Eine Studie bietet neue Einblicke in die Rekordhitzewelle 2021 im Westen Nordamerikas

Die Hitzewelle, die Ende Juni und Anfang Juli 2021 den Westen Nordamerikas heimsuchte, war nicht irgendein Hochsommerereignis. Über neun Tage, von British Columbia über Washington und Oregon und darüber hinaus, übertraf es die durchschnittlichen regionalen Temperaturen für diesen Zeitraum um 10 Grad C (18 F) und an einzelnen Tagen an einigen Orten um erstaunliche 30 C oder 54 F. Darunter Mit vielen neuen Tagesrekorden setzte er mit 121,3 F in Lytton, British Columbia, einen neuen nationalen Maßstab für ganz Kanada. Am nächsten Tag brannte die ganze Stadt inmitten eines unkontrollierbaren Lauffeuers nieder – eines von vielen, die durch das heiße, trockene Wetter ausgelöst wurden. In der gesamten Region starben mindestens 1.400 Menschen an hitzebedingten Ursachen.

Innerhalb weniger Wochen, Wissenschaftler beschuldigte die Extremität des Ereignisses hauptsächlich auf den Klimawandel. Jetzt eine neue Studie im Fachblatt Natur Klimawandel bestätigt diese Schlussfolgerung und klärt zum ersten Mal umfassend die vielfältigen Mechanismen auf – einige davon sind streng klimabedingt, andere eher im Bereich katastrophaler Zufälle – die ihrer Meinung nach zu den schwindelerregenden Temperaturen geführt haben.

„Es war so extrem, dass es verlockend ist, das Etikett eines ’schwarzen Schwans‘-Ereignisses anzubringen, eines, das nicht vorhergesagt werden kann“, sagte Hauptautor Samuel Bartusek, ein Ph.D. Student am Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia Climate School. „Aber es gibt eine Grenze zwischen dem völlig Unvorhersehbaren, dem Plausiblen und dem völlig Erwarteten, die schwer zu kategorisieren ist. Ich würde das eher als grauen Schwan bezeichnen.“

Die Studie zog Klimadaten ab den 1950er Jahren zusammen mit täglichen Wetterbeobachtungen aus den Wochen vor und während der Hitzewelle zu einem intimen Porträt. Eine zentrale Schlussfolgerung: Ein solches Ereignis wäre ohne die vom Menschen verursachte Erwärmung praktisch unmöglich gewesen. In den 1950er Jahren war dies unmöglich, aber die atmosphärische Erwärmung hat seitdem die Nadel auf ein voraussichtliches 1-in-200-Jahres-Ereignis verschoben – immer noch selten, aber jetzt machbar. Die Forscher sagen voraus, dass solche Hitzewellen die Region bis 2050 etwa alle 10 Jahre treffen könnten, wenn die Erwärmung auch nur in moderatem Tempo anhält.

Die durchschnittlichen globalen Temperaturen sind im letzten Jahrhundert um weniger als 2 Grad Fahrenheit gestiegen. Aber kleine Aufwärtsschritte können die Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Land so verschieben, dass die Wahrscheinlichkeit extremer Temperaturspitzen weit über den durchschnittlichen Temperaturanstieg hinausgeht. Auf die einfachsten Begriffe reduziert, sagt die Studie, dass ein Großteil der Hitzewelle 2021 auf die multiplizierenden Effekte höherer Gesamttemperaturen zurückzuführen ist, einschließlich der Austrocknung der Böden in einigen Gebieten. Darüber hinaus stammte etwa ein Drittel der Hitzewelle von dem, was die Forscher „nichtlineare“ Kräfte nennen – kurzfristige Wettermuster, die dazu beitrugen, die Hitze einzuschließen, die möglicherweise auch durch den Klimawandel verstärkt wurde.

Einer der Haupttreiber, sagen sie, war eine Störung des Jetstreams, der normalerweise die Luft auf einem mehr oder weniger kreisförmigen Weg von Westen nach Osten über die mittleren Breiten der nördlichen Hemisphäre transportiert. Vor der Hitzewelle kam der Jetstream jedoch zum Stillstand und bog sich in riesige Wellen mit vier Nord-Süd-Gipfeln und -Tälern. Diese konzentrierten Hochdrucksysteme unter jedem Gipfel; Hoher Druck komprimiert die Luft immer mehr, wenn sie sich der Oberfläche nähert, und erzeugt Wärme. Eines dieser Systeme ließ sich im Westen Nordamerikas nieder, blieb dort Tag für Tag und schuf das, was Meteorologen eine „Wärmekuppel“ nennen.

Einige Wissenschaftler glauben, dass große Jetstream-Wellen aufgrund der vom Menschen verursachten Erwärmung häufiger und extremer werden. Der Jetstream bildet normalerweise eine Grenze zwischen kalter Polarluft und wärmerer südlicher Luft, aber die jüngste übergroße Erwärmung in der Arktis baut den Temperaturunterschied ab und destabilisiert das System, sagen sie. Diese Idee wird noch diskutiert. Ein Teil der Grundlagen für die neue Studie wurde jedoch von Mitautor Kai Kornhuber gelegt, der 2019 eine Studie veröffentlichte, in der solche Mäander als Bedrohungen für die Welternährungssicherheit identifiziert wurden, sollten sie mehrere große Agrarregionen gleichzeitig treffen. Im Jahr 2021 trafen gleichzeitige große Hitzewellen, die mit den Mäandern verbunden sind, nicht nur Nordamerika, sondern innerhalb einer Kuppel, die sich über weite Teile Skandinaviens, Osteuropas, Westrusslands und des Kaukasus erstreckt; und ein anderer über Nordwestsibirien.

Das westliche Nordamerika war bei weitem das Schlimmste. Ein Faktor, sagen die Autoren, war eine Reihe kleinerer atmosphärischer Wellen, die im westlichen Pazifik erzeugt wurden. Diese bewegten sich nach Osten, und als sie auf Land trafen, verriegelten sie sich mit der größeren Jetstream-Welle und verstärkten sie. Meteorologen konnten diese Muster in etwa 10 Tagen kommen sehen und warnten daher rechtzeitig vor der Hitzewelle.

Ein längerfristiger Schlüsselfaktor, sagen die Forscher, ist die klimabedingte Austrocknung, die in den letzten Jahrzehnten einen Großteil des Westens der USA und Kanadas erfasst hat und die Bodenfeuchtigkeit in vielen Gebieten reduziert. Während der Hitzewelle bedeutete dies eine verringerte Verdunstung von Wasser aus der Vegetation, die zuvor dazu beigetragen hätte, der Erwärmung der Luft in der Nähe der Oberfläche entgegenzuwirken. Bei geringerer Verdunstung erwärmte die Oberfläche an einigen Stellen die darüber liegende Luft effektiver. Tatsächlich fanden die Forscher heraus, dass die Hitzewelle in Gebieten mit den trockensten Böden am extremsten war.

„Die globale Erwärmung macht den pazifischen Nordwesten allmählich trockener“, sagte der Mitautor der Studie, Mingfang Ting, ein Lamont-Doherty-Professor, und brachte ihn in einen langfristigen Zustand, in dem solche Extremereignisse immer wahrscheinlicher werden.

Außergewöhnliche Hitze und Dürre setzen der Region weiterhin zu. Mitte Oktober dieses Jahres wurden viele tägliche Temperaturrekorde mit Spitzen gebrochen, die eher für Hochsommer als für Mitte Herbst charakteristisch sind. Dazu gehörten 88 Grad in Seattle am 16. Oktober – volle 16 Grad über dem vorherigen Tagesrekord. Am selben Tag gab es Rekorde in Vancouver (86); Olympia, Washington (85); und Portland, Oregon (86), der fünfte Tag in Folge in den 80er Jahren. Das heiße, trockene Wetter hat so heftige und weit verbreitete Waldbrände ausgelöst, dass Seattle am 20. Oktober aufgrund von Rauch die schlechteste Luftqualität aller Großstädte der Welt vor den üblichen Favoriten wie Peking und Delhi hatte.

„Wir können sicherlich mehr Hitzeperioden in diesem Gebiet und anderen Gebieten erwarten, allein aufgrund des Anstiegs der globalen Temperaturen und der Art und Weise, wie sich dadurch die Wahrscheinlichkeit von Extremereignissen enorm verschiebt“, sagte Bartusek.