Klimawandel und Wasser – Wärmere Ozeane, Überschwemmungen und Dürren

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Article Veröffentlicht 19.11.2018 Zuletzt geändert 14.02.2019
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Der Klimawandel verschärft die Belastung der Gewässer. Von Überschwemmungen und Dürren über die Versauerung der Ozeane bis hin zum Anstieg des Meeresspiegels werden sich die Auswirkungen des Klimawandels auf das Wasser in den kommenden Jahren noch verstärken. Diese Veränderungen führen zu Maßnahmen in ganz Europa. Städte und Regionen passen sich bereits an, indem sie nachhaltigere, naturnahe Lösungen einsetzen, um die Auswirkungen von Überschwemmungen zu verringern, und indem sie Wasser auf intelligentere, nachhaltigere Weise nutzen, damit wir mit Dürreperioden leben können.

 Image © Radila Radilova, WaterPIX / EEA

Europa ist vom Klimawandel betroffen und die Auswirkungen sind nicht nur an Land spürbar. Auch die Gewässer Europas – Seen, Flüsse sowie die Ozeane und Meere um den Kontinent – sind betroffen. Da die Erdoberfläche von mehr Wasser als Land bedeckt ist, überrascht es nicht, dass die Erwärmung der Ozeane seit den 1950er Jahren rund 93 % der Erwärmung des Planeten ausmacht. Diese Erwärmung erfolgt durch den zunehmenden Ausstoß von Treibhausgasen, vor allem Kohlendioxid, die wiederum immer mehr Sonnenenergie in der Atmosphäre einschliessen. Der größte Teil dieser eingeschlossenen Wärme wird schließlich in den Ozeanen gespeichert, was die Wassertemperatur und den Wasserkreislauf beeinflusst. Die steigenden Temperaturen schmelzen zudem die polaren Eiskappen. Da die Gesamtfläche der globalen Eis- und Schneedecke schrumpft, reflektiert sie weniger Sonnenenergie zurück ins All, was den Planeten noch weiter erwärmt. Dies wiederum führt dazu, dass mehr Süßwasser in die Ozeane gelangt, welches die Meeresströmungen weiter verändert.

Die Meeresoberflächentemperatur vor Europas Küsten steigt schneller als in den Weltmeeren. Wassertemperaturen haben einen grossen Einfluss auf das Meeresleben, und Temperaturerhöhungen führen bereits jetzt zu großen Veränderungen unter Wasser, einschließlich signifikanter Verschiebungen in der Verbreitung mariner Arten, so der EUA-Bericht Climate change, impacts and vulnerability in Europe 2016 (Klimawandel, Auswirkungen und Gefährdung in Europa 2016). So wandern Kabeljau, Makrelen und Heringe in der Nordsee von ihren angestammten Gebieten nach Norden in kühlere Gewässer und folgen somit ihrer Nahrungsquelle – den Copepoden. Diese Veränderungen, einschließlich der Abwanderung von kommerziell genutzten Fischbeständen, können sich eindeutig auf die von der Fischerei abhängigen Wirtschaftssektoren und Gemeinschaften auswirken. Steigende Wassertemperaturen können auch das Risiko von wasserinduzierten Krankheiten, wie z. B. Vibrio-Infektionen im Ostseeraum, erhöhen.

Vom Salzgehalt zur Versauerung – weitere Veränderungen sind auf dem Weg

Der Klimawandel wirkt sich auch auf andere Aspekte des Meerwassers aus. Jüngste Berichte über eine dramatische, weit verbreitete Korallenriffbleiche, die hauptsächlich auf wärmere Temperaturen im Pazifik und im Indischen Ozean zurückzuführen ist, haben die Aufmerksamkeit auf die Auswirkungen der „Hitzewellen im Ozean“ auf die einheimischen Meeresökosysteme gelenkt. Schon eine kleine Veränderung eines wichtigen Aspekts wie Wassertemperatur, Salzgehalt oder Sauerstoffgehalt kann negative Auswirkungen auf diese empfindlichen Ökosysteme haben.

Beispielsweise ist das Meeresleben in der Ostsee – einem fast geschlossenen Meer – eng mit dem lokalen Salzgehalt und Sauerstoffgehalt verbunden. Im Kattegat leben mehr als 1000 Meeresarten bei relativ hohem Salz- und Sauerstoffgehalt; aber im nördlichen Teil des Bottnischen Meerbusens und im Finnischen Meerbusen, wo Süßwasserarten die Oberhand gewinnen, sind es nur noch 50 Arten. Viele Klimaprognosen deuten darauf hin, dass höhere Niederschläge im Ostseeraum zu einem Rückgang des Salzgehalts des Meerwassers in Teilen der Ostsee führen und sich somit auf die Lebensräume verschiedener Arten auswirken könnten.

Der Anstieg der Wassertemperaturen in der Ostsee infolge des Klimawandels trägt auch zu einer verstärkten Ausdehnung der sauerstoffarmen, für das Meeresleben unbewohnbaren, „toten Zonen“ bei. Im Mittelmeer wird ein Anstieg der Temperatur und des Salzgehalts erwartet, der durch höhere Verdunstung und geringere Niederschläge verursacht wird.

Die Ozeane – die größte Kohlenstoffsenke unseres Planeten – haben seit der industriellen Revolution schätzungsweise rund 40 % des gesamten vom Menschen freigesetzten Kohlendioxids aufgenommen. Eine Studie, die in Nature veröffentlicht wurde, fand heraus, dass Veränderungen der Ozeanzirkulationsmuster die Aufnahme von Kohlendioxid in den Ozeanen beeinflussen. Jede Verringerung der Fähigkeit der Ozeane, Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufzunehmen, dürfte die Gesamtkonzentration in der Atmosphäre erhöhen und somit den Klimawandel weiter begünstigen.

Auch die Versauerung, bei der die Ozeane mehr Kohlendioxid aufnehmen und Kohlensäure produzieren, stellt eine wachsende Bedrohung dar. Muscheln, Korallen und Austern, die Schalen aus Kalziumkarbonat bilden, haben Schwierigkeiten beim Bau ihrer Schalen oder Skelettmaterialien, da der pH-Wert des Meerwassers sinkt, wodurch sie zerbrechlicher und anfälliger werden. Die Versauerung kann ferner die Photosynthese der Wasserpflanzen beeinflussen.

Europa ist nicht immun. Die Gewässer, die Europa umgeben, dürften in den nächsten Jahren weiter versauern. Die beobachteten pH-Wert-Verringerungen sind in den Ozeanen weltweit und in den europäischen Meeren nahezu identisch. Die pH-Wert-Senkungen in den nördlichsten europäischen Meeren, dem Europäischen Nordmeer und der Grönlandsee, liegen sogar über dem globalen Durchschnitt.

Werden Hollywood-Drehbücher nun zur Realität?

Ungewöhnliches und extremes Wetter ist oft eine Sensation und ein Kassenschlager. Die Kombination von Wasser und Klimawandel bietet also den perfekten Mix für Filmemacher. Der Science-Fiction-Film The Day After Tomorrowaus dem Jahr 2004, der Nordeuropa und Nordamerika durch die erhebliche Störung des Golfstroms im Atlantik in eine neue Eiszeit führte, verdeutlichte dem Kinopublikum die Gefahren des Klimawandels. Neue Forschungen deuten darauf hin, dass solche katastrophalen Extreme zwar unwahrscheinlich sind, der Klimawandel jedoch den Golfstrom und andere Strömungen beeinflusst. Diese sind Teil eines komplexen Zirkulationssystems im Atlantik, das früher als atlantische meridionale Umwälzbewegung (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC) bezeichnet wurde. Andere neue Studien haben ergeben, dass die atlantische Zirkulation so schwach ist wie seit mindestens 1600 Jahren nicht mehr und vermuten eine Abschwächung oder Verlangsamung der Strömung.

Die atlantische Zirkulation funktioniert wie ein Förderband, das warmes Wasser vom Golf von Mexiko und der Küste Floridas in den Nordatlantik und nach Europa transportiert. Im Norden wird der warme Wasserstrom gekühlt, wird dichter und sinkt in die Tiefe, wodurch kühleres Wasser nach Süden zurückfließt. Der Strom wirkt wie ein Temperaturregler und bringt Wärme nach Westeuropa.

Den Studien zufolge hat die beobachtete Abschwächung der atlantischen Zirkulation zu einer Abkühlung der Meeresoberflächentemperaturen in Teilen des Nordatlantiks geführt. Dies ist wahrscheinlich auf das vermehrte Abschmelzen von Süßwassereis in der Arktis und Grönland und die Auswirkungen des Schmelzwassers auf Teile des sogenannten subpolaren Nordatlantik-Wirbels – ein wichtiger Bestandteil der atlantischen Zirkulation – zurückzuführen. Die Meeresströmungen werden durch die Art und Weise beeinflusst, wie Wasserströme durch verschiedene Tiefen fließen, wo sie absinken, wie schnell und wie tief sie sinken, wann und wo sie wieder in die oberen Schichten gelangen, und so weiter.

Überschwemmungen, Dürren und andere extreme Witterungsverhältnisse nehmen zu

Im Mittelpunkt des Interesses steht die scheinbare Zunahme extremer Witterungsbedingungen in ganz Europa. Vom „Polartief“ oder „Monster aus dem Osten“ des Winters 2017-2018, der ungewöhnlich kalte arktische Winde in weite Teile Europas brachte, bis hin zur Hitzewelle „Luzifer“ im Sommer 2017; die Europäer müssen mit außergewöhnlicheren Temperaturextremen rechnen.

Ein zentrales Element des Klimawandels sind die Auswirkungen auf den Wasserkreislauf der Erde, der kontinuierlich Wasser aus unseren Ozeanen in die Atmosphäre, ans Land, in Flüsse und Seen und dann zurück in unsere Meere und Ozeane transportiert. Der Klimawandel erhöht den Wasserdampfgehalt in der Atmosphäre und macht die Wasserverfügbarkeit weniger berechenbar. Dies kann in einigen Gebieten zu stärkeren Regenfällen führen, wohingegen in anderen Regionen, insbesondere in den Sommermonaten, stärkere Dürreperioden auftreten können.

Viele Regionen in Europa sind bereits mit extremeren Überschwemmungen und Dürreperioden konfrontiert, so der EUA-Bericht Climate change, impacts and vulnerability in Europe. Gletscher schmelzen; Schnee- und Eisdecken schrumpfen. Die Niederschlagsmuster verändern sich – in den niederschlagsreicheren Regionen Europas nehmen die Niederschläge generell zu, die niederschlagsärmeren Regionen werden hingegen trockener. Gleichzeitig steigt die Häufigkeit und Intensität klimabedingter Extreme wie Hitzewellen, Starkregen und Dürreperioden.

In Süd- und Südosteuropa, dem voraussichtlichen Brennpunkt des Klimawandels, sind bereits extremere Hitzewellen zu beobachten. Zusätzlich zu den Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit führt extreme Hitze zu höheren Verdunstungsraten, wodurch die Wasserressourcen in Gebieten, in denen bereits Wasserknappheit herrscht, oft noch weiter reduziert werden. Im Sommer 2017 suchte die „Hitzewelle Luzifer“ mit Temperaturen in Rekordhöhe von über 40 °C die südlichen Regionen Europas von der Iberischen Halbinsel bis zum Balkan und der Türkei heim. Die starke Hitze führte zu zahlreichen Opfern und einer Dürre, die die Ernten zerstörte und zu vielen Waldbränden führte. Mehrere tödliche Waldbrände trafen Portugal infolge einer vorangegangenen Hitzewelle, die zusammen mit den anhaltenden Dürrebedingungen die Wälder anfälliger für Brände machte.

Der Klimawandel hat auch die durchschnittliche Wassertemperatur von Flüssen und Seen erhöht und die Eisbedeckungszeiten verkürzt. Diese Veränderungen haben zusammen mit der Zunahme der in den Flüssen geführten Wassermenge im Winter und den geringeren Wassermengen im Sommer bedeutende Auswirkungen auf die Wasserqualität und die Süßwasserökosysteme. Einige der durch den Klimawandel ausgelösten Veränderungen verschärfen andere Belastungen der Wasserlebensräume, einschließlich der Verunreinigung. So führt beispielsweise eine geringere Wassermenge in den Flüssen aufgrund geringerer Niederschläge zu einer höheren Schadstoffkonzentration, da weniger Wasser zur Verdünnung der Verunreinigung zur Verfügung steht.

Planung und Anpassung

Die Eindämmung des Klimawandels – also die Verringerung der Treibhausgasemissionen – steht im Mittelpunkt der Klimaschutzpolitik der EU. Die Vorhersagen und erlebten Erfahrungen mit mehr Überschwemmungen, Dürren, steigendem Meeresspiegel und anderen extremen Witterungsbedingungen veranlassen die öffentlichen Stellen in der gesamten EU jedoch zunehmend, Maßnahmen zur Anpassung an die neuen klimatischen Gegebenheiten zu ergreifen. Ein zentrales Element dieser Anpassungsstrategien ist es, sowohl weniger Wasser zu verbrauchen als auch zu verschwenden. Die europäischen Länder verfügen über Strategien und Anpassungspläne und haben Schwachstellen- und Risikobewertungen durchgeführt, die ihnen helfen werden, mit den Auswirkungen des Klimawandels umzugehen.

Gezielte EU-Rechtsvorschriften unterstützen solche Risiko- und Schwachstellenbewertungen. Insbesondere die europäische Hochwasserrichtlinie verpflichtet die Mitgliedstaaten, die von Überschwemmungen bedrohten Gebiete entlang ihrer Binnengewässer und Küsten zu ermitteln, die erwarteten Risiken des Klimawandels zu berücksichtigen und Maßnahmen zur Verringerung dieser Risiken zu ergreifen.

Bauprojekte – aufgrund des weit verbreiteten Einsatzes von Beton auch als „graue Anpassung“ bezeichnet – haben die Anpassungsmaßnahmen dominiert. Ein Beispiel dafür ist die berühmte Stadt Venedig, die nicht nur für ihr kulturelles Erbe, sondern auch für ihre regelmäßigen Überflutungen bekannt ist. Der mit dem Klimawandel verbundene Anstieg des Meeresspiegels dürfte zu noch häufigeren Überschwemmungen in dieser Stadt führen. Deshalb hat Venedig ein ehrgeiziges, milliardenschweres Projekt zum Bau von Unterwasserbarrieren gestartet, die bei extrem hohen Gezeiten angehoben werden können. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass das Projekt die regelmäßigen Überschwemmungen verhindern wird, die niedrige Stellen wie den Markusplatz treffen.

Auch die Niederlande vertrauten seit Jahrhunderten auf den Bau von Deichen und Küstensperren, um Wasser fernzuhalten. Nachdem die niederländischen Behörden jedoch die Defizite der hergestellten Anlagen erkannt haben, wechseln sie nun zu einer Mischung aus Anlagen und natürlichen Methoden zur Eindämmung von Hochwasserrisiken. Angesichts kleinerer Budgets und zunehmender Auswirkungen des Klimawandels setzen immer mehr Städte, Regionen und Länder auf umweltfreundlichere, naturnahe Lösungen, um dem Klimawandel nachhaltiger zu begegnen. So können beispielsweise „blaue Flächen“ wie Flüsse und Seen, auf ähnliche Weise wie Parks und Wälder, eine kühlende Wirkung haben und vor allem in Städten, die aufgrund ihres kompakten Betonaufbaus noch wärmer als ihre Umgebung sind, eine gewisse Entlastung gegen Hitzewellen bieten. Blaue und grüne Flächen in Städten könnten auch bei starken Regenfällen und Überschwemmungen einen Teil des überschüssigen Wassers auffangen und sammeln und so zur Schadensbegrenzung beitragen.

Hunderte von Städten und Regionen sowie ganze Länder ergreifen derzeit Maßnahmen, um sich an den Klimawandel anzupassen und ihn einzudämmen. Sie koordinieren auf globaler Ebene den Austausch bewährter Verfahren. Immer mehr von ihnen nutzen innovative Verfahren, um die Schäden durch Überschwemmungen oder Dürren zu minimieren, aber auch um die Umwelt und die Lebensqualität der Menschen vor Ort zu verbessern. Dazu gehören unter anderem mit Pflanzen begrünte Dächer in Hamburg und Basel sowie mehr Grünflächen in Rotterdam, die sowohl als Auffangmöglichkeiten für Überschwemmungswasser als auch zur Kühlung und Wärmedämmung dienen können.

Einige Anpassungsmaßnahmen zielen auf die Wassernutzung in bestimmten wasserintensiven Sektoren wie der Agrarwirtschaft ab. So hat beispielsweise ein landwirtschaftlicher Betrieb in der Region Alentejo im Süden Portugals eine Reihe nachhaltiger Anbaumethoden eingeführt, um die Auswirkungen von Dürren zu mildern. Dazu gehört die Landnutzungstechnik der Agroforstwirtschaft, die Bäume und Sträucher in Kombination mit der Diversifizierung der Kulturen nutzt, um die Ertragskraft des Bodens und seine Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit zu verbessern. Auch die Tröpfchenbewässerung zur Reduzierung des Wasserverbrauchs und die Beweidung durch lokale Tierrassen auf bewaldeten Weiden werden eingesetzt.

Die beste Lösung besteht darin, die bevorstehenden Auswirkungen zu erkennen und sich rechtzeitig darauf vorzubereiten. Zum Glück gibt es eine Fülle von innovativen Maßnahmen und Ansätzen, die bereits europaweit erprobt und umgesetzt wurden. Dieses Wissen, das über die europäische Plattform für Klimaanpassung Climate-ADAPT zugänglich ist, kann eine Quelle der Inspiration für andere sein, die vor ähnlichen Herausforderungen stehen.



 

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Global and European temperature Global and European temperature According to different observational records of global average annual near-surface (land and ocean) temperature, the last decade (2008–2017) was 0.89 °C to 0.93 °C warmer than the pre-industrial average, which makes it the warmest decade on record. Of the 17 warmest years on record, 16 have occurred since 2000. The year 2017 was one of the world’s three warmest years on record together with the years 2016 and 2015.  The average annual temperature for the European land area for the last decade (2008–2017) was between 1.6 °C and 1.7 °C above the pre-industrial level, which makes it the warmest decade on record. In Europe, 2017 was colder than the previous 3 years.  Climate models project further increases in global average temperature over the 21st century (for the period 2081–2100 relative to 1986–2005) of between 0.3 °C and 1.7 °C for the lowest emissions scenario (RCP2.6) and between 2.6 °C and 4.8 °C for the highest emissions scenario (RCP8.5). All UNFCCC member countries have agreed on the long-term goal of keeping the increase in global average temperature to well below 2 °C compared with pre-industrial levels and have agreed to aim to limit the increase to 1.5 °C. For the three highest of the four RCPs, the global average temperature increase is projected to exceed 2 °C compared with pre-industrial levels by 2050. Annual average land temperature over Europe is projected to increase by the end of this century (2071–2100 relative to 1971–2000) in the range of 1.0 °C to 4.5 °C under RCP4.5 and 2.5 °C to 5.5 °C under RCP8.5, which is more than the projected global average increase. The strongest warming is projected across north-eastern Europe and Scandinavia in winter and southern Europe in summer. The number of warm days (those exceeding the 90th percentile threshold of a baseline period) have doubled between 1960 and 2017 across the European land area. Europe has experienced several extreme heat waves since 2000 (2003, 2006, 2007, 2010, 2014, 2015 and 2017). Under a high emissions scenario (RCP8.5), extreme heat waves as strong as these or even stronger are projected to occur as often as every two years in the second half of the 21st century. In southern Europe, they are projected to be particularly strong.

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