Klimaänderungen in Hamburg
Hamburg hat als Stadtstaat 1,85 Millionen Einwohner, in der Metropolregion Hamburg leben ca. 5,4 Millionen Menschen (Stand 2019). Die Metropolregion Hamburg umfasst das Bundesland Hamburg und Teile der Bundesländer Schleswig-Holstein, Niedersachsen und Mecklenburg-Vorpommern.1
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 für 1991-2020 betrug für Hamburg 9,8 °C, die mittleren Niederschläge liegen inzwischen bei etwa 800 mm im Jahr.2
Abb. 1: Schematische Darstellung der urbanen AtmosphäreB1.
Das Hamburger Stadtklima
Trotz der überregionalen Einflüsse und obwohl Hamburg relativ viele Grün- und Wasserflächen besitzt, zeigt es typische Merkmale eines Stadtklimas (Abb. 1). 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 nachts im Mittel eine um 1,2-1,6 °C höhere Temperatur im Vergleich zum Umland, kann aber auch auf 4-6 °C steigen.1 Die höheren Temperaturen sind vor allem nachts feststellbar. 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 (also auf der Wind abgewandten Seite) 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. Das 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. 2a: Veränderung der Jahresmitteltemperatur in der Metropolregion Hamburg 1970-2018B2a.
Abb. 2b: Veränderung der Jahresmitteltemperatur in Hamburg, Niedersachsen und Bremen relativ zum Zeitraum 1971-2000B2b.
Die Jahresmitteltemperatur für den Zeitraum 1991-2020 liegt in Hamburg bei 9,8 °C. Seit 1881 ist die Mitteltemperatur bis 2020 um 1,7 °C gestiegen. Allein in den letzten 30 Jahren hat es einen Anstieg um 1,0 °C gegeben. Die wärmsten Jahre waren mit einer Mitteltemperatur von fast 11 °C 2014 (10,87 °C) und 2020 (10,86 °C). Am stärksten sind die Temperaturen in den letzten 3-4 Jahrzehnten im Winter gestiegen, am geringsten im Herbst. Noch deutlicher als die Mitteltemperatur haben sich die Kenntage geändert. 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. Dagegen ist die Anzahl der Frosttage (Tagesminimum < 0 °C) seit 1951 um 23 Tage zurückgegangen.1
Abb. 3: Veränderung der Anzahl der Sommer- und der Frosttage 1951 bis 2020B3.
Niederschlagsänderungen
Die Jahresmittel der Niederschläge sind in Hamburg seit Ende des 19. Jahrhunderts von ca. 700 mm auf etwa 800 mm angestiegen. Die Schwankungen von Jahr zu Jahr sind relativ stark. So fielen die höchsten Niederschläge mit 1050 mm im Jahr 2007, die geringsten 1959 mit 409 mm. Besonders stark ist der Anstieg mit 65 mm seit 1881 im Winter, während im Sommer nur 8 mm mehr zu verzeichnen waren. Dieser Trend setzte sich auch in den letzten Jahrzehnten fort. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts sind auch die stärkeren Niederschläge (Tage mit mindestens 10 mm/Tag) leicht angestiegen. In manchen Jahren fielen auch zu wenig Niederschlägen, besonders in den trocken-heißen Jahren 2018-2020. So betrug der Niederschlag 2018 nur zwei Drittel, im Herbst 2018 sogar nur ein Drittel des langjährigen Mittelwerts. 2020 war besonders der Frühling zu trocken, mit weniger als der Hälfte des langjährigen Niederschlags.2
Abb. 4: Veränderung der Anzahl der Tage mit stärkeren Niederschlägen (Tage mit mindestens 10 mm) 1951 bis 2020B3.
Anmerkungen:
1. Metropolregion Hamburg: Bevölkerung
2. DWD (2021): Klimareport Hamburg; Deutscher Wetterdienst, Offenbach am Main
Bildquellen:
B1. Eigene Darstellung nach Peter Hoffmann (2009): Modifikation von Starkniederschlägen durch urbane Gebiete
B2a. Eigene Darstellung (D.K.), Datenquelle: DWD. Station Hamburg-Fuhlsbüttel; Lizenz: CC BY-SA
B2b. Ed Hawkins, University of Reading, Datenquelle: DWD, Lizenz: CC BY 4.0
B3. DWD (2021): Klimareport Hamburg; Deutscher Wetterdienst, Offenbach am Main, Lizenz: CC BY-NC-ND