Stürme über dem Nordostatlantik und der Deutschen Bucht richten regelmäßig große Schäden an. Sie führen zu Belastungen für Mensch und Umwelt. Gleichzeitig ist unklar, wie sich Häufigkeit, Stärke und Zugbahnen solcher Stürme im Zuge des Klimawandels ändern. Eine Studie des Helmholtz-Zentrums Hereon und des Max-Planck-Instituts für Meteorologie stößt in diese Wissenslücke. Die Analyse ergab, dass die meisten aktuellen Klimamodelle für die Zukunft eine Abnahme der Sturmaktivität zeigen. Wenn es jedoch zu Stürmen kommt, können sie stärker ausfallen als heute. Eine mögliche Erklärung sind veränderte Zugbahnen der Stürme, was aber weiter erforscht werden muss.
Für die Untersuchung werteten die Forschenden Daten aus 32 Klimamodellen des internationalen CMIP6-Multi-Modell-Ensembles sowie aus ergänzenden Simulationen des Max-Planck-Institut Grand Ensembles aus. Berücksichtigt wurden Simulationen mit Klimamodellen für den Zeitraum von 1850 bis 2014 sowie Beobachtungen im Nordatlantik seit 1875 und in der Deutschen Bucht seit 1897. Zusätzlich gingen drei mögliche Zukunftsszenarien, die sich hinsichtlich des Ausstoßes von Treibhausgasen unterscheiden, in die Analyse ein.
Durch die Vielzahl der Modelle lässt sich die natürliche Schwankungsbreite des Klimas besser erfassen als in früheren Studien. Grundlage der Analyse waren Winddaten, die aus Luftdruckfeldern abgeleitet wurden und damit genaue Vergleiche zwischen den Modellen erlaubten. Darüber hinaus betrachtete das Team, wie sich veränderte Windrichtungen auf das Sturmgeschehen auswirken.
Weniger Ereignisse, aber höhere Intensität
Über alle Szenarien hinweg deutet sich ein Rückgang der Sturmaktivität an. Auch für die Deutsche Bucht sagen die Modelle weniger Stürme voraus, allerdings fallen die stärksten Stürme intensiver aus. Zusätzlich prognostizieren die Modelle häufiger auftretende West- und Nordwestwinde – Windrichtungen, die regional besonders relevant sind, etwa für die Entstehung von Sturmfluten.
Die Ergebnisse stehen in einem überraschenden Gegensatz zu anderen Regionen. Während für die Deutsche Bucht besonders starke Stürme zunehmen könnten, zeigen die Modelle für den Nordatlantik eine Abnahme solcher Extremereignisse. Das deutet darauf hin, dass sich die Wege, auf denen Stürme ziehen, künftig verschieben könnten.
Dr. Daniel Krieger, Erstautor der Studie erklärt: „Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich der Schwerpunkt der Sturmzugbahnen künftig verlagern könnte. Wir zeigen, dass es nicht reicht, sich nur auf die Analyse von Mittelwerten zu beschränken. Erst durch eine differenzierte Betrachtung von Stürmen verschiedener Stärken entdecken wir, dass die Modelle die stärksten Stürme in der Zukunft noch intensiver vorhersagen.“ Auch Dr. Ralf Weisse, korrespondierender Autor und Abteilungsleiter am Hereon-Institut für Küstensysteme – Analyse und Modellierung, teilt diese Einschätzung: „Die stärksten Stürme zeigen tatsächlich eine mögliche Zunahme.“
Das Forschungsteam plant, die neuen Erkenntnisse künftig mit Analysen zu Sturmfluten und Wellenhöhen entlang der deutschen Nordseeküste zu verbinden. So sollen die Auswirkungen auf den Küstenschutz und auf maritime Infrastrukturen präziser bewertet werden. Die Ergebnisse fließen unter anderem in zwei zentrale Forschungsaktivitäten ein: Das von Weisse koordinierte Projekt WAKOS (Teil der BMFTR-Fördermaßnahme RegiKlim) sowie das Projekt METAscales (Teil der dritten Forschungsmission der Deutschen Allianz Meeresforschung mit dem Kürzel mareXtreme). Beide untersuchen Extremereignisse und Naturgefahren an den Küsten.
Spitzenforschung für eine Welt im Wandel
Das Ziel der Wissenschaft am Helmholtz-Zentrum Hereon ist der Erhalt einer lebenswerten Welt. Dafür erzeugen rund 1000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Wissen und erforschen neue Technologien für mehr Resilienz und Nachhaltigkeit – zum Wohle von Klima, Küste und Mensch. Der Weg von der Idee zur Innovation führt über ein kontinuierliches Wechselspiel zwischen Experimentalstudien, Modellierungen und künstlicher Intelligenz bis hin zu Digitalen Zwillingen, die die vielfältigen Parameter von Klima und Küste oder der Biologie des Menschen im Rechner abbilden.
Damit wird interdisziplinär der Bogen vom grundlegenden wissenschaftlichen Verständnis komplexer Systeme hin zu Szenarien und praxisnahen Anwendungen geschlagen. Als aktives Mitglied in nationalen und internationalen Forschungsnetzwerken und im Verbund der Helmholtz-Gemeinschaft unterstützt das Hereon mit dem Transfer der gewonnenen Expertise Politik, Wirtschaft und Gesellschaft bei der Gestaltung einer nachhaltigen Zukunft.
Seit seiner Gründung im Jahr 1975 setzt das Hamburger Max-Planck-Institut für Meteorologie weltweit Standards in der Klimaforschung. Gründungsdirektor Klaus Hasselmann erhielt für seine bahnbrechenden Arbeiten 2021 den Physiknobelpreis. Die Mission des Instituts ist es, die Prozesse zu verstehen, die das Klima der Erde bestimmen und verändern. Dazu entwickeln und verwenden die Forschenden hochkomplexe Erdsystemmodelle und führen gezielte Beobachtungen durch. Das Institut prägt den Forschungsstandort Hamburg maßgeblich und pflegt in der Hansestadt ein enges Netzwerk, unter anderem mit der Universität Hamburg und dem Deutschen Klimarechenzentrum. Sowohl das Forschungszentrum Hereon als auch das Max-Planck-Institut für Meteorologie sind Teil des KlimaCampus, ein Kompetenz- und Ausbildungszentrum für Klimaforschung in Hamburg.