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

Die Hitzewelle 2015

Nach 2003, 2010 und 2013 war der Sommer 2015 der vierte in einer Reihe aufeinander folgender ungewöhnlich heißer und trockener Sommer im neuen Jahrtausend. Es kam von Ende Juni bis Anfang September zwischen Frankreich und Westrussland zu einer Folge von vier starken Hitzewellen. Die Maximum-Temperaturen lagen deutlich über dem langjährigen Mittel von 1971 bis 2000, im Westen des Kontinents um 2 °C, im Osten um 3 °C und in einzelnen Monaten und Gebieten (so im August in Polen und der Ukraine) sogar um 5 °C. Der Sommer 2015 war der drittwärmste Sommer in Europa seit 1910. In Deutschland lag die höchste Temperatur bei 40,3 °C in Kitzingen, womit der bisherige Rekordwert von 2003 eingestellt wurde, in Italien mit 42,8 °C in Catania und in Spanien mit 45,2 °C in Córdoba.16 Die Anzahl sehr heißer Tage (>35 °C) war an einigen Orten besonders hoch, so in Wien mit 18 Tagen. Die Hitzewellen waren teilweise 2003 und 2010 länger als 2015, aber 2015 folgten mehrere Hitzewellen aufeinander, so im Juli und August in Wien mit zwei Hitzewellen über jeweils zwei Wochen.17 Teilweise lagen die Mitteltemperaturen der heißesten drei Tage bis zu 6 °C über dem langfristigen Durchschnitt. Europa insgesamt erfuhr den heißesten August und den drittwärmsten Sommer seit Beginn der Messungen.18 Die Temperaturen waren vergleichbar mit 2003 und 2010.

Meeresoberflächen- und Landtemperaturen 2015
Abb. 3: Abweichungen der Meeresoberflächentemperaturen und der Maximumtemperatur über Land vom langjährigen Mittel im Sommer 2015.25

Die Serie der Hitzewellen begann mit einem stark mäandrierenden Jetstream und einer sommerlichen blockierenden Omega-Wetterlage, die sehr warme subtropische Luft nach Mittel- und Westeuropa lenkte. Später verschob sich der Jet nach Norden und es breitete sich ein ausgedehntes Hoch über Mittel- und Osteuropa aus.18 2015 war auch der trockenste Sommer in den letzten Jahrzehnten. Die anomale Hochdrucklage sorgte für sehr geringe Niederschläge über Mitteleuropa, die wiederum eine geringe Verdunstung und Wolkenbedeckung zur Folge hatte. Am Tage kam es daher zu einer starken Sonneneinstrahlung sowie zu einem reduzierten latenten Wärmefluss in höhere Luftschichten. Nach Modelluntersuchungen war die europäische Hitzewelle 2015 zu einem Drittel durch interne Klimaschwankungen bedingt. Zweidrittel sind danach auf Veränderungen der arktischen Meereisbedeckung (mit ihren Konsequenzen für den Jetstream und blockierende Wetterlagen), auf niedrige Meeresoberflächentemperaturen im Nordatlantik und auf den anthropogenen Treibhausantrieb zurückzuführen.19

Die Kausalitäten sind im Einzelnenen nicht durchgehend geklärt. Auffällig ist aber, dass eine sehr niedrige Meeresoberflächentemperatur im Nordatlantik nicht nur 2015, sondern auch bei früheren Hitzewellen seit 1980 den hohen Sommertemerpaturen in Mitteleuropa vorangegangen ist, so in den heißen Sommern der Jahre 1992, 1994, 2003 und 2012. Dieser Kältepol im Nordatlantik hat möglicherweise über dem Meer zu einer Verschiebung des Jetstreams nach Süden geführt, über Mitteleuropa dagegen nach Norden. Mitteleuropa gelangte so unter den Einfluss subtropischer Luftmassen und Hochdrucksysteme, die eine erhöhte Sonneneinstrahlung bewirkten.20

Hitzewellen 2017

Im Jahre 2017 waren West- und Südeuropa sowohl am Anfang des Sommers wie gegen Ende von Hitzewellen betroffen. Die Hitzewelle im August wurde sogar mit dem Namen "Luzifer" getauft, um die hohen Temperaturen wie die gravierenden Folgen zu bezeichnen. Aber schon im Juni wurden Länder wie Frankreich, die Schweiz, Belgien, die Niederlande, England, Portugal und Spanien von einer Hitzewelle überzogen. In großen Teilen Frankreichs lagen die mittleren Nachttemperaturen über 26 °C. In den Niederlanden war der Juni 2017 der heißeste je gemessenene Juni-Monat.21 Im Spätsommer stiegen in den ersten August-Tagen die Maximum-Temperaturen mancherorts in Italien und auf dem Balkan auf über 40 °C. In Nimes, in Süd-Frankreich, wurde ein Rekordwert von 41,6 °C erreicht, und auf Korsika verblieben sogar die Nachttemperaturen bei über 30 °C. Die mittleren Temperaturen des gesamten Sommers (Juni-August) lagen in Frankreich nur wenig unter denen von 2003, aber über den Werten von 2015.22

Im gesamten Mittelmeerraum lag das Mittel der maximalen Tagestemperatur im Juni-August 2017 bei 29,2 °C und damit um 2,2 °C höher als im Mittel von 1981-2010. Die heißesten Gebiete im August lagen in der südlichen Iberischen Halbinsel und auf dem Balkan mit über 38 °C. In einem größeren Raum, der Italien und den westlichen Balkan umfasst, erreichten die Maximum-Temperaturen an den drei wärmsten Tagen des Monats August im räumlichen Mittel 34,4 °C und lagen damit um etwa 7 °C über dem langjährigen Mittel des Monats. Um 1950 lag die statistische Chance einer solchen Hitzeperiode in dem bezeichneten Raum bei einmal in 160 Jahren, unter den klimatischen Bedingungen von 2017 dagegen bei einmal in 20 Jahren. Die Wiederkehrperiode des Temperaturniveaus über den gesamten Sommer lag 2017 bei rund 10 Jahre, während derartige Temperaturverhältnisse bei den Klimabedingungen um 1900 nur alle 2000 Jahren zu erwarten gewesen sind. Einen wesentlichen Anteil daran hat die globale Erwärmung durch die Emission von Treibhausgasen. Es ist daher damit zu rechnen, dass der Sommer 2017 um die Mitte des 21. Jahrhunderts ein normaler Sommer sein wird.22

Die Folgen der beiden Hitzewellen waren bereits im Juni starke Waldbrände in Portugal und Spanien. In Portugal fielen den Bränden 64 Menschen zum Opfer, und in Spanien verloren über 500 Menschen ihre Behausungen.21 Im August gab es ebenfalls starke Waldbrände im Mittelmeerraum, so in Albanien, Serbien, Bosnien, Mazedonien, Kroatien, Griechenland und Italien. Andererseits zogen die Hitzewellen die Landwirtschaft der betroffenen Länder stark in Mitleidenschaft. Bosnien berichtete den Verlust der halben Ernte; auch in Italien erreichten die Ernteverluste mehrere Milliarden Euro.22

Die Hitzewelle 2018

Der Sommer 2018 zeichnete sich vor allem durch langanhaltende hohe Temperaturen und starke Trockenheit aus. In einigen Regionen, vor allem in Skandinavien, ist es auch zu Rekordtemperaturen gekommen. Ursache war eine stabile Wetterlage mit einem blockierenden Hochdruckgebiet über Skandinavien, die seit April warme und trockene Luftmassen aus Südosten nach Norden lenkt und ein Weiterziehen des Systems nach Osten verhindert.

In Skandinavien wurden selbst nördlich des Polarkreises Maximumtemperaturen bis 34 °C registriert und in Nordnorwegen überstiegen sogar die Nachttemperaturen 25 °C.23 Die heißesten drei-Tages-Perioden lagen im nördlichen Skandinavien und auch im westlichen Irland um 5 °C über den höchsten 3-Tages-Maxima 1981-2010. Auch in den Niederlanden betrug diese Differenz noch 3 °C.24

Temperaturen Juli 2018
Abb. 4: Monatsmitteltemperatur Juli 2018 global und Europa, relativ zum Julimittel über den Zeitraum 1981-201026

In Deutschland waren die Sommermonate bis einschließlich Juli (vorläufig) durch eine ungewöhnlich lange Periode hoher Temperaturen und eine sehr außergewöhnliche Trockenheit geprägt. Eine intensive Hitzeperiode prägte vor allem die 2. Julihälfte mit in weiten Bereichen über 30 °C bei den Tagesmaxima und in der letzten Juliwoche sogar über 35 °C. Der bisherige Höchstwert betrug 39,5 °C in Bernburg an der Saale. Damit wurden die Höchsttemperaturen des Sommers 2003, als in Süddeutschland sogar die 40-Grad-Marke überschritten wurde, noch nicht übertroffen. Ungewöhnlich bei den Temperaturen 2018 ist aber vor allem die Länge der Phase hoher Temperaturen von April bis Juli mit durchschnittlichen 3,6 °C über dem Mittel der entsprechenden Monate von 1961 bis 1990, die es so in den Wetteraufzeichnungen seit 1881 noch nie gegeben hat. Bezeichnend dafür ist die hohe Anzahl an Sommertagen (Tagesmaximum ab 25 °C) und heißen Tagen (ab 30 °C). So verzeichneten Hamburg 44 Sommertage (gegenüber 19,5 in 1961-1990) und Frankfurt a.M. 24 heiße Tage (gegenüber 8,7).23

Bemerkenswert waren neben den Temperaturen die geringen Niederschläge, die zusammen mit der starken Verdunstung durch die starke Hitze zu einer großen Trockenheit führten. So wurde für den gesamten Zeitraum von April bis Juli mit -110 mm (in manchen Regionen auch über -300 mm) in Deutschland noch nie ein so hohes Defizit wie 2018 gemessen.23

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).
16. Ionita, M., L.M. Tallaksen, D.G. Kingston, J.H. Stagge, G. Laaha, H.A.J. Van Lanen, P. Scholz, S.M. Chelcea, and K. Haslinger (2017): The European 2015 drought from a climatological perspective, Hydrology and Earth System Science 21, 1397–1419
17. Hoy, A., S. Hänsel, P. Skalak, Z. Ustrnul, and Ol. Bochnícek (2017): The extreme European summer of 2015 in a long-term perspective, International Journal Of Climatology 37, 943-962
18. Sippel, S., F.E.L. Otto, M. Flach, and G.J. van Oldenborgh (2016): The Role of Anthropogenic Warming in 2015 Central European Heat Waves, in: Herring, S. C., et al., Eds.: Explaining Extreme Events of 2015 from a Climate Perspective. Bull. Amer. Meteor. Soc., 97 (12), doi:10.1175/BAMS-ExplainingExtremeEvents2015.1., S 51-S56
19. Dong, B., R. Sutton, L. Shaffrey, A. Wilcox (2016): The 2015 European Heat Wave, in: Herring, S. C., et al., Eds.: Explaining Extreme Events of 2015 from a Climate Perspective. Bull. Amer. Meteor. Soc., 97 (12), doi:10.1175/BAMS-ExplainingExtremeEvents2015.1., S57-S62
20. Duchez, A., E. Frajka-Williams, S.A.Josey, D.G. Evans, J.P. Grist, R. Marsh, G.D. McCarthy, B. Sinha, D.I. Berry, J.J. Hirschi (2016): Drivers of exceptionally cold North Atlantic Ocean temperatures and their link to the 2015 European heat wave. Environmental Research Letters, 11 (7). 074004 . 10.1088/1748-9326/11/7/074004
21. World Euro Weather Attribution (2017): Euro-Mediterranean Heat, June 2017
22.
World Euro Weather Attribution (2017): Euro-Mediterranean Heat — Summer 2017
23.
Imbery, F., K. Friedrich, S. Haeseler, C. Koppe, W. Janssen, P. Bissoli (DWD 2018): Vorläufiger Rückblick auf den Sommer 2018 – eine Bilanz extremer Wetterereignisse (Stand 3.8.2018)
24.
World weather attribution (2018): Heatwave in northern Europe, summer 2018
25.
Quelle: Duchez, A., E. Frajka-Williams, S.A.Josey, D.G. Evans, J.P. Grist, R. Marsh, G.D. McCarthy, B. Sinha, D.I. Berry, J.J. Hirschi (2016): Drivers of exceptionally cold North Atlantic Ocean temperatures and their link to the 2015 European heat wave. Environmental Research Letters, 11 (7). 074004 . 10.1088/1748-9326/11/7/074004; Lizenz: CC BY
26. Quelle: Copernicus Climate Change Service: Surface air temperature for July 2018; Lizenz: Reproduction of the publically available content of this website is authorised, provided the source is acknowledged, save where otherwise stated

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