Beitrag der Mediterranen Bodenfeuchtebedingungen zur Intensität von Hitzewellen in Mitteleuropa

Europäische Hitzewellen wie im Sommer 2003 und 2015 weisen eine erhöhte hitzebedingte Sterblichkeitsrate auf, z.B. 2003: 70.000 Todesfälle, zusätzlich verursachen solche Wetterextreme erhebliche wirtschaftliche Schäden (z.B. 2003: 14 Milliarden $, Munich Re, 2019). Darüber hinaus erhöhen sich die Konzentrationen von Ozon und anderen Schadstoffen in der Luft während extremer Hitzeperioden, diese führen wiederum zu einer Verschlimmerung von Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen. Zudem sind in Hitzeperioden die Pollen- und andere Aeroallergengehalte höher, welche Asthma auslösen und damit rund 300 Millionen Menschen weltweit betreffen.

Abbildung 1: Saisonaler Mittelwert aus der maximalen 2 m Temperatur, Tmax 2 m (links) und dem Niederschlag, P (rechts) über den Zeitraum Juni-August 2003 als Differenz zwischen der Referenzsimulation und dem trockenen initialen Sensitivitätsexperiment (DRY-SW).

Um potenzielle Risiken und Schäden zu reduzieren, ist ein besseres Verständnis der Mechanismen, die zum Auftreten extremer Phänomene führen, erforderlich. Ein Anteil am Ausmaß von sommerlichen Hitzewellen in Europa haben die Bodenfeuchtebedingungen im Frühjahr und die vorhergehenden Winterniederschläge in der südwestlichen Mittelmeerregion (SWMed). In dieser Studie wird der Zusammenhang und die Auswirkungen zwischen SWMed-Bodenfeuchtebedingungen im Frühjahr und atmosphärischen Prozesse in Sommer mit extremer Hitze in Mitteleuropa untersucht.

Zu diesem Zweck werden saisonale Simulationen mit hochauflösenden konvektionserlaubende COSMO-CLM Simulationen (~3 km) durchgeführt, in denen eine feuchte und trockene Bodenfeuchteinitialisierung angewendet wird und die Ergebnisse mit einer Referenzsimulation für den Zeitraum Juni bis August 2003 verglichen wird. Für die Sensitivitätsexperimente wird das anfängliche Bodenfeuchteszenario im späten Frühjahr je nach Modellbodendefinition modifiziert. Ausschließlich der südwestliche Bereich wird getrocknet/befeuchtet, um die Auswirkungen auf Kontinentaleuropa zu bewerten.

Die maximale Auswirkung zeigt sich lokal auf der Iberische Halbinsel mit einem Tmax 2m Temperaturanstieg bis zu +6 °C unter der Berücksichtigung trockener Ausgangsbedingungen (Abbildung 1). Die lokale Luft wird zu trocken, um Regenfälle zu erzeugen, was die Trockenheit in dieser Region weiter verstärkt. Eine nicht-lokale Wirkung auf die Tmax 2m und den Niederschlag in kontinental Europa wird überprüft.

Die Tmax 2m in Mitteleuropa steigt lokal an, und auch eine Reduzierung der Niederschläge ist zu beobachten, was wiederum zu einer weiteren Verstärkung der Trockenheit in Mitteleuropa beiträgt. In Bezug auf die Anzahl der heißen Tage (>30 °C) in dieser Sommerperiode verdeutlicht der Anstieg um etwa +30 %, dass vorangehend trockene Bodenbedingungen in der WMed-Region einen relevanten Beitrag zur Entwicklung von extremer Hitze in Kontinentaleuropa leistet.

Munich RE NatCatSERVICE, 2019: Heatwave / wildfire events worldwide 2003. URL https://natcatservice.munichre.com, visited on 11.04.2019.

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[Arbeitsgruppe: Nachwuchsgruppe: Extremwetterereignisse und Klimawandel]