Leipziger Studie: Änderungen in der atmosphärischen Zirkulation bewirken Hitze und Dürre in Europa

Forschende der Universität Leipzig sind in einer neuen Studie der Ursache der überdurchschnittlich starken sommerlichen Austrocknung der Böden und der steigenden Temperaturen in Europa auf den Grund gegangen. Sie fanden heraus, dass diese zu einem großen Teil in einer Veränderung der Zirkulationsmuster liegen: Dies sind Veränderungen typischer Wetterlagen, die rund 55 Prozent des sommerlichen Dürretrends erklären. Konkret handelt es sich um häufigere und beständigere Hochdruckgebiete, die durch trockenes Wetter für weniger Niederschlag gesorgt haben.

Gerade weil die atmosphärische Zirkulation einen so großen Anteil an dieser Austrocknung hat, sei die künftige Entwicklung mit hoher Unsicherheit behaftet, sagt der Erstautor der Studie, Dr. István Dunkl vom Institut für Meteorologie der Universität Leipzig. Sie wurde gerade im Fachjournal „Nature Geoscience“ veröffentlicht.

Die Arbeitsgruppe Klimaattribution an der Universität Leipzig beschäftigt sich mit der Frage, wie stark sich der Klimawandel auf bestimmte Klimaereignisse ausgewirkt hat.

„Wir haben uns in dieser Studie Europa gewidmet, da dies eine der Regionen mit den stärksten beobachteten Erwärmungstrends ist. Unter anderem hat in den letzten Jahrzehnten die Häufigkeit und Intensität von Hitze und Dürre im Sommer stark zugenommen“, sagt Juniorprofessor Dr. Sebastian Sippel vom Institut für Meteorologie, der ebenfalls an der Studie mitgewirkt hat. Diese zunehmende Bodentrockenheit habe unter anderem erhebliche Folgen für die Ernteerträge, die Wasserverfügbarkeit und die Energieproduktion.

„Wir haben zudem festgestellt, dass sich der Einfluss des Klimawandels auf die europäische Bodenfeuchte von Jahr zu Jahr unterscheidet: Besonders in Sommern mit wenig Niederschlag ist der reduzierende Einfluss des Klimawandels auf Bodenfeuchte besonders hoch“, erklärt Dunkl. Das liege daran, dass der Niederschlag zwar insgesamt abnimmt, sich Extremniederschlagsereignisse jedoch intensivieren.

Dadurch werde die Austrocknung in eher nassen Jahren etwas ausgeglichen, da eine größere Menge des Niederschlags aus Extremereignissen komme. Ob die Trockenheit in der Zukunft weiter zunimmt oder sich vorübergehend umkehrt, hängt Dunkl zufolge davon ab, ob die Zirkulationsänderung durch den Klimawandel angetrieben wird oder aus natürlicher Klimaschwankung entspringt. Das sei bislang weitgehend noch ungeklärt.

Ursachen für zunehmende Temperaturen und Dürre noch nicht vollends geklärt

Die Ursachen der überdurchschnittlichen Zunahme von Temperaturen und Dürre im Sommer sind nach Ansicht der Forschenden noch nicht vollständig geklärt. Zum einen sei sie eine direkte Folge des Klimawandels: Die erhöhte Konzentration an atmosphärischem Kohlendioxid habe den Energiehaushalt der Erde verändert und der damit einhergehende Anstieg der Temperaturen habe für eine stärkere Austrocknung der Böden gesorgt.

Zum anderen entstehen feuchte beziehungsweise trockene Sommer durch Variabilität in der atmosphärischen Zirkulation, also das großräumige Zusammenspiel von Hoch- und Tiefdruckgebieten. In den vergangenen Jahrzehnten hat sich dieses Muster über Europa verändert: Es gibt mehr und länger andauernde Sommerhochs, die für stabiles, trockenes und heißes Wetter sorgen, und weniger Tiefs, die Regen bringen.

„Diese Änderung der atmosphärischen Zirkulation trägt erheblich zur sommerlichen Dürre bei, das hat unsere Studie gezeigt. Das damit einhergehende wissenschaftliche Problem birgt eine sehr hohe Ungewissheit, was die Projektionen von Dürre in Europa angeht: Während die Mechanismen hinter den direkten Effekten der Erderwärmung verstanden sind, gibt es noch erhebliche Unsicherheit über die Ursachen der Zirkulationsänderung“, erläutert Dr. Dunkl.

Mit ihrer Studie haben die Forschenden genau an diesem Punkt angesetzt und quantifiziert, zu welchem Teil die direkten Effekte und die Zirkulation an Dürre-Trends in Europa verantwortlich sind und wie genau diese beiden Effekte den Wasserhaushalt in Europa verändern.

Beobachtungsbasierte Studien konnten bislang nur zeigen, dass Trockenheit und veränderte Wetterlagen gemeinsam auftreten, ohne den ursächlichen Beitrag der Zirkulation zu belegen, während Klimamodelle die beobachteten europäischen Zirkulationstrends nicht reproduzieren können. Die Arbeit der Leipziger Wissenschaftler/-innen schließt nun diese Lücke, indem sie die beobachteten Zirkulationsänderungen in ein Klimamodell eingebettet haben und so erstmals den kausalen Zusammenhang zwischen Zirkulationsänderung und Trockenheitstrends quantifizieren konnten.

Neue Studien zum Zusammenhang zwischen Klimawandel und Waldbrandgefahr

Mit diesen neuen Erkenntnissen lasse sich das Dürrerisiko besser eingrenzen, sagt Dunkl. Dürreschäden belaufen sich in Europa durchschnittlich auf rund neun Milliarden Euro jährlich, im gesamten Mittelmeerraum noch deutlich mehr. Die Studie zeigt, dass dynamische und thermodynamische Prozesse zusammen betrachtet werden müssen, um vergangene Trends zu deuten und das künftige Risiko abzuschätzen.

Die neue Leipziger Studie liefert eine Grundlage, um Klimaprojektionen zu evaluieren und ihre Unsicherheit abzuschätzen und um robuste Anpassungsstrategien für ein trockener werdendes Europa zu entwickeln.

Ein weiterer, sehr wichtiger Aspekt von Trends in Hitzewellen und Dürre ist hingegen noch wenig erforscht: der Einfluss verschiedener Aspekte von Biodiversität auf Hitze und Trockenheit und deren mögliche Rolle als Puffer im Klimawandel. Diese Aspekte wollen die Leipziger Wissenschaftler/-innen in einem beantragten größeren Verbundprojekt beleuchten.

Gerade arbeiten die Meteorolog/-innen der Universität Leipzig an drei Studien zum Zusammenhang zwischen Klimawandel und Waldbrandgefahr. Dabei fokussieren sie sich unter anderem auf die Brände in Spanien und Portugal im Sommer 2025.

Veröffentlichung in „Nature Geoscience“: „European summer drying largely driven by atmospheric circulation changes since the 1980s“