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Mit der Hitze kommt der Regen

Wissenschaftler warnen vor einer extremen Zunahme von Starkregen.

Forscher des Potsdam-Instituts für Klimaforschung sehen einen klaren Aufwärtstrend in der Häufigkeit von Starkregenereignissen. Als Grund für dieses Phänomen sehen sie die Klimaerwärmung.

Das Team um Leit-Autor Jascha Lehmann stützt sich bei Studie auf die Analyse von weltweiten Regendaten aus den Jahren 1901 bis 2010. Die Forscher haben dazu eine Kurve erstellt, die zeigt, dass im Zeitraum seit 1980 die Regenhäufigkeit um durchschnittlich 12 Prozent im Vergleich mit der Zeit ohne Klimawandel gestiegen ist, in den vergangenen Jahren sogar um durchschnittlich 26 Prozent.

Warme Luft nimmt mehr Wasser auf
Eine statistische Analyse könne keine direkte physikalische Ursache-Wirkung-Beziehung liefern, so die Forscher. Deshalb haben die sie ihre Ergebnisse mit dem bereits vorhandenen Wissen verglichen, wieviel mehr an Wasser eine wärmere Atmosphäre speichern kann. Das Mehr an Feuchtigkeit in der Luft wird dann als Regen freigesetzt. Die Forscher zeigen, dass die beobachtete Zunahme von nie dagewesenem Starkregen tatsächlich zu dem passt, was man durch den Einfluss der globalen Erwärmung rein thermodynamisch erwarten würde.

„Das bedeutet: Einer von zehn Rekord-Regen in den vergangenen dreißig Jahren ist nur durch den Einfluss der langfristigen Klima-Erwärmung zu erklären“, sagt Koautor Dim Coumou. „Und im letzten untersuchten Jahr, 2010, ist es sogar einer von vier Rekord-Regenfällen.“

Absicherung gegen Regenüberschuss
Häufiger Starkregen kann gerade für die Landwirtschaft fatal sein. Das Chemnitzer Versicherungsunternehmen gvf VersicherungsMakler AG ist deshalb auf die unbeständige Wetterentwicklung eingegangen. Die Versicherungsexperten analysieren dazu betriebsspezifisch die Ernteergebnisse der jeweiligen Feldfrüchte aus mehreren Jahren und die langjährige Wetterentwicklung mit Daten der nächstgelegenen Wetterstation. Dadurch können sie sehr genau die individuellen Risiken im Zusammenhang mit Wetterereignissen ermitteln und einen maßgeschneiderten Schutz anbieten.

Foto: pixabay.com

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Hitzewellen: Wenn die natürliche Klimanlage ausfällt

Dass das Klima Einfluss auf die Bodenbeschaffenheit und in weiterer Folge auf die Vegetation nimmt, ist hinlänglich bekannt. Dass es auch umgekehrt ist und so ein Kreislauf entsteht, haben Forscher des Max-Planck-Institutes herausgefunden.

Bereits bei den Hitzewellen 2003 und 2010 rätselten die Wissenschaftler, warum Europa plötzlich von Temperaturen bis 48 Grad Celsius überrollt wird. In der neuen Studie, die in Nature Geoscience veröffentlicht wurde, setzt sich nun ein Puzzle zusammen, nach

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dessen Teilen das Team um die Autoren Enric Miralles und Chiel van Heerwaarden lange gesucht hat.

Boden meldet „Error“
Bei einer anhaltenden Hitzewelle trocknen Böden innerhalb weniger Tage aus, dadurch setzt die Verdunstungsabkühlung, wie sie bei „normaler“ Hitze vonstatten geht, aus. Durch diesen physikalischen Prozess fungiert in gemäßigten Regionen wie Mitteleuropa der Boden als natürliche Klimaanlage. Das im Erdreich gespeicherte Wasser verdunstet durch die hohen Lufttemperaturen und kühlt diese wiederum.

Wenn plötzlich hohe Außentemperaturen einsetzen, kommt der Boden mit dem Kühlen der luftnahen Schichten nicht mehr nach, da das Grundwasser vor dem „Start der Klimaanlage“ verdunstet. So baut sich die Lufttemperatur immer mehr auf und das Thermometer wandert in ungeahnte Höhen, so wie 2003 und 2010 – mehr oder weniger ein Teufelskreis. Das ist auch der Grund, warum es in Städten meist heißer ist als in ländlichen Gegenden, wo mehr natürliche Gewässer vorhanden sind.

Forscher sind sich sicher: Hitzeperioden werden mehr und heftiger

Wie Wissenschaftler des Potsdam-Instituts für Klimafolgeforschung (PIK) gemeinsam mit spanischen Kollegen herausfanden und jüngst in einer Studie veröffentlichten, sollen sich extreme Hitzewellen bis zum Jahr 2020 voraussichtlich verdoppeln und bis 2040 sogar vervierfachen. Grundlage für die beängstigenden Ergebnisse waren verschiedene Klimamodelle, um eine möglichst breite Basis für eine repräsentative Studie zu haben. Die Zunahme betrifft die ganze Welt, nicht nur Regionen um den Äquator, auch Deutschland. Im landläufigen Sinn versteht man in Mitteleuropa unter einer Hitzewelle Temperaturen ab 35, die 40-Grad-Marke wurde dieses Jahr in Deutschland einige Male erreicht.

Eine wissenschaftliche Definition für „Hitzewelle“ gibt es nicht. Das Typische solcher Wallungen ist aber, dass die hohen Temperaturen nicht über Wochen anhalten, sondern im Laufe einer bestimmten Zeit, in Mitteleuropa ist es immer noch der Sommer, mehrmals auftreten, dazwischen aber das Wetter umschlägt, oft zu Gewittern.

Die Potsdamer Wissenschaftler beobachteten Monats-Mittelwerte der Temperaturen, definierten eine Obergrenze und die Abweichungen nach oben wurden dann als Hitzewelle gezählt. Miteinbezogen in der Spanne nach oben wurden auch die Örtlichkeiten, da die Temperaturschwankungen von Region zu Region unterschiedlich sind. In den Tropen beispielsweise wurden sehr geringe Abweichungen gezählt, weil diese Regionen als sehr empfindlich gelten. Schon kleine Abweichungen vom Durchschnitt können für das Ökosystem schwere Folgen haben.

wuste

Auch der Deutsche Wetterdienst (DWD) berechnet mithilfe von Computermodellen Klimatrends. „Unsere Projektionen zeigen von Jahrzehnt zu Jahrzehnt mehr Wetterextreme, sowohl Hochwasser als auch Hitze- und Dürreperioden“, so DWD-Sprecher Gerhard Lux. Der Trend zu sommerlicher Hitze zeichne sich bereits, weiß Lux. Der Juli 2013 war mit einer Durchschnittstemperatur von 19,5 Grad Celsius der wärmste seit Beginn der Temperaturaufzeichnungen 1881. Die wärmste Jahresmitte wurde mit 22 Grad Celsius 2006, im Jahr des Fußball WM-Sommermärchens, registriert. Die Folgen von immer wieder kehrenden hohen Temperaturen sind allerdings alles andere als märchenhaft. Besonders schlimm von dieser Entwicklung des Klimas betroffen sind Landwirte. Wassermangel, Trockenheit und Waldbrände führen zu erheblichen wirtschaftlichen Schäden.

Momentan seien solche Hitzewellen noch die Ausnahme. Wenn man den Trend beobachtet, müsse man sich in Zukunft an dieses veränderte Klima gewöhnen, bestätigt auch ein Sprecher des Max-Planck-Instituts in Hamburg nach dem Studium des Potsdamer Forschungsergebnisses. Nach Einschätzung der Wissenschaftler ist die errechnete Zunahme von Hitzewellen bis 2040 nicht mehr zu verhindern, weil dazu schon zu viel Treibhausgas in der Atmosphäre läge. Retten könne man allerdings die zweite Hälfte des Jahrhunderts durch mehr Klimaschutz. Sollte der Treibhausgas-Ausstoß weiter steigen, könnten bis zum Jahr 2100 bis zu 85 Prozent und nicht wie heute 5 Prozent der Erdfläche unter Hitzeextremen leiden, befürchten die Forscher.

Temperaturen: Warum es jetzt richtig warm wird

Eine blockierende Wetterlage ist für die steigenden und stabilen Temperaturen in den nächsten Wochen verantwortlich.
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Keine Dürrehilfen? FDP macht anderen Vorschlag

Die Liberalen sehen in den Dürrehilfen kein geeignetes Instrument, um Landwirten zu helfen. Die Fraktion fordert von der Bundesregierung, sogenanntes Cloud-Seeing zu fördern.
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COVID-19: Bremst der Sommer die Ausbreitung?

Die Auswirkungen unterschiedlicher Temperaturen auf das Coronavirus COVID-19 sind noch nicht endgültig erforscht. Wissenschaftler haben unterschiedliche Theorien.
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Foto: geralt/pixabay.com (Symbolbild)
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Agrophotovoltaik: Rechtliche Hürde steht im Weg

Flächen mit Agrophotovoltaik doppelt zu nutzen – Bewirtschaftung und Stromerzeugung – klingt erst einmal verlockend. Doch eine Verordnung verbietet das.

Agrophotovoltaik

Foto: Fraunhofer ISE

Agrophotovoltaik (APV) ist eine relativ junge Form der Photovoltaik. Während bei der Installation von herkömmlichen Solarmodulen auf zum Beispiel Grünland eine andere Nutzung nicht möglich ist, erlaubt Agro-PV eine Doppelnutzung – landwirtschaftliche Nutzung und Stromerzeugung. Es gibt zwei Möglichkeiten für APV-Anlagen: Vertikale erlauben, mit Maschinen dazwischen zu arbeiten oder etwa Nutztiere weiden zu lassen. Bei horizontalen Modulen in einigen Metern Höhe ist die Bewirtschaftung darunter möglich. Ein zusätzlicher entscheidender Vorteil der horizontalen Variante ist, dass der Pflanzenbestand vor zu viel Sonneneinstrahlung sowie vor etwa Starkregen oder Hagel geschützt ist.

Verordnung verbietet Doppelnutzung

Sowohl Hersteller als auch Forschungsinstitute und sogar die Politik preisen die “effiziente Doppelnutzung” an. Was landwirtschaftliche Förderungen betrifft, schließen sich Landwirtschaft und Agrophotovoltaik allerdings aus. Das Recht sieht diese Doppelnutzung gar nicht vor. Wenn ein Landwirt den produzierten Strom in das Netz einspeist, ist das gewerblich. Das EU-Recht lässt die Nutzung sogar offen, aber in der Beihilfedurchführungsverordnung der Länder ist die Doppelnutzung streng ausgeschlossen.

Agrophotovoltaik ist technisch marktreif

Fraunhofer ISE Freiburg testete in einem Verbundprojekt gemeinsam mit anderen Instituten und der Demeter-Hofgemeinschaft in Heggelbach am Bodensee erfolgreich eine horizontale APV-Anlage. Über einer 0,3 Hektar großen Ackerfläche wurden in fünf Meter Höhe Solarmodule mit einer Leistung von 194 Kilowatt installiert. Im ersten Projektjahr 2017 konnte das Projektkonsortium bereits eine Steigerung der Landnutzungsrate auf 160 Prozent nachweisen. Im Hitzesommer 2018 wurde dieses Ergebnis noch deutlich übertroffen: Die Teilverschattung unter den Solarmodulen steigerte die landwirtschaftlichen Ernteerträge, die hohe Sonneneinstrahlung die Solarstromproduktion. So lag die Landnutzungseffizienz bei 186 Prozent. Dabei verzeichneten sie bei drei der vier angebauten Kulturen (Winterweizen, Kartoffeln, Kleegras, Sellerie) unter der APV-Anlage höhere Erträge als auf der Referenzfläche ohne Solarmodule. 

Klimawandel beeinträchtigt Bodengesundheit

Wissenschaftler haben festgestellt, dass der Klimawandel einen direkten Einfluss auf die Bodengesundheit hat und zum Totalausfall von Ernten führen kann. Continue reading

Dürre: Deshalb sind manche Regionen Deutschlands stärker gefährdet

Der Regen in den vergangenen Wochen ist zu wenig für die Böden. Doch nicht alle Regionen sind gleich gefährdet, von Dürre betroffen zu sein.

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Foto: pixabay (Symbolbild)

Die trockenen Jahre 2018 und 2019 sind noch gut in Erinnerung. Der Sommer 2018 ist die trockenste Periode seit Beginn der Wetteraufzeichnungen. Wetterexperten warnen vor erneuter Dürre in diesem Jahr, doch der Boden hat sich in manchen Regionen noch nicht von den heißen letzten beiden Jahren erholt. 

Humus speichert mehr Wasser

Nicht jeder Boden reagiert auf Trockenphasen gleich. Es kommt auf die Beschaffenheit des Bodens an. Lehmige Böden speichern Wasser besser als sandige. Entscheidend ist auch, wie viel Humus das Erdreich enthält. Humus kann ebenfalls viel Wasser speichern. Von Dürre betroffen sind auch sogenannte flachgründige Böden. Bei diesen ist nur eine dünne Erddecke oberhalb der Gesteinsschicht. Diese Beschaffenheit findet man meistens auf Grünlandstandorten in Hügel- und Mittelgebirgslagen.

Dürre unterschiedlich ausgeprägt

Nicht nur Hitze im Sommer führt zu Dürre. Auch Regenmangel im Winter und im Frühjahr wirken sich aus. Der Boden ist auf gleichmäßige regelmäßige Bewässerung über das ganze Jahr angewiesen. Die zunehmende Starkregenereignisse sind kontraproduktiv. Obwohl die Wetterlagen deutschlandweit derzeit unterschiedlich sind und es auch zu Regenereignissen kommt, ist das zu wenig. Doch die Böden haben unterschiedliche Ansprüche. In sandhaltige Böden kann Wasser zwar schnell eindringen, verdunstet aber auch schnell wieder. Erdreich mit viel Lehm hingegen kann Wasser speichern. Große Teile Ostdeutschlands, wie Brandenburg, Sachsen-Anhalt und Sachsen sowie Ostbayern bestehen aus sandigen Böden. Das heißt, dort ist die Erde auf mehr Wasser angewiesen, um Pflanzen versorgen zu können. Lehm- und Tonböden findet man eher im Westen Deutschlands. Diese sind weniger anfällig für Trockenphasen.

Eine Übersichtskarte zu den Bodenbeschaffenheiten in Deutschland kann man auf der Internetseite des Umweltbundesamtes als PDF abrufen.

Klimawandel: Deshalb starben zehntausende Vögel

Wissenschaftler haben den Grund für ein Massensterben von Vögeln an der Westküste der USA und an der Küste Alaskas ermittelt – eine Auswirkung des Klimawandels.

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Foto: Karsten Bergmann/pixabay.com

2015 und 2016 sind an der US-Westküste und an der Küste Alaskas zehntausende tote Vögel angespült worden. Wissenschaftler standen vor einem Rätsel. Wie Zeit Online berichtet, haben Forscher jetzt den Grund herausgefunden. Betroffen waren Trottellummen. Diese zählen zur Gattung der Alkenvögel und sind trotz der Ähnlichkeit nicht mit den Pinguinen verwandt. Das Massensterben ist eine Folge des Klimawandels.

Todesursache ist Nahrungsmangel

Forscher des Alaska Science Center des U.S. Geological Survey haben laut Zeit Online ermittelt, dass das Massensterben an Nahrungsmangel aufgrund zu hoher Meerestemperaturen liegt. Die Erkenntnisse haben die Wissenschaftler im Fachmagazin PLOS ONE veröffentlicht. Der großen Ansammlung an zu warmen Wasser haben die Forscher den Spitznamen “Blob” gegeben, was so viel wie Klecks bedeutet.

Klimawandel hat Auswirkung auf Nahrungskette

Trottellummen ernähren sich von Fischen, die wiederum Plankton fressen. Aufgrund der Meereshitzewelle sei die Menge und die Qualität der Kleinstlebewesen gesunken, zitiert Zeit Online die Forscher. Das hatte einen Rückgang der Fische zur Folge. Des weiteren haben die Wissenschaftler festgestellt, dass sich das warme Wasser auf den Stoffwechsel der Raubfische auswirkt. Aufgrund eines höheren Energieumsatzes mussten sie mehr Beute machen. Diese partielle Erwärmung des Meeres bringen die Forscher unmittelbar mit dem Klimawandel in Verbindung.