Starker Anstieg der Wärmebelastung in Deutschland in naher Zukunft

Die vergangenen Dekaden haben gezeigt, dass die Wärmebelastung von zunehmender Bedeutung für die menschliche Gesundheit wird.  Extreme Temperaturen treten häufig zusammen mit hoher Luftfeuchte auf; diese Kombination beeinträchtigt erheblich die Fähigkeit des menschlichen Körpers, Wärme abzugeben. Sogar mittlere Breiten sind jetzt von Hitzewellen mit teils tödlichen Folgen betroffen. Um die Wärmebelastung quantitativ zu erfassen, wurden in der Vergangenheit oft ein- oder zweiparametrige Indices, d.h. die Temperatur alleine oder die Kombination von Temperatur und Feuchte, verwendet. Der thermische Komfort des Menschen hängt jedoch von einer Reihe weiterer meteorologischer und physiologischer Faktoren wie Wind, Strahlung, Stoffwechselrate und Kleidung, ab.

In einer kürzlich fertig gestellten Dissertation (Brecht 2019) wurde der Einfluss eines sich ändernden Klimas auf die Wärmebelastung unter Verwendung eines anerkannten Index, dem UTCI (Universal Thermal Climate Index), untersucht. Der UTCI berücksichtigt die genannten Faktoren und wird als Äquivalenttemperatur mit den in Abb. 1 gezeigten Belastungsschwellen angegeben.

Ausgehend von einem Ensemble regionaler Klimasimulationen, welche mit dem regionalen Klimamodell COSMO-CLM erzeugt wurden, wurden die Auswirkungen des Klimawandels auf die Wärmebelastung in Deutschland und auf die Änderung der Häufigkeitsverteilung von Wetterlagen, welche mit Wärmebelastung einhergehen, untersucht. Zur Berechnung der UTCI-Schwellenwerte wurde erstmals ein Bias-Korrekturverfahren, welches die Beziehungen zwischen den einzelnen Parametern erhält, angewandt.

Die projizierten Klimaänderungen zwischen 1981-2000 und 2031-2050 bringen signifikante Zunahmen des mittleren UTCI sowie der Anzahl, Dauer und Intensität von Wärmebelastungsereignissen mit sich (Abb. 2). In einigen Regionen, vor allem im Süden und Osten einschließlich großer Ballungsräume, treten über 50% mehr Tage mit starker Wärmebelastung (UTCI > 32°C) und über 100% mehr Tage mit sehr starker Wärmebelastung (UTCI>38°C) auf. Im Tagesgang erhöht sich der mittlere UTCI bei annähernd gleicher Form der Verteilungskurve.

Bei den Wetterlagen ergibt sich bis auf wenige Ausnahmen keine signifikante Änderung der Häufigkeitsverteilung, aber die mit den Wetterlagen verbundenen Luftmasseneigenschaften verschieben sich hin zu wärmeren und feuchteren Bedingungen. Ein weiteres Ergebnis der Arbeit ist, dass Wärmebelastungsereignisse in Städten deutlich häufiger auftreten als in ihrer Umgebung, was vor allem auf die geringere nächtliche Abkühlung in Städten zurückzuführen ist.

Insgesamt ergibt sich, dass ein langfristiger Schutz gegen starke Wärmebelastung nur durch Begrenzung der globalen Erwärmung in Verbindung mit Anpassungsmaßnahmen (verbesserte Bautechnologie im Innen- und Außenraum sowie angepasste Stadtplanung) möglich ist.

Fig. 1:_ UTCI threshold definitions

Fig. 2: Number of days (d) with the UTCI maximum greater than or equal to 32 °C (top) and 38 °C (bottom) in 1981-2000 (ctrl) and 2031-2050 (proj) based on the bias corrected ensemble mean

Literatur: Brecht, B. 2019: Die urbane Wärmebelastung unter Einfluss lokaler Faktoren und zukünftiger Klimaänderungen. https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000096295

Arbeitsgruppe: "Regionales Klima und Wasserkreislauf"