Hurrikane und Klima

Hurrikan Gustav hat in den letzten Tagen eine Spur der Verwüstung durch die Karibik gezogen, von Hispaniola über Jamaika und Kuba, und bewegt sich jetzt auf die Golfküste der USA zu. Gustav ist der siebte benannte Tropensturm der Saison im Nordatlantik, und mit zeitweise Kategorie 4 auf der Saffir-Simpson-Skala bislang der stärkste. Nach zwei durchschnittlichen Jahren könnte es dieses Jahr wieder eine stärkere Hurrikansaison im Atlantik werden. Anlass für uns, einige Hintergrundinformationen zum Zusammenhang von Tropenstürmen und Klimawandel zusammenzustellen.

Messdaten

Neuere Arbeiten bestätigen einen Zusammenhang zwischen steigenden Meerestemperaturen und stärkeren und/oder häufigeren tropischen Wirbelstürmen, insbesondere im Nordatlantik. In anderen Meeresbecken gibt es ebenfalls Hinweise auf einen solchen Zusammenhang, dort ist die Qualität der Messdaten aber umstritten, sodass noch keine eindeutigen Schlussfolgerungen möglich sind.

Für den Atlantik haben Mann et al. (2007) eine aktuelle Analyse von Sturmhäufigkeit und Temperaturen publiziert (siehe Grafik). Ähnliche Ergebnisse nicht für die Anzahl, sondern für die Energiedissipation der Stürme im Atlantik hatte bereits Emanuel (2005) vorgelegt.

Abb. aus Mann et al. 2007: Anzahl der Tropenstürme im Atlantic (TC counts, grüne Kurve) im Vergleich zur Meerestemperatur (blaue Kurve) in der relevanten Region. Der Anstieg der Meerestemperaturen um ca. 0.8 ºC entspricht dabei in Stärke und Zeitverlauf dem der globalen Durchschnittstemperatur. Bei den TC counts ist der Effekt verschiedener diskutierter Korrekturen an den Daten gezeigt (orange Kurven), durch die berücksichtigt werden soll, dass in früheren Zeiten ein Teil der Stürme unentdeckt geblieben sein könnte.

Auf Basis von Satellitendaten folgerten Webster et al. (2005), dass die Zahl der besonders starken Tropenstürme (Kategorien 4 und 5) sich seit 1970 weltweit etwa verdoppelt hat, während die Zahl der schwächeren (Kategorien 1-3) abgenommen hat – d.h., die Stürme sind global stärker geworden. Hoyos et al. (2006) zeigten durch eine Faktorenanalyse weiter, dass dieser Trend auf die steigenden Meerestemperaturen zurückzuführen ist. Die anderen Einflussfaktoren auf die Sturmstärke (Windscherung etc.) erklären die großen Schwankungen zwischen einzelnen Jahren, aber nicht den Langzeittrend.

Teil dieser internen Schwankungen ist es auch, dass es seit der Rekordsaison 2005 im Atlantik eher ruhig war. Dagegen sind seither im Nordindischen Ozean eine Reihe von verheerenden Stürmen aufgetreten. Im Juni letzten Jahres wütete Gonu, der erste jemals verzeichnete Kategorie-5 Sturm im arabischen Meer, und löste die schwerste Naturkatastrophe in der Geschichte von Oman aus. Vergangenen November forderte Sidr, ein weiterer Kategorie-5 Sturm, in Bangladesh rund 3500 Menschenleben – dass es nicht mehr waren, ist der inzwischen guten Vorsorge in diesem Land zu verdanken. Im Mai diesen Jahres dann hat der Tropensturm Nargis (Kategorie 4) Teile von Birma verwüstet und 140.000 Menschen getötet. Stürme dieser Stärke waren laut Webster et al. früher im Nordindischen Ozean selten.

Modellrechnungen

Tropenstürme sind zumindest in ihrem Kern kleinskalige Phänomene, die von den derzeitigen globalen oder regionalen Klimamodellen nur unzureichend aufgelöst werden können. Einen aktuellen Modellvergleich haben kürzlich Emanuel et al. (2008) vorgelegt. Danach lassen im Mittel die Klimamodelle für die Zukunft zwar eine spürbare Zunahme der Tropensturmstärke erwarten. Allerdings fällt diese Zunahme deutlich geringer aus, als es der beobachtete Zusammenhang zwischen Temperatur und Stürmen in den vergangenen Jahrzehnten nahelegt. Und verschiedene Modelle zeigen stark unterschiedliche Ergebnisse, selbst im Vorzeichen - ein Teil der Modelle zeigt eine Zunahme, ein Teil eine Abnahme der Sturmstärken bzw. Sturmhäufigkeiten. Zu den letzteren zählt auch die kürzlich publizierte Arbeit von Knutson et al. (2008) - siehe dazu auch den Kommentar von RealClimate. Angesichts der widersprüchlichen Ergebnisse muss man davon ausgehen, dass Modellsimulationen heute noch keine verlässlichen Vorhersagen über die künftige Entwicklung der Sturmstärken im Zuge der globalen Erwärmung erlauben.

Dies liegt wahrscheinlich daran, dass zwar die Zunahme der Meerestemperaturen ein robustes und berechenbares Phänomen ist, die anderen Einflüsse auf Tropenstürme jedoch nicht. Es handelt sich dabei um subtile Gradienten wie die Scherung des Windes oder die Stabilität der atmosphärischen Schichtung, deren Veränderung (insbesondere auf der Skala weniger Gitterzellen im Modell) sich noch nicht zuverlässig vorausberechnen lässt. Dies ähnelt der Situation beim El Niño-Phänomen im Pazifik, für das ein Teil der Modelle eine Zunahme im Zuge der globalen Erwärmung vorhersagt, ein Teil aber auch eine Abnahme. Diese Veränderungen in El Niño wirken sich übrigens auch auf die Wirbelsturmaktivität aus.

Aussagen von IPCC und WBGU

Die entscheidenden Aussagen des IPCC-Berichts (2007) in der Zusammenfassung für Entscheidungsträger lauten:

Beobachtungen belegen eine zunehmende Aktivität starker tropischer Wirbelstürme im Nordatlantik seit ungefähr 1970, verbunden mit einem Anstieg der tropischen Meeresoberflächentemperaturen. Eine zunehmende Aktivität starker tropischer Wirbelstürme in einigen anderen Regionen, wo größere Bedenken bezüglich der Datenqualität bestehen, wird ebenfalls vermutet.

Und für die Zukunft:

Es ist, basierend auf einer Auswahl von Modellen, wahrscheinlich, dass zukünftige tropische Wirbelstürme (Taifune und Hurrikane) in Verbindung mit dem laufenden Anstieg der tropischen Meeresoberflächentemperaturen intensiver werden, mit höheren Spitzenwindgeschwindigkeiten und mehr Starkniederschlägen.

Auch der Wissenschaftliche Beirat Globale Umweltveränderungen der Bundesregierung (WBGU) hat sich in seinen beiden Gutachten Die Zukunft der Meere (2006) und Sicherheitsrisiko Klimawandel (2007)  ausführlich mit der Bedrohung durch Tropenstürme befasst. Der WBGU schreibt:

Dies bedeutet eine erheblich verstärkte Bedrohung der bereits heute durch Hurrikane gefährdeten Gegenden, u. a. der Karibik und der Küsten Chinas. In diesen Regionen könnten Zerstörungen durch Tropenstürme so häufig und stark werden, dass die sozioökonomische Entwicklung der betroffenen Länder, insbesondere ärmerer Inselstaaten, massiv beeinträchtigt wird.

Fazit

Die Messdaten deuten darauf hin, dass Tropenstürme zumindest im Atlantik in den letzten Jahrzehnten stärker und häufiger geworden sind, verursacht vor allem durch die Erwärmung der Meere. Berechnungen für die Zukunft mit Hilfe von Klimamodellen sind dagegen widersprüchlich und erlauben daher derzeit noch keine robusten Aussagen, auch wenn die meisten Modelle stärkere Wirbelstürme erwarten lassen, wie es der IPCC-Bericht vermerkt.

Hier sei auch nochmals an den bekannten Grundsatz erinnert: man kann generell nicht sagen, dass ein einzelnes Extremereignis von der globalen Erwärmung verursacht wurde – genauso wenig wie man sagen kann, dass es nicht dadurch verursacht wurde. Es lässt sich schlicht nicht feststellen. Bei einem gezinkten Würfel, der die doppelte Zahl Sechser liefert, kann man auch nicht sagen, ob eine bestimmte Sechs durch die Manipulation verursacht wurde. Allerdings kann man sagen, dass der anthropogen verursachte Anstieg des Meeresspiegels (um bislang knapp 20 cm) die Sturmfluten infolge der Tropenstürme verschlimmert.

[Der Autor hat an den oben zitierten Berichten von WBGU und IPCC mitgewirkt, bei letzterem allerdings nicht zum Themenfeld Tropenstürme.]

Update (4.9.): Heute ist in Nature eine neue Datenanalyse von Elsner et al. erschienen, die belegt, dass weltweit in den letzten Jahrzehnten die Stärke von tropischen Wirbelstürmen zugenommen hat. Für den Nordatlantik galt diese Tatsache bislang schon als gut belegt (siehe Artikel oben), für die anderen Ozeanbecken jedoch umstritten. Nach der neuen Studie, die auf einer sorgfältigen Reanalyse der Satellitendaten beruht, steigt die Anzahl der stärksten Tropenstürme (Kategorie 4 und 5) für eine Erwärmung um 1ºC um 31 % an. Wir konnten diese Arbeit wegen des Nature-Embargos am Sonntag in unserem Artikel noch nicht erwähnen. Siehe dazu auch den Bericht der Zeit online.

Update (7.9.): Siehe auch den neuen KlimaLounge-Beitrag Hurrikane in der Morgenpost.

Update (14.9.): Prof. Werner Wehry, Meteorologe von der FU Berlin, war gestern im Rundfunk zu hören zu der Frage, ob die Hurrikans zugenommen haben. Er könne dazu nur die offizielle IPCC-Lesart mitteilen, sagte er. Und im IPCC-Bericht sei zu sehen, „dass die Hurrikans und auch die Taifune in den letzten 20, 30 Jahren weder an Stärke noch an Menge zugenommen haben.“ Nun steht das klar im Widerspruch zu der oben von mir zitierten IPCC-Aussage, daher habe ich bei Wehry nachgefragt. Seine Antwort: da er kein Klimatologe ist beruhe sein Wissensstand auf Grafiken, die er von einem Kollegen bekommen habe; die seien allerdings aus dem IPCC-Bericht von 2001. Offenbar hat er sich vor dem Interview nicht die Mühe gemacht, einmal nachzusehen, was der aktuelle IPCC-Bericht von 2007 zu dem Thema zu sagen hat. Wieder ein Lehrstück, wie die widersprüchlichen Medienaussagen zum Thema Klima zu Stande kommen, die so oft das breite Publikum verwirren.

Link: Quarks & Co zu Hurrikanen im Mittelmeer

Literatur

Emanuel, K., Increasing destructiveness of tropical cyclones over the past 30 years. Nature, 2005. 436: p. 686-688.

Emanuel, K., R. Sundararajan, and J. Williams, 2008: Hurricanes and global warming: Results from downscaling IPCC AR4 simulations. Bull. Amer. Meteor. Soc,, 89, 347-367.

Hoyos, C. D., P. A. Agudelo, P. J. Webster, and J. A. Curry, 2006: Deconvolution of the factors contributing to the increase in global hurricane intensity. Science, 312, 94-97.

Knutson, T. et.al., Simulated reduction in Atlantic hurricane frequency under twenty-first-century warming conditions. Nature Geoscience, 2008. 1: p. 359–364.

Mann, M. E., K. Emanuel, G. J. Holland, and M. D. Webster, 2007: Atlantic tropical cyclones revisited. Eos, 88, 349-350.

Webster, P.J., et al., Changes in tropical cyclone number, duration, and intensity in a warming environment. Science, 2005. 309(5742): p. 1844-1846.

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