Auswirkungen des Klimawandels auf das Auftreten von Dürren
Auch in Hessen erleben wir insbesondere seit den 1990er Jahren vermehrt heiße und trockene Sommer, die mit viel Sonnenschein und hohen potentiellen Verdunstungsraten einhergehen. Zuletzt waren besonders die aufeinanderfolgenden Sommer der Jahre 2018 bis 2020 durch deutlich geringere Niederschlagsmengen als üblich gekennzeichnet. Gleichzeitig zählten diese Sommer zu den wärmsten seit Aufzeichnungsbeginn.: Die Kombination aus hohen Temperaturen, viel Sonnenschein, wenig Niederschlag und hoher Verdunstung führte zu einer im Kontext vergangener Jahrhunderte außergewöhnlichen Belastung von Mensch und Natur. Die Folgen dieser Trockensommer werden insbesondere in unseren Wäldern auf lange Zeit unübersehbar sein.
Nachfolgend wird auf die Fragen
Welche Veränderungen in Temperatur- und Niederschlagsregime wurden in Hessen bereits beobachtet?,
Wie wirkt sich der Klimawandel auf das Grundwasser aus? oder
Welche Veränderungen werden für die Zukunft projiziert?
näher eingegangen.
Welche Veränderungen in Temperatur- und Niederschlagsregime wurden in Hessen bereits beobachtet?
Die Lufttemperatur ist seit Vorliegen hessischer Flächenmittelwerte im Jahr 1881 in allen Monaten deutlich angestiegen, vor allem in den vergangenen 30 Jahren. So lag die mittlere Jahrestemperatur in Hessen bis Anfang der 1990er Jahre im (in der Klimaforschung üblichen) dreißigjährigen Mittel in allen Zeiträumen zwischen 7,8 und 8,3°C, während sie im Mittel der Jahre 1991–2020 bereits auf 9,3°C angestiegen war. Der Trend für den Gesamtzeitraum 1881–2020 betrug 1,6°C im Jahresmittel, wobei sich Januar und August mit einer Temperaturerhöhung von 2,2°C am stärksten erwärmten, während der Anstieg im Mai mit einem Plus von 0,8°C am geringsten ausfiel. Die Veränderung der mittleren Verhältnisse wirkt sich über den Erwärmungshintergrund auch auf die beobachteten Extreme aus. So sank die Anzahl der Tage mit Dauerfrost (Temperaturmaximum <0,0°C) im Hessenmittel von 26 Tagen im Zeitraum 1951–1980 auf 18 Tage im Zeitraum 1991–2020, während sich die Anzahl heißer Tage (Temperaturmaximum über 30,0°C) im zeitlichen Vergleich von 4 auf 9 erhöhte. Im Jahr 2018 wurde mit im Mittel 24 heißen Tagen ein neuer Rekordwert für Hessen aufgestellt (zuvor 20 Tage im Jahr 2003). Zusätzlich stieg die Temperatur am 25. Juli 2019 zum ersten Mal überhaupt (und gleich an vier hessischen Stationen) auf über 40°C an.
Veränderung der Jahresmitteltemperatur in Hessen ab 1881.
Der Niederschlag ist deutlichen dekadischen Schwankungen natürlichen Ursprungs unterworfen, die mit der Verteilung der Wetterlagen einhergehen. Seit Vorliegen von Gebietsmittelwerten (1881) hat der mittlere Jahresniederschlag in Hessen leicht zugenommen. Dieser Anstieg ist jedoch von starken jährlichen und moderaten dekadischen Variationen überlagert. So stieg die Niederschlagsmenge seit 1881 um ca. 10% an, während sie seit 1951 um ca. 3% zurückging. Ein eindeutiger langfristiger Trend zu mehr oder weniger Niederschlag kann also bisher nicht bestätigt werden, auch innerhalb der Jahreszeiten nicht. Mit steigenden Lufttemperaturen nimmt allerdings auch der Wasserdampfgehalt der Luft zu. Dies wirkt sich auch in Hessen aus und kann zu häufigeren und intensiveren (Stark-)niederschlägen führen, wobei auch hier weitere Einflussfaktoren wie die Verteilung der Wetterlagen regional unterschiedliche Auswirkungen zur Folge haben. Beobachtungsdaten deuten in vielen Regionen der Welt und Europas bereits eine Zunahme der extremsten Niederschläge an. Gleichzeitig verstärkt sich die Verweildauer von Wetterlagen, so dass niederschlagsarme und –reiche Perioden länger andauern. Auch in Hessen sind diese Tendenzen mit längeren trockenen Perioden, lokal unterbrochen durch intensive Starkniederschläge, erkennbar, müssen aber in den nächsten Jahren noch weiter verifiziert werden.
Weitere Informationen zu Wetterdaten der Vergangenheit finden Sie im interaktiven Webportal "Wetterextreme in Hessen"
Wie wirkt sich der Klimawandel auf das Grundwasser aus?
Während in Hessen bis Ende des Jahrhunderts mit einem weiteren deutlichen Temperaturanstieg zu rechnen ist, wird sich die Summe des mittleren Jahresniederschlags wahrscheinlich kaum ändern. Die Klimaprojektionen zeigen aber, dass sich der Jahresgang des Niederschlags verschieben wird. So ist in Zukunft mit einer Zunahme der Winterniederschläge, einem Rückgang der Sommerniederschläge und längeren Trockenperioden im Sommer zu rechnen. Höhere Temperaturen und eine damit verbundene höhere Verdunstung wirken in Richtung abnehmender Grundwasserneubildung. Eine Abnahme der Sommerniederschläge hätte zur Folge, dass die Quellschüttungen in den Mittelgebirgsregionen in den Sommermonaten zurückgehen. Da die Grundwasserneubildung überwiegend im Winterhalbjahr stattfindet, würde sich eine Zunahme der Winterniederschläge positiv auf die Grundwasserneubildung auswirken. Aufgrund dieser gegenläufigen Entwicklungen ist eine eindeutige Richtungsaussage für die Zukunft bislang nicht möglich. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass bei feuchteren Wintern und trockeneren Sommern die Grundwasserneubildung und die Grundwasserstände gegenüber heute größeren saisonalen Schwankungen unterliegen werden.
Seit dem Jahr 2003 sind die Niederschläge des hydrologischen Winterhalbjahres und folglich auch die Grundwasserneubildung meist unterdurchschnittlich ausgefallen, was momentan im Widerspruch zu den projizierten Klimatrends zu stehen scheint. Es bleibt abzuwarten, ob sich der seit dem Jahr 2003 zu beobachtende Trend in Zukunft fortsetzt.
Welche Veränderungen werden für die Zukunft projiziert?
Für die Zukunft wird in Hessen mit weiter ansteigenden Temperaturen gerechnet. Im Klimaschutz-Szenario (RCP 2.6) – bei Einhaltung des globalen 2°C-Zieles – würde Hessen im Jahresmittel im Vergleich zur Referenzperiode 1971–2000 um ca. 1,1°C wärmer (Bandbreite je nach Klimamodell: 0,6 bis 1,7°C). Im Weiter-wie-bisher-Szenario (RCP 8.5) läge die Erwärmung bei ca. 3,9°C (Bandbreite: 2,6 bis 5,1°C). Auch wenn die Temperaturzunahme je nach Modell unterschiedlich stark ausfällt, bleibt die eindeutige Grundaussage bestehen, dass die Temperatur weiter ansteigen wird und zwar umso stärker, je mehr Treibhausgase emittiert werden. Die Extreme werden sich weiterhin in den wärmeren Bereich verschieben – sehr kalte Tage also abnehmen, sehr warme zunehmen. Für heiße Tage (Temperaturmaximum ≥30,0°C) heißt das, dass diese im Klimaschutz-Szenario nur leicht ansteigen, während sie im Weiter-wie-bisher-Szenario sehr deutlich um über 20 Tage gegenüber der Referenzperiode 1971–2000 steigen würden.
Für den Niederschlag wird mit insgesamt trockeneren Sommer- und feuchteren Winterbedingungen gerechnet. Im Klimaschutz-Szenario zeigen alle Modelle nur geringe Änderungen von maximal +/-15%, was im Rahmen der bereits heute erlebten Klimavariabilität liegt. Im Weiter-wie-bisher-Szenario werden jedoch deutlich größere Veränderungen von den Klimamodellen simuliert. Unter diesem Szenario simulieren alle Modelle im Winter eine Niederschlagszunahme in der Spanne von ca. 10 bis ca. 40%. Da der Niederschlag wegen der Erwärmung häufiger als Regen und seltener als Schnee fallen wird, nimmt im Winter die Hochwassergefahr zu.
Zukünftige Veränderung der Niederschlagsintensität
Für den Sommer simulieren dagegen die meisten Modelle eine Niederschlagsabnahme von bis zu 55%, während einzelne Modelle auch geringe Niederschlagszunahmen bis 15% anzeigen. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass Trockenphasen generell länger werden, konvektive Starkregenfälle – die häufig in Verbindung mit Sommergewittern auftreten – jedoch aufgrund des höheren Temperaturniveaus intensiver. Ursache der projizierten großräumigen Verstärkung sommerlicher Trockenphasen ist die mit dem Klimawandel einhergehende Verstärkung der subtropischen Hochdruckgebiete, die das trockene Sommerklima im Mittelmeergebiet verursachen. Mit dieser Verstärkung steigt die Wahrscheinlichkeit ihrer weiteren Ausdehnung nach Norden, was in solchen Fällen auch in Hessen zu langanhaltender sommerlicher Trockenheit führen würde.
Auf Grundlage der 13 regionalen Klimaprojektionen des KLIWA-Ensembles (RCP 8.5 Szenario) ist für die Grundwasserneubildung kein eindeutiger Trend für die Zukunft erkennbar.
Das Änderungssignal ist nicht richtungsstabil, es gibt gleichermaßen Projektionen, die ein Zunahme aufzeigen, wie Projektionen, die eine Abnahme der Grundwasserneubildung bedeuten würden. Die zukünftige Entwicklung der Grundwasserneubildung ist daher mit großen Unsicherheiten verbunden (große Bandreite mit unterschiedlichen Vorzeichen). Es ist allerdings sehr wahrscheinlich, dass das Auftreten einzelner Trockenjahre oder Trockenperioden, wie in den Jahren 2018-2020, in Zukunft häufiger und ausgeprägter wird. Extreme Entwicklungen kann es aufgrund der multidekadischen Variabilität des Niederschlagregimes zu jeder Zeit geben (z.B. Trockenjahr 2018).