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Do droughts self-propagate and self-intensify?

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Die klimatischen Ursachen von Dürreperioden aufdecken

Trockenperioden stellen eine erhebliche Herausforderung dar, doch unser Wissen über sie ist nach wie vor begrenzt. Im Rahmen eines EU-finanzierten Projekts wurden neue Rahmenbedingungen ausgearbeitet, um zu erklären, wie sie entstehen und sich entwickeln.

Klimawandel und Umwelt

Dürren verursachen in vielen Gemeinden der Welt erhebliche Schäden, stören die Landwirtschaft, zerstören Wälder und verursachen eine verheerende Wasserknappheit. Prognosen zufolge werden Dürreperioden durch den Klimawandel sowohl an Intensität als auch in ihrer Häufigkeit zunehmen. Die derzeitigen Modelle bieten jedoch kein vollständiges Bild, da es an Wissen über den Einfluss der Landtrockenheit auf den Zustand der Atmosphäre und damit auf die Niederschläge fehlt. Aufgrund solch vielfältiger komplexer Wechselwirkungen ist es schwierig, kausale Zusammenhänge zu erkennen. „Denken Sie zum Beispiel an eine Austrocknung des Bodens, die mit einer Verknappung der Niederschläge einhergeht“, sagt Diego Miralles, der als Ökohydrologe an der Universität Gent arbeitet. „Ist der Mangel an Niederschlägen gleichzeitig Ursache und Folge der Bodenaustrocknung? Mit unseren derzeitigen Beobachtungssystemen können wir das nicht unmittelbar feststellen“, fügt Miralles hinzu. Das EU-finanzierte Projekt DRY-2-DRY, das vom Europäischen Forschungsrat finanziert wird, analysierte Satellitendaten und Feldmessungen und setzte neuartige Modelle ein, um die Entwicklung von Dürreperioden und Hitzewellen und den Einfluss von Wechselwirkungen an Land auf diese Entwicklung besser zu verstehen.

Die Mechanismen hinter Trockenheit verstehen

Die Hypothese, die durch die Forschungsergebnisse gestützt wurde, lautete, dass bei einer Bodentrockenheit die geringere Verdunstung zur Austrocknung und Erwärmung der Umgebungsluft beiträgt. Dadurch werden Dürreperioden und Hitzewellen auf lokaler Ebene verschärft. Es trägt aber auch zu ähnlichen Bedingungen in Windrichtung bei. „Somit können sich Dürren und Hitzewellen selbst zeitlich und räumlich ausbreiten, indem sie die Landoberfläche austrocknen“, bemerkt Miralles. „Das funktioniert genauso wie ein Vegetationsbrand.“ Diese positiven Wechselwirkungen treten nicht unbedingt nur lokal auf, da bestimmte Regionen auf Wasser angewiesen sein können, das normalerweise aus einer von der Trockenperiode betroffenen Region transportiert wird. „Dieser Mechanismus erklärt ebenfalls zu einem großen Teil, warum Dürren und Hitzewellen häufig zusammen auftreten und katastrophale Auswirkungen auf Gesellschaften und Ökosysteme haben“, so Miralles. Das Team wies erstmals nach, dass Dürreperioden und Hitzewellen durch das Austrocknen von Gebieten wetterstromaufwärts vorangetrieben werden können. „Dieser Aspekt scheint ein wesentlicher Faktor für Hitzewellen in den mittleren Breiten und ein Auslöser für Dürreperioden in semiariden Regionen zu sein“, erklärt Miralles.

Informationen aus Satellitendaten gewinnen

Das DRY-2-DRY-Team verarbeitete Satellitendaten, um die Landverdunstung und die Bodenfeuchtigkeit zu veranschlagen. Um die Auswirkungen der Verdunstung über Land auf die atmosphärischen Bedingungen und die anschließenden Niederschläge zu ermitteln, kombinierten sie die Satellitendaten mit neuen Atmosphärenmodellen. „Diese Modelle sind in der Lage, die tägliche lokale Entwicklung der atmosphärischen Grenzschicht – der letzten paar hundert Meter der Atmosphäre, in der wir leben – aufzulösen und somit den Einfluss der Verdunstung und der Bodenfeuchtigkeit auf die Lufttemperatur und die Luftfeuchtigkeit abzuschätzen“, berichtet Miralles.

Verbesserungen des Klimamodells

Da die Darstellung dieser komplexen Wechselwirkungen mit derzeitigen Klimamodellen kaum gelingt, könnten die neuen Ergebnisse der wissenschaftlichen Gemeinschaft helfen, sich ein genaueres Bild von unserem sich ändernden Klima zu verschaffen. „Das Projekt kann zu den Bemühungen der Gemeinschaft beitragen, künftige Vorhersagen und Frühprognosen für diese Extremereignisse zu optimieren, um die verheerenden Auswirkungen auf Ökosysteme und Gesellschaften abzumildern“, merkt Miralles an. Die Ergebnisse könnten außerdem vor Ort genutzt werden, um die Auswirkungen von Dürreperioden durch Landbewirtschaftung abzuschwächen. „Unsere bisherigen Erkenntnisse sind vorläufig. In den kommenden Jahren werden wir die Möglichkeiten einer bewirtschafteten Landbedeckung untersuchen, um das künftige Ausmaß von Dürren, Hitzewellen und Hitzestress zu verringern. Die Arbeit kann sich auf Landflächen konzentrieren, die von den schutzbedürftigsten Gesellschaften genutzt werden“, schließt Miralles.

Schlüsselbegriffe

DRY-2-DRY, Dürre, Dürreperiode, Hitzewelle, Satellit, Daten, Messungen, Vegetationsbrände, Klima, Modelle

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