Globale Erwärmung führt zu höheren Sturmfluten in der Deutschen Bucht

Eine neue Studie von Andreas Lang und Uwe Mikolajewicz, Abteilung „Ozean im Erdsystem“ am Max-Planck-Institut für Meteorologie (MPI-M), in Climate Dynamics zeigt, dass die Intensität von extremen Sturmfluten an der deutschen Nordseeküste bei weiter ansteigenden Treibhausgasemissionen zunehmen könnte. Mithilfe numerischer Ensemble-Simulationen eines speziellen regional gekoppelten Klimamodells haben die Autoren diese Extremereignisse untersucht.

Abb. 1: Simulierte Veränderung der Sturmfluthöhe einer statistisch alle 50 Jahre erwarteten Sturmflut relativ zum jeweiligen mittleren Meeresspiegel.

Abb. 1: Simulierte Veränderung der Sturmfluthöhe einer statistisch alle 50 Jahre erwarteten Sturmflut relativ zum jeweiligen mittleren Meeresspiegel. (Abb. aus Veröffentlichung; http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)

An der deutschen Nordseeküste sind extreme Sturmfluten das Wetterphänomen mit dem höchsten Schadenspotential. Nicht zuletzt deswegen stellt sich für den Küstenschutz die Frage, wie sich die zu erwartende Höhe der extremen Sturmfluten als Folge des anthropogenen Klimawandels verändern wird. Klar ist, dass der zu erwartende Anstieg des mittleren Meeresspiegels (hauptsächlich durch die erwärmungsbedingte Ausdehnung des Meerwassers und das Schmelzen von Gletschern und Eisschilden) direkt zu höher auflaufenden Sturmfluten führen wird. Unklar ist jedoch, ob zusätzlich eine relative Änderung der Sturmfluthöhen zu erwarten ist (wie zum Beispiel durch eine Verschiebung der Sturmverhältnisse). Aus Sicht des Küstenschutzes ist dies vor allem für besonders starke Sturmfluten interessant, die statistisch gesehen nur einmal pro Jahrzehnt oder noch seltener auftreten, da diese das höchste Schadenspotential haben. Durch die Seltenheit und hohe zeitliche Variabilität solcher Extremereignisse konnten einerseits bisherige Studien keine statistisch signifikante Aussage zu deren Änderungssignal treffen, da der Rechenaufwand für Klimasimulationen mit hinreichend vielen Simulationsjahren mithilfe hochauflösender Regionalmodelle zu aufwändig war. Andererseits können verfügbare globale Klimasimulationen mit vielen Läufen minimal unterschiedlicher Anfangsbedingungen („Ensembles“) den zeitlichen und räumlichen Verlauf der Sturmfluten nicht adäquat auflösen.

Nun haben Andreas Lang und Uwe Mikolajewicz Das Änderungssignal mithilfe numerischer Ensemble-Simulationen eines speziellen regional gekoppelten Klimamodells (REMO/MPIOM) untersucht. Das Besondere ist: Das Modell besteht aus einem regionalen Atmosphärenmodell mit höherer Auflösung als das globale Klimamodell (wichtig für Simulation extremer Wasserstände durch Sturmfluten) und einem globalem Ozeanmodell (wichtig für eine konsistente Simulation des globalen Klimas) mit einer regionalen Gitterverfeinerung (wichtig für die Simulation der Sturmfluten). Dieser Ansatz erlaubt es den Autoren, einerseits die komplexe Physik der Sturmfluten in der Nordsee adäquat zu simulieren und andererseits eine große Menge an Simulationsjahren zu generieren, sodass auch für besonders extreme Sturmfluten das Klimasignal von interner Variabilität getrennt werden kann.

Sie fanden heraus, dass die Winter-Sturmfluten in diesem Modell in einem deutlich wärmeren Klima noch stärker werden; die vergleichsweise moderaten Sommer-Sturmfluten hingegen werden eher abnehmen. Dies ist vor allem einer saisonal entgegengesetzten zukünftigen Veränderung der Sturmverhältnisse entlang des nordatlantischen Sturmgürtels zuzuschreiben. Das Änderungssignal der stärkeren Winter-Sturmfluten liegt dabei in der Größenordnung von bis zu 50% des Signals des bis zum Ende des Jahrhunderts erwarteten Meeresspiegelanstiegs, wobei die stärkste Zunahme an der schleswig-holsteinischen Westküste auftritt. Das bedeutet, dass die Nichtberücksichtigung der relativen Änderung der Sturmfluthöhe, wie oft im Küstenschutz angenommen, eine erhebliche Unterschätzung der zukünftig möglichen absoluten Sturmfluthöhen darstellen könnte. Demnach könnte eine Sturmflut in der Deutschen Bucht, die statistisch gesehen bisher alle 50-Jahre auftrat, somit zum Ende des 21. Jahrhunderts alle 2-5 Jahre auftreten, falls die die anthropogenen CO2 -Emissionen nicht stark reduziert werden.
 

Originalveröffentlichung:

Lang, A. & Mikolajewicz, U. (2020) Rising extreme sea levels in the German Bight under enhanced CO2 levels: a regionalized large ensemble approach for the North Sea. Climate Dynamics, online available. doi:10.1007/s00382-020-05357-5
 

Kontakt:

Dr. Andreas Lang
E-Mail: andreas.lang@we dont want spammpimet.mpg.de
 

Uwe Mikolajewicz
Max-Planck-Institut für Meteorologie
Tel.: 040 41173 243
E-Mail: uwe.mikolajewicz@we dont want spammpimet.mpg.de