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Klimawandel

Rasche Ursachenaufklärung: Hat der Klimawandel Anteil an einem Extremereignis?

Die Forschung zu Extremwetter und Klimawandel macht Fortschritte. Mittlerweile ist es bei bestimmten Ereignissen möglich, innerhalb kurzer Zeit zu quantifizieren, wie stark der menschengemachte Klimawandel Intensität oder Häufigkeit beeinflusst.

04.05.2017
Warum sollte es bei einem regionalen Extremwetter-Ereignis wichtig sein, zeitnah zu erfahren, ob und inwieweit das Ereignis durch den Klimawandel bereits wahrscheinlicher geworden ist? Ein Beispiel sind die Extremniederschläge mit Überschwemmungen in Frankreich an Seine und Loire 2016: Hat der Klimawandel dort die Frühjahrs-Niederschläge bereits nachweisbar verstärkt, so sind aufgrund der fortschreitenden Erderwärmung künftig noch mehr Ereignisse dieser Art zu erwarten. Sie könnten unter anderem im Großraum Paris Milliardenschäden anrichten.

Kausalität für Risikomanagement entscheidend

Die Anforderungen an das behördliche Risikomanagement sind in diesem Fall anders, als wenn es sich lediglich um ein außergewöhnliches Einzelereignis ohne Trend handelte. Die Ursachenaufklärung hat also unmittelbare praktische Konsequenzen. Lässt sich rasch nach einer Naturkatastrophe ein Einfluss des Klimawandels belegen, so ergibt sich der relativ größte Impuls, um adäquate Anpassungsmaßnahmen auf den Weg zu bringen.

Eine zeitnahe Ursachenaufklärung ist bei einem Wetterextrem mit weitaus größeren Schwierigkeiten konfrontiert, als dies etwa beim jahrzehntelangen Anstieg der globalen Mitteltemperatur der Fall war. Bei der Erderwärmung ist es möglich, sie in einem virtuellen Experiment mit einem Ensemble globaler Klimamodelle dem Klimawandel zuzuordnen. Ein Zusammenhang ist wahrscheinlich, wenn die Erwärmung ausschließlich dann reproduzierbar ist, wenn den Modellen über die natürlichen Einflussfaktoren (historische Vulkanausbrüche und Sonnenaktivität) hinaus die beobachteten Änderungen der Treibhausgas- und Aerosolkonzentrationen sowie der Landnutzung vorgegeben werden. Bei ausschließlicher Vorgabe der natürlichen Einflussfaktoren (ohne anthropogene Anteile) hingegen kommt es im Modellensemble nicht zu dem beobachteten Anstieg.

Wetterextreme als Unikate

Was für eine räumlich und zeitlich gemittelte Größe wie die globale Temperatur funktioniert, gelingt kaum für Wetterextreme mit ihrer räumlich und zeitlich vergleichsweise punktuellen und individuellen Ausprägung. Diese Wetterextreme können hinsichtlich ihrer meteorologischen Einzelursachen und ihres Ablaufs jeweils als Unikate gelten, sodass ein Aufschluss über Häufigkeiten und deren Änderung im strengen Sinne nicht gelingen kann.

Das lässt sich jedoch mittels Abstraktion ändern: Dazu fasst man beispielsweise alle Ausprägungen von Ereignissen, die starken Niederschlag hervorrufen, in einer Klasse zusammen. Bei genügend langen Beobachtungsreihen von Ereignissen dieser Klasse kann man statistisch überprüfen, ob sich die zugehörige Niederschlagsverteilung im Lauf der Zeit signifikant geändert hat, zum Beispiel die Wiederkehrperioden für hohe Werte. 

Nicht nachweisen lässt sich auf diese Weise, ob die beobachteten Änderungen tatsächlich auf dem Klimawandel beruhen und nicht etwa durch natürliche Klimavariabilität hervorgerufen werden. Diesen Nachweis kann man jedoch mit einem Klimamodell-Experiment führen, wie sich am Beispiel der Frühjahrsfluten 2016 in Frankreich zeigen lässt. Hierbei erzeugt man für die relevanten Regionen zwei Verteilungen der Drei-Tage-Niederschläge: einmal in einem vom Klimawandel nicht beeinflussten, quasivorindustriellen Klima und einmal für das gegenwärtige Klima. Um hier eine statistisch ausreichende Datenbasis zu bekommen, lässt man die Klimamodelle diese Verteilungen jeweils viele Male erneut erzeugen und poolt diese Ergebnisse. Dadurch ist es zudem möglich, die Einflüsse der natürlichen Variabilität, die auch in Klimamodell-Läufen enthalten sind, herauszumitteln. Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, dass ausschließlich der Einfluss des Klimawandels den Unterschied zwischen den beiden Verteilungen bestimmt. Zudem verwendet man nicht nur ein Klimamodell, sondern wiederholt dieses Vorgehen mit mehreren unterschiedlichen Klimamodellen.
Die Forschung zu Extremwetter und Klimawandel macht Fortschritte. Mittlerweile ist es bei bestimmten Ereignissen möglich, innerhalb kurzer Zeit zu quantifizieren, wie stark der menschengemachte Klimawandel Intensität oder Häufigkeit beeinflusst. © FRED TANNEAU / AFP/Getty Images
Insbesondere Küsten sind durch die klimawandelbedingte Zunahme von Extremereignissen betroffen.

Künftig mehr Extremereignisse an Loire und Seine

Es zeigt sich, dass die im Frühjahr 2016 aufgetretenen Drei-Tage-Niederschläge im aktuellen Klima seltene Ereignisse waren. Sie treten im Loire-Gebiet etwa alle 100 Jahre auf, im Seine-Gebiet sind sie noch weit seltener. Jedoch gibt es ein zwischen den verschiedenen Klimamodellen übereinstimmendes und insofern robustes Ergebnis: So hat die Wahrscheinlichkeit für regionale Ereignisse, die mindestens gleich intensiv sind wie 2016, durch den Klimawandel bereits mit einem Faktor 2 (Loire) bzw. 2,3 (Seine) gegenüber einer Welt ohne Klimawandel zugenommen. Erhöhte Wahrscheinlichkeiten zeigen sich auch für weniger extreme Ereignisse. Die Zuschreibung an den Klimawandel bedeutet, dass derartige Ereignisse künftig noch häufiger auftreten werden.

Bereits seit 2011 existieren regelmäßige, meist auf Modell-Auswertungen gestützte Klima-Ursachenanalysen für selektive Wetterextreme wie Hitzewelle, Trockenheit oder Starkniederschlag. Sie werden alle jeweils am Ende des Folgejahres in Spezialausgaben des „Bulletin of the American Meteorological Society“ publiziert. Von den über 100 bisher analysierten Ereignissen wurde bei 65 Prozent ein Einfluss des Klimawandels auf Häufigkeit oder Intensität aufgezeigt, bei 35 Prozent war dieser nicht nachweisbar. Dadurch wird exemplarisch klar, dass der Klimawandel bereits in deutlicher Weise Extremereignisse beeinflusst. Allerdings erfüllen diese Studien aufgrund ihres zeitlichen Nachlaufs nicht das oben begründete Kriterium der raschen Ursachenermittlung. 

Deshalb werden seit einigen Jahren binnen weniger Wochen nach einem Ereignis Fachzeitschriftenartikel mit einer Ursachenanalyse eingereicht („Rapid attribution …“) – die oben skizzierte Studie zu Frankreich war bereits drei Wochen nach dem Ereignis online. Ein anderes aktuelles Beispiel sind die Starkniederschläge und Überschwemmungen im August 2016 in Louisiana, USA, insbesondere im Großraum Baton Rouge. Dort fielen stellenweise im Maximum binnen drei Tagen knapp 650 Millimeter Regen. Gut drei Wochen nach dem Ereignis war eine Fachstudie online zugänglich, nach der ein solches Extremereignis innerhalb der zentralen Golfküstenregion heute etwa alle 30 Jahre auftritt und im Zuge des Klimawandels um mindestens den Faktor 1,4 häufiger geworden ist (van der Wiel et al., 2016). Auch für mehrere Hitze- und Extremniederschlagsereignisse der jüngsten Jahre wurden ähnliche Studien publiziert.

Normalisierte Schäden allein zu wenig aussagekräftig

Rasche Ursachenanalysen der vorgestellten Art sind hilfreich, um das Risikomanagement über Art und Umfang einer veränderten Gefährdungslage zu informieren und so im Zusammenhang mit dem kürzlich erfahrenen Extremereignis einen Impuls für eine verbesserte Anpassung an den Klimawandel zu erzeugen. Bei großen Ereignissen in einer Region können diese Analysen potenziell dazu beitragen, einen langfristig wirksamen Schadentreiber zu erkennen. Dieser ist aus der Zeitreihe normalisierter Schäden allein noch nicht eindeutig ableitbar – er würde sich dort erst bei viel längerer Beobachtungszeit bemerkbar machen. Denn große Katastrophen wie Flussüberschwemmungen sind in vielen Ländern immer noch seltene Ereignisse, die im Laufe von Jahrzehnten unterschiedliche Regionen, Exposures und Vulnerabilitäten treffen können.

Aus einer solchen Zeitreihe allein wird nicht klar, worauf die unterschiedlichen normalisierten Schadenhöhen zurückzuführen sind. So könnten sie vor allem etwas über die unterschiedlichen regionalen Exposures oder Hochwasserschutzbemühungen aussagen und nicht auf Änderungen hinweisen, die auf dem Klimawandel beruhen. Das lässt sich an den normalisierten Schäden der großen Überschwemmungskatastrophen in Großbritannien seit 1990 verdeutlichen (siehe Grafik): Alle größeren Schäden in dieser Zeitreihe, also die Ereignisse 2000, 2007, 2014, 2015, beziehen sich zwar auf teilweise überlappende, aber doch auch unterschiedliche betroffene Exposures. Erst die Attributierungsstudien zeigen klar, dass der Klimawandel die Wahrscheinlichkeit all dieser Ereignisse bereits beeinflusst hat. Sie sind einen Faktor 1,4 bis 2 häufiger als in einer Welt ohne Klimawandel.

Um die rasche Ursachenanalyse voranzubringen, wirkt Munich Re in der europäischen Forschungsinitiative EUCLEIA (European Climate and Weather Events: Interpretation and Attribution) mit. Sie erarbeitet ein auf Europa fokussierendes operationelles System der Klima-Ursachenermittlung. Die Ursache für veränderte Ereignishäufigkeiten und intensitäten muss möglichst frühzeitig erkannt werden, um die richtigen Konsequenzen zu ziehen. Für die Versicherungswirtschaft bedeutet das neben der frühzeitigen Identifikation von Gefahren- und Schadentrends vor allem auch, dass sie auf weitere Anstrengungen für eine verbesserte Prävention hinwirkt.
Die Forschung zu Extremwetter und Klimawandel macht Fortschritte. Mittlerweile ist es bei bestimmten Ereignissen möglich, innerhalb kurzer Zeit zu quantifizieren, wie stark der menschengemachte Klimawandel Intensität oder Häufigkeit beeinflusst. © Quelle: Munich Re NatCatSERVICE
Überschwemmungsereignisse in Großbritannien 1990 bis 2016 Gesamtschäden: original, inflationsbereinigt und normalisiert
Die Forschung zu Extremwetter und Klimawandel macht Fortschritte. Mittlerweile ist es bei bestimmten Ereignissen möglich, innerhalb kurzer Zeit zu quantifizieren, wie stark der menschengemachte Klimawandel Intensität oder Häufigkeit beeinflusst. © Quelle: Munich Re
Auswahl jüngerer Fachveröffentlichungen zur (raschen) Klimawirkungsaufklärung

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