Jenseits der Norm:
2005 Hochwasser, 2003 Höhenflüge

Klimawandel im Alpenraum

Eine aussergewöhnliche Woche. Angefangen am 19. August 2005. Ein Tief zieht auf bekannter Zugbahn via Frankreich, Korsika und Italien über das warme Mittelmeer. Die anhaltenden Niederschläge auf der Alpennordseite brechen alle Rekorde. An vielen Stationen erreichen die Niederschlagsmengen innert 48 Stunden neue Höchstwerte seit Beginn der Messreihe. Die Naturkatastrophe entspricht mindestens einem 300-jährigen Hochwasser. Das heisst die statistische Wiederkehrdauer für ein ähnliches Ereignis beträgt weit mehr als 300 Jahre.

Micha Schultze | www.chilloutmeteo.com

Zur Erinnerung: Eine aussergewöhnliche Woche im Sommer 2003. Angefangen am 4. August. Eine Hitzewelle sorgt für Höhenflüge jenseits der Norm (siehe «Swiss Glider» 10.03). Viele Hängegleiter erreichen Höhen zwischen 4000 und 5000 m. Der Sommer war einer der wärmsten und trockensten der letzten 250 Jahre. Überdurchschnittlich viele Hitzetage und Sonnenstunden brachen damals alle Rekorde.
Nur zwei Jahre liegen diese beiden extremen Sommer auseinander. Klimatologisch gesehen, stehen sie in einem engen Zusammenhang. Ursachen für beide Sommer sind blockierte Wetterlagen, die kaum Veränderungen im Wettercharakter zulassen. Vor zwei Jahren konnten sich die Landmassen dank einem stabilen Hoch ungewöhnlich stark aufwärmen. Das Hoch nagelte sich in Mitteleuropa fest. Es entstand ein Selbsterhaltungsprozess. Im Sommer 2005 das Umgekehrte: Die Landmassen in Mitteleuropa erwärmten sich nur mässig. Die Tiefdruckgebiete, insbesondere die abgeschnürten Höhentiefs (Kaltlufttropfen) hatten Mitteleuropa fest im Griff.

Extremereignisse in der Schweiz
Für das Auftreten extremer Temperaturen und Niederschläge spielen horizontale Verschiebungen von Luftmassen, die durch die grossräumige Zirkulation gesteuert werden, die entscheidende Rolle. Wichtig ist dabei vor allem, woher diese Luftmassen stammen, wie sie sich auf ihrem Weg zur Schweiz bezüglich Temperatur und Feuchtigkeit verändern und wie rasch sie über unser Gebiet hinwegziehen.
Hochwasser machen alleine 40% der Schäden durch Naturkatastrophen aus. Ein erhöhtes Risiko haben Ansiedlungen in Tälern mit steilen Hängen und besiedelte Gebiete in breiten Flusstälern. Hochwasser sind eine Folge von Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Oberflächenbeschaffenheit und Topographie. Im Gebirgsraum spielen auch das Aufsteigen und das anschliessende Ausregnen der Luftmassen als Folge grossräumiger Verschiebung sowie die Luftströmung in der gesamten Troposphäre eine wichtige Rolle.

Herkunft und Zugbahn des Unwetter-Tiefs
Im mitteleuropäischen Raum sind im Zusammenhang mit Hochwassern vor allem die Ursprungsgebiete und Zugbahnen der Tiefdruckgebiete zu beachten. Ursache der grossen Niederschlagsmengen im August 2005 ist ein abgeschnürtes Höhentief, ein sogenannter Kaltlufttropfen (siehe «Swiss Glider» 4.04), der tagelang über einer Region verharren kann und dort zu andauernden Niederschlägen führt. Heikel sind vor allem die Kaltlufttropfen, die aus dem Atlantikraum langsam via Mittelmeer gegen den Alpenostrand und dann nach Norden wandern. Dabei nimmt das Tief verdunstetes Wasser über dem Mittelmeer auf. Die feuchten Luftmassen werden im Gegenuhrzeigersinn über die österreichischen Alpen nach Norden transportiert und schliesslich von Nordosten her an den Alpennordhang gedrückt.
Auch der Zustand des Ozeans (Strömungen, Oberflächentemperaturen) spielt eine wichtige Rolle, indem er den Verlauf der Hauptzugstrassen der Tiefdruckgebiete beeinflusst. Je höher die Meeres-Oberflächentemperatur im Ursprungsgebiet des Tiefdruckgebiets, desto mehr Wasserdampf nimmt das Tief auf. Betrachtet man die Anomalie (Abweichung) der Meeres-Oberflächentemperatur im August 2005 im Vergleich zum langjährigen Mittelwert, stellt man fest, dass der Atlantik im Ursprungsgebiet des Unwettertiefs vom August 2005 zwei bis drei Grad zu warm ist. Auch das Mittelmeer ist in diesem Zeitraum zirka ein Grad zu warm.

Abb. 1: 36-Stunden-Prognose der 12-Stunden-Niederschlagssumme bis Dienstagmorgen, 23. August 2005, 2 Uhr. .
Abb. 2: 12-Stunden-Prognose der 12-Stunden-Niederschlagssumme bis Dienstagmorgen, 23. August 2005, 2 Uhr. .
Abb. 3: Die Windpfeile zeigen die Richtung, in die der Wind an jeder Station bläst. Die Länge des Pfeils ist proportional zur Windstärke. Die Messwerte vom Montag 22. August, 9.40 Uhr zeigen Nordwestwind in der Westschweiz und Nordostwind in der Zentralschweiz. Diese Konvergenz hat die Lage zusätzlich verschärft.
Abb. 4: Überschwemmung bei Arth. Treibholz auf dem Vierwaldstättersee.

Hochwasser 2005 – Faktorenanalyse
Die Wetterlage ist bekannt als V-b. Sie ist diesen Sommer ein paar Mal vorgekommen, aber jeweils mit unterschiedlicher Intensität. Die V-b Wetterlage ist auch verantwortlich für die Hochwasser im Jahr 1999 und 2002. Tritt sie im August auf, fällt der Niederschlag in grosser Höhe auch in Form von Regen (statt Schnee) und sorgt unmittelbar danach für Abflussspitzen. Die Nullgradgrenze lag in der vierten Augustwoche 2005 weit über 3000 m. Im Nachhinein fragt man sich vielleicht, warum die Meteorologen nicht frühzeitig gewarnt haben. Eine kurze Analyse der Faktoren, welche Warnungen vor Hochwassern bei dieser Wetterlage erschweren.

• In der Umgebung von Kaltlufttropfen sind Prognosen oft ungenau oder falsch, da Schönwettergebiete in der Nähe von Schlechtwetterregionen liegen. Aber auch Schlechtwetterregionen grenzen nahe an Unwettergebiete.

• Die genaue Zugbahn eines Kaltlufttropfens lässt sich oft nur schlecht vorhersagen, da diese Höhentiefs nicht an eine Höhenströmung gebunden sind und lose umherziehen. Auch dieses Mal: Laut Modelldaten hätte dieses Höhentief kontinuierlich weiterziehen sollen in Richtung Osten. Doch der Kaltlufttropfen ist nur langsam weitergezogen, hat sich verstärkt (genau an der für die Schweiz kritischen Stelle seiner Zugbahn) und leicht nach Norden (statt Osten) bewegt.

• Die Modelldaten haben die Hochwassergefahr zuerst angedeutet, und erst als es zu spät war, deutlich gezeigt. Abbildungen 1 und 2  prognostizieren den gleichen Zeitpunkt (Dienstagmorgen 2 Uhr). Im ersten Fall handelt es sich um eine 36-Stunden-Prognose. Im zweiten Fall um eine aktuellere 12-Stunden-Prognose. Abbildung 1 ist eine 36-Stunden-Prognose der Niederschlagsmenge der vergangenen 12 Stunden. Abbildung 2 ist eine 12-Stunden-Prognose der Niederschlagsmenge der vergangenen 12 Stunden.

• Die Windpfeile (Abbildung 3) haben einen zusätzlichen Effekt gezeigt, der von den Modellen nur ungenau prognostiziert wurde und auch in den Radarbildern schlecht erkannt werden konnte: Am Montagvormittag war die Windrichtung in der Westschweiz Nordwest. In der Ostschweiz herrschte Nordostwind. Die Luftmassen wurden im Raum Zentralschweiz/Berner Oberland regelrecht ausgepresst bzw. zum Aufsteigen an den Alpen gezwungen.

Die Warnungen kamen, aber spät: SFDRS hat am Sonntag um 16.15 Uhr eine Weatherwatch-Meldung aktiviert. Die SMA hatte am Sonntag (nur) die Stufe «mässige Intensität» bei den aktuellen meteorologischen Gefahren gemeldet. Erst am Montag hat die SMA die Stufe «starke Intensität» gewählt.

Klimatrend und Klimavariabilität
Klimaforscher unterscheiden zwischen Klimatrend, das heisst einer längerfristig in die gleiche Richtung laufende Veränderung, und der Klimavariabilität, das heisst periodisch oder unregelmässig verlaufende Schwankungen.
Das Klima hat eine sehr grosse Variabilität. Unabhängig von globalen Veränderungen sind Extremereignisse immer grossen Schwankungen unterworfen, und ein Trend lässt sich oft nur schwer erkennen. Aufgrund dieses einzelnen extremen Sommers von einem Trend zu sprechen, wäre falsch. Aber wenn solche Sommer in den kommenden 10 oder 100 Jahren vermehrt vorkommen, wird vielleicht ein Trend feststellbar sein.
Neben diesen Extremereignissen finden aber auch langsame Klimaveränderungen statt. So sind zum Beispiel in den letzten 30 Jahren die Jahresdurchschnittstemperaturen in der Schweiz um rund 0,5 °C pro Jahrzehnt angestiegen. Ein Wert, der das globale Mittel um das Drei- bis Fünffache übertrifft. Seit Jahrzehnten warnen Wissenschafter vor diesen schleichenden Veränderungen – leider mit bescheidenem Erfolg.
Immer wenn es zu spektakulären Naturkatastrophen kommt, wie in diesem Sommer, will man das betreffende Ereignis mit der Klimaveränderung in Zusammenhang bringen. Leider ist dies aber gerade bei den Extremereignissen am schwierigsten.

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