KIT: Absinkende Luftpakete mitverantwortlich für Hitzewellen

Bild: KIT, Gabi Zachmann

Hitzewellen sind durch heiße Mittelmeer- oder Saharaluft geprägt, die nach Mitteleuropa strömt – davon ging die Klimaforschung bislang aus. Um die Ursachen extremer Hitzeperioden geht es im Projekt „Klimawandel und Extremereignisse" (ClimXtreme), an dem Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) federführend beteiligt sind. Sie untersuchen die Wetter- und Klimaprozesse in der Troposphäre, also in bis zu zehn Kilometern Höhe. Als möglichen weiteren Grund für Hitzewellen haben sie vom Atlantik kommende Luftpakete identifiziert, die sich beim Absinken erwärmen. Ziel von ClimXtreme ist es, entsprechende Frühwarnsysteme zu entwickeln. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt.

„Wir müssen damit rechnen, dass Hitzewellen durch die globale Klimaerwärmung künftig noch häufiger auftreten und intensiver ausfallen“, sagt Professor Andreas Fink vom KIT. Der Meteorologe forscht am Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Department Troposphärenforschung (IMK-TRO) des KIT daran, die Vorhersagbarkeit von Hitzewellen zu verbessern. „Als Hitzewellen bezeichnen wir Perioden mit mindestens drei aufeinanderfolgenden Hitzetagen.“ Bereits 2003, 2018 und auch in diesem Sommer seien die Auswirkungen der Hitzewellen in Mitteleuropa deutlich spürbar gewesen. Die hohen Temperaturen und die damit einhergehende Trockenheit machten nicht nur der Natur, zum Beispiel in Form von Waldbränden und Baumsterben, sondern auch den Menschen erheblich zu schaffen. Gesundheitliche Beeinträchtigungen und eine verminderte Lebensqualität seien die negativen Folgen.

Hitzewellen der nächsten Jahrzehnte bisher unterschätzt?

Bei den Forscherinnen und Forschern des KIT steht im Projekt ClimXtreme die Frage im Mittelpunkt, inwieweit die Intensität zukünftiger Hitzewellen wissenschaftlich bislang unterschätzt wurde. Sie untersuchen deshalb, ob und wie weit Hitzeperioden die Erwartungen noch übertreffen werden.

Gingen Klimaforscherinnen und -forscher bislang davon aus, dass heiße Luftmassen aus der Sahara die primäre Ursache für extreme Temperaturwerte seien, zeigen die Ergebnisse des aktuellen Projekts, dass andere atmosphärische Faktoren eine weitaus größere Bedeutung haben als bisher angenommen. Im Teilprojekt DynProHeat von ClimXtreme analysieren die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des KIT Hitzewellen unter einem bislang relativ unerforschten Aspekt. „Unsere Untersuchungen ergaben, dass es für Hitzewellen neben heißer Luft aus dem Süden in Verbindung mit lokal stark ausgetrockneten Böden, noch weitere Gründe gibt“, so Andreas Fink. Diese sehen er und sein Kollege Professor Joaquim G. Pinto vor allem in Luftpaketen, die vom Atlantik kommen und in einem Sommerhochdruckgebiet über Deutschland aus Höhen von drei bis fünf Kilometern rasch bis in Bodennähe absinken. „Diese Luftpakete werden dabei durch den höheren Luftdruck komprimiert und erwärmen sich“, sagt Fink und nennt als Beispiel eine Luftpumpe, bei der ebenfalls Luft mittels Druck erwärmt wird. „Bei anderen Luftpaketen erfolgt dieser Absink- und Erwärmungsprozess einige Tage vorher südlich oder östlich von Deutschland. Diese Luftpakete werden in der Folge im Hochdruckgebiet bodennah nach Deutschland geführt und erwärmen sich dabei durch die starke tägliche Sonneneinstrahlung weiter.“ Der Weg, den ein solches Luftpaket zurücklege, lasse sich mit meteorologischen Diagnoseverfahren und verbesserten Daten immer genauer nachverfolgen.

Ziel: Bessere Prognosen von Hitzewellen

„Da die Klimaforschung diese Erwärmungsmechanismen bisher weitgehend außer Acht gelassen hat, erhoffen wir uns, dass durch deren Studium sowohl eine Verbesserung der Prognose von Hitzewellen in Wettervorhersagen für bis zu drei Wochen als auch eine genauere Projektion der extremsten Hitzewellen der nächsten Jahrzehnte möglich wird“, so Fink. Mit den neuen Erkenntnissen in letztgenannter Hinsicht erhöhe sich auch der Druck auf die Stadtplaner in Deutschland. „Langfristig ist eine ‚hitzeresistente‘ Stadtplanung unumgänglich“, sagt er. Dies betreffe zum Beispiel das Offenhalten von Ventilationsschneisen in der Bebauung und mehr kühlendes Stadt- und Dachgrün. Selbst weiße Hausfassaden, wie zum Beispiel aus Griechenland bekannt, seien denkbare Maßnahmen zur Abmilderung der stärksten Hitzeetage der Zukunft, so der Klimaforscher.

Quelle: KIT-Zentrum Klima und Umwelt