Veränderungen in Winden und Stürmen im Kontext des Klimawandels sind deutlich schwerer zu erfassen und mit Klimamodellen zu berechnen als Temperaturveränderungen. Das liegt vor allem daran, dass Wind auf kleinen räumlichen und zeitlichen Skalen eine hohe Variabilität aufweist. Zudem wird Wind anders als Temperatur nicht direkt durch die veränderte Strahlungsbilanz beeinflusst, sondern entsteht indirekt durch Druckunterschiede, die von zahlreichen Einflüssen abhängen.

Trends

Einen umfassenden Überblick über den Stand der Forschung zu Wind im Klimawandel liefern Pinto et al. (2024) in ihrer Übersicht für das Buch „Klimawandel in Deutschland“. Sie fassen darin verschiedene Studien zusammen und kommen zu dem Schluss, dass bisherige Trends der Winde in Deutschland nicht eindeutig sind. Für die Zukunft deutet sich an, dass Zyklonen über Westeuropa insgesamt seltener, besonders starke Zyklone aber häufiger auftreten könnten.

Krieger et al. (2025) (C10 ECCES II) bestätigen diesen Trend für die Deutsche Bucht. Sie beschreiben, dass auch hier die Sturmaktivität insgesamt abnimmt, besonders extreme Stürme in Zukunft jedoch häufiger oder intensiver auftreten könnten.

Mechanismen, die sich auf Stürme im Klimawandel auswirken

Stürme über Europa, bei deren Entwicklung durch Wolkenbildung viel Energie freigesetzt wird, bringen mehr Niederschlag und lokal stärkere Windböen. Das Teilprojekt  “Intensity and structural changes of extreme mid-latitude cyclones in a warming climate” (A6 CyclEx) verglich 20 Stürme mit identischer dynamischer Struktur im heutigen und in einem um 3°C wärmeren Klima. Der Vergleich zeigt insgesamt keine systematische Änderung der Intensität, jedoch nimmt der Beitrag der durch Wolkenbildung freigesetzten Energie im Einklang mit stärkeren Niederschlägen zu. Während sich die Windböen bei einigen Stürmen verstärken, schwächen sie sich bei anderen ab. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Veränderungen stark fallabhängig sind und sich Windänderungen daher nur eingeschränkt allgemein beschreiben lassen.

Extratropische Zyklone zeigen häufig ein Clustering-Verhalten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass innerhalb kurzer Zeit mehrere Zyklone über einen bestimmten Ort hinwegziehen. Als Ergebnis der Forschung von ScaHa (B3.3) lassen sich die Inter-Exceedance-Zeiten zwischen extratropischen Zyklonen durch einen fraktionalen Poisson-Prozess mit saisonaler Variation beschreiben, der sowohl das zeitliche Clustering als auch die Saisonalität berücksichtigt und klassische Modelle wie den Poisson-Prozess erheblich verbessert. In einer ähnlichen Analyse stellte das Teilprojekt fest, dass die Intervalle zwischen den Hitzetagen gut durch eine null-inflierte diskrete Weibull-Verteilung mit saisonalen Schwankungen und einem abnehmenden Trend beschrieben werden können, was auf längere und häufigere Hitzewellen in Europa hindeutet.

Die Gefahren durch schwere konvektive Stürme (SCS) stellen in einer sich erwärmenden Welt eine zunehmende Bedrohung für Gesellschaft und Sachwerte dar. Unter Verwendung eines statistischen Rahmens und von Klimamodellen entwickelte CHECC-II (C11) Zukunftsprognosen für Blitze, Hagel > 2 cm, Hagel > 5 cm und Tornados > (E/I)F1 für verschiedene Erwärmungsszenarien (+1,5 °C, +2,0 °C, +3,0 °C) gemäß dem SSP58.5-Szenario. Darüber hinaus wurden die Modelle genutzt, um eine Ereignismenge zu erstellen, die 7.500 Jahre stochastisch generierter Hagel- und Tornado-Spuren in ganz Deutschland umfasst, wodurch das Projekt in der Lage war, das mit extremen konvektiven Ereignissen verbundene Risiko über die historischen Beobachtungen hinaus abzuschätzen.

Auswirkungen

In FORTEC (C09) wurden statistische Modelle entwickelt, mit denen sich Sturmschadenrisiken für Gebäudeschäden und Baumstürze an Gleisen vorhersagen und bewerten lassen. Neben der täglichen maximalen Windgeschwindigkeit beeinflusst die Sturmdauer und der Böenfaktor das Risiko für beide Schadenstypen, das Baumsturzrisiko steigt außerdem mit dem Niederschlag und der Bodenfeuchte. In einem abschließenden Schritt werden die Modelle genutzt, um anhand von Klimamodelldaten zukünftige Schadensrisiken abzuschätzen.

Im Rahmen des Projekts ECCES II (C10) werden hydrodynamische Gezeiten-Sturmflut-Modelle und Sensitivitätsexperimente eingesetzt, um die Auswirkungen des regionalen Meeresspiegelanstiegs (SLR) auf Sturmfluten in der Deutschen Bucht unter besonderer Berücksichtigung nichtlinearer Prozesse zu bewerten und die Auswirkungen verschiedener Szenarien zum Ausbau von Offshore-Windparks auf Wind, Wellen und Sturmfluten zu quantifizieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wechselwirkung zwischen Gezeiten und Sturmflut maßgeblich zu den Unsicherheiten bei Wasserstandssimulationen beiträgt. Nichtlineare Effekte des globalen Meeresspiegelanstiegs sind systematisch, aber gering (einige Zentimeter pro 1 m Meeresspiegelanstieg), was die lineare Überlagerung für viele praktische Anwendungen stützt, während gleichzeitig deutlich wird, dass nichtlineare Wechselwirkungen prozessbasierte Anpassungen erfordern, die für präzise Schätzungen von Extremereignissen relevant sind. Offshore-Windparks verringern die Windkraft, was zu geringeren Sturmflut- und Wellenhöhen führt; dieser Effekt ist in seiner Größenordnung mit den durch den Klimawandel bedingten Veränderungen vergleichbar (ohne Berücksichtigung des Meeresspiegelanstiegs).

Melden Sie sich bei konkreten Fragen gerne mithilfe der hinterlegten Kontaktinformationen bei den Forschungsgruppen und bei allgemeinen Fragen über die Mailadresse info@climxtreme.de.