Wenn es zu einer verheerenden Hitzewelle, einem Hurrikan, einer Überschwemmung oder einem Waldbrand kommt, möchten die Menschen oft wissen: Inwieweit, wenn überhaupt, hat der vom Menschen verursachte Klimawandel dieses Ereignis beeinflusst?
Viele Jahre lang konnten Wissenschaftler diese Frage nur allgemein beantworten. Sie wussten, dass der vom Menschen verursachte Klimawandel die Häufigkeit oder Intensität einiger Arten extremer Wetterereignisse erhöht, es war jedoch viel schwieriger, ihren Einfluss auf ein bestimmtes Ereignis zu bestimmen.
Heute können Forscher eine wissenschaftlich fundierte Antwort liefern, die beurteilt, ob der Klimawandel eine Hitzewelle heißer, die Regenfälle von Hurrikanen erhöht oder eine Dürre schlimmer gemacht hat. Doch die Antworten sind nicht immer einfach und nicht für jede Art von Extremereignis gleichermaßen sicher.
Schnelle Zuordnungsstudien legten nahe, dass der Klimawandel die starken Regenfälle aus den Überresten des Hurrikans Helene, der Berggemeinden wie Marshall, North Carolina, verwüstete, wahrscheinlicher machte, als wenn der Sturm in einem kälteren Klima aufgetreten wäre. Jabin Botsford/The Washington Post über Getty Images
Wir waren Teil des 14-köpfigen Komitees der National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine, das einen neuen Bericht erstellt hat, der den aktuellen Stand dieses sich schnell entwickelnden Bereichs, der sogenannten Extremereignisattribution, untersucht.
Der Bericht kommt zu dem Schluss, dass Fortschritte bei Wetter- und Klimadaten, Klimamodellen und Attributionsmethoden die Fähigkeit der Wissenschaftler erheblich verbessert haben, den Einfluss des Klimawandels auf viele Arten von Extremereignissen zu bewerten und gleichzeitig wichtige wissenschaftliche Einschränkungen zu identifizieren.
Wie können Wissenschaftler ein einzelnes Ereignis untersuchen?
Wetterphänomene sind das Ergebnis vieler interagierender Faktoren, einschließlich des alltäglichen Zustands der Atmosphäre.
Wissenschaftler, die Studien zur Zuordnung extremer Ereignisse durchführen, fragen nicht, ob der Klimawandel einen Hurrikan, eine Hitzewelle oder eine Überschwemmung verursacht hat. Stattdessen fragen sie, wie der Klimawandel dieses Ereignis beeinflusst hat: Wie wäre dieses Ereignis in einer Welt ohne einen Anstieg der Treibhausgase anders verlaufen, und wie haben sich die Wahrscheinlichkeiten seines Eintretens durch die Erwärmung verändert?
Forscher beantworten diese Frage mit zwei komplementären Ansätzen:
Beide Ansätze kombinieren Wetter- und Klimadaten, physikalische Erkenntnisse über die Funktionsweise des Klimasystems und Computermodelle. Wissenschaftler können Ergebnisse mehrerer Ansätze vergleichen, um festzustellen, ob sie zu derselben Schlussfolgerung führen und wie viel Vertrauen sie in die Ergebnisse setzen können.
Beispielsweise kamen Studien zum Hurrikan Harvey, der 2017 50 Zoll Regen über Teile des Houston-Gebiets niederprasselte und großflächige Überschwemmungen verursachte, zu dem Schluss, dass der Klimawandel die durch den Sturm erzeugte Regenmenge erhöhte. Mehrere Studien mit unterschiedlichen Ansätzen kamen zu weitgehend konsistenten Schlussfolgerungen und verdeutlichen, wie Wissenschaftler, die Attributionsstudien durchführen, Vertrauen in Schlussfolgerungen aufbauen können, die auf mehreren unabhängigen Beweislinien basieren.
Wissenschaftler sind bei manchen Ereignissen zuversichtlicher als bei anderen
Eine der wichtigsten Schlussfolgerungen des Berichts ist, dass die Attributionswissenschaft nicht in der Lage ist, alle Arten von Extremwetter gleichermaßen zu bewerten.
Das Vertrauen ist höher bei Ereignissen, deren Zusammenhang mit der Klimaerwärmung gut verstanden und in Klimamodellen gut dargestellt ist.
Wissenschaftler haben das größte Vertrauen in die Zuschreibung extremer Temperaturen bei extremen Temperaturereignissen und das geringste Vertrauen bei konvektiven Stürmen wie Tornados. Die Größe der Blase ist proportional zur Anzahl der durchgeführten Studien zur Zuordnung extremer Ereignisse. Nationale Akademie der Wissenschaften
Extreme Hitze ist das deutlichste Beispiel. Da die Treibhausgaskonzentrationen durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe gestiegen sind, kam es in nahezu allen Regionen der Welt häufiger zu stärkeren Hitzeextremen. Wissenschaftler verstehen, wie steigende Treibhausgase die Atmosphäre erwärmen und Hitzeextreme wahrscheinlicher und intensiver machen, sodass viele einzelne Hitzewellen mit hoher Sicherheit zugeordnet werden können.
Auch die Zuversicht, dass großflächige Starkregenereignisse, tropische Wirbelstürme und Dürren in einigen Regionen zum Klimawandel beitragen, ist relativ hoch. Eine wärmere Atmosphäre macht durstiger: Sie zieht mehr Feuchtigkeit an, was Dürren verschlimmert und bei Stürmen zu stärkeren Regenfällen führt.
Der Beitrag des Klimawandels ist im Vergleich zu anderen Klimagefahren nach wie vor schwieriger abzuschätzen. Schwere Gewitter, Tornados, großer Hagel und schädliche geradlinige Winde hängen von kleinräumigen atmosphärischen Prozessen ab, die globale Klimamodelle immer noch nur schwer genau darstellen können. Zudem sind die Daten zu diesen Ereignissen weniger vollständig, was es schwierig macht, langfristige Veränderungen zu erkennen und Klimamodelle zu bewerten.
Manche Ereignisse werden immer komplexer. Beispielsweise können mehrere Ereignisse gleichzeitig oder nacheinander auftreten und zu zusammengesetzten oder kaskadierenden Effekten führen, wie etwa einer Dürre, die das Risiko von Waldbränden erhöht. Die Attributionswissenschaft fängt gerade erst an, diese Wechselwirkungen zu erklären.
Diese Herausforderungen bedeuten nicht, dass der Klimawandel keinen Einfluss auf diese Ereignisse hat. Sie spiegeln vielmehr ein Grundprinzip der Wissenschaft wider: Vertrauen hängt von der Stärke der verfügbaren Beweise ab.
Das Verständnis, wie der Klimawandel Extremereignisse beeinflusst, hilft Gemeinden, Unternehmen und Regierungen, sich ändernde Risiken besser einzuschätzen, Planung und Infrastruktur zu verbessern und fundiertere Entscheidungen über Vorsorge und Anpassung zu treffen. Ebenso wichtig ist es, zu wissen, wo das Vertrauen am geringsten ist, um sicherzustellen, dass Entscheidungen auf der Stärke der verfügbaren wissenschaftlichen Erkenntnisse basieren.
Warum sich die Attributionswissenschaft verbessert
Die Wissenschaft der Zuschreibung extremer Ereignisse hat seit der letzten Bewertung der National Academies im Jahr 2016 erhebliche Fortschritte gemacht.
Forscher haben nun Zugriff auf bessere und längere Beobachtungsaufzeichnungen von Wetterstationen, Satelliten und anderen Überwachungssystemen. Klimamodelle sind ausgefeilter geworden und stellen die physikalischen Prozesse, die extremes Wetter hervorrufen, besser dar und stellen somit viele Arten extremen Wetters realistischer dar.
Gleichzeitig hat die Zahl der Attributionsstudien, die die Rolle des Klimawandels bei Extremereignissen analysieren, erheblich zugenommen und deckt mehr Arten extremer Wetter- und Klimaereignisse ab als vor einem Jahrzehnt. Internationale Forschungsgruppen wenden mittlerweile etablierte Methoden an, um schnelle Zuordnungsstudien durchzuführen, oft innerhalb weniger Tage nach Katastrophen, und liefern so wissenschaftlich fundierte Informationen, während die Ereignisse noch im Bewusstsein der Öffentlichkeit sind.
Studien deuten darauf hin, dass die durch den anthropogenen Klimawandel verursachten höheren Temperaturen die westliche Dürre von 2020–2022 zu einer außergewöhnlichen Dürre machten. In manchen Gegenden verkauften Viehzüchter, die mit trockenem Grasland konfrontiert waren, ihr Vieh. Justin Sullivan/Getty Images
Wissenschaftler stellen auch eine neue Frage: Wie hat sich der Klimawandel auf die Ergebnisse der Veranstaltung ausgewirkt? Wie wirkte sich dies beispielsweise auf die Zahl der hitzebedingten Todesfälle, das Ausmaß der Überschwemmungen, wirtschaftliche Verluste oder ökologische Schäden aus?
Hurrikan Harvey liefert einmal mehr ein nützliches Beispiel. Der Bericht der National Academies hebt Forschungsergebnisse hervor, die zeigen, dass der Klimawandel die Niederschlagsmenge in Harvey um etwa 20 bis 38 % erhöhte. Die Studien ergaben auch, dass erhöhte Niederschläge aufgrund des Klimawandels zu einem noch größeren proportionalen Anstieg der Anzahl überfluteter Grundstücke führten, was zeigt, dass relativ bescheidene Zunahmen der Intensität eines Extremereignisses manchmal zu viel größeren Zunahmen sozialer Auswirkungen führen können.
Extreme Wetterereignisse und der Klimawandel schreiten voran
Da sich extreme Wetterereignisse auf Gemeinden auf der ganzen Welt auswirken, wird die Attributionswissenschaft zu einer immer verlässlicheren Methode, um zu verstehen, wie der Klimawandel einzelne extreme Wetterereignisse beeinflusst. Sie liefert Informationen, die Gemeinden bei der Vorbereitung und Anpassung an zukünftige Risiken unterstützen können.
Ebenso wichtig ist es, mithilfe von Attributionsstudien herauszufinden, wo das wissenschaftliche Vertrauen hoch ist, wo erhebliche Unsicherheiten bestehen und wo zusätzliche Forschung erforderlich ist. Zusammen tragen diese Fortschritte dazu bei, dass wissenschaftliche Schlussfolgerungen weiterhin auf Beobachtungen, physikalischem Verständnis und sorgfältiger Analyse basieren.