Forscher entwickeln eine neue Methode zur Vorhersage von Dürren

Wissenschaftler, die sich mit den meteorologischen Auswirkungen des Klimawandels befassen, haben sich in der Regel mit der Zunahme von Unwettern und Hurrikanen befasst. Jetzt untersuchen sie eine weitere Folge der globalen Erwärmung, die erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen haben wird: Dürre.

Forscher des Argonne National Laboratory des US-Energieministeriums (DOE) haben eine neue Methode entwickelt, um die Wahrscheinlichkeit extremer Dürrebedingungen in mehreren verschiedenen Regionen der Vereinigten Staaten für den Rest des Jahrhunderts abzuschätzen. Mit dieser Methode, die auf hochdetaillierten regionalen Klimamodellen basiert, haben sie herausgefunden, dass Dürren wahrscheinlich durch die globale Erwärmung verschlimmert werden. Dieser Befund ist besonders wahrscheinlich in Regionen wie dem Mittleren Westen, dem Nordwesten der USA und dem kalifornischen Central Valley.

„Die prognostizierte Verschlechterung von Dürren als Folge der globalen Erwärmung wird wahrscheinlich erhebliche Folgen in Bezug auf Ernteverluste, Waldbrände und die Nachfrage nach Wasserressourcen haben“, sagte Rao Kotamarthi, Umweltwissenschaftler aus Argonne und Autor der neuen Studie.

Bei der Betrachtung zukünftiger Dürreprognosen für den Rest des Jahrhunderts glauben die Forscher, dass die neue Technik ihnen dabei helfen kann, „Blitzdürre“-Ereignisse zu verstehen, die einen schnellen Beginn haben, der nur wenige Wochen dauern kann. „Stürmische Dürren treten, wie ihr Name schon sagt, sehr schnell auf“, sagte Kotamarthi. „Während herkömmliche Dürren mit einem anhaltenden Mangel an Niederschlägen zusammenhängen, treten Blitzdürren aufgrund hoher Temperaturen und extrem hoher Verdunstungsraten auf.“

Im Gegensatz zu Hurrikanen, die eine strenge Klassifizierungsskala haben, verwenden Wissenschaftler verschiedene Methoden, um Dürren zu klassifizieren. Diese reichen von Berichten von Landwirten bis hin zu festgestellten Niederschlagsdefiziten, um zu beurteilen, welche Regionen von einer Dürre betroffen waren. In einigen Regionen des Landes, in denen normalerweise relativ wenig Niederschlag auftritt, wie im Südwesten der USA, reicht der Mangel an Niederschlag möglicherweise nicht aus, um die Auswirkungen einer Dürre angemessen darzustellen, sagte Kotamarthi.

Anstatt das Niederschlagsdefizit zur Identifizierung von Dürre zu verwenden, wandten sich die Forscher einem neuen Maß namens Dampfdruckdefizit oder VPD zu. VPD wird basierend auf einer Kombination aus Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit berechnet und besteht aus der Differenz zwischen der Menge an Wasserdampf, die die Luft aufnehmen kann, wenn sie gesättigt ist, und der Gesamtmenge an verfügbarem Wasserdampf. „Ein längerer Zeitraum mit überdurchschnittlich hoher VPD kann bedeuten, dass eine Dürre auftritt“, sagte der Argonne-Umweltwissenschaftler Brandi Gamelin. „Wir betrachten Dürre anders, indem wir Niederschläge komplett umgehen – um in erster Linie die Auswirkungen der Temperatur und zukünftiger Temperaturänderungen auf die Dürre zu betrachten.“

Da die Wassermenge, die Luft aufnehmen kann, von ihrer Temperatur abhängt, hat heißere Luft typischerweise eine höhere VPD als kältere Luft. „Kalte Luft speichert weniger Feuchtigkeit als heiße Luft. Je wärmer die Lufttemperatur ist, desto mehr Wasserdampf kann sie aufnehmen, was der Oberfläche Feuchtigkeit entziehen und sie austrocknen kann“, sagte Gamelin.

Laut Gamelin repräsentieren positive Werte des von Argonne produzierten standardisierten VPD-Dürreindex (SVDI) Trocknungsbedingungen.

Da die aktuellen Dürreüberwachungsindizes auf wöchentlichen oder monatlichen Daten beruhen, stellen sie in der Regel nachlaufende Indikatoren für tatsächliche Dürren dar. Da der SVDI tägliche Daten verwendet, ist er nützlich, um Blitzdürren zu identifizieren, die über einen kürzeren Zeitraum auftreten, sagte Gamelin.

Ein Artikel, der auf der Studie basiert, „Projected US Dürre Extremes through the Twenty-First Century with Vapor Pressure Deficit“, erschien in der Ausgabe vom 21. Mai Wissenschaftliche Berichte.

Neben Kotamarthi und Gamelin gehören zu den weiteren Autoren der Studie Jeremy Feinstein von Argonne, Jiali Wang, Julie Bessac und Eugene Yan.