Institut für Meteorologie und Klimaforschung

ClimXtreme A5: Die Rolle multiskaliger dynamischer Prozesse für die Entwicklung vergangener und zukünftiger extremer Hitzewellen in Deutschland (DynProHeat)

  • Ansprechpartner:

    PIs: Prof. Dr. Joaquim G. Pinto, Prof. Dr. Andreas H. Fink, Prof. Dr. Stephan Pfahl

    Researcher: Florian N. Becker

  • Projektgruppe:

    Institute: Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK),
    Karlsruhe Institut für Technologie (KIT),
    Institut für Meteorologie, Freie Universität Berlin

  • Förderung:

    BMBF (ClimXtreme)

Das Teilprojekt A5 ("DynProHeat") von ClimXtreme befasst sich mit der Rolle der atmosphärischen Dynamik bei der Entwicklung gegenwärtiger und zukünftiger Hitzewellen in Deutschland. Klimaprojektionen zeigen mit großer Vertrauenswürdigkeit, dass Hitzewellen im Laufe des 21. Jahrhunderts deutlich intensiver ausfallen werden – ein Trend, der auch heutzutage schon zu beobachten ist.

Während die verstärkende Rolle lokal ausgetrockneter Böden als ein beitragender Faktor zu häufigeren und intensiveren zukünftigen Hitzewellen etabliert ist, konzentrierten sich bislang nur wenige Studien auf weiter entfernte Faktoren, wie den Einfluss der sich ändernden atmosphärischen Zirkulation auf diese Ereignisse. Notwendige Voraussetzung für Hitzewellen in Mitteleuropa sind langsam wandernde oder stationäre, hochamplitudige Rossbywellenzüge in der Westwindströmung der oberen Troposphäre. Die sogenannten Rücken der Rossbywellen korrespondieren dann mit einem starken Hochdruckgebiet in der unteren Troposphäre.

Hierfür werden Gruppen- und Phasengeschwindigkeiten von Rossbywellenpaketen, das Auftreten von Rossbywellenbrechen und Blockaden in Reanalysen und höher aufgelösten Klimaprojektionen (CMIP5, CMIP6 HighResMip, MPI-ESM, CESM-Large Ensemble, CORDEX II Europa) untersucht.

Darüber hinaus werden Herkunft, Transport und Modifizierung von Luftmassen und Luftpaketen mittels LAGRANTO-Trajektorienanalysen quantifiziert. Dadurch können die wichtigen physikalischen Prozesse für die Entwicklung und Persistenz von Hitzewellen (Temperaturadvektion und adiabatische Kompression, bodennahe Wärmeflüsse in der Grenzschicht) miteinander verglichen sowie Unsicherheiten in den Klimaprojektionen quantifiziert und potenziell reduziert werden.

Schließlich kann die Frage beantwortet werden, ob die atmosphärische Dynamik die extremsten Hitzewellen noch über das bisher vermutete Ausmaß hinaus verstärken kann.