| Hurrikane |
Auswirkungen
- Folgen |
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Tropische Wirbelstürme Hurrikane |
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Tropische Wirbelstürme Weitere Informationen |
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Wirbelstürme:
Hurrikane , Taifune, Zyklone |
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Verstärkt
die globale Erwärmung Wirbelstürme?
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| Die
Häufung von tropischen Wirbelstürmen im Atlantik in den letzten
Jahren steht mindestens teilweise in Zusammenhang mit der menschgemachten
globalen Erwärmung. Zu dieser Aussage haben sich die wissenschaftlichen
Hinweise in den letzten Monaten immer mehr verdichtet. Auch wenn verschiedene
Faktoren die Entstehung von Wirbelstürmen beeinflussen, scheint die
aktuelle Zunahme vor allem in Verbindung mit den steigenden Meeresoberflächentemperaturen
zu stehen. Und diese Erwärmung ist mindestens teilweise auf die steigenden
Treibhausgaskonzentrationen zurückzuführen. |
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Die Hurrikan-Saison
im Jahr 2005 hat viele Rekorde gesetzt. Sie begann im Juni und endete
ungewöhnlich spät, nämlich erst im Januar 2006. Achtundzwanzig
getaufte tropische Wirbelstürme wurden beobachtet, davon entwickelten
sich fünfzehn zu einem Hurrikan und sieben zu einem grossen Hurrikan
('major hurricane') mit Windgeschwindigkeiten grösser als 178 km/h.
Fünf dieser grossen Hurrikane trafen auf Land, unter anderem verursachten Rita und Katrina die bekannten grossen
Schäden. Zum ersten Mal reichte die vorbereitete alphabetische Namensliste
nicht für die Taufe der Stürme aus. Die sechs letzten Stürme
der Saison wurden mit griechischen Buchstaben getauft, der letzte im Januar
2006 auf den Namen 'Zeta'. Zudem traf zum ersten Mal überhaupt ein
tropischer Sturm, wenn auch in abgeschwächter Form, in Spanien auf
europäisches Festland.
Bereits
die Saison im Jahr 2004 im Atlantik hatte mit fünfzehn getauften Stürmen,
neun Hurrikanen und sechs grossen Hurrikanen weit über dem Durchschnitt
gelegen und den ersten tropischen Wirbelsturm im Südatlantik gebracht.
Worauf
ist diese Entwicklung zurückzuführen?
Ist
die globale Erwärmung schuld?
Vor
allem aus dem amerikanischen Hurrikan-Prognose-Zentrum war zu vernehmen,
es handle sich lediglich um ein natürliches Phänomen, hervorgerufen
durch langfristige Schwankungen der Meeresoberflächentemperaturen
im Atlantik. Andere Wissenschaftler betonten hingegen, dass sich in diesem
Anstieg durchaus bereits ein Signal der menschverursachten globalen Erwärmung
abzeichnen könnte. In den letzten Monaten sind nun zahlreiche wissenschaftliche
Arbeiten veröffentlicht worden, die praktisch ausnahmslos darauf hinweisen,
dass bei diesem Anstieg unter anderem auch die Klimaerwärmung eine
Rolle gespielt hat. Die Argumente für eine rein natürliche Ursache
werden immer schwächer. Was spricht nun für, was gegen einen
menschlichen Einfluss?
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Wärme
aus dem Meer speist Hurrikane
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Die Entstehung
von Wirbelstürmen ist an warme Ozeantemperaturen gebunden. Ein
Wirbelsturm bezieht seine Energie zur Hauptsache aus der Kondensation von
Wasserdampf, d.h. die bei der Bildung von Wolkentröpfchen freiwerdende
Energie wird im Sturm in Bewegungsenergie umgewandelt. Über Landoberflächen
verliert ein Wirbelsturm rasch an Kraft. Nur über warmen Meeresoberflächen
kann die Luft genügend Wasserdampf aufnehmen, um den Sturm mit Energie
zu versorgen. Denn grundsätzlich gilt, je wärmer das Meerwasser
unter einem Sturm, umso stärker kann der Sturm werden. Aufgrund dieser
physikalischen Kenntnisse ist davon auszugehen, dass bei einem generellen
Anstieg der Meeresoberflächentemperaturen durch die globale Erwärmung
die Wirbelstürme im Durchschnitt stärker werden.
Es
gibt jedoch noch andere Faktoren, welche die
Entstehung und Stärke eines Sturmes beeinflussen, insbesondere die
höhenabhängige Veränderung von Temperatur und Windverhältnissen.
Je stärker die Temperatur abnimmt, umso schneller steigt die Luft
auf und umso mehr Wasser kondensiert, was den Sturm stärker macht.
Aufgrund der physikalischen Modellrechnungen wird erwartet, dass sich wegen
des grösseren Treibhauseffektes die Troposphäre eher etwas stärker
erwärmt als die Erdoberfläche, was demnach eine Verringerung
der möglichen Sturmstärke bedeuten würde. Dieser Effekt
wird jedoch als geringer eingeschätzt als die Wirkung der höheren
Ozeantemperaturen. Die Auswirkungen der Klimaerwärmung auf den dritten
entscheidenden Faktor, die Windverhältnisse, sind unklar. Bisher zeichnen
sich dazu keine klaren Veränderungen ab.
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Modelle
sagen weniger, aber stärkere Stürme voraus
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Die
meisten Klimamodelle prognostizieren eine Zunahme der maximalen Windgeschwindigkeiten
in Wirbelstürmen aufgrund der globalen Erwärmung.
Bei der erwarteten Erwärmung im 21. Jahrhundert beträgt die Zunahme
einige Prozent. Bezüglich der Häufigkeit wird global keine änderung
oder eine Abnahme errechnet, allerdings mit Ausnahme des Atlantiks, wo
mit einer Zunahme gerechnet werden muss.
Die
Modelle, die für diese Untersuchungen verwendet werden, haben jedoch
eine relativ grobe Auflösung, d.h. sie berechnen die Atmosphärenwerte
nur alle ca. 100 km. Damit können Wirbelstürme mit einer Kernzone
der höchsten Windgeschwindigkeiten von weniger als 100 km Ausdehnung
nur relativ grob erfasst werden. Die Resultate sind also mit starken Unsicherheiten
behaftet. Vor kurzem hat jedoch eine japanische Studie mit einem feineren
Modell mit 20 km Auflösung die bisherigen Resultate bestätigt,
nämlich eine Zunahme der Intensität und eine Abnahme der Häufigkeit
mit Ausnahme des Atlantiks.
Die in
jüngsten Studien beobachtete Zunahme der Intensität von Wirbelstürmen
in den letzten Jahrzehnten ist allerdings bedeutend grösser als dies
die Modelle für das ganze 21. Jahrhundert berechnen. Da stellt
sich die Frage, ob die Modelle den Einfluss der globalen Erwärmung
unterschätzen oder ob die beobachtete Zunahme noch andere Gründe
hat. Klarer Zusammenhang mit Ozeantemperaturen Kürzliche Forschungsarbeiten
haben die weltweiten Wirbelstürme in der ersten und der zweiten Hälfte
der letzten rund 40 Jahre verglichen. Dabei wurde eine Zunahme der Anzahl
Stürme der Kategorien 4 und 5 (siehe Abbildung 1)
um etwa 60%1 und eine Zunahme der Zerstörungskraft der Wirbelstürme
um 40-50% festgestellt2 (siehe Abbildung 2).
Die
Zerstörungskraft bzw. "Leistung » eines Wirbelsturmes
ist proportional zum Kubik der Windgeschwindigkeit. Eine Zunahme der maximalen Windgeschwindigkeit um 10% erhöht also
die Zerstörungskraft um einen Drittel. Es konnte zusätzlich gezeigt
werden, dass diese Zunahme der Wirbelsturmstärke parallel zum Anstieg
der Meeresoberflächentemperaturen verläuft und dies der einzige Faktor ist, welcher die wachsende Sturmintensität
erklären kann.
Ein
Zusammenhang mit der atmosphärischen Temperaturschichtung oder den
Windverhältnissen ist nur für die kurzfristigen Schwankungen
zu erkennen, nicht jedoch im langfristigen Trend. Vereinzelt wurden diese
Untersuchungen kritisiert, weil die Qualität der Beobachtungs- und
Messdaten der Hurrikane immer mehr abnimmt, je weiter man in die Vergangenheit
zurückgeht. Satelliten- und Flugzeugmessungen haben die Erfassung
der Wirbelstürme in den letzten Jahrzehnten klar verbessert. Es ist
deshalb möglich, dass einzelne Wirbelstürme in der Vergangenheit
falsch klassiert worden sind. Auch wenn dies der Fall sein sollte, ändert
sich am positiven Trend der Anzahl schwerer Wirbelstürme kaum etwas;
die Zunahme könnte jedoch weniger stark sein als in diesen Untersuchungen
berechnet.
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Natürliche
Ursache unwahrscheinlich
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Einige
Meteorologen schreiben die Zunahme der Hurrikane im Atlantik einer natürlichen
Klimaschwankung, der "Atlantischen Multidekadalen Oszillation" (AMO) zu.
Die Meeresoberflächentemperaturen im Nordatlantik scheinen sich in
einem rund 60- bis 70jährigen Zyklus natürlicherweise zu erwärmen
und wieder abzukühlen. Diese Schwankung, so wird aufgrund von Modellrechnungen
vermutet, beruht auf Veränderungen der Meeresströmungen im Atlantik.
Zahlreiche Erkenntnisse sprechen jedoch dafür, dass die AMO nicht
die Hauptursache der gegenwärtige Zunahme der Hurrikane ist:
 Die Meeresoberflächentemperauren im tropischen Atlantik, wo die Hurrikane entstehen, verlaufen nahezu parallel
zum globalen Temperaturverlauf. Verschiedene Analysen zeigen, dass der
überwiegende Teil des Anstiegs der Meeresoberflächentemperaturen
im tropischen Atlantik durch die globale Erwärmung erklärt werden
kann und die AMO weniger als 10% des Anstiegs verursacht hat4,5.
Sowohl die Messungen als auch die Modelle zeigen, dass die AMO vor allem
Temperaturänderungen in mittleren und höheren Breiten bewirkt,
jedoch kaum im tropischen Atlantik, der für die Entstehung von Hurrikanen
entscheidend ist.
Zwar wird vermutet, dass der AMO auch die Windverhältnisse im tropischen
Atlantik beeinflusst, doch haben bisherige Studien wie oben erwähnt
keinen Zusammenhang der gegenwärtigen Wirbelsturmzunahme mit änderungen
der Windverhältnisse zeigen können.
Die starken Wirbelstürme haben weltweit zugenommen, nicht nur im Atlantik (siehe Abbildung
1). Ein natürlicher Zyklus im Atlantik kann diesen Anstieg
nicht erklären.
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Unterschätzen
Modelle die Wirkung der Erwärmung?
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Auch
wenn man Unsicherheiten bei den Sturm-Daten in den 60er- und 70er-Jahren
sowie natürliche Schwankungen berücksichtigt, ist die beobachtete
Zunahme stärker als die Modellvorhersagen. Ein möglicher Grund
könnte sein, dass die Warmwasserschicht durch die globale Erwärmung
dicker geworden ist und deshalb dem Wirbelsturm, der die oberste Wasserschicht
stark aufmischt, mehr Energie zur Verfügung steht. Dies wird in den
Modellen nicht berücksichtigt.
Solange
keine andere plausible Ursache für die Verstärkung der Wirbelstürme
gefunden wird, muss damit gerechnet werden, dass der menschliche Treibhauseffekt
die Stürme stärker beeinflusst als bisher vermutet. Beunruhigend
scheint, dass bei einem Anstieg der Ozeantemperaturen von nur rund einem
halben Grad die beobachtete Zunahme bereits stärker ist, als von den
Modellen für das ganze 21. Jahrhundert berechnet. Allerdings ist es
möglich, dass änderungen in der atmosphärischen Zirkulation
einen grösseren Einfluss haben als dies in den Analysen ersichtlich
ist, denn Zirkulationsmuster sind statistisch nur sehr schwierig zu erfassen.
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Schäden
nicht nur von Sturmstärke abhängig
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Die
durch Wirbelstürme verursachten Schäden haben während der
letzten Jahre stark zugenommen. Die Gründe für diese Zunahme
können jedoch nicht klar bestimmt werden, da verschiedene Faktoren
eine Rolle spielen. Einerseits nehmen die Schäden aufgrund der zunehmenden
Bautätigkeit und dem starken Wertezuwachs in den gefährdeten
Küstengebieten zu. Dieser Anstieg kann nicht klar von einem Anstieg
aufgrund stärkerer Stürme unterschieden werden. Anderseits sind
die Schäden stark davon abhängig, ob ein Wirbelsturm überhaupt
auf Land auftrifft und ob dies in einem stark besiedelten Gebiet erfolgt.
Die Routen, die ein Sturm verfolgt, hängen wiederum von den atmosphärischen
Strömungsmustern ab, über deren Veränderung nur wenig bekannt
ist. Die Anzahl der auf Land treffenden Wirbelstürme ist zu klein,
um bereits ein Signal der globalen Erwärmung bei den Schäden
identifizieren zu können.
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Tropische
Wirbelstürme und ihre Entstehung
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Tropische
Wirbelstürme sind Tiefdruckgebiete in den Tropen bzw. Subtropen (
siehe Aufbau ), in welchen durch spezielle physikalische Prozesse und atmosphärische
Bedingungen sehr hohe Windgeschwindigkeiten auftreten. Wirbelstürme
gewinnen ihre Energie vor allem aus der Kondensation von Wasserdampf und
sind deshalb an Gebiete mit hoher Verdunstung und hohem Wasserdampfgehalt
gebunden, wie sie nur über tropischen Ozeanen zu finden sind.
Die Entstehung von Wirbelstürmen ist an folgende Bedingungen geknüpft:
Temperaturen
in der obersten Ozeanschicht (bis ca. 50m Tiefe) von mindestens 26.5°C.
Nur in solchen Gebieten steht genug Wärme und Feuchtigkeit zur Verfügung,
um einen Wirbelsturm aufrechtzuerhalten. Über dem Land verliert der
Sturm rasch an Stärke.
Starke Abkühlung der Atmosphäre mit der Höhe. Dadurch wird
der Aufstieg von Luftmassen und die Kondensation begünstigt.
Hohe Luftfeuchtigkeit in der Höhe. Dadurch wird ebenfalls die Kondensation
gefördert.
Geringe änderung der Windverhältnisse mit der Höhe. ändert
der Wind mit der Höhe, wird der Aufstieg von Luftmassen gebremst und
der Sturm 'auseinandergerissen' und abgeschwächt.
Eine Entfernung von mehr als rund 500 km bzw. etwa fünf Breitengrade
vom Aequator. Die Rotation des Wirbelsturms kommt wie diejenige von Tiefdruckgebieten
in unseren Breiten dank der Korioliskraft (bzw. der Abnahme der Rotationsgeschwindikeit
der Erdoberfläche mit zunehmender Entfernung vom Aequator) zustande.
Diese ist am Aequator gleich null und nimmt gegen die Pole hin zu.
Es muss bereits eine Störung in der atmosphärischen Strömung
vorhanden sein, aus welcher sich der Sturm bilden kann.
Die
Klassifikation von Wirbelstürmen ist je nach Region unterschiedlich.
Im Atlantik und im östlichen Nordpazifik heissen sie "Hurrikan»,
im Nordwestpazifik "Taifun», im Südpazifik und
im indischen Ozean "Zyklon».
 Hurrikane
werden nach der Windgeschwindigkeit (in km/h) klassiert (Saffir-Simpson
Skala):
 63 km/h Tropischer Sturm
118 km/h Hurrikan Kategorie 1
153 km/h Hurrikan Kategorie 2
178 km/h Hurrikan Kategorie 3
210 km/h Hurrikan Kategorie 4
250 km/h Hurrikan Kategorie 5
Stürme
in Mitteleuropa
Für
die Stürme in den mittleren Breiten ergibt der Einfluss der globalen
Erwärmung in den verschiedenen Klimamodellen noch recht unterschiedliche
Resultate. Grundsätzlich beziehen auch Stürme, die über
Mitteleuropa ziehen, einen grossen Teil ihrer Energie von der Feuchtigkeit,
die sie über dem Atlantik aufgenommen haben. Dies haben z.B. Rekonstruktionen
des europäischen Sturms "Lothar» mit Wettermodellen klar
gezeigt. Erwärmt sich der Atlantik, so steigt auch das Energieangebot
für Stürme in Europa.
Für
die zukünftige Entwicklung zeichnen sich in den Modellrechnungen mehr
oder weniger übereinstimmend zwei Tendenzen ab:
Die
Zugbahnen der Tiefdruckgebiete verlagern sich nach Norden, deshalb nimmt
die Anzahl Stürme über Mitteleuropa eher ab, in Nordeuropa hingegen
zu.
Extreme Stürme werden in Mitteleuropa eher häufiger erwartet,
da die Bedingungen für deren Entstehung durch die Erwärmung des
Atlantiks verbessert werden.
| Quellen:
Text Prof. Huw Davies, Departemen tUmweltwissenschaften, ETH Zürich und ProClim
2006 |
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