Seit Mitte des 20. Jahrhunderts beobachten Klimaforscher eine alarmierende Zunahme extremer Sommerwetterlagen, die mit sogenannten planetaren Wellen zusammenhängen. Diese großräumigen atmosphärischen Wellen, auch als Rossby-Wellen bekannt, beeinflussen die Strömungsmuster in der oberen Atmosphäre und bestimmen maßgeblich das Wettergeschehen auf der ganzen Welt. Eine aktuelle Studie der Proceedings of the National Academy of Sciences hat nun ergeben, dass die Häufigkeit dieser extrem wetterausschlaggebenden planetaren Wellenereignisse seit den 1950er Jahren bereits auf das Dreifache angestiegen ist. Dieses Phänomen trägt dazu bei, dass spektakuläre Hitzeperioden, lang anhaltende Dürrezeiten sowie heftige Überschwemmungen immer häufiger und intensiver auftreten – eine Entwicklung mit weitreichenden Folgen für Natur und Gesellschaft.
Planetare Wellen sind zyklische Schwankungen in der Strömung der sogenannten Jetstream-Winde, die in großer Höhe über der Erdoberfläche verlaufen und das globale Wettergeschehen steuern. Ihre Form und Stärke bestimmen, wie schnell oder langsam Wettersysteme über die Kontinente ziehen. Normalerweise bewegen sich diese Wellen kontinuierlich, wodurch sich Wetterlagen regelmäßig abwechseln. Doch zunehmend beobachtet man eine äquatoriale Verstärkung dieses Phänomens, die dazu führt, dass diese Wellen „stehen bleiben“ oder extrem langsam wandern. Die Folge ist eine Blockade des Wetters.
Regionen bleiben über Wochen hinweg von Hitze, Dürre oder Dauerregen betroffen, was die Risiken für Landwirtschaft, Wasserhaushalt und menschliche Gesundheit drastisch erhöht. Der Begriff der quasi-resonanten Verstärkung (QRA) beschreibt diesen Prozess, bei dem sich planetare Wellen in einer bestimmten Weise verstärken und quasi festsetzen. Sie bilden kleine und große Wellenberge und -täler in der Strömung des Jetstreams, die über mehrere Wochen verharren können. In der Vergangenheit gab es bereits berühmte Beispiele für solche Extreme, die mit QRA zusammenhängen. So war die beispiellose Hitzewelle im Westen der USA und Kanada 2021, die verheerende Flutkatastrophe in Pakistan 2010 oder die tödliche Hitzewelle in Europa 2003 eng mit diesen stationären Planetarwellen verbunden.
Warum treten solche Verstärkungen heute häufiger auf als noch vor einigen Jahrzehnten? Die Antwort liegt in den komplexen Veränderungen des globalen Klimas und insbesondere in der starken Erwärmung der Arktis. Die Temperaturen dort steigen dreimal bis viermal so schnell wie im globalen Mittel. Dadurch schrumpft der Temperaturunterschied zwischen der Arktis und den tropischen Breiten. Diese Temperaturdifferenz ist entscheidend für die Stärke und Geschwindigkeit des Jetstreams. Ein geschwächter Jetstream mit geringerer Geschwindigkeit neigt dazu, sich stärker zu wellen und instabiler zu werden.
Die planetaren Wellen können durch diesen veränderten Zustand verstärkt und quasi stationär werden, was die QRA-Episoden begünstigt. Das stärkere Verharren dieser Wetterlagen führte zu bemerkenswerten regionalen Wetterextremen. In den westlichen Landesteilen der USA beispielsweise sind längere und intensivere Hitzewellen und Dürreperioden eine direkte Folge. Gleichzeitig sehen sich östliche Regionen mit außergewöhnlich starken und anhaltenden Regenfällen konfrontiert, was zu Hochwasser und anderen Problemen führt. Ebenso sind die landwirtschaftlichen Erträge aufgrund der fehlenden Abwechslung im Wetter und den extremen Bedingungen stark gefährdet, was global ernährungswirtschaftliche Auswirkungen hat.
Trotz des zunehmenden Auftretens solcher Extremwetter lassen sich die vom Menschen verursachten Klimaveränderungen nicht allein durch die Standard-Computermodelle der Wettervorhersage vollständig erfassen. Diese Modelle unterschätzen nämlich regelmäßig die Häufigkeit und Intensität der durch QRA ausgelösten Ereignisse, was Wissenschaftler vor Herausforderungen stellt. Die Ursache liegt darin, dass einige elementare atmosphärische Prozesse, die zu dieser Resonanz führen, noch nicht ausreichend integriert oder verstanden sind. Klimaforscher wie Michael Mann von der University of Pennsylvania und Jennifer Francis vom Woodwell Climate Research Center heben hervor, dass das Verstehen und Einbeziehen dieses Mechanismus für genauere Prognosen und Risikobewertungen dringend notwendig ist. Dazu kommt, dass natürliche Klimaphänomene wie El Niño zusätzlich eine Rolle spielen.
Nach seinem Auftreten ist oft im Folge-Sommer mit einer verstärkten Neigung zu permanent stehenden planetaren Wellen zu rechnen. Da der Sommer 2024 von einem ausgeprägten El Niño geprägt war, wird erwartet, dass auch das darauffolgende Sommerwetter stärker zu solchen festgefahrenen Wettermustern neigt. Das spricht dafür, dass Extremwetterlagen künftig nicht nur häufiger, sondern auch intensiver und langanhaltender auftreten werden. Die Konsequenzen dieser Entwicklung sind hochgradig besorgniserregend. Längere Hitzeperioden führen nicht nur zu größerer Hitze- und Gesundheitsbelastung für Menschen, sondern erhöhen auch das Risiko von Bränden und langfristigen Schäden an natürlichen Ökosystemen und landwirtschaftlichen Flächen.
Dauerhafte Dürren bedrohen Wasserversorgung und Biodiversität, während anhaltender Starkregen Hochwasser und Infrastrukturzerstörungen verursacht. Diese negativen Auswirkungen schlagen sich auf die Wirtschaft, die öffentliche Gesundheit und die gesellschaftliche Stabilität nieder. Die Zunahme solcher Ereignisse stellt daher eine ernste Herausforderung für Politik und Planung dar. Die Studie unterstreicht die dringende Notwendigkeit, den Einfluss menschlicher Aktivitäten auf das Klima konsequent zu reduzieren und den Ausstoß von Treibhausgasen deutlich zu verringern. Nur durch Abmilderung des Klimawandels kann langfristig verhindert werden, dass planetare Wellen weiter an Intensität gewinnen und die sommerlichen Extremwetterereignisse weiter eskalieren.
Die Entwicklung verdeutlicht auch, wie eng die natürlichen Wettersysteme mit klimatischen Veränderungen verwoben sind und wie wichtig es ist, ihre Wechselwirkungen detailliert zu erforschen. Schließlich ist es wichtig, die Gesellschaft auf häufigere und stärkere Sommerextreme vorzubereiten. Neben der Verbesserung von Vorhersagesystemen und Frühwarnungen müssen Anpassungsmaßnahmen wie angepasste Landwirtschaft, wasserwirtschaftliche Strategien und Urbanisierungskonzepte vorangetrieben werden. Nur so lassen sich Schäden begrenzen und Widerstandsfähigkeit gegenüber den Folgen der veränderten atmosphärischen Dynamiken nachhaltig erhöhen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verdreifachung der Ereignisse mit verstärkten planetaren Wellen seit 1950 eine maßgebliche Ursache für das steigende Auftreten von extremen sommerlichen Wetterbedingungen ist.
Die Erkenntnisse der aktuellen Forschung bieten wichtige Hinweise für die Klimapolitik, die Wettervorhersage und das gesellschaftliche Krisenmanagement – und machen deutlich, wie dringend ein gemeinsames Handeln zur Begrenzung der Erderwärmung ist.
