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Klimawandel verstärkt Ungleichheiten des Wasserkreislaufes

25.06.2013 von

Grossräumige Veränderungen des Wasserkreislaufes gelten als eine der folgenschwersten Auswirkungen des Klimawandels. Es zeigt sich immer deutlicher, dass der Klimawandel die bereits bestehenden Ungleichheiten des Wasserkreislaufes verstärkt. Viele niederschlagsreiche Regionen werden noch mehr Niederschlag erhalten, während Trockenzonen grösstenteils mit reduzierten Wasserressourcen rechnen müssen. Auch die zeitliche Verteilung der Niederschläge wird sich akzentuieren und das Klima extremer machen.

Im globalen Mittel beträgt der Niederschlag (als Regen, Schnee, Hagel etc.) etwa 2.7 Millimeter pro Tag. Würden die Niederschläge überall und täglich mit dieser Intensität fallen, so wären unsere Wasserressourcen gut planbar. Die Realität sieht anders aus: Die Niederschläge sind örtlich ungleichmässig verteilt. So gibt es riesige Unterschiede zwischen den feuchten Klimazonen der mittleren Breiten und den trockenen Zonen in den Subtropen.

Die Niederschläge sind aber auch in der Zeit sehr ungleichmässig verteilt: Im Schweizer Mittelland fallen im Durchschnitt etwa 3 Millimeter pro Tag. An vielen Tagen regnet es jedoch nicht oder dann – im Extremfall – gar mehr als 100 Millimeter an einem Tag. Wenn so grosse Mengen fallen, besteht die Gefahr von Überschwemmungen wie am 2. Juni in den Einzugsgebieten von Rhein und Reuss und kurz darauf und in viel schlimmerem Ausmass in den Einzugsgebieten von Donau und Elbe.

Nehmen Extreme zu? Die Töss im Hitzesommer 2003 (links) und das Berner Mattequartier im Frühling 2005 (rechts).

Der Klimawandel verstärkt die bestehenden Ungleichheiten

Der Klimawandel wird die räumlichen und zeitlichen Ungleichheiten des Wasserkreislaufs verstärken. So zeigen Klimamodelle einerseits, dass sich die grossräumigen geographischen Muster verstärken: In den bereits trockenen Subtropen nehmen die Niederschläge eher ab, in den regenreichen, hohen Breiten zu1. Manchmal werden diese Veränderungen auch mit dem Vergleich illustriert: «Die Reichen werden reicher und die Armen werden ärmer.» Diese Anspielung auf Reichtum und Armut illustriert, dass die Folgen für unsere Zivilisation kaum ausbleiben werden.

Andererseits zeigen Klimamodelle auch, dass die zeitliche Verteilung der Niederschläge ungleicher wird. In den meisten Regionen werden Starkniederschläge prozentual stärker zunehmen als die mittleren Niederschläge, und in einigen Regionen werden sowohl Trockenperioden als auch Starkniederschläge zunehmen2. Auf den Punkt gebracht: Das Niederschlagsklima wird extremer.

 

Grosse Schwankungen von Tag zu Tag: Die täglichen Niederschläge für Zürich vom 1.12.2010 bis zum 23.6.2013 (Daten MeteoSchweiz)

Können wir den Klimamodellen trauen?

Doch können wir diesen Szenarien und den Klimamodellen trauen? Meine persönliche Meinung ist: Qualitativ ja, quantitativ bestehen noch grosse Unsicherheiten. Einerseits werden die Resultate der Klimamodelle durch andere Indizien gestützt. So zeigt sich ein Teil der simulierten Veränderungen, zum Beispiel die erwartete Niederschlagszunahme in den höheren Breiten, bereits in den beobachteten Trends der letzten Jahrzehnte. Auch sind die erwarteten Veränderungen konsistent mit theoretischen Überlegungen. Hauptantrieb hinter den Veränderungen ist die unbestreitbare Tatsache, dass warme Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen und transportieren kann – pro Grad Erwärmung um etwa sieben Prozent!

Anderseits zeigen sich grosse quantitative Unterschiede zwischen den Modellen, und wir wissen, dass viele wichtige Prozesse noch ungenügend berücksichtigt und verstanden sind. Viele zentrale Fragen um die zukünftigen Veränderungen des Wasserkreislaufs und deren Wechselwirkungen mit anderen Komponenten unserer Umwelt liegen noch im Dunkeln. Wie schnell werden sich die erwarteten Veränderungen zeigen? Wie werden Extremereignisse betroffen sein? Welches sind die Auswirkungen auf die Wasserführung der Flüsse, die Landwirtschaft und die Vegetation? Um solche Fragen zu erörtern, und um eine Brücke zu bauen zwischen verschiedenen Disziplinen, welche sich mit diesen Themen befassen, organisiert das Zentrum für Klimamodellierung am 1. und 2. Juli ein Symposium an der ETH Zürich.

 

1 Held, I.M. and B.J. Soden, 2006. Robust responses of the hydrological cycle to global warming. J. Climate, 19 (21), 5686-5699, doi: 10.1175/JCLI3990.1; Knutti, R. and J. Sedlacek, 2013. Robustness and uncertainties in the new CMIP5 climate model projections. Nature Climate Change, 3, 369–373, doi: 10.1038/nclimate1716

2 Rajczak, J., P. Pall, C. Schär, 2013: Projections of extreme precipitation events in regional climate simulations for Europe and the Alpine region. J. Geophys. Res, published online, doi: 10.1002/jgrd.50297

 

Zum Autor

Christoph Schär ist Professor für Klima und Wasserkreislauf am Institut für Atmosphäre und Klima der ETH Zürich.

 

Hinweis

Das Kompetenzzentrum für Klimamodellierung (C2SM) organisiert die Tagung «The Water Cycle in a Changing Climate» am 1. und 2. Juli an der ETH Zürich. Im Fokus steht an den beiden Tagen unser Verständnis des globalen und regionalen Wasserkreislaufs und wie wir ihn und seine Einflüsse auf Mensch und Ökosysteme in einem zukünftigen Klima voraussagen können. Die Anmeldefrist für das Symposium ist abgelaufen, jedoch werden alle Beiträge nach dem Symposium hier aufgeschaltet: www.c2sm.ethz.ch/Symposium

 





Kommentare (5) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

@Ben Palmer: Sie treffen den Nagel auf den Kopf wenn sie schreiben:

„War etwa das Klima während oder nach den Eiszeiten, also bei tieferen Temperaturen, monoton, niederschlagsarm?“.

In der Wikipedia liest man zum Klima während dem Höhepunkt der letzten Eiszeit:
„During the Last Glacial Maximum, much of the world was cold, dry, and inhospitable, with frequent storms and a dust-laden atmosphere. The dustiness of the LGM atmosphere is a prominent feature in ice cores; dust levels were as much as 20 to 25 times greater than at present.[3] This was probably due to a number of factors: reduced vegetation, stronger global winds, and less precipitation to clear dust from the atmosphere“

Übrigens liess sich eine Verminderung der Niederschläge nur schon während der kurzen Abkühlung durch die Vulkanasche des Pinatubo feststellen.

Die höhere Wasseraufnahmefähigkeit von wärmerer Luft führt primär zu stärkeren Niederschlägen, weil mehr Wasser in der Luft ist, nicht aber zwingend zu mehr Niederschlägen. Doch es scheint in kühleren Perioden allgemein weniger Niederschläge zu geben. Die kommende Erderwärmung könnte heute kalte und trockene Gebiete wie die russische Tundra mit mehr Niederschlägen beglücken. Zudem hat man eine zunehmende Begrünung des Nordens allein schon wegen den höheren Temperaturen und der Zunahme des „Nährstoffs“ CO2.

Es ist wahrscheinlich, dass die Erde im Durchschnitt durch die Erderwärmung fruchtbarer wird. Dumm nur, dass dort wo sich die Vegetationsperiode verlängert -in Alaska, im Norden Kanadas und Russlands – heute fast keine Menschen wohnen. Sollte sich die Bevölkerung Afrikas von jetzt 1 Milliarde im Laufe dieses Jahrhunderts auf 3 bis 4 Milliarden erhöhen (wie vorausgesagt) wären diese dort gut aufgehoben.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 4 Daumen runter 0

@Holzherr: „1°C Erwärmung erhöht die Wasseraufnahmefähigkeit von Luft um 7%.“
Es handelt sich offenbar um ein physikalische Gesetz. Daraus lässt sich in keiner Weise ableiten, dass damit „Extreme“ verursacht würden. War etwa das Klima während oder nach den Eiszeiten, also bei tieferen Temperaturen, monoton, niederschlagsarm? Mir scheint, mit diesen Argumenten wird versucht, einen Normalzustand zu proklamieren, den wir offenbar gerade vor etwa 30 erreicht hatten. Oh welch glücklicher Zufall! Und jetzt steuern wir auf die Katastrophe zu …

„In der Zusammenfassung von Kevin Trenberths Artikel …. wenig Voraussagen aber über die regionale Entwicklung. So erwartet er in Zukunft grösseren Wasserabfluss im Frühling weil Schneefall durch Regen ersetzt wird. “ Elisabeth Tessier (http://de.wikipedia.org/wiki/Elizabeth_Teissier) kann uns vielleicht mehr darüber sagen?
Und Schnee ist kein Wasser?

„(Verminderter Schneefall im Norden ist allerdings erst in einigen Jahrzehnten zu erwarten)“. Warten wir’s ab! Geben Sie uns Bescheid, wenn es soweit ist?

Am Rande bemerkt: Erhöhte Verdunstung führt zu erhöhter Abkühlung … eine negatives Feedback also.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 5

1°C Erwärmung erhöht die Wasseraufnahmefähigkeit von Luft um 7%. Das passt gut zur beobachteten Zunahme der Intensität von Niederschlägen, wenn es auch für die Umverteilung der Niederschläge noch weiterer Erklärungen bedarf. So beobachtet man: “ Precipitation“ has generally increased over land north of 30°N from 1900 through 2005 but has declined over the tropics since the 1970s.“ Dies stimmt mit Testläufen von Klimamodellen überein, die die zukünftige Niederschlagsverteilung bestimmen sollen. Allerdings zeigen die grossen regionalen Unterschieden in den Voraussagen verschiedener Klimamodelle, dass momentan eher qualitative Voraussagen möglich sind aber noch keine regionalen.
In der Zusammenfassung von Kevin Trenberths Artikel Changes in precipitation with climate change gibt es darum viele allgemeine Aussagen über die zu erwartenden Änderungen, wenig Voraussagen aber über die regionale Entwicklung. So erwartet er in Zukunft grösseren Wasserabfluss im Frühling weil Schneefall durch Regen ersetzt wird. Damit steigt auch das Überflutungsrisiko (Verminderter Schneefall im Norden ist allerdings erst in einigen Jahrzehnten zu erwarten). Zugleich soll langfristig die atmosphärische Zirkulation durch mehr Niederschläge pro aufsteigende Luftmenge abgeschwächt werden, was die Monsumsysteme schwächt.

Mit kontinuierlich steigenden Temperaturen kann es äusserst schwierig werden, sich an die veränderten Verhältnisse zu adaptieren, denn die Adaption erfolgt ja immer an die momentane Situation. Da die Temperaturen aber weiter steigen, sind diese Anpassungen entweder ungenügend oder sogar wirkungslos falls sich Zirkulationsysteme (Wind, Meeresströmungen) vollständig ändern. Der Klimawandel präsentiert sich dann eben als nich zur Ruhe kommender Wandel mit ständig neuen Überraschungen.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 3 Daumen runter 1

„Klimawandel verstärkt Ungleichheiten des Wasserkreislaufes“

Dass einem chaotischen System wie dem Klima Ungleichheiten inhärent sind, beunruhigt nicht weiter. Echt erstaunlich wäre die Entdeckung bisher unbekannter Gleichgewichte.

Wer als Leser auf den Gedanken verfallen sollte, dass erst „unser“ Klimawandel, der gegenwärtige, solche Ungleichheiten hervorbringt oder gar verstärkt hervorbringen wird, wirft am besten einen Blick in die Klimageschichte: Ungleichheiten, Dürren, verstärkte Niederschläge im munteren Wechsel.

Ansonsten „Unsicherheiten“ und „Modelle“ … und die bekunden ja gerade mit dem Wasserkreislauf ihre liebe Mühe:

http://judithcurry.com/2013/06/16/what-are-climate-models-missing

Könnte man in Beiträgen wie dem vorliegenden den offenbar dem Zeitgeist geschuldeten raunenden, warnenden und Befürchtungen weckenden Unterton nicht einfach weglassen und es schlicht mit der Einsicht …

„Viele zentrale Fragen um die zukünftigen Veränderungen des Wasserkreislaufs und deren Wechselwirkungen mit anderen Komponenten unserer Umwelt liegen noch im Dunkeln“

… bewenden lassen?

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 3 Daumen runter 6

Veränderungen der Niederschlagsmenge, -verteilung und -häufigkeit werden sicher für viele Länder die Hauptauswirkungen der Erderwärmung sein.
Noch vor kurzem wäre klimatische Änderungen der beschriebenen Art (Zitat)“ In den bereits trockenen Subtropen nehmen die Niederschläge eher ab, in den regenreichen, hohen Breiten zu“ Grund für zuerst Elend und dann Massenmigrationen gewesen. Heute allerdings nicht mehr zwingendend, denn der globale Handel auch mit Lebensmitteln hat eine sehr grosse Bedeutung bekommen. Die alte Gleichung, dass hohe Bevölkerungsdichten nur in fruchtbaren Ländern (wie Bangladesh oder Indien) möglich sind, muss nicht mehr stimmen.
Nigeria ist ein Beispiel für diese geänderten Verhältnisse: Es importiert schon heute bei einer Bevölkerung von 165 Millionen sehr viele Lebensmittel, wird im Jahre 2050 voraussichtlich 300 Millionen Einwohner haben und bis ins Jahre 2100 werden zwischen 700 Millionen und 1 Milliarde Einwohner erwartet, womit es mehr Einwohner hätte als Europa bei nur einem Zehntel der Fläche. Diese demographische Entwicklung wäre früher ein Rezept für eine perfekte Katastrophe gewesen, doch jetzt muss das nicht mehr stimmen. Dem globalen Handel wegen, der es schon jetzt ermöglicht, dass in Afrika Reis immer mehr zum Grundnahrungsmittel wird obwohl es zum grossen Teil importiert wird.
Extremniederschläge mit Flutfolgen wie in Pakistan 2010 werden allerdings auch in Zukunft verheerende lokale Folgen haben und durch keine Art von Handel ausgeglichen werden können. Und solche Extremereignisse scheinen ebenfalls zuzunehmen.

Damit sind die entscheidenen Auswirkungen der Erderwärmung heute immer noch wenig bekannt. Die Temperaturerhöhungen allein werden wohl die geringste Wirkung haben.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 3 Daumen runter 2

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