In der Nacht zum Donnerstag, 15. Juli 2021, gingen Regenmengen von mehr als 150 Litern pro Quadratmeter in kurzer Zeit über Teilen von Rheinland-Pfalz, Nordrhein-Westfalen, Belgien, Luxemburg, und Nordfrankreich nieder. Besonders betroffen ist die Eifel, wo beispielsweise der Pegel der Ahr in Altenahr mit 5,75 Metern die bisherige Rekordmarke von 3,71 Metern (Juni 2016) um mehr als zwei Meter übertraf. Durch die Flutkatastrophe wurden zahlreiche Menschen getötet und hohe Sachschäden verursacht. Sind Ereignisse wie dieses Folgen des Klimawandels? Und müssen wir uns in Zukunft verstärkt auf solche Extremereignisse einstellen? Mit diesen Fragen beschäftigen sich auch Klimaforschende des KIT.

Hochwasser von extremem Ausmaß

„Das aktuelle Ereignis liegt für viele Kenngrößen außerhalb jeglicher bisheriger Beobachtungen. Die sehr hohen Niederschlagsmengen in kurzer Zeit, das relativ große betroffene Gebiet und die hohen Abflussmengen kleiner und mittlerer Bäche sowie Flüsse sind extrem“, sagt Dr. Christian Grams vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Troposphärenforschung (IMK-TRO), der das letzte extreme Hochwasser in Deutschland untersucht hat, von dem im Frühsommer 2013 viele Bundesländer betroffen waren. „Von Extremereignissen spricht man, wenn eine Kenngröße wie die Niederschlagsmenge am Rande des Spektrums vergangener Messwerte liegt, beispielsweise im oberen Prozent aller jemals aufgetretenen Messwerte – oder diese überschreitet.“

Professor Andreas Fink vom IMK-TRO verweist weiter auf die Parallelen zur Wetterlage während des historischen Elbehochwassers von 2002: „Das Augenmerk sollte aktuell jedoch auf dem hohen Wassergehalt der Luftmasse im Kontext der Klimaerwärmung liegen. Der Wassergehalt erreichte Werte, die statistisch gesehen nur alle 40 Jahre zu erwarten sind.“

Extremniederschläge durch wärmere Luftmassen

„Physikalische Gesetze sagen uns, dass wärmere Luftmassen mehr Wasserdampf speichern können – in etwa sieben Prozent mehr mit jedem Grad Celsius Erwärmung“, erklärt Dr. Julian Quinting vom IMK-TRO. „Diese Feuchtigkeit steht dann für Niederschlag zur Verfügung und verändert die Stärke möglicher Niederschlagsereignisse. So werden auch bisher unbeobachtete Extremniederschläge möglich.“

Nach Einschätzung der Expertinnen und Experten des KIT ist demnach vor dem Hintergrund der Klimaerwärmung generell mit mehr und stärkeren Extremereignissen zu rechnen. Dies betreffe aber nicht nur Starkregenereignisse, sondern auch Hitze- und Dürreperioden. „Wäre die derzeitige Höhenströmung einige tausend Kilometer nach Westen verschoben, würden wir jetzt eine Hitzewelle erleben wie gerade in Nordosteuropa oder bei uns in den letzten Jahren“, sagt Professor Andreas Fink. „Auch solche Hitzewellen werden vor dem Hintergrund der Klimaerwärmung extremer als bisher.“ Außerdem sei zu vermuten, dass ortsfeste Wettermuster – wie zuletzt häufig beobachtet – durch den Klimawandel verstärkt aufträten. Das sei gegenwärtig noch Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Forschung.

Einfluss des Klimawandels auf extreme Wettereignisse

Zum besseren Verständnis von Extremwetterereignissen leisten am IMK-TRO mehrere Arbeitsgruppen Grundlagenforschung. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Programm ClimXtreme ermittelt den bisher nicht eindeutig bekannten Einfluss des Klimawandels auf extreme Wettereignisse. Die Helmholtz- Nachwuchsgruppe SPREADOUT erforscht die Dynamik und Auswirkung großräumiger Strömungsmuster und des regionalen Klimawandels auf Extremereignisse wie Hitzewellen und Fluten im heutigen und zukünftigen Klima. Die Verbesserung von computergestützten Wettervorhersagen ist Ziel des Sonderforschungsbereich Waves to Weather.