Dürren in den USA

Aus Klimawandel
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Von Dürre betroffene Fläche in den USA am 13.9.2011; Klassifizierung nach Drought Severity Classification

1 Dürren der Gegenwart

Die USA werden häufig von starken Dürren heimgesucht, die sich vor allem auf den Südwesten, den Mittleren Westen und den Süden des Landes konzentrieren. Auch das neue Jahrtausend begann mit einer Reihe von ernsten bis extremen Dürren, die mit Unterbrechungen bis zum aktuellen Jahr (2015) anhielten. Von 1999 bis 2005 überzog eine starke Dürre die westlichen USA, wobei der Höhepunkt im Juli 2002 lag, als etwa 50 % der Vereinigten Staaten davon betroffen waren.[1] Auch 2011 bis 2014 waren wieder extreme Dürrejahre, 2011 mit dem Schwerpunkt in Texas, 2012 im Mittleren Westen und 2012-2014 in Kalifornien. Die extreme Dürre in Kalifornien in den drei Jahen von 2012 bis 2014 ist nach Untersuchungen von Baumringen sogar die schlimmste Dürre, die Kalifornien in dem Gebiet südlich von San Franzisko, wo sich historisch die meisten ernsthaften Dürren ereignet haben, in den letzten 1200 erfahren hat.[2]

Die Folge waren große Probleme bei der Wasserversorgung, da in etlichen Staaten die Stauseen weniger als halb gefüllt waren und die Grundwasserreservern erheblich überbeansprucht wurden. Ein weiteres Problem sind immer wieder große Waldbrände in Staaten wie Oregon, Arizona, Colorado und Kalifornien. Diese und andere Folgen zeigen die hohe Verletzlichkeit vor allem des Westens der USA durch Dürren. Im Zeitraum 1980-2003 machten ökonomischen Schäden durch Dürren fast die Hälfte der Gesamtschäden durch Wetterextreme von 349 Mrd. US-$ aus.[1]

2 Dürren der Vergangenheit

Obwohl die Dürren der 2000er Jahre in meteorologischer Hinsicht extrem waren, gab es auch in früheren Jahrezhnten des 20. Jahrhunderts Dürren mit schwerwiegenden Folgen. Berühmt ist die „Dust-Bowl“-Dürre 1929-1940, aber auch die Dürre zwischen 1946 und 1956 im Südwesten der USA. Die „Dust-Bowl“-Dürre war besonders extrem in den nördlichen Rocky Mountains und den nördlichen Great Plains. Durch diese Dürre mussten 350 000 Rinder von der Regierung aufgekauft werden. Die gesamten wirtschaftlichen Schäden beliefen sich auf 13 Mrd. US-$. Die Dürre der 1950er Jahre betraf vor allem Texas und Neumexiko. Sie hatte insgesamt weniger Schäden zur Folge als die „Dust-Bowl“-Dürre, weil die landwirtschaftlichen Methoden inzwischen verbessert waren und die staatlichen Stellen eine effektivere Unterstützung leisteten.[1]

Dürreflächen in den westlichen Vereinigten Staaten zwischen 800 und 2000 als Anteil an der Gesamtfläche

Die Dürren des 20. Jahrhunderts werden allerdings in den Schatten gestellt durch die Megadürren, die Nordamerika in früheren Jahrhunderten heimgesucht haben. So hat es etwa im 16. Jahrhundert eine Megadürre gegeben, die deutlich länger andauerte als die jüngeren Dürren und sich besonders im Westen der heutigen Vereinigten Staaten und im nördlichen Mexiko auswirkte. Noch gewaltiger fiel die Megadürre während des Mittelalters aus, die den Westen und die Grat Plains betraf und mit einigen Unterbrechungen mehrere Jahrhunderte von etwa 900 bis 1300 andauerte.[1] Die mittelalterliche Megadürre war die ausgedehnteste, längste und stärkste Dürre der Region in den letzten ca. 1000 Jahren. Sie war besonders ausgeprägt um die Mitte des 12. Jahrhunderts. Wie die Dürren des 20. und 21. Jahrhunderts war auch die mittelalterliche Megadürre mit höheren globalen bzw. (nord-)hemisphärischen Temperaturen verbunden. Diese lagen allerdings zwischen 950 und 1150 nur um 0,2-0,4 °C über dem Mittel der Jahre 1850-2006, während sie gegenwärtig um 0,8 °C darüber liegen. Zeitweilig und in bestimmten Regionen erreichte die mittelalterliche Erwärmung im Südwesten der USA aber auch 1 °C über dem Mittel von 1850-2006. Die Gründe der mittelalterlichen Erwärmung sind in einer stärkeren Solarstrahlung und abnehmenden vulkanischen Aktivität zu sehen.[3] Die gegenwärtige Hintergrunderwärmung ist dagegen im wesentlichen auf die höhere atmosphärische Konzentration von Treibhausgasen zurückzuführen, weshalb auch verschiedene Autoren in den US-Dürren bereits Anzeichen des anthropogenen Klimawandels sehen.[4][3][1][5]

3 Ursachen

Worin liegen die Gründe für die immer wieder starken Dürren in Nordamerika? Modelluntersuchungen haben einen klaren Zusammenhang zwischen den nordamerikanischen Dürren und den Meeresoberflächentemperaturen im tropischen Pazifik nachgewiesen. Eine zunehmende Strahlungserwärmung über dem tropischen Pazifik führt zu La-Niña-artigen, d.h. kühlen, Bedingungen im östlichen tropischen Pazifik. Eine wärmere Atmosphäre bewirkt hier paradoxerweise die Entwicklung von kühleren Meeresoberflächentemperaturen. Derartige Bedingungen führen in der oberen Troposphäre zu verstärkten Strömungen von den Subtropen Richtung mittlere Breiten. Kalte Meeresoberflächentemperaturen im Ostpazifik begünstigen also die Trockenheit im nordamerikanischen Südwesten. Das Erstaunliche dabei ist, dass derart gewaltige Dürren, wie sie immer wieder über Nordamerika hereingebrochen sind, oft durch geringe Änderungen von tropischen Meeresoberflächentemperaturen von nur wenigen Zehntel Grad hervorgerufen wurden. Die Ursachen für solche Änderungen werden in einer allgemeinen Erwärmung der tropischen Troposphäre gesehen, wie sie besonders in der Mittelalterlichen Warmzeit erfolgt ist.[1][3]

Vieles spricht dafür, dass sich bei der gegenwärtigen Erwärmung über dem Pazifik bereits die globale Erwärmung bemerkbar, die so mitverantwortlich sein könnte an den Dürren zu Beginn des 21. Jahrhunderts. Ein Rolle könnte dabei auch die Ausdehnung der Hadley-Zelle Richtung Pole spielen, die als Folge des Klimawandels angenommen wird (vgl. Atmosphärische Zirkulation und Klimawandel). Damit würden sich die trockenen subtropischen Hochdruckzellen auf der Nordhemisphäre nach Norden verschieben.[3] Der menschliche Einfluss durch steigende Treibhausgaskonzentration verstärkt die Dürren möglicherwise aber auch in den betroffenen Gebieten selbst, indem er die Temperatur und damit die Verdunstung erhöht. Anhand der seit 2012 andauernden kalifornischen Dürre (s.u.).

4 Dürren der Zukunft

In der Literatur ist die Frage entstanden, ob die Dürren der Vergangenheit, insbesondere die Megadürre im Mittelalter, Vorboten der Zukunft sein könnten.[3] Nach Klimamodellrechnungen werden sich die Verhältnisse in der ersten Hälfte des 21. Jahrhunderts nur wenig ändern. Ab der Mitte des Jahrhunderts nehmen Anzahl und Dauer der Dürren jedoch deutlich zu. Die Länge künftiger Dürren wird auf 5 bis 12 Jahre geschätzt. Dafür werden nicht nur geringere Niederschläge verantwortlich sein. Ein wichtiger Faktor wird auch in einer deutlich geringeren Bodenfeuchtigkeit gesehen, die nicht nur durch geringere Niederschläge, sondern auch durch weniger Schneebedeckung bedingt sein wird. Wenn schon im Frühjahr in den Bergregionen weniger Schnee liegt, weil aufgrund der höheren Temperaturen die Niederschläge nicht mehr als Schnee, sondern als Regen fallen, trocknet der Boden bis zum Sommer hin stark aus, was höhere Temperaturen und Dürren begünstigt. Die Wasserstände in den Flüssen, z.B. im Colorado River, werden in solchen Jahren deutlich fallen und Probleme für die Bewässerung der Landwirtschaft und die Wasserversorgung der Bevölkerung darstellen.[4] Ein anderer Faktor wird in den höheren Temepraturen selbst gesehen, die die Verdunstung intensivieren.[2]

5 Einzelne Regionen

Dürre im Südwesten der USA 2013/14

5.1 Der Südwesten der USA

5.1.1 Aktuelle Dürren

Versteht man als extreme Dürre einen Zustand, bei dem die Bodenfeuchte in dem entsprechenden Jahr auf weniger als 10 % des langjährigen Durchschnitts (z.B. der Jahre 1951-1999) fällt,[4] dann gab es im Südwesten der Vereinigten Staaten in den letzten 100 Jahren mindestens 14 solcher Jahre mit extremen Dürren. Sechs davon lagen bereits im 21. Jahrhundert: 2002, 2007, 2008, 2011, 2012 und 2013/14. Begleitet waren die Dürren durch sehr geringe Niederschläge.

Die aktuelle Dürre, die seit 2012 andauert, war eine der extremsten und längsten Dürren der letzten Jahrzehnte, wahrscheinlich sogar die stärkste Düre im letzten Jahrtausend.[5] So war es zwischen Oktober bis Dezember 2013, zu Beginn des eher niederschlagsreichen Winters, extrem trocken. Vorausgegangen waren aber Niederschlagsdefizite über zwei Jahre. Die Folge waren u.a. zahlreiche Waldbrände.[6] Ende Januar 2014 war dann nahezu ganz Kalifornien von einer extremen Dürre betroffen, die schon seit Monaten anhielt. Die davor liegenden 12 Monate waren die trockensten 12 Monate seit Beginn der Messungen 1885. Von Februar 2013 bis Januar 2014 fiel nur ein Drittel der üblichen Niederschläge. In der Sierra Nevada lag im Winter 2013/14 kaum Schnee.[7]

5.1.2 Ursachen

Die unmittelbare Ursache der Dürre war eine Hochdruckzelle über dem Golf von Alaska von November 2013 bis Januar 2014, die gepaart war mit einem ausgedehnten Tief nördlich der Großen Seen, das sehr kalte Luft in den Mittleren Westen und den Nordosten der USA lenkte. Es scheint, dass dieses Zirkulationsmuster von Meeresoberflächentemperaturen im Pazifik angetrieben wird, die einem El Niño um ein Jahr vorauseilen. Historisch gesehen hat sich diese Verknüpfung in den letzten Jahrzehnten verstärkt. Ursache könnte der Antrieb durch die Zunahme von Treibhausgasen in der Atmosphäre sein.[8] Der menschliche Einfluss durch steigende Treibhausgaskonzentration verstärkt die Dürren möglicherwise aber auch in der Dürreregion selbst, indem er die Temperatur und damit die Verdunstung erhöht. So ist die kalifornische Dürre 2012-2014, bei der es sich nach Baumringuntersuchngen offensichtlich um die stärkste Dürre in dem letzten Jahtausend gehandelt hat, nicht durch extrem niedrige Niederschläge verursacht worden. Die Niederschläge waren zwar sehr gering, aber in den letzten Jahrhunderten nicht beispiellos. Entscheidend waren die hohen Temperaturen vor Ort und die dadurch bedingte hohe Verdunstung.[2][5]

5.1.3 Projektionen

Kalifornien war in seiner Geschichte häufig von Dürren betroffen, bis hin zu den Megadürren des Mittelalters. Daher sind die aktuellen Dürren keineswegs ohne Beispiel in den letzten 1000 Jahren. Dennoch können die hydrologischen Veränderungen, d.h. Veränderungen in dem Verhältnis von Niederschlag und Verdunstung, in den letzten 50 Jahren nicht gänzlich durch natürliche Schwankungen erklärt werden, sondern zeigen die Spuren des anthropogenen Klimawandels.[4] Das machen nicht zuletzt Projektionen von Klimamodellen deutlich. Nach Diffenbaugh (2015) wird sich die Häufigkeit des Zusammentreffens von extrem warmen und extrem trockenen Bedingungen in den folgenden Jahrzehnten gegenüber früheren Jahrhunderten mehr als verdoppeln.[5] Eine Auswertung der Ergebnisse von 17 aktuellen Klimamodellen kommt zu dem Ergebnis, dass sowohl bei dem hohen Szenario RCP8.5 wie bei dem gemäßigten Szenario RCP4.5 in der 2. Hälfte des 21. Jahrhunderts die Bodentrockenheit im Südwesten der USA die Verhältnisse der mittelalterlichen Megadürren im Zeitraum 1100-1200 deutlich übertreffen wird. Die Modelle zeigen, dass es sich dabei in erster Linie um eine Reaktion auf die Erwärmung durch mehr Treibhausgase in der Atmosphäre handeln wird, weniger um Veränderungen in der Dynamik von Atmosphäre und Ozean. Der Hauptantrieb der Austrocknung des Bodens ist die verstärkte potentielle Verdunstung durch gestiegene Temperaturen.[9]

Globale Zirkulationsmodelle sagen eine langfristige Abnahme der Wasserverfügbarkeit im Südwesten der USA bis zum Ende des 21. Jahrhunderts vor allem im Frühling voraus. Untersuchungen mit hochauflösenden Regionalmodellen unterstützen das Ergebnis. Im Winter werden die Niederschläge im Südwesten der USA dagegen eher zunehmen. Hintergrund sind Veränderungen der globalen Zirkulationsmuster. Im Winter wird sich nach Modellsimulationen das Alëuten-Tief verstärken, was zu stärkeren Tiefdruckbahnen von Südwesten Richtung kalifornische Küste führt. Im Frühjahr dagegen wird sich in Zukunft das subtropische Hoch als Folge einer Ausdehnung der Hadley-Zelle verstärken und Richtung Westküste der USA ausweiten. Solche Hochdrucklagen führen zu einer Abnahme der Niederschläge und Zunahme der Verdunstung und damit zu mehr Trockenheit im Südwesten der USA.[10]

6 Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 Cook, E.R., et al. (2007): North American drought: Reconstructions, causes, and consequences, Earth-Science Reviews 81, 93–134
  2. 2,0 2,1 2,2 Griffin, D., and K.J. Anchukaitis (2014): How unusual is the 2012-2014 California drought?, Geophysical Research Letters, doi: 10.1002/2014GL062433
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 Woodhouse, C.A, et al. (2010): A 1,200-year perspective of 21st century drought in southwestern North America. Proc Natl Acad Sci USA 107:21283–21288
  4. 4,0 4,1 4,2 4,3 Cayan, D.R., et al. (2010): Future dryness in the southwest US and the hydrology of the early 21st century drought, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 107, 21,271–21,276, doi:10.1073/pnas.0912391107
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 Diffenbaugh, N.S., D.L. Swain, and D. Touma (2015): Anthropogenic warming has increased drought risk in California, PNAS Early Edition, www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1422385112
  6. NASA Earth Observatory: January precipitation deficits keep California drought outlook grim
  7. NASA Earth Observatory: Drought Stressing California’s Plantscape
  8. Wang, S.-Y. , L. Hipps, R.R. Gillies, and J.-H. Yoon (2014): Probable causes of the abnormal ridge accompanying the 2013–2014 California drought: ENSO precursor and anthropogenic warming footprint, Geophysical Research Letters 41, doi: 10.1002/2014GL059748
  9. Cook, B.I., T.R. Ault, J.E. Smerdon (2015): Unprecedented 21st century drought risk in the American Southwest and Central Plains. Science Advances 1, e1400082
  10. Gao, Y., L. R. Leung, J. Lu, Y. Liu, M. Huang, and Y. Qian (2014): Robust spring drying in the southwestern U.S. and seasonal migration of wet/dry patterns in a warmer climate, Geophys. Res. Lett., 41, doi:10.1002/2014GL059562

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