Klimaextreme

Die durch Menschen verursachte Klimaerwärmung verändert die Charakteristika von extremen Klimaereignissen. Dies gilt insbesondere für Hitzetage, Hitzewellen, Kältewellen und Starkniederschläge bei einem ungebremsten Anstieg der CO2-Emissionen.

Der Klimawandel führt nicht nur zu höheren Temperaturen, sondern auch zu einer Veränderung der Häufigkeit, der Intensität und der Dauer verschiedener Klimaextreme. Diese sind potenzielle Gefahren für Menschen, Tiere und Infrastrukturen. Ein gutes Verständnis von deren zukünftigen Entwicklung und Folgen ist deshalb zentral, um geeignete Anpassungsmassnahmen zu planen.

Die hier thematisierten Veränderungen stimmen mit kontinentalen Muster überein und können mehrheitlich bereits in bisherigen Messreihen nachgewiesen werden. Zu beachten ist aber, dass für kleinräumige Gebiete wie die Schweiz Extremereignisse beträchtlich variieren können. Diese natürliche Variabilität auf Zeitskalen von Jahren bis Jahrzehnten kann die durch den Menschen verursachten Veränderungen in Klimaextremen noch weiter verstärken oder aber auch mindern. Dies kann dazu führen, dass Veränderungen der Charakteristika gewisser Extreme erst bei einer beträchtlichen Klimaerwärmung durch den Mensch gemäss RCP 4.5 und RCP 8.5 deutlich werden.

 

 

Hitzeextreme, Hitzestress und Hitzewellen nehmen zu

Hitzewellen sowie heisse Tage und Nächte werden häufiger und extremer. Die Höchsttemperaturen steigen erheblich stärker als Durchschnittstemperaturen.

Hitzewellen, extreme Hitzetage und -nächte treten öfter auf als früher. Dieser Trend setzt sich auch zukünftig fort: Hitzewellen werden häufiger, intensiver und künftig länger andauern. Gleichzeitig nehmen Tage mit Hitzestress (gleichzeitig hohe Temperatur und Feuchte) und warme Nächte zu.

Am grössten ist die Hitzebelastung in den bevölkerungsreichen städtischen Gebieten in tiefen Lagen, wo der Hitzeinseleffekt zusätzlich zur Belastung beiträgt. In tiefer gelegenen Regionen wie dem Mittelland, dem Tessin und den tiefen Alpentälern wird es bis Mitte und Ende des Jahrhunderts zu einem deutlichen Anstieg der Tage mit Hitzestress und der Tropennächte kommen. Besonders bei ungebremst voranschreitendem Klimawandel zeigen die Klimaszenarien zukünftige Hitzestress-Werte wie sie im vergangenen Jahrhundert nie aufgetreten sind und wahrscheinlich auch nicht seit dem Beginn verlässlicher Rekonstruktionen 1685.

 

 

Wie hoch ist das wissenschaftliche Verständnis?

Diese Einschätzung resultiert aus der Signifikanz der beobachteten Veränderungen, der Abbildung der relevanten Mechanismen in Klimamodellen, der Übereinstimmung zwischen verschiedenen Modellen sowie dem physikalischen Prozessverständnis.

Relevante Unsicherheiten in den Projektionen:

• Änderungen der Luftzirkulation (anhaltende Antizyklonen, grossräumige Zirkulationsänderungen)
• Wechselwirkungen zwischen Landoberfläche und Atmosphäre
• Niederschlag- und Wolkenprozesse
• Verstärkung durch Hitzeinseleffekte
• Änderungen in Wind und Strahlung
• Änderungen in Landnutzung und Bewässerung
• Wechselwirkung zwischen Bodenfeuchtigkeit und Temperatur

Sommerliche Trockenperioden nehmen zu

Ohne konsequenten Klimaschutz gemäss RCP 2.6 werden im Sommer vermehrt trockene Bedingungen auftreten. Episoden ohne Niederschlag werden länger und häufiger auftreten und die Verdunstung nimmt zu.

Es ist sowohl mit längeren sommerlichen Trockenperioden ohne Niederschlag (meteorologische Dürre) als auch mit mehr und längeren Zeiträumen mit Bodentrockenheit (landwirtschaftliche Dürre) zu rechnen. Stärkere Verdunstung, eine frühere Schneeschmelze und der frühere Vegetationsbeginn führen zu steigenden Wahrscheinlichkeiten von Sommertrockenheit und trockeneren Böden. Abschätzungen der genauen Stärke dieser Entwicklungen sind noch mit einigen Unsicherheiten verbunden, die sich aus natürlichen Schwankungen und der Modellierung relevanter Prozesse ergeben.

Die künftige Trockenheit in der Schweiz hängt stark von der betrachteten Region und ihrer Lage innerhalb Europas ab, das charakterisiert ist durch zukünftig nässere Winter in Nordeuropa und sommerliche Trockenheit in Südeuropa. Die Schweiz liegt zwischen diesen beiden Entwicklungen.

Wie hoch ist das wissenschaftliche Verständnis?

Diese Einschätzung resultiert aus der Signifikanz der beobachteten Veränderungen, der Abbildung der relevanten Mechanismen in Klimamodellen, der Übereinstimmung zwischen verschiedenen Modellen sowie dem physikalischen Prozessverständnis.

Relevante Unsicherheiten in den Projektionen:

• Änderungen der Luftzirkulation (anhaltende Antizyklone, grossräumige Zirkulationsänderungen)
• Niederschlagsprozesse
• Wechselwirkungen zwischen Landoberfläche und Atmosphäre
• Wechselwirkungen zwischen Bodenfeuchtigkeit und Vegetation
• Konvektion und Grenzschichteffekte

Kälteextreme und Kältewellen nehmen ab

Zusammen mit dem Temperaturanstieg im Winter werden intensive Kältewellen, Frosttage und Eistage seltener. Kalte Winterperioden dürften aber trotzdem noch für mehrere Jahrzehnte auftreten, weil die Wintertemperaturen starken Schwankungen ausgesetzt sind.

Der Klimawandel wirkt sich stärker auf Kälteextreme als auf die durchschnittliche Wintertemperatur aus. Hierfür gibt es zwei Gründe: Erstens reduziert sich die Variabilität der täglichen Wintertemperaturen wegen des Schnee-Albedo-Feedbacks und zweitens erwärmen sich die kontinentalen hohen Breiten, aus denen die kalten Luftmassen stammen, mehr als andere Regionen. Sehr kalte Tage werden dadurch seltener und Kältewellen kürzer. Aufgrund der starken Variabilität können Kälteextreme aber sporadisch noch während mehrerer Dekaden auftreten.

Kälteextreme erwärmen sich in der nördlichen Schweiz stärker als in der südlichen.

 

 

 

Wie hoch ist das wissenschaftliche Verständnis?

Diese Einschätzung resultiert aus der Signifikanz der beobachteten Veränderungen, der Abbildung der relevanten Mechanismen in Klimamodellen, der Übereinstimmung zwischen verschiedenen Modellen sowie dem physikalischen Prozessverständnis.

Relevante Unsicherheiten in den Projektionen:

• Änderungen der Luftzirkulation (Änderungen von blockierenden Wetterlagen)
• Auswirkungen der arktischen Erwärmung und der Meereisreduktion auf das Wetter der mittleren Breiten

Stark- und Extremniederschläge nehmen zu

Stark- und Extremniederschläge werden in Zukunft häufiger und intensiver als wir sie heute erleben. Diese Erkenntnis leitet sich aus beobachteten Messreihen, Klimamodellsimulationen und dem theoretischen Verständnis ab.

Die Erwärmung führt zu häufigeren und intensiveren Starkniederschlägen. Seit 1901 hat die Niederschlagsmenge von einzelnen Starkniederschlägen in der Schweiz um 12 Prozent zugenommen. Dieser Prozess ist physikalisch gut verstanden: Wärmere Luft kann pro Grad Celsius Erwärmung etwa sechs bis sieben Prozent mehr Wasser aufnehmen.

Es ist deshalb damit zu rechnen, dass sich dieser Trend mit fortschreitendem Klimawandel weiter verstärkt. Stark- und Extremniederschläge werden gemäss den Klimaszenarien in allen Jahreszeiten intensiver, aber besonders im Winter. Die Intensivierung betrifft auch alle Ereigniskategorien: von stündlichen Niederschlägen bis zu Niederschlägen über mehrere Tage.

Die Intensität der Extremereignisse wird viel stärker ansteigen als durchschnittliche Niederschläge. Selbst wenn der durchschnittliche Niederschlag zurückgeht wie im Sommer, dürften sich deshalb Extremniederschläge intensivieren. Aufgrund der steigenden Nullgradgrenze wird sich zudem im Winter das Verhältnis zwischen festem (Schnee) und flüssigem (Regen) Niederschlag zugunsten des flüssigen Anteils verschieben. Zusammen mit der Intensivierung des Starkniederschlags steigt damit das Überschwemmungsrisiko.

 

Wie hoch ist das wissenschaftliche Verständnis?

Diese Einschätzung resultiert aus der Signifikanz der beobachteten Veränderungen, der Abbildung der relevanten Mechanismen in Klimamodellen, der Übereinstimmung zwischen verschiedenen Modellen sowie dem physikalischen Prozessverständnis.

Relevante Unsicherheiten in den Projektionen:

• Änderungen der Luftzirkulation
• Vertikale Stabilität und Wind
• Konvektionsprozesse

Winterstürme und extreme Windgeschwindigkeiten

Der Einfluss des Klimawandels auf Winterstürme und extreme Windgeschwindigkeiten ist zum jetzigen Zeitpunkt unklar.

Aufgrund der Komplexität der involvierten Prozesse zur Generierung von Windextremen sind Projektionen zu Windextremen mit sehr grossen Unsicherheiten verbunden. Erschwerend befindet sich die Schweiz zwischen Zentraleuropa, für das eine Zunahme an Stürmen erwartet wird, und Südeuropa, für das eine Abnahme erwartet wird. Es ist deshalb zum jetzigen Zeitpunkt noch unklar, ob und wie sich Windextreme in der Schweiz durch den Klimawandel verändern.

Wie hoch ist das wissenschaftliche Verständnis?

Diese Einschätzung resultiert aus der Signifikanz der beobachteten Veränderungen, der Abbildung der relevanten Mechanismen in Klimamodellen, der Übereinstimmung zwischen verschiedenen Modellen sowie dem physikalischen Prozessverständnis.

Relevante Unsicherheiten in den Projektionen:

• Änderungen der Luftzirkulation (Häufigkeit, Intensität und Bewegungsrichtung der Zyklonen)

Hagel, Tornados und intensive Schneefälle im Tiefland

Der Einfluss des Klimawandels auf Hagel, Tornados und intensive Schneefälle im Tiefland ist zum jetzigen Zeitpunkt unklar.

Zurzeit liegen keine Anzeichen für robuste Änderungen in Messreihen und Simulationen mit Klimamodellen vor. Sowohl bei Veränderungen in intensivem Schneefall als auch bei Tornados gibt es gegenläufige Prozesse, sodass die zukünftige Entwicklung dieser Extreme derzeit unklar ist.

 

Wie hoch ist das wissenschaftliche Verständnis?

Diese Einschätzung resultiert aus der Signifikanz der beobachteten Veränderungen, der Abbildung der relevanten Mechanismen in Klimamodellen, der Übereinstimmung zwischen verschiedenen Modellen sowie dem physikalischen Prozessverständnis.

Relevante Unsicherheiten in den Projektionen:

• Kleinskalige Konvektionsprozesse
• Vertikale Scherwinde
• Zur Verfügung stehende Energie zur Konvektion
• Entstehung von Stürmen
• Änderung der Luftzirkulation (Frequenz und Beständigkeit von alpinen Strömungen)

Das Risiko von Extremereignissen

Welche Risiken mit Änderungen in Klimaextremen verbunden sind, hängt nicht nur vom Ereignis selbst ab. Ebenso relevant ist zu wissen, wie verwundbar Mensch, Tier und Infrastruktur sind und wie stark sie dem Ereignis ausgesetzt werden. Durch geeignete Anpassungsmassnahmen können diese beiden letzteren Faktoren direkt beeinflusst werden, um das Risiko zu reduzieren. Indirekt kann das Risiko durch konsequenten Klimaschutz gemäss RCP 2.6 und folglich durch kleinere Änderungen in den Charakteristika von Extremen reduziert werden. Konkrete Klimaschutz- und Anpassungsmassnahmen finden Sie in der Projektliste.

 

 

Übersichtstabelle Klimaextreme (englisch) (PDF, 265 kB, 20.11.2019)Eine ausführliche Tabelle (englisch) aus dem technischen Bericht mit den Extremereignissen, ihren Entstehungsprozessen, den bereits beobachteten und den zu erwartenden Veränderungen in der Zukunft, dem wissenschaftlichen Verständnis sowie den Hauptunsicherheiten können Sie hier beziehen.
In: E. Fischer, Ch. Schär et al. (2018), 6. Climate extremes and climate indices. In: CH2018 (2018), CH2018 – Climate Scenarios for Switzerland, Technical Report, National Centre for Climate Services, Zurich. P. 140.

Letzte Änderung 09.12.2019