Neuer Dürre-Benchmark in Europa zwischen 2018 und 2020 erreicht

Es waren Tage, Monate und Jahre, an die sich viele erinnern werden: die Dürre von 2018 bis 2020. Einem internationalen Forscherteam unter Leitung von Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) ist es gelungen, die historischen Dimensionen dieses Ereignisses einzuordnen. Ihren Erkenntnissen zufolge hat es in Europa seit Mitte des 18. Jahrhunderts keine Dürre gegeben, die über einen längeren Zeitraum ein so großes Gebiet bedeckt und mit wärmeren Temperaturen einhergeht. Die Jahre 2018 bis 2020 stellen somit eine neue Benchmark für Dürren dar. Da ein solch beispielloses Ereignis in Zukunft wahrscheinlich häufiger auftreten wird, empfehlen die Wissenschaftler dringend die Entwicklung und Umsetzung geeigneter, regional angepasster Maßnahmen zur Dürreprävention.

Verdorrte Wiesen und Felder, ausgetrocknete Bachbetten, abgestorbene Wälder und reduzierte Kraftwerksleistungen – die Dürrejahre 2018, 2019 und 2020 waren außergewöhnlich und hatten erhebliche Auswirkungen auf Natur und Wirtschaft. Bisher war nicht klar, wo sie in ihrer historischen Dimension einzuordnen sind. Jetzt wissen wir: „Die Dürre 2018 bis 2020 setzt einen neuen Maßstab für Dürren in Europa“, sagt Dr. Oldrich Rakovec, UFZ-Modellierer und Hauptautor des in der veröffentlichten Artikels Die Zukunft der Erde Zeitschrift der American Geophysical Union. Die Wissenschaftler dokumentierten dies mit einer großen Sammlung von Daten und Modellierungstechniken, die es ihnen ermöglichten, historische Dürren bis ins Jahr 1766 zu rekonstruieren und ihr Ausmaß mit der Dürre von 2018 bis 2020 zu vergleichen.

Die Dürre von 2018 bis 2020 betraf damit rund ein Drittel der Landfläche Europas, insbesondere in Mitteleuropa wie Deutschland, Frankreich und Tschechien. „Kein anderes Dürreereignis der letzten 250 Jahre hatte eine so große räumliche Ausdehnung wie dieses“, erklärt Oldrich Rakovec. Auch die Gesamtdauer des Dürreereignisses in Europa war ungewöhnlich lang, sie begann im April 2018 und endete erst im Dezember 2020: 33 Monate. Nur die Dürre zwischen 1857 und 1860 dauerte etwas länger, insgesamt 35 Monate. Darüber hinaus hielt die Dürre von 2018 bis 2020 auch in den Jahren 2021 und 2022 in tieferen Böden (dh bis zu 2 m unter der Erdoberfläche) an. „Obwohl 2021 feuchter war und dringend benötigtes Wasser im Oberboden lieferte, das für die Aufrechterhaltung der landwirtschaftlichen Aktivitäten wichtig ist, drang die Feuchtigkeit nicht in größere Tiefen vor“, sagt der UFZ-Modellierer.

Auch in den 50 x 50 km großen Rasterzellen, in die die Wissenschaftler Europa für ihre Modellierungstätigkeit eingeteilt haben, war die durchschnittliche Dürredauer ungewöhnlich lang. Da sich ein Dürreereignis räumlich und zeitlich dynamisch entwickelt (dh es beginnt an einem Punkt, entwickelt sich dann weiter und endet schließlich woanders), unterscheidet sich seine mittlere Dauer von seiner Gesamtdauer. In diesem Fall wies das Ereignis 2018-2020 eine mittlere Dürredauer von 12 Monaten auf.

In der Vergangenheit dauerte nur das Dürreereignis von 1857 bis 1860 mit einer mittleren Dauer von 13 Monaten länger. Die Wissenschaftler definieren Dürre als die Zeit, in der der aktuelle Bodenwassergehalt in den oberen 2 Metern des Bodens unter das Niveau fällt, das in den letzten 250 Jahren nur 20 Prozent der Zeit erreicht wurde. Um diese historischen Dürren zu rekonstruieren, nutzten die Wissenschaftler das am UFZ entwickelte hydrologische Modell mHM. Dieses Umweltmodell kann unter anderem verwendet werden, um den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens basierend auf vergangenen Temperatur- und Niederschlagsaufzeichnungen abzuschätzen.

Der Anstieg der Lufttemperatur erreichte während des Dürreereignisses 2018-2020 mit einer Anomalie von 2,8 Grad Celsius über dem langfristigen Durchschnitt der letzten 250 Jahre ebenfalls einen historischen Rekord. „Die Dürren in der Vergangenheit waren kälter als die jüngsten Dürren, bei denen sich die Durchschnittstemperatur kaum verändert hat“, sagt Dr. Rohini Kumar, UFZ-Modellierer und Co-Autor des Artikels. Deutlich stärker werden die Auswirkungen eines Dürreereignisses, wenn neben dem Niederschlagsdefizit (ca. 20 Prozent bei großen Dürreereignissen vergangener Jahrhunderte) die wärmeren Bedingungen vorherrschen. Dieser kombinierte Effekt führt zu größeren Verdunstungsverlusten, was zu sinkenden Bodenwasserspiegeln führt. Die Wissenschaftler untersuchten auch die Folgen des Wassermangels für die Landwirtschaft während dieses Dürreereignisses. Sie verglichen die durchschnittlichen jährlichen Ernteerträge für Weizen, Körnermais und Gerste zwischen 2018 und 2020 mit denen zwischen 1961 und 2021. Die Ergebnisse zeigen, dass die Ernten in den Ländern, die hauptsächlich von der Dürre 2018-2020 betroffen waren, erheblich zurückgingen. Beispielsweise ging die Körnermaisproduktion in den Benelux-Ländern, Deutschland und Frankreich um 20 bis 40 Prozent zurück; Weizen in Deutschland um bis zu 17,5 Prozent reduziert; und Gerste in fast ganz Europa um 10 Prozent reduziert.

Wie sich Dürren in Europa in Zukunft entwickeln werden, hängt auch von der Schwere der globalen Erwärmung ab. Die Wissenschaftler modellierten das potenzielle Ausmaß und die Dauer von Dürren für zwei repräsentative Konzentrationspfade (RCPs), die beschreiben, ob die zukünftigen Treibhausgasemissionsszenarien moderater (RCP4.5) oder ungehindert (RCP8.5) bis zum Jahr anhalten werden 2100. Die Wissenschaftler stellten fest, dass die mittlere Dürredauer für ein RCP4.5-Szenario deutlich auf bis zu 100 Monate ansteigt, während die Ausdehnung der Dürregebiete voraussichtlich zunehmen und bis zu 50 Prozent von Europa abdecken wird. Anders sieht es beim Extremszenario RCP8.5 aus: Hier könnte die mittlere Dürredauer mehr als 200 Monate betragen und die flächenmäßige Ausdehnung bis zu 70 Prozent Europas betreffen.

„Entscheidungsträger sollten in Zukunft auf deutlich stärkere Dürreereignisse vorbereitet sein. Gerade für die Gestaltung neuer Agrarpolitiken sollte dies als Weckruf verstanden werden, um geeignete Maßnahmen gegen den drohenden Wassermangel zu bewerten“, sagt Dr. Luis Samaniego, Co-Autor des Artikels und Leiter der Arbeitsgruppe Stochastik und Landoberflächenhydrologie am UFZ. Auf regionaler Ebene könnte dies die Einrichtung großer Wasserreservoirs sein, z. B. unterirdische Speichersysteme; intelligente und smarte Bewässerungstechnologien oder die Züchtung von hitzebeständigeren Sorten.