Pressemitteilung des Universität Leipzig:
Studie untersucht Ursache sommerlicher Hitze und Dürre
Änderungen in atmosphärischer Zirkulation verursachen Trockenheit in Europa
Forscher der Universität Leipzig sind in einer neuen Studie der Ursache der überdurchschnittlich starken sommerlichen Austrocknung der Böden und der steigenden Temperaturen in Europa auf den Grund gegangen. Sie fanden heraus, dass diese zu großem Teil in einer Veränderung der Zirkulationsmuster liegen: Dies sind Veränderungen typischer Wetterlagen, die rund 55 Prozent des sommerlichen Dürretrends erklären. Konkret handelt es sich um häufigere und beständigere Hochdruckgebiete, die durch trockenes Wetter für weniger Niederschlag gesorgt haben. Gerade weil die atmosphärische Zirkulation einen so großen Anteil an dieser Austrocknung hat, sei die künftige Entwicklung mit hoher Unsicherheit behaftet, sagt der Erstautor der Studie, Dr. István Dunkl vom Institut für Meteorologie der Universität Leipzig. Sie wurde gerade im Fachjournal „Nature Geoscience“ veröffentlicht.
Die Arbeitsgruppe Klimaattribution an der Universität Leipzig beschäftigt sich mit der Frage, wie stark sich der Klimawandel auf bestimmte Klimaereignisse ausgewirkt hat. „Wir haben uns in dieser Studie Europa gewidmet, da dies eine der Regionen mit den stärksten beobachteten Erwärmungstrends ist. Unter anderem hat in den letzten Jahrzehnten die Häufigkeit und Intensität von Hitze und Dürre im Sommer stark zugenommen“, sagt Juniorprofessor Dr. Sebastian Sippel vom Institut für Meteorologie, der ebenfalls an der Studie mitgewirkt hat. Diese zunehmende Bodentrockenheit habe unter anderem erhebliche Folgen für die Ernteerträge, die Wasserverfügbarkeit und die Energieproduktion.
„Wir haben zudem festgestellt, dass sich der Einfluss des Klimawandels auf die europäische Bodenfeuchte von Jahr zu Jahr unterscheidet: Besonders in Sommern mit wenig Niederschlag ist der reduzierende Einfluss des Klimawandels auf Bodenfeuchte besonders hoch“, erklärt Dunkl. Das liege daran, dass der Niederschlag zwar insgesamt abnimmt, sich Extremniederschlagsereignisse jedoch intensivieren. Dadurch werde die Austrocknung in eher nassen Jahren etwas ausgeglichen, da eine größere Menge des Niederschlags aus Extremereignissen kommt. Ob die Trockenheit in der Zukunft weiter zunimmt oder sich vorübergehend umkehrt, hängt Dunkl zufolge davon ab, ob die Zirkulationsänderung durch den Klimawandel angetrieben wird oder aus natürlicher Klimaschwankung entspringt. Das sei bislang weitgehend noch ungeklärt.
Ursachen für zunehmende Temperaturen und Dürre noch nicht vollends geklärt
Die Ursachen der überdurchschnittlichen Zunahme von Temperaturen und Dürre im Sommer sind nach Ansicht der Forschenden noch nicht vollständig geklärt. Zum einen sei sie eine direkte Folge des Klimawandels: Die erhöhte Konzentration an atmosphärischem Kohlendioxid hat den Energiehaushalt der Erde verändert und der damit einhergehende Anstieg der Temperaturen für eine stärkere Austrocknung der Böden gesorgt.
Zum anderen entstehen feuchte beziehungsweise trockene Sommer durch Variabilität in der atmosphärischen Zirkulation, also das großräumige Zusammenspiel von Hoch- und Tiefdruckgebieten. In den vergangenen Jahrzehnten hat sich dieses Muster über Europa verändert: Es gibt mehr und länger andauernde Sommerhochs, die für stabiles, trockenes und heißes Wetter sorgen, und weniger Tiefs, die Regen bringen. „Diese Änderung der atmosphärischen Zirkulation trägt erheblich zur sommerlichen Dürre bei, das hat unsere Studie gezeigt. Das damit einhergehende wissenschaftliche Problem birgt eine sehr hohe Ungewissheit, was die Projektionen von Dürre in Europa angeht: Während die Mechanismen hinter den direkten Effekten der Erderwärmung verstanden sind, gibt es noch erhebliche Unsicherheit über die Ursachen der Zirkulationsänderung“, erläutert Dr. Dunkl. Mit ihrer Studie haben die Forscher genau an diesem Punkt angesetzt und quantifiziert, zu welchem Teil die direkten Effekte und die Zirkulation an Dürre-Trends in Europa verantwortlich sind und wie genau diese beiden Effekte den Wasserhaushalt in Europa verändern.
Beobachtungsbasierte Studien konnten bislang nur zeigen, dass Trockenheit und veränderte Wetterlagen gemeinsam auftreten, ohne den ursächlichen Beitrag der Zirkulation zu belegen, während Klimamodelle die beobachteten europäischen Zirkulationstrends nicht reproduzieren können. Die Arbeit der Leipziger Wissenschafter:innen schließt nun diese Lücke, indem sie die beobachteten Zirkulationsänderungen in ein Klimamodell eingebettet haben und so erstmals den kausalen Zusammenhang zwischen Zirkulationsänderung und Trockenheit-Trends quantifizieren konnten.
Neue Studien zum Zusammenhang zwischen Klimawandel und Waldbrandgefahr
Mit diesen neuen Erkenntnissen lasse sich das Dürrerisiko besser eingrenzen, sagt Dunkl. Dürreschäden belaufen sich in Europa durchschnittlich auf rund neun Milliarden Euro jährlich, im gesamten Mittelmeerraum noch deutlich mehr. Die Studie zeigt, dass dynamische und thermodynamische Prozesse zusammen betrachtet werden müssen, um vergangene Trends zu deuten und das künftige Risiko abzuschätzen. Die neue Leipziger Studie liefert eine Grundlage, um Klimaprojektionen zu evaluieren und ihre Unsicherheit abzuschätzen und um robuste Anpassungsstrategien für ein trockener werdendes Europa zu entwickeln.
Ein weiterer sehr wichtiger Aspekt von Trends in Hitzewellen und Dürre ist hingegen noch wenig erforscht: der Einfluss verschiedener Aspekte von Biodiversität auf Hitze und Trockenheit und deren mögliche Rolle als Puffer im Klimawandel. Diese Aspekte wollen die Leipziger Wissenschaftler:Innen in einem beantragten größeren Verbundprojekt beleuchten.
Gerade arbeiten die Meteorolog:innen der Universität Leipzig an drei Studien zum Zusammenhang zwischen Klimawandel und Waldbrandgefahr. Dabei fokussieren sie sich unter anderem auf die Brände in Spanien und Portugal im Sommer 2025.
Veröffentlichung in „Nature Geoscience“:
„European summer drying largely driven by atmospheric circulation changes since the 1980s“, Doi: 10.1038/s41561-026-02050-w
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Ein ähnliches Thema hatte auch die folgende Studie in Scientific Reports: Sie benennt zusätzlich auch die ozeanischen Zirkulationsmuster auf Basis einer detaillierten Auswertung auf Länder-Basis:
Studie entschlüsselt Europas Regenmuster: Luftdruck über Tausende Kilometer steuert Sommerniederschläge
Klimaforscher identifizieren großräumige Luftdruckunterschiede als Schlüsselfaktor für Niederschlagsvariationen in Europa
Warum sind manche Sommer in Mitteleuropa außergewöhnlich nass, während andere von Dürre geprägt werden? Eine jetzt in Scientific Reports (Nature Portfolio) veröffentlichte Studie liefert eine überraschend einfache Antwort: Entscheidend sind großräumige Luftdruckunterschiede zwischen weit voneinander entfernten Regionen Europas und des Nordatlantiks. Die Forscher konnten zeigen, dass diese sogenannten Luftdruckgradienten einen erheblichen Teil der natürlichen Niederschlagsschwankungen erklären.
Die Untersuchung von Gisela Müller-Plath, Horst-Joachim Lüdecke und Sebastian Lüning analysierte meteorologische Daten aus dem Zeitraum 1950 bis 2019. Dabei wurden Luftdruckdifferenzen zwischen verschiedenen Messstationen in Europa mit den Niederschlägen in zahlreichen europäischen Regionen verglichen. Das Ergebnis: Für nahezu jede Jahreszeit und Region lassen sich charakteristische Fernbeziehungen identifizieren, die eng mit der Niederschlagsentwicklung zusammenhängen.
Sommerregen wird von großräumigen Wetterlagen gesteuert
Besonders interessant sind die Ergebnisse für die Sommermonate. Während lokale Gewitter häufig als Ursache sommerlicher Niederschläge wahrgenommen werden, zeigt die Studie, dass deren Auftreten wesentlich von der großräumigen atmosphärischen Zirkulation beeinflusst wird.
Zu den wichtigsten Einflussfaktoren für die Sommerniederschläge gehören:
- Luftdruckunterschiede zwischen dem Nordatlantik und Osteuropa, die bestimmen, aus welcher Richtung feuchte Luftmassen nach Mitteleuropa gelangen.
- West-Ost-Druckgradienten, welche die Stärke und Lage der Westwindströmung beeinflussen.
- Nord-Süd-Druckgradienten, die steuern, ob kühle und feuchte Luft aus höheren Breiten oder warme und trockene Luft aus südlichen Regionen vorherrscht.
- Blockierende Hochdruckgebiete, welche die großräumigen Druckverteilungen verändern und über Wochen hinweg trockene oder nasse Wetterlagen festlegen können.
- Natürliche atmosphärische Zirkulationsmuster, darunter Variationen der Nordatlantischen Oszillation (NAO), die mit den identifizierten Druckgradienten eng verknüpft sind und den Feuchtetransport nach Europa beeinflussen. (PubMed)
Die Autoren zeigen, dass diese großräumigen Druckmuster vielfach aussagekräftiger für die Erklärung saisonaler Niederschläge sind als einzelne lokale Wetterereignisse.
Regionale Unterschiede statt einheitlicher Entwicklung
Ein weiteres Ergebnis der Untersuchung ist die starke räumliche Differenzierung. Europa reagiert keineswegs einheitlich auf Veränderungen der atmosphärischen Zirkulation. Während bestimmte Luftdruckkonstellationen in einer Region zu überdurchschnittlichen Niederschlägen führen, können sie in anderen Gebieten gleichzeitig Trockenheit begünstigen.
Dies erklärt, warum Europa häufig gleichzeitig mit Überschwemmungen in einigen Regionen und Dürre in anderen konfrontiert ist. Die großräumige Zirkulation verteilt die Feuchtigkeit unterschiedlich über den Kontinent.
Bedeutung für Wettervorhersagen und Klimaforschung
Nach Ansicht der Autoren könnten die neu identifizierten Zusammenhänge künftig dazu beitragen, saisonale Niederschlagsentwicklungen besser abzuschätzen. Da Luftdruckfelder mit hoher Genauigkeit beobachtet werden, eröffnen sich Möglichkeiten, natürliche Niederschlagsschwankungen besser zu verstehen und in Vorhersagemodelle einzubeziehen.
Die Studie unterstreicht außerdem die große Bedeutung natürlicher atmosphärischer Variabilität für Europas Niederschläge. Sie zeigt, dass sich ein erheblicher Teil der jahreszeitlichen Regenmengen durch Änderungen der großräumigen Luftdruckverteilung erklären lässt.
Veröffentlichung:
Müller-Plath, G., Lüdecke, H.-J. & Lüning, S. (2022): Long-distance air pressure differences correlate with European rain. Scientific Reports 12, 10191. DOI: 10.1038/s41598-022-14028-w.