Das Jahr 2023 war voller Klimaextreme. Die globale Durchschnittstemperatur lag in diesem Jahr 1,48 Grad Celsius über dem vorindustriellen Durchschnitt. Gleichzeitig kam es zu außergewöhnlichen Hitzewellen und Dürren, extremen Stürmen und katastrophalen Regenfällen.
Studien des europäischen Konsortiums Xaida, an dem auch ein Team des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie beteiligt ist, bestätigen, dass ein solcher anthropogener Klimawandel extreme Wetter- und Klimaereignisse wahrscheinlicher und schwerwiegender macht. Partnerorganisationen des Konsortiums haben nun Analysen vorgelegt, wie sich die globale Erwärmung auf einzelne Extremereignisse ausgewirkt hat.
Ab Juni war im Jahr 2023 jeder Monat wärmer als der entsprechende Monat in den Vorjahren, seit Messdaten vorliegen. In der zweiten Jahreshälfte lagen die Temperaturen mehr als 1,5 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau; An manchen Tagen überstiegen sie sogar 2 Grad mehr.
Im gesamten Jahr 2023 lag der globale Temperaturanstieg damit durchschnittlich 1,48 Grad über der vorindustriellen Durchschnittstemperatur, die anhand der Temperaturen zwischen 1850 und 1900 ermittelt wird. Die Erwärmung lässt sich unter anderem dadurch erklären, dass sich das Phänomen El Niño zu entwickeln begann im tropischen Pazifik.
Die wärmere Durchschnittstemperatur verstärkte auch einige Extremereignisse, wie Forscher des Xaida-Konsortiums herausgefunden haben. Dies gilt beispielsweise für die extremen Regenfälle des Sturms Daniel, der im September in Libyen zum Bruch zweier Dämme führte. Die Überschwemmungen forderten Tausende Todesopfer und machten Daniel zum bislang tödlichsten Sturm in Afrika.
„Wir schätzen, dass die mit Daniel verbundenen extremen Regenfälle durch den Klimawandel mindestens zehnmal wahrscheinlicher geworden sind“, sagt Friederike Otto, Wissenschaftlerin am Grantham Institute am Imperial College London. Mithilfe von Klimamodellen können Klimawissenschaftler die Wahrscheinlichkeit eines bestimmten Extremereignisses in zwei verschiedenen Klimaszenarien bestimmen: eines mit der aktuellen globalen Durchschnittstemperatur und das andere mit vorindustriellen Temperaturniveaus.
Bei starken Regenfällen kann die Niederschlagsmenge zunehmen, da wärmere Luft mehr Feuchtigkeit aufnimmt. Dies war neben Windgeschwindigkeiten von bis zu 322 Kilometern pro Stunde ein Grund dafür, dass Hurrikan Otis im Oktober Acapulco schwer verwüstete. Laut einem Team des französischen CRNS handelte es sich bei Otis um ein beispielloses Ereignis, das auf den vom Menschen verursachten Klimawandel zurückzuführen ist.
Auch in Europa werden Temperaturen über 50 Grad Celsius möglich
Partner des Xaida-Konsortiums analysierten auch die Hitzewellen, bei denen die Temperaturen im Juli in den USA und China auf über 50 Grad Celsius stiegen. Diese Hitze kann tödlich sein. Auch Südeuropa war im Sommer 2023 ausserordentlich heiß und einer Studie der ETH Zürich zufolge sind auch hier künftig Temperaturen von mehr als 50 Grad Celsius möglich.
In vielen Teilen der Welt sind außergewöhnlich heiße Sommer typischerweise auch sehr trocken, und auch Dürren werden durch den Klimawandel wahrscheinlicher und schwerwiegender. Dies hat teilweise verheerende Folgen für die Landwirtschaft. Hitze und Dürre haben in den letzten 40 Jahren selbst auf der Nordhalbkugel zu geringeren Ernteerträgen geführt, wie ein Team des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung UFZ ermittelt hat.
Einige Regionen im globalen Süden sind sogar noch stärker betroffen. Syrien und der Irak beispielsweise erleben seit drei Jahren eine außergewöhnliche Dürre. Bei einer globalen Erwärmung von 1,2 Grad Celsius ist die Wahrscheinlichkeit dafür bereits 25-mal höher als vor Beginn des anthropogenen Klimawandels.
KI-gestützte Vorhersagen zu den Folgen von Extremereignissen
Die Forschung, die eine Max-Planck-Gruppe in Xaida betreibt, könnte daher für die Landwirtschaft, insbesondere in den Ländern des globalen Südens, von Nutzen sein. Das Team um Markus Reichstein, Direktor am Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena, entwickelt eine Methode, um die Folgen von Extremereignissen für die Vegetation, beispielsweise Nutzpflanzen, vorherzusagen. Dazu analysieren sie mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) umfangreiche meteorologische, geografische und biologische Daten. Sie kombinieren unter anderem meteorologische Beobachtungen der Sentinel-Satelliten mit einer räumlichen Auflösung von 20 Metern mit topografischen Daten und Daten zu Pflanzeneigenschaften.
„Das gleiche Wetter kann in verschiedenen Regionen sehr unterschiedliche Folgen haben“, sagt Markus Reichstein. „Zum Beispiel gab es im Jahr 2021 in der Uckermark genauso viel Starkregen wie im Ahrtal, aber aufgrund der anderen Geografie kam es zu keiner Katastrophe.“ Und an einem Nordhang oder in einer Senke ist es weniger wahrscheinlich, dass Pflanzen von Dürre betroffen sind als an einem Südhang.
„Vorhersagen, die solche Unterschiede berücksichtigen, erfordern eine Komplexität, die physikalische Modelle nicht aufweisen“, erklärt Markus Reichstein. „Außerdem verstehen wir viele Zusammenhänge noch nicht vollständig.“
Künstliche Intelligenz erkennt jedoch Muster in Daten zu vergangenen Starkregenereignissen oder Dürren, die Vorhersagen über zukünftige Ereignisse ermöglichen. „Hilfsorganisationen können sich dann besser darauf einstellen und ihre Ressourcen gezielter einsetzen“, sagt der Klimaforscher.
Während sich Hilfsorganisationen bereits mit Wettervorhersagen auf drohende Katastrophen vorbereiten, soll künstliche Intelligenz in Zukunft noch genauer vorhersagen, wo Hilfe benötigt wird. Die Max-Planck-Forscher aus Jena werden ihre Methode zunächst in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Roten Kreuz in Somalia und Kenia anwenden, um dortigen Hirten eine bessere Anpassung an die Dürre zu ermöglichen.
„Wir nutzen noch keine KI-basierten Vorhersagen“, sagt Markus Reichstein. „Aber wir wollen dieses Jahr Fortschritte machen.“