Klimaänderungen in Europa

Klimaänderungen in Europa

Das europäische Klima reicht von den Subtropen im Süden über das gemäßigte Klima in der Mitte bis zum borealen und Tundrenklima im Norden. Es steht im Westen unter starkem Einfluss des Atlantischen Ozeans und wird nach Osten zunehmend kontinentaler. Der Nordatlantikstrom sorgt, als Fortsetzung des Golfstroms, vor allem im Winter bis weit in den hohen Norden hinein für ein sehr mildes Klima. Vom Mittelmeer bis nach Skandinavien bestimmt die Nordatlantische Oszillation die klimatischen Schwankungen. Ein weiteres wichtiges Klimaphänomen sind blockierende Wetterlagen.
Europa Temperatur 1961-1990
Abb. 1: Bodennahe Jahresmitteltemperatur in Europa für die Zeit 1961 bis 1990 in °C6

Veränderung der Temperatur

Ein Rückblick der Temperaturentwicklung in Mitteleuropa bis in das Mittelalter zeigt grob gesehen drei Klimaepochen, die mit der Entwicklung auf der gesamten Nordhalbkugel übereinstimmen : 
1. die Mittelalterliche Warmzeit
2. die Kleine Eiszeit,
3. die Warmphase der letzten ca. 100 Jahre.
Von 1000 bis ungefähr 1300 nimmt die Temperatur bei starken Schwankungen von Jahr zu Jahr kontinuierlich zu. Danach zeigt sich von ca. 1400 bis 1900 eine relativ kühle Phase, mit besonders niedrigen Temperaturen im 16. und 17. Jahrhundert, die sog. Kleine Eiszeit. Ab 1900 nehmen die Temperaturen ungewöhnlich stark zu und liegen in den letzten 30 Jahren deutlich über den höchsten Temperaturen der mittelalterlichen Warmzeit (Abb. 2).
Europa Temperatur 1000
Abb. 2: Änderung der Temperatur in Mitteleuropa 1000-2006 im Vergleich zum Gesamtzeitraum7

Die Temperaturzunahme im 20. Jahrhundert und bis 2007 war in Europa mit 1 °C gegenüber dem Mittel von 1850-1899 etwas höher als im globalen Durchschnitt mit 0,8 °C. Die Erwärmung über den Landflächen war dabei mit 1,2 °C (global 1 °C) stärker als über den Meeren.1  Wie bei der globalen Mitteltemperatur so zeigt sich auch bei dem Mittelwert in Europa, dass 2015 das bisher wärmste Jahr war. Die europäische Mitteltemperatur über den Landgebieten lag 2015 sogar um fast 1 °C über dem Mittel der gerade erst vergangenen Klimaperiode von 1981-2010, wobei schon 2014 fast denselben Wert erreicht hatte.1a Die stärkste Erwärmung gab es regional im östlichen Europa, während der westliche Teil geringere Erwärmungen aufwies und Teile Irlands sogar eine leichte Abkühlung.

Sommer- und Wintertemperaturänderungen in Europa 2015


Abb. 3: Temperaturabweichungen 2015 im Winter und Sommer vom Mittel 1981-2010 in °C1a

Betrachtet man die besonders starke Erwärmung der letzten 30 Jahre (1976-2006) im Hinblick auf die Sommer- und Winterentwicklung, so fällt ein Trend auf, wie er ähnlich auch für die nächsten 100 Jahre projiziert wird:  Im Winter findet sich die stärkste Erwärmung in Skandinavien, im Sommer im Mittelmeerraum. Für die ungewöhnlich starke Erwärmung im Norden spielt der Eis-/Schnee-Albedo-Effekt die entscheidende Rolle: Der Rückgang von Schnee- und Eisflächen führt zu einer höheren Strahlungsabsorption. Die starke Erwärmung im Osten und Nordosten Europas 2015 mit bis zu 5 °C gegenüber 1981-2010 in Finnland war aber auch durch eine starke NAO bedingt. Dagegen nahmen in Südeuropa die Temperaturen vor allem im Sommer zu. So lagen die Temperaturen in Teilen Italiens, aber auch im südlichen Mitteleuropa im Sommer 2015 um ca. 3 °C über dem Mittel von 1981 bis 2010.1a Die sommerliche Erwärmung im Mittelmeerraum ist primär durch die Niederschlagsdefizite und ausgetrockneten Böden bedingt, die die Evapotranspiration und damit deren Abkühlungseffekt stark einschränken.

Änderungen des Niederschlags

Allgemein haben die Niederschläge in Europa im 20. Jahrhundert um 6-8 % zugenommen. Regional zeigt sich dabei eine deutliche Zweiteilung. Die Zunahme findet sich hauptsächlich mit 10-40 % in Nordeuropa, während sie im Mittelmeerraum und in Teilen Südosteuropas um bis zu 20 % abgenommen haben.2 Die Trends bei drei Stationen in Norwegen (Barkestad), Deutschland (Frankfurt) und Italien (Mailand) sind exemplarisch für die jeweilige Region: In Norwegen nehmen die Niederschläge deutlich zu, in Deutschland zeigt sich keine auffälliger Trend, und in Italien findet sich eine Abnahme der Niederschläge. Dabei sind die Niederschläge in Nord- und Westeuropa zwischen 1951 und 2000 mit 20-40 % vor allem im Winter angestiegen. In Südeuropa nahmen die Niederschläge sowohl im Sommer wie im Winter um 20 % und mehr ab, im östlichen Spanien und südlichen Italien sogar über 40 %. Deutliche Niederschlagsabnahmen finden sich im Sommer aber auch in Mitteleuropa.3

In ganz Europa muss damit gerechnet werden, dass die Schneesaison kürzer und die Schneemächtigkeit geringer wird. Einige Modelle prognostizieren für Nordeuropa eine Verkürzung der Schneesaison um 1 bis 3 Monate und eine Abnahme der Schneedicke um 50-100% in den meisten Regionen. Die Folgen für den Wintertourismus sind gravierend. Auch die Eisbedeckung der Gewässer wird merklich abnehmen. So wird die maximale Eisausdehnung auf der Ostsee im Winter möglicherweise um 70% abnehmen und die Eissaison in der mittleren Ostsee um zwei bis drei Monate reduziert.

Verschiebung der Klimazonen

Die Veränderungen von Temperatur und Niederschlag im 20. Jahrhundert haben auch zu einer merkbaren Verschiebung von Klimazonen in Europa geführt.4  Bemerkenswert sind dabei
1. eine größere Ausdehnung der Trockenklimate gegen Ende des 20. Jahrhunderts. So hat sich das  im spanischen Südosten verbreitete Steppenklima gegenüber den 1950er und 1960er Jahren in seiner Ausdehnung fast verdoppelt.
2. eine deutliche Ausdehnung des gemäßigten ozeanischen gegenüber dem gemäßigten kontinentalen Klima. So sind weite Teile Mittel- und Südosteuropas, aber auch des südlichen Skandinaviens, unter stärkeren ozeanischen Einfluss geraten.
3. eine deutliche Ausdehnung des borealen ozeanischen gegenüber dem borealen kontinentalen Klima im mittleren und nördlichen Skandinavien. Das Gebiet des Tundrenklimas in den höheren Lagen Skandinaviens hat sich deutlich verringert.

Änderungen der Extreme

Mit den Mittelwerten ändern sich in der Regel auch Häufigkeit und Dauer extremer Wetterereignisse. So hat sich wegen der allgemeinen Erwärmung die Zahl extrem kalter Tage sichtlich verringert, während heiße Tage und Hitzewellen deutlich zugenommen haben (Abb. 4). Die mittlere Länge von sommerlichen Hitzewellen hat sich zwischen 1880 und 2005 verdoppelt und die Häufigkeit von heißen Tagen verdreifacht.5  

Europa Hitzewellen


Abb. 4: Veränderung der Dauer von sommerlichen Hitzeperioden in Europa 1976 bis 20068

Der Hitzesommer 2003 hat möglicherweise einen Vorgeschmack davon gegeben, wie künftige Sommer bei einer weiteren globalen Erwärmung in Europa aussehen könnten. In Frankreich lagen die Augusttemperaturen bis zu 14 °C über den mittleren Werten dieses Monats. In Deutschland kletterten die Temperaturen an einigen Orten über 40 °C.Auch die Zahl der Tage mit extremen Niederschlägen hat in den meisten Gebieten in Europa zugenommen. Die extremen Niederschläge sind außerdem stärker geworden, und zwar auch in solchen Regionen, in denen die mittleren Niederschläge abgenommen haben, wie im Mittelmeerraum und in Mitteleuropa. Als Beispiel können hier die extremen Niederschläge über dem Einzugsgebiet der Elbe im Sommer 2002 angeführt werden, durch die es zu einer katastrophalen Hochwasserkatastrophe in Deutschland und der tschechischen Republik kam. Noch häufiger kam es zu Hochwasserereignissen durch starke Niederschläge allerdings in den Wintermonaten, verbunden mit einer Häufung von zyklonalen Großwetterlagen und der Abnahme kontinentaler Hochdrucklagen.

Bleibt der Klimawandel aus?
Die Winter 2009/10 und 2010/11 erschienen vielen Menschen als außergewöhnlich kalt. Tatsächlich lagen die Januartemperaturen 2010 in Deutschland um 3,7 °C unter dem Mittel von 1961-1990.9 Dabei sollten doch nach den Projektionen der Klimamodelle gerade die Winter im nördlichen Mitteleuropa und in Nordeuropa aufgrund der Eis-Albedo-Rückkopplung besonders warm werden. Bleibt die globale Erwärmung aus?

Die gegenwärtigen Winterverhältnisse müssen zunächst einmal zeitlich relativiert werden. So lagen die Januartemperaturen in Deutschland in den 1980er Jahren zwei Mal um etwa 6 °C, 1963 um 8 °C und 1941 um 9 °C unter dem Mittel von 1961-1990.9 Ein Trend zu immer kälteren Wintern lässt sich jedenfalls nicht feststellen, eher lässt sich beobachten, dass die kalten Winter wärmer werden. Außerdem muss der kalte Winter in Europa in räumlicher Hinsicht relativiert werden. Die kalten Winter 2009/10 und 2010/11 haben nichts mit dem globalen Trend zu tun, sondern sind ein regional begrenztes Phänomen, das sich auf Teile von Europa, Russland und der USA beschränkt.10 Hier lagen die Temperaturen um einige Grad Celsius unter den Wintertemperaturen der Periode 1951-1980. Global gehörten die Wintermonate Dezember bis Februar 2009/10 und 2010/11 dagegen zu den wärmsten je gemessenen Wintermonaten. In den höheren Breiten Kanadas, auf Grönland und in der Arktis wurden warme Rekordtemperaturen gemessen. Dennoch stellt sich die Frage nach den Ursachen der kalten Winter 2009/10 und 2010/11 und möglicherweise weiterer kalter Winter.

Als Hauptursache für die Kältewellen in Europa, Sibirien und den USA wird eine sehr schwach ausgebildete Nordatlantische Oszillation angenommen.10 Der Gegensatz der Druckverhältnisse zwischen dem Azorenhoch und dem Islandtief war niedriger als gewöhnlich. Das führte zu stabilen Luftdruck-Mustern, die arktische Luft in die östliche USA und in das nördliche Eurasien lenkte. Für Europa ist entscheidend, dass bei einer schwachen NAO die warmen und feuchten Luftströmungen vom Atlantik her nur wenig entwickelt sind und das Kältehoch über Nordosteuropa sich weit nach Westen ausbreiten kann. Die sich dabei einstellenden Wetterverhältnisse entsprechen ziemlich genau den Wetterlagen bei einer negativen NAO-Phase, mit relativ niedrigen Temperaturen und Trockenheit über Nord- und Mitteleuropa und warmen und feuchten Verhältnissen über dem Mittelmeerraum. Die NAO selbst unterliegt starken natürlichen Schwankungen von Jahr zu Jahr sowie einer Dekadenschwankung. So zeigte der NAO-Index im Winter 2009/10 einen negativen Rekordwert. Auch der frühe Winter 2010/11 kann als Folge der Schwankungen des NAO-Index gedeutet werden. Die schwache NAO allein hätte allerdings noch kältere Bedingungen erwarten lassen. Daran gemessen war der Winter 2009/10 sogar verhältnismäßig warm, was vor allem durch die fortschreitende Erwärmung des Hintergrundklimas durch die zunehmende Treibhausgaskonzentration bedingt ist.11

Auch die Sonne hat wahrscheinlich einen Einfluss auf kalte Winter in Europa und den USA. Das Verhalten der Sonne unterliegt wiederkehrenden zyklischen Schwankungen. Ein besonders prägnanter Sonnenzyklus, also der Zeitraum zwischen zwei Maxima der Strahlungsleistung, dauert etwa 11 Jahre (der sog. Schwalbe-Zyklus). Das letzte Maximum lag zwischen 2000 und 2002, das letzte Minimum zwischen 2008 und 2010. Nach einer Modellberechnung beeinflusst eine geringe UV-Strahlung die Wetterverhältnisse in der unteren Troposphäre über die Stratosphäre.12 Dabei entstehen ähnliche Muster wie bei einer schwachen Nordatlantischen Oszillation (NAO). Die Dekadenschwankung der NAO wird hiernach bis zu 50 % durch die Variabilität der Solarstrahlung auf diesem Wege angetrieben. Der Einfluss der NAO und der Sonne würden hiernach keine sich ausschließenden Erklärungen für die Winterverhältnisse in Europa sein, sondern zusammenwirken.

Ausgewählte Regionen:

Deutschland

Alpenraum

Im 21. Jahrhundert wird mit einer erheblichen Erwärmung des Alpenraums gerechnet.15 Nach Modellberechnungen mit dem regionalen Klimamodell REMO kann es zu einer mittleren Erwärmung zwischen 3 °C und 4,5 °C kommen. Die Menge der Jahresniederschläge ändert sich wenig, die jahreszeitlichen Unterschiede können sich allerdings weiter verstärken. Im Sommer können die Niederschläge um 30% abnehmen, im Winter um 5-10% zunehmen. Aufgrund der steigenden Temperaturen ergeben sich aber vor allem deutliche Abnahmen bei der Schneefallmenge und der Zahl der Schneetage. Die Nullgradgrenze kann in den Wintermonaten bis zum Ende des Jahrhunderts um ca. 650 m steigen. Das bedeutet für Regionen, die zwischen 1000 und 1500 m liegen, eine Abnahme der Schneefallmenge um bis zu 60%. Selbst über 2000 m kann die Schneefallmenge immer noch um 20-30% abnehmen. Der deutsche Wintersportort Garmisch-Partenkirchen, der 700 m über dem Meeresspiegel liegt, muss mit einer Abnahme der Schneetage (> 3 cm Schnee) im Jahr von heute 70-80 auf unter 20 rechnen.

Mittelmeerraum

Das mediterrane Klima ist durch milde und feuchte Winter sowie heiße und trockene Sommer ausgezeichnet. Die Niederschläge fallen hauptsächlich im Winter, weshalb man auch vom mediterranen Winterregenklima spricht. Neben den starken Unterschieden zwischen Sommer und Winter gibt es bei den Niederschlägen auch große Schwankungen von Jahr zu Jahr. Hinzu kommen großräumige Unterschiede zwischen westlichem, mittlerem und östlichem Mittelmeerraum. Aufgrund der vielen Gebirgen, Hoch- und Tiefländern, Inseln, Halbinseln und Buchten gibt es auch viele kleinräumige Besonderheiten des Klimas.13

Klimaänderungen im Mittelmeerraum sind vor allem wegen des Tourismus von besonderer Bedeutung. Die europäischen Mittelmeerküsten sind mit großem Abstand das wichtigste Touristenziel weltweit. mit großem Abstand dominiert der innereuropäische Tourismus. Im Jahr 2000 reisten aus dem kühleren Nordeuropa 116 Millionen Touristen ans europäische Mittelmeer. Das entspricht einem Sechstel aller touristischen Reisen in der Welt. Um das Jahr 2025 wird im gesamten Mittelmeerraum mit einem Touristenaufkommen von 655 Millionen gerechnet.13 Klimaänderungen können vor allem wegen des hohen Wasserverbrauchs durch den Tourismus, noch mehr aber durch die Landwirtschaft, eine Gefahr darstellen.

Der Mittelmeerraum hat sich klimatisch in den letzten ca. 100 Jahren keineswegs einheitlich geändert. In der 2. Hälfte des 20. Jahrhunderts hat es im westlichen Mittelmeerraum eine Erwärmung gegeben. Seit Ende der 1970er Jahre haben auch in Italien die Temperaturen zu- und die Niederschläge abgenommen. Im östlichen Mittelmeerraum hat es dagegen in der 2. Jahrhunderthälfte eine leichte Abkühlung im Winter und eine Zunahme der Niederschläge seit 1982 gegeben. Das gegensätzliche Temperatur- und Niederschlagsverhalten wird auf eine Art Luftdruckschaukel zwischen beiden Gebieten, die „mediterrane Oszillation“, zurückgeführt. Diese steht möglicherweise im Zusammenhang mit der Nordatlantischen Oszillation (NAO), der sich vor allem im Winter auswirkt.14


Anmerkungen:
1. European Environment Agency (EEA) (2008): Impacts of Europe's changing climate - 2008 indicator-based assessment, 5.2.2
1a. van den Besselaar, E., R. Cornes, C. Photiadou, G.van der Schrier, G. Verver, A. Klein Tank, A. Squintu (2016): 2015: joint warmest year on record in Europe, Lizenz: BY-NC-ND
2. European Environment Agency (EEA) (2008): Impacts of Europe's changing climate - 2008 indicator-based assessment, 5.2.3
3. Schönwiese, C.-D. Janoschitz, R. (2008): Klima-Trendatlas Europa 1901-2000. Bericht Nr. 7, Inst. Atmosph. Umwelt, Univ. Frankfurt/Main
4. Vgl. Gerstengabe, F.-W., und P.C. Werner (2009): A short update on Koeppen climate shifts in Europe between 1901 and 2003, Climatic Change 92, 99-107
5. European Environment Agency (EEA) (2008): Impacts of Europe's changing climate - 2008 indicator-based assessment, 5.2.4
6. Selbst erzeugt nach Datenquelle: Lautenschlager, 2006: Climate Simulation with CLM, Data Stream 3: European region MPI-M/MaD. World Data Center for Climate. Geplottet mit Xconv und nachbearbeitet.
7. Eigene Darstellung nach Schönwiese, C.-D. Janoschitz, R. (2008):Klima-Trendatlas Europa 1901-2000. Bericht Nr. 7, Inst. Atmosph. Umwelt, Univ. Frankfurt/Main
8. Eigene Darstellung nach European Environment Agency (EEA) (2008): Impacts of Europe's changing climate - 2008 indicator-based assessment, Figure 5.2
9. Deutscher Wetterdienst: Gebietsmittel Deutschland
10. Guirguis,K., A. Gershunov, R. Schwartz, and S. Bennett (2011): Recent warm and cold daily winter temperature extremes in the Northern Hemisphere, Geophysical Research Letters 38, doi:10.1029/2011GL048762, 2011
11. Cattiaux, J., et al. (2010): Winter 2010 in Europe: A cold extreme in a warming climate, Geophysical Research Letters 37, doi:10.1029/2010GL044613
12. Ineson, S. (2011): Solar forcing of winter climate variability in the Northern Hemisphere, Nature Geoscience 4, 753–757
13.  Vgl. Hertig, E. (2008): Globaler Klimawandel: Auswirkungen auf den Mittelmeerraum, in: Fansa, M. & C. Ritzau (Hrsg.): Klimawandel – Herausforderung des 21. Jahrhunderts, Vorträge, 45-55
14. Hertig, E. (2004): Niederschlags- und Temperaturabschätzungen für den Mittelmeerraum unter anthropogen verstärktem Treibhauseffekt, Dissertation Würzburg
15. Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (2007): Klimawandel in den Alpen. Fakten – Folgen – Anpassung

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