hitzewelle in Mittel- und Westeuropa 2003

Statistisch sollte eine Hitzewelle wie im Sommer 2003 unter den bis in die 1970er Jahre herrschenden Klimabedingungen höchstens alle 10 000 Jahre einmal vorkommen sollte und damit nahezu ausgeschlossen sein.7 Die mittleren Sommertemperaturen lagen über großen Gebieten Kontinentaleuropas um 3 °C über dem Mittel der Periode 1961-19908 und waren damit bei weitem die höchsten Sommertemperaturen seit 1500.9 In einzelnen Regionen und an einzelnen Stationen waren die Abweichungen vor allem während der heißesten Periode im August 2003 noch wesentlich höher. So lagen die Temperaturen im August in Zentral-Frankreich um bis zu 14 °C über dem August-Mittel von 1971-2000. In Deutschland lagen die Sommertemperaturen um 3,4 °C über dem Mittel von 1961-1990 und waren damit eindeutig die höchsten seit dem 18. Jahrhundert. Die Zahl der extremen Hitzetage mit einer Temperatur von über 36 °C war z.B. an der Station Karlsruhe mit 16 Tagen deutlich höher als bei dem bisherigen Spitzenreiter 1952 (10 Tage).7 An zahlreichen Stationen wurden die bisherigen Höchstwerte überschritten, an einigen sogar die 40 °C-Marke.10

Die Großwetterlage über Europa zeigte im Sommer 2003 das übliche Muster bei sommerlichen Hitzewellen: einen blockierenden Hochdruckrücken über West- und Mitteleuropa, der die sonst vom Atlantik heranziehenden Tiefdrucksysteme in einem großen Bogen um sich herumlenkte und in dem absteigende Luftmassen für eine längere Periode mit klarem Himmel und hoher Sonneneinstrahlung sorgten. Hinzu kam in den betroffenen Regionen eine längere Trockenperiode seit Februar 2003, die den Boden und die Vegetation ausgetrocknet hatte, so dass während der Hitzewelle im August kaum noch Feuchte zum Verdunsten zur Verfügung stand. In Deutschland war es - im Widerspruch zum langfristigen Trend - die längste Trockenperiode seit 100 Jahren.11 Bei ausreichender Bodenfeuchtigkeit kommt es während höherer Temperaturen zu starker Verdunstung, die Energie verbraucht und daher einen Abkühlungseffekt zur Folge hat. Dabei kühlt sich die Erdoberfläche ab und in der Atmosphäre nimmt der Wasserdampf zu. Das begünstigt in der bodennahen Atmosphäre die Bildung von Wolken, die einen weiteren Abkühlungseffekt haben, da sie die Sonneneinstrahlung verringert. Ist der Boden dagegen durch eine längere Dürre ausgetrocknet, gibt er eine trockenen Wärme an die darüber liegende Atmosphäre ab. Dadurch wird die untere Atmosphäre wärmer und trockener und die Bildung von Wolken wird behindert. Die Sonne kann ungehindert einstrahlen, was den Erwärmungseffekt verstärkt.12

Die Hitzewelle in Russland 2010

Nach einem sehr kalten Winter erlebte Russland im Sommer 2010 eine extreme Hitzewelle. Im Juli und August lagen die Temperaturen in vielen Städten in Westrussland über eine längere Periode bei 40 °C und damit um 10 °C über dem Mittel der früheren Sommertemperaturen. So waren die Moskauer Juli-Temperaturen die wärmsten seit 130 Jahren und waren vier Mal höher als die üblichen Abweichungen vom Mittel (Standardabweichungen) im Juli. Eine Folge waren großflächige Wald- und Torfbrände auf 25 Millionen ha, die zahlreiche Menschen obdachlos machten sowie Tote und Verletzte forderten. Zeitweilig wüteten allein in der Region südöstlich von Moskau über 700 Feuer. Die hitzebedingten Todesfälle in Russland werden auf 55 000 geschätzt, nicht wenige davon in Moskau durch Rauch und Luftverschmutzung. Die Ernteverluste beliefen sich auf ca. 25 % der Jahresernte, die wirtschaftlichen Verluste auf 15 Mrd. US$.5

Die Hitzewelle in Russland 2010
Abb. 2: Temperaturabweichung 20.-27. Juli 2010 im Vergleich zum selben Zeitraum 2000-200815

Als unmittelbare Ursache der russischen Hitzewelle gilt eine ungewöhnlich lange anhaltende Blockierende Wetterlage. Unter einer Blockierenden Wetterlage versteht man eine im Mittel etwa ein bis zwei Wochen dauernde stationäre Lage der planetaren Wellen. Diese bewegen sich normalerweise in den mittleren Breiten vom Jetstream gesteuert von Westen nach Osten rund um den Globus. Bei einer Blockierenden Wetterlage setzen sich größere Hoch- und Tiefdruckgebiete über mehrere Tage fest und können im Sommer Hitzewellen auf der einen und Starkniederschläge auf der anderen Seite bewirken. In Russland dauerte die stationäre Wetterlage von Anfang Juli bis Mitte August, also mindestens drei Mal so lange wie im Durchschnitt. Als Folge entwickelte sich ein ungewöhnlich starkes Hochdruckgebiet. Klarer Himmel mit starker Sonneneinstrahlung und absinkende Luftmassen bewirkten die seit Beginn der Wetteraufzeichnungen nie gemessenen hohen Temperaturen. Hinzu kam, dass es seit Beginn des Sommers kaum geregnet hatte, wodurch Pflanzen und Böden ausgetrocknet waren und eine Abkühlung durch Verdunstung ausblieb.5

Ein Zusammenhang der ungewöhnlichen Blockierenden Wetterlage über Russland mit der globalen Erwärmung gilt als wahrscheinlich, ist aber nicht unumstritten. Einerseits wird argumentiert, dass es über Westrussland keinen Trend der Blockierenden Wetterlage seit 1948 gegeben habe und dass in früheren heißen Sommern keine ungewöhnlich lang andauernde Blockierende Wetterlage vorgelegen habe. Andererseits wird darauf hingewiesen, dass die globale Erwärmung den Blocking-Effekt verstärkt und so erst die Entstehung der extremen Hitzewelle möglich gemacht habe.5 Nach einer jüngeren Untersuchung geht die russischen Hitzewelle primär auf die geringe Bodenfeuchtigkeit zurück, die hauptsächlich durch natürliche Klimaschwankungen bedingt sei. Der Klimawandel habe die Wirkung jedoch verstärkt.14

Anmerkungen:
1. 
Miralles, D.G., et al. (2014): Mega-heatwave temperatures due to combined soil desiccation and atmospheric heat accumulation, Nature Geoscience, DOI: 10.1038/NGEO2141
2.  Robine, J.M., et al. (2007): Report on excess mortality in Europe during summer 2003 (EU Community Action Programme for Public Health)
3.  Robine, J.-M., et al. (2008): Death toll exceeded 70,000 in Europe during the summer of 2003, C. R. Biologies 331, 171–178
4.  nach Trigo, R.M., R. García-Herrera, J. Díaz, I.F. Trigo, and M.A. Valente (2005): How exceptional was the early August 2003 heatwave in France?, Geophys. Res. Lett., 32, L10701, doi:10.1029/2005GL022410
5.  Barriopedro, D., et al.(2012): The Hot Summer of 2010: Redrawing the Temperature Record Map of Europe, Science 332, 220-224
6.  Quelle: Deutschländer, T., H. Mächel: Temperatur inklusive Hitzewellen, in: Brasseur, G.P., D. Jacob, S. Schuck-Zöller (Hrsg.; 2017): Klimawandel in Deutschland, Entwicklung, Folgen, Risiken und Perspektiven, Berlin Heidelberg, 47-56, leicht verändert; Lizenz: CC BY
7. Schönwiese, C.-D. , T. Staeger, S. Trömel, M. Jonas (2003): Statistisch- klimatologische Analyse des Hitzesommers 2003 in Deutschland, in: Deutscher Wetterdienst: Klimastatusbericht 2003, 123-132
8.  Schär, C., P.L. Vidale, D. Lüthi, C. Frei, C. Häberli, M.A. Liniger, and C. Appenzeller (2004): The role of increasing temperature variability in European summer heatwaves, Nature 427, 332-336
9.  Luterbacher, J., Dietrich, D., Xoplaki, E., Grosjean, M. & Wanner, H. (2004): European Seasonal and Annual Temperature Variability, Trends, and Extremes Since 1500, Science 303, 1499-1503
10.
Deutscher Wetterdienst (2003): Der Rekordsommer 2003
11. Beck, , J. Grieser, S. Trömel (2003): Die Trockenperiode des Jahres 2003 in Deutschland im Kontext langzeitlicher Niederschlagsvariabilität, in: Deutscher Wetterdienst: Klimastatusbericht 2003, 142-151
12. Alexander, L. (2011): Extreme heat rooted in dry soils, Nature Geoscience 4, 12-13
13.
Otto, F. E. L., N. Massey, G. J. van Oldenborgh, R. G. Jones, and M. R. Allen (2012), Reconciling two approaches to attribution of the 2010 Russian heat wave, Geophys. Res. Lett., 39, L04702, doi:10.1029/2011GL050422.
14. Hauser, M., R. Orth, and S. I. Seneviratne (2016): Role of soil moisture versus recent climate change for the 2010 heat wave in western Russia, Geophys. Res. Lett., 43, doi:10.1002/2016GL068036.
15.  Quelle: NASA: Heatwave in Russia; Diese Datei ist gemeinfrei (public domain), da sie von der NASA erstellt worden ist. Die NASA-Urheberrechtsrichtlinie besagt, dass „NASA-Material nicht durch Urheberrecht geschützt ist, wenn es nicht anders angegeben ist“. (NASA-Urheberrechtsrichtlinie-Seite oder JPL Image Use Policy).

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