IIASA-Studie: Österreich unter den Weltregionen, in denen extreme Hitze schneller zunimmt als global

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Wissenschaftler des IIASA und der Columbia University haben festgestellt, dass bestimmte Regionen stärker von extremen Temperaturen betroffen sind. Eine neue Studie liefert die erste weltweite Karte dieser regionalen Klimagefahrenzonen.

Während die Durchschnittstemperaturen in den letzten Jahrzehnten kontinuierlich anstiegen, wirft eine jüngste Zunahme extremer Hitzewellen, die Rekorde brechen, die Frage auf, inwieweit Klimamodelle die Zusammenhänge zwischen globalen Durchschnittstemperaturänderungen und regionalen Klimarisiken angemessen abschätzen können. Die soeben in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichte Studie liefert die erste weltweite Karte der Hochrisikoregionen.

„Hier geht es um extreme Trends, die das Ergebnis physikalischer Wechselwirkungen sind, die wir möglicherweise nicht vollständig verstehen“, erklärt Hauptautor Kai Kornhuber, Themenleiter für Wetterextreme und Klimadynamik im IIASA-Programm für Energie, Klima und Umwelt. „Diese Regionen werden zu temporären Treibhäusern.“ Kornhuber ist außerdem außerordentlicher Assistenzprofessor für Klima an der Columbia Climate School.

Die Studie untersucht Hitzewellen der letzten 65 Jahre und identifiziert Gebiete, in denen extreme Hitze deutlich schneller zunimmt als die üblichen Temperaturen in der warmen Jahreszeit insgesamt. Dies führt häufig zu Höchsttemperaturrekorden, die wiederholt gebrochen werden. Diese extremen Hitzewellen traten überwiegend in den letzten fünf Jahren auf, obwohl einige auch schon Anfang der 2000er Jahre oder früher auftraten.

Zu den am stärksten betroffenen Regionen zählen Zentralchina, Japan, Korea, die Arabische Halbinsel, Ostaustralien sowie Teile Südamerikas und der Arktis. Das intensivste und beständigste Signal kommt jedoch aus Nordwesteuropa, wo Hitzewellenserien im Jahr 2022 zu rund 60.000 und im Jahr 2023 zu 47.000 Todesfällen beitrugen. Diese traten unter anderem in Deutschland, Frankreich, dem Vereinigten Königreich und den Niederlanden auf. Im September dieses Jahres wurden in Österreich, Frankreich, Ungarn, Slowenien, Norwegen und Schweden neue Höchsttemperaturrekorde verzeichnet. In vielen Teilen des Südwestens der Vereinigten Staaten und in Kalifornien wurden bis weit in den Oktober hinein ebenfalls Rekordtemperaturen verzeichnet.

Darstellung der Veränderungen im Bereich der zwischen 1958 und 2022 aufgezeichneten Höchsttemperaturen.

In diesen Regionen steigen die Extremtemperaturen schneller als die durchschnittlichen Sommertemperaturen, und zwar weitaus schneller, als es moderne Klimamodelle in den letzten Jahrzehnten prognostizieren. Das Phänomen tritt jedoch nicht überall auf; die Studie zeigt, dass der Temperaturanstieg in vielen anderen Regionen geringer ist als von den Modellen vorhergesagt. Dazu gehören weite Teile der nördlichen Mitte der Vereinigten Staaten und der südlichen Mitte Kanadas, das Landesinnere Südamerikas, große Teile Sibiriens, Nordafrikas und Nordaustraliens.

„In den meisten Gebieten erwärmt es sich an den heißesten Tagen des Jahres etwa so schnell wie an typischen Sommertagen, was das dominierende Signal des Klimawandels ist, und in manchen Gebieten sogar noch langsamer. In den von uns aufgezeigten Hotspots erwärmten sich die heißesten Tage jedoch besonders schnell, was verschiedene Gründe haben könnte. An manchen Orten könnte es häufiger zu bestimmten Wetterlagen kommen, die Hitzewellen auslösen, oder die Austrocknung des Bodens könnte die höchsten Temperaturen verstärken – und es wird wichtig sein, diese spezifischen lokalen Ursachen zu entschlüsseln“, sagt Co-Autor Samuel Bartusek, ein Doktorand an der Columbia University.

„Aufgrund ihrer beispiellosen Natur sind diese Hitzewellen in der Regel mit sehr schweren gesundheitlichen Auswirkungen verbunden und können für Landwirtschaft, Vegetation und Infrastruktur katastrophale Folgen haben“, fügt Kornhuber hinzu. „Wir sind nicht für sie geschaffen und können uns möglicherweise nicht schnell genug anpassen.“

Diese Studie ist ein wichtiger erster Schritt im Umgang mit den neuen Risiken extremer und beispielloser Hitze. Sie identifiziert Regionen, die in der Vergangenheit einem rasch zunehmenden Risiko ausgesetzt waren, und quantifiziert die Fähigkeit der Modelle, diese Signale zu reproduzieren.

Quelle: Kornhuber, K., Bartusek, S., Seager, R., Schellnhuber, H.J., Ting, M. (2024). Global emergence of regional heatwave hotspots outpaces climate model simulations. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) DOI: 10.1073/pnas.2411258121

IIASA Pressemitteilung 26. November 2024 (übersetzt)

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KI kann Klimavorhersagen beschleunigen

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Auf Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) basierende Klimavorhersagen könnten die gleichungsbasierten Systeme ersetzen, berichtete die Zeitschrift nature. Einige Wissenschaftler:innen entwickeln KI-Emulatoren, die die gleichen Ergebnisse wie herkömmliche Modelle liefern, jedoch viel schneller und mit einem weitaus geringeren Energieverbrauch. Klassische Klimamodelle sind auf leistungsstarke Supercomputer angewiesen und sind energieintensiv. Ein typisches Modell, das auf physikalischen Gleichungen beruht, braucht mehrere Wochen und bis zu 10 Megawattstunden Energie, um ein Jahrhundert Klima zu simulieren. Im Durchschnitt entspricht das etwa der Menge an Strom, die ein US-Haushalt jährlich verbraucht. KI-Modelle können die Ergebnisse millionenmal schneller liefern. Darüber hinaus fällt es klassischen Modellen schwer, kleinräumige Prozesse zu simulieren, etwa die Bildung von Regentropfen, die oft eine wichtige Rolle bei großräumigen Wetter- und Klimaergebnissen spielen.
Die KI-Emulatoren werden an den Ergebnissen klassischer Klimamodelle trainiert. Ein weiterer Weg, der verfolgt wird, ist, setzt darauf, dass KI-Systeme verborgene Muster in Klimadaten erkennen können, um bessere Vorhersagen zu treffen.
Hybride könnten Komponenten des maschinellen Lernens in physikbasierte Modelle einbetten, um eine bessere Leistung zu erzielen und gleichzeitig vertrauenswürdiger zu sein als vollständig auf KI basierende Modelle.
Quelle: https://www.nature.com/articles/d41586-024-00780-8

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Rekordhitze von 2023 widerspricht allen Vorhersagen

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„In den letzten neun Monaten haben die mittleren Land- und Meeresoberflächentemperaturen jeden Monat die bisherigen Rekorde um bis zu 0,2 °C übertroffen – eine enorme Spanne im planetarischen Maßstab“, schreibt Gavin Schmidt, der Direktor des Goddard Institute for Space Studies der NASA in der Zeitschrift nature. „Es ist demütigend und ein wenig besorgniserregend, zuzugeben, dass kein Jahr die Vorhersagefähigkeiten der Klimaforscher mehr beeinträchtigt hat als 2023.“
Neben den Treibhausgasen, die wir weiterhin in die Atmosphäre pumpen, könnten mehrere Faktoren dazu beigetragen haben: der Beginn des El Niño-Wettermusters, die Folgen des Vulkanausbruchs 2022 in Tonga und ein Anstieg der Sonnenaktivität. Aber selbst wenn alle plausiblen Erklärungen berücksichtigt werden, haben statistische Klimamodelle Schwierigkeiten, zu erklären, was passiert. Die Sorge besteht darin, dass ein sich erwärmender Planet „die Funktionsweise des Klimasystems bereits viel früher grundlegend verändert, als Wissenschaftler erwartet hatten“.
https://www.nature.com/articles/d41586-024-00816-z

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