Klimawandel in Deutschland

Die Fakten

TEMPERATUREN

Durchschnittstemperaturen

Ein Hauptmerkmal des Klimawandels sind Veränderungen der Jahresdurchschnittstemperatur. Die instrumentell gemessenen Temperaturen Deutschlands liegen für die letzten 135 Jahre vor und können von der Webseite des Deutsche Wetterdienstes (DWD) heruntergeladen und visualisiert werden. Die darüber hinausreichende Temperaturgeschichte Deutschlands wurde in Fallstudien für die vergangenen 10.000 Jahre anhand von Höhlentropfsteinen, Torfkernen und historischen Wetteraufzeichnungen rekonstruiert.

 

Letzte 30 Jahre

Die Jahresdurchschnittstemperaturen haben sich in Deutschland während der vergangenen 30 Jahre um gut ein halbes Grad erhöht (Abb. 1). Allerdings schwanken die Temperaturen von Jahr zu Jahr um bis zu 3 Grad.

 

Jahres-Temperatur Deutschland

Abbildung 1: Entwicklung der Jahresdurchschnittstemperaturen in Deutschland während der vergangenen 30 Jahre (schwarze Linie, 1988-2017). Die grüne Linie zeigt den linearen Trend an. Daten: DWD.

 

Interessanterweise läuft die Erwärmung nicht in allen Jahreszeiten und Monaten gleichmäßig ab. Für den Monat Januar lässt sich für die vergangenen 30 Jahre sogar eine bundesweite Abkühlung von einem halben Grad feststellen (Abb. 2). Die Januartemperaturen zeigen eine enorme Variabilität mit Unterschieden von bis zu 8°C.

Januar-Temperaturen Deutschland

Abbildung 2: Entwicklung der Januartemperaturen in Deutschland während der vergangenen 30 Jahre (schwarze Linie, 1989-2018). Die grüne Linie zeigt den linearen Trend an. Daten: DWD.

 

 

Zu beachten ist, dass Trendaussagen zur Temperaturentwicklung stark vom gewählten Betrachtungsintervall abhängig sind. Oftmals kann die Hinzunahme oder das Ausklammern eines einzigen Jahres den Trend umkehren bzw. stark abschwächen.

Bart Vreeken hat die Tagesdurchschnittstemperaturen ausgewählter deutscher und europäischer Orte farblich für die vergangenen Jahrzehnte visualisiert (Mausklick auf Namen in Karte). Zu den dargestellten Orten gehören Schleswig, Helgoland, Greifswald, Hamburg, Hannover, Potsdam, Lindenberg, Görlitz, Erfurt, Frankfurt am Main, Hof, Augsburg, Oberstdorf. Auf den Graphiken lässt sich die starke Variabilität der Entwicklung gut nachvollziehen.

 

 

Letzte 150 Jahre

Die durchschnittliche Jahresmitteltemperatur in Deutschland hat sich in den letzten 135 Jahren um etwa anderthalb Grad erhöht (Abb. 3). In den späten 1980er Jahren ereignete sich dabei ein bedeutender Sprung auf ein höheres Temperaturniveau.

 

Deutschland-letzte-135-Jahre

Abbildung 3: Entwicklung der Jahresdurchschnittstemperatur in Deutschland während der letzten 135 Jahre. Graphik: DWD.

 

Der Temperatursprung der späten 1980er Jahre ist auch in den Meeresoberflächentemperaturen der Nordsee und Ostee stark ausgeprägt, wobei sich das Niveau um 1°C erhöhte (Abb. 4).

Ostsee-Nordsee-Temperaturen

Abbildung 4: Entwicklung der Meeresoberflächentemperatur in der Nordsee und Ostee (ganzes Gebiet). Graphik: European Environment Agency.

 

 

Die Ursache für den starken Erwärmungsschub in den späten 1980er Jahren ist noch nicht vollständig verstanden. Eine wichtig Rolle kommt wohl dem Ozeanzyklus der Nordatlantischen Oszillation (NAO) zu, die zu dieser Zeit maximal positive Werte einnahm, welche danach in ihrem Ausmaß nicht mehr erreicht wurden (Abb. 5). Die NAO wird von der Sonnenaktivität mitbeeinflusst und ist ein wichtiger Steuerungsfaktor von Niederschlägen und Temperaturen in Teilen Europas.

 

NAO

Abbildung 5: Verlauf der Nordatlantischen Oszillation (NAO) während der vergangenen 140 Jahre. NAO Winter Index. Graphik: Wikipedia. By Delorme [CC BY-SA 4.0], from Wikimedia Commons.

 

 

Letzte 2000 Jahre

Die aktuelle Wärmephase ist nicht die einzige Erwärmungsperiode in der nacheiszeitlichen Klimageschichte. Bereits im Mittelalter vor 1000 Jahren ereignete sich eine Warmphase, die besonders gut aus dem nordatlantischen Raum bekannt ist, aber auch in vielen Regionen der restlichen Welt ausgeprägt war, z.B. in Afrika. So wurde die Mittelalterliche Wärmeperiode (MWP) bzw. Mittelalterliche Klimaanomalie (MCA) auch aus Rheinland-Pfalz (RP) beschrieben. Eine Forschergruppe um Robert Moschen rekonstruierte die Temperaturgeschichte anhand von Kohlenstoffisotopen in einem Torfkern aus dem Dürren Maar. Dabei fanden sie eine Erwärmung von mehr als 5°C im Übergang der Kälteperiode der Völkerwanderungszeit (500-700 n. Chr.) zur MWP (Abb. 6). In diesem Zusammenhang traten offenbar starke Erwärmungsschübe auf, bei denen die Temperaturen auf natürliche Weise innerhalb weniger Jahrzehnte um mehrere Grad nach oben schnellten. Insofern scheint weder das heutige Temperaturniveau, noch die heutige Erwärmungsrate in Deutschland im historischen Kontext beispiellos zu sein.

 

Duerres_Maar

Abbildung 6: Temperaturentwicklung des Dürren Maar (Eifel) während der letzten 2000 Jahre basierend auf einer Temperaturrekonstruktion anhand von Zellulose-Kohlenstoffisotopen eines Torfkerns. Nullpunkt der Temperatur-Anomalieskala liegt etwas über dem Temperaturdurschnitt der letzten 2000 Jahre (Kleine Eiszeit fehlt). Linke Kurve: Ungeglättete Daten. Rechte Kurve: Gleitender Mittelwert über 60 Jahre. Daten digitalisiert von Moschen et al. 2011.

 

Eine warme MWP lässt sich auch aus historischen Eisberichten des Bodensees ableiten. Zwischen dem 9. und 12. Jahrhundert gab es jeweils lediglich ein oder zwei Jahre während der der Bodensee vollständig zufror (siehe Tabelle 1 in Brunner 2004: Die Seegfrörnen des Bodensees. Schriften des Vereins für Geschichte des Bodensees u. seiner Umgebung). In der nachfolgenden Kleinen Eiszeit ereigneten sich diese „Seegfrörnen“ sehr viel häufiger. Zum Höhepunkt im 15. und 16. Jahrhundert fror der Bodensee jeweils gleich sieben Mal pro Jahrhundert zu. Im 20. Und 21. Jahrhundert gab es ähnlich wie während der MWP nur eine einzige Seegfrörne, nämlich 1963.  

 

Letzte 10.000 Jahre

Erweitert man den Referenzzeitraum auf die letzten 10.000 Jahre, so wird klar, dass es eine ganze Reihe von Warm- und Kältephasen in vorindustrieller Zeit gegeben hat. In der Wissenschaft wird hier von klimatischen Millenniumszyklen gesprochen, da sich die Änderungen im Takt von 1000-2000 Jahren ereigneten. Die Zyklen sind aus allen Erdteilen beschrieben worden und könnten zumindest einen Teil ihres Antrieb aus der schwankenden Sonnenaktivität beziehen. Andere Forscher nehmen einen klimasysteminternen Puls an.

Eine derartige Millenniumszyklik wurde auch in der sauerländischen Bunkerhöhle von einer Gruppe um Jens Fohlmeister nachgewiesen. Rhythmische Änderungen in den Sauerstoffisotopen in Tropfsteinen zeigen über die vergangenen 11.000 Jahre einen fortlaufenden natürlichen Klimawandel, bei dem das System zwischen warm/feucht und kalt/trocken schwankte (Abb. 7). Der Wechsel zwischen der Kältephase der Völkerwanderungszeit, MWP und Moderner Wärmeperiode ist in der Höhlenrekonstruktion gut erkennbar. 

Sauerland

Abbildung 7: Natürliche Klimaschwankungen im Sauerland während der vergangenen 11.000 Jahre, rekonstruiert auf Basis von Sauerstoffisotopenschwankungen (δ18O) von Tropfsteinen der Bunkerhöhle. Einheit in Promille der Sauerstoffisotope. CWP=Moderne Wärmeperiode (Current Warm Period), MWP=Mittelalterliche Wärmeperiode, DACP=Kälteperiode der Völkerwanderungszeit (Dark Ages Cold Period), RWP=Römische Wärmeperiode. Alterskala zeigt Jahre vor 1950 (Years BP, before ‚present‘=1950). Daten von Fohlmeister et al. 2012, heruntergeladen von https://www.ncdc.noaa.gov/paleo/study/20589

 

Eine besonders warme Phase stellte das sogenannte Holozäne Thermische Maximum (HTM) dar, das sich in der Zeit 8000-5500 Jahre vor heute ereignete. Kühl & Moschen 2012 rekonstruierten die Temperaturen dieser Klimaepisode für das Dürre Maar anhand von Pollen. Es zeigte sich, dass die Temperaturen in der Eifel damals um mehr als ein Grad über dem heutigen Wärmeniveau lagen (1990-2017, Abb. 1), bzw. fast zwei Grad, wenn man das kühlere Referenzintervall 1961-1990 zum Maßstab nimmt. Die Juli-Temperaturen der Eifel lagen während des HTM bei 18,0-18,5°C, wohingegen an der nächstgelegenen Wetterstation Manderscheid im DWD-Referenzintervall 1961-1990 ein Juli-Durchschnittswert von 16,3°C gemessen wurde (Kühl & Moschen 2012).

Temperaturen ähnlich dem heutigen Niveau wurden auch in einer Tropfsteinstudie aus der Hölloch Höhle in den Bayerischen Alpen für HTM und Mittelalterliche Wärmeperiode (MWP) nachgewiesen (Wurth et al. 2004).

Der Antrieb der bedeutenden vorindustriellen Temperaturschwankungen in Deutschland und anderen Teilen der Erde wird in der Wissenschaft noch diskutiert. Vieles deutet auf eine Beteiligung der Sonne sowie Ozeanzyklen hin. Hierfür spricht auch eine Studie des Geoforschungszentrums Potsdam (GFZ) zum Meerfelder Maar in der Eifel. Bei ihrer Analyse stießen die Forscher auf eine abrupte Klimaverschlechterung die vor knapp 2800 Jahren begann und fast 200 Jahre andauerte. Die Wissenschaftlergruppe um Celia Martin-Puertas konnte in ihrer Arbeit zeigen, dass die Abkühlungsphase zeitgleich zu einer solaren Schwächephase verlief.

 

Sonnenscheindauer

Wolken haben einen großen Einfluss auf den Strahlungshaushalt der Erde und somit auch die Lufttemperatur. Sobald sich im Sommer tagsüber eine Wolkendecke bildet und die Sonnenstrahlung abschirmt, wird es schnell spürbar kälter. Der Bewölkungsgrad wird in der Meteorologie über die Sonnenscheindauer erfasst. Je größer die Bewölkung, desto kürzer die Sonnenscheindauer. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) stellt auf seiner Webseite die Sonnenscheindaten Deutschlands seit 1950 dar. Während der letzten 65 Jahre zeigt die Sonnenscheindauer einen Wellenförmigen Verlauf mit kürzerem Sonnenschein von den späten 1970er bis in die späten 1980er Jahre (Abb. 8). In den Jahrzehnten davor und danach schien die Sonne länger. Die längste Sonnenscheindauer wurde im 21. Jahrhundert erreicht, als die Sonne im Jahr durchschnlttlich 200 Stunden länger schien als in den 1980er Jahren.

Der Antrieb in der Veränderung der Sonnenscheindauer und damit Bewölkung ist unklar. Es fällt jedoch auf, dass sich die Zunahme der Bewölkung in den späten 1970er und 1980er Jahren während einer stark negativen Phase des Ozeanzyklus der Atlantischen Multidekaden Oszillation (AMO) sowie des außergewöhnlich schwachen Sonnenfleckenzyklus 20 ereignete.

 

Sonnenscheindauer

Abbildung 8: Entwicklung der jährlichen Sonnenscheindauer in Deutschland (in Stunden) während der letzten 65 Jahre. Schwarze Linie= Detaillierte Jahreswerte, rote Linie=gleitendes 7-Jahres-Mittel. Daten: DWD.  

 

Während der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts war das Messnetz für die Sonnenscheindauer leider noch nicht dicht genug, um flächendeckende Deutschland-Werte zu berechnen. Aus diesem Grund ist man für diese Zeit auf den Vergleich von Einzelstationen angewiesen. Eine bis 1900 zurückreichende Messreihe der Sonnenscheindauer wird von HISTALP für die Wetterstation auf der Zugspitze angeboten. Ein Langzeittrend ist gut erkennbar. Im Laufe der vergangenen 115 Jahre hat sich die jährliche Sonnenscheindauer auf der Zugspitze um knapp 400 Stunden verlängert (Abb. 9).

Zugspitze

Abbildung 9: Entwicklung der jährlichen Sonnenscheindauer an der Station Zugspitze während der letzten . Schwarze Linie= Detaillierte Jahreswerte, rote Linie=gleitendes 7-Jahres-Mittel. Daten: HISTALP. Graphik: HISTALP.  

 

Die Sonnenscheindauer von Hessen wird vom dortigen Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie als landesweite Mittelwerte sowie für Einzelstationen in einfach zu generierenden Online-Plots benutzerfreundlich zur Verfügung gestellt.

Es erscheint plausibel, dass die langfristige Zunahme der Sonnenscheindauer (bzw. der Rückgang der Bewölkung) einen Beitrag zur beobachteten Klimaerwärmung in Deutschland während der letzten 100 Jahre gespielt haben muss. Noch unklar ist, was letztendlich zur Verringerung der Bewölkung geführt haben könnte. Eine Rekonstruktion der Sonnenscheindauer über paläoklimatologische Methoden ist leider kaum möglich, so dass die Diskussion auf den instrumentellen Messzeitraum beschränkt ist.