Zwei neue statistische Ansätze zur Verbesserung von Prozessverständnis und saisonaler Vorhersagbarkeit sommerlicher Hitzewellen in Europa und den Extratropen der Nordhalbkugel
Authors: Donner Reik , di Capua Giorgia , Diedrich Dominik 
Published: January 2024

Vor dem Hintergrund des voranschreitenden Klimawandels und der dabei verst&#228;rkt auftretenden Extremereignisse tritt die Frage nach zugrundeliegenden charakteristischen (Ko-) Variabilit&#228;tsmustern in sowie zwischen verschiedenen Erdsystemkomponenten zunehmend in den Vordergrund, um einerseits das grundlegende Prozessverst&#228;ndnis in Bezug auf das Auftreten solcher Extremereignisse zu verbessern und andererseits Potenziale f&#252;r eine bessere Vorhersage k&#252;nftiger Ereignisse zu erschlie&#223;en. Insbesondere f&#252;r sommerliche Hitzewellen in Europa, aber dar&#252;ber hinaus auch in den gesamten Extratropen der Nordhalbkugel, spielen hierbei strukturelle Eigenschaften der atmosph&#228;rischen Zirkulation ebenso eine Rolle wie Oberfl&#228;chentemperatur-Anomalien der angrenzenden Ozeanbecken.
Dieser Beitrag fasst die Ergebnisse zweier aktueller Studien zusammen, die verschiedene neuartige Methoden der statistischen Datenanalyse nutzen bzw. weiterentwickeln, um entsprechende Prozesszusammenh&#228;nge zu identifizieren und anschlie&#223;end zu quantifizieren.
Zum Einen werden statistische Zusammenh&#228;nge zwischen sogenannten Doppeljet-Zust&#228;nden des Jetstreams und dem Auftreten von Hitzewellen [1] mittels eines simplen, als &#220;berdeckungsraten-Analyse (Interval Coverage Analysis, InCA) bezeichneten statistischen Ansatzes untersucht, welcher klar demonstriert, dass verschiedene Regionen der Nordhalbkugel im Fall von sommerlichen Doublejet-Ereignissen &#252;berproportional h&#228;ufig von Hitzewellen betroffen sind, w&#228;hrend diese in anderen Regionen statistisch signifikant unterdr&#252;ckt zu sein scheinen.
Zum Anderen werden Zusammenh&#228;nge zwischen Meeresoberfl&#228;chentemperatur-Anomalien im Atlantik und dem Ostatlantischen Telekonnektionsmuster, welches eine besondere Bedeutung f&#252;r sommerliche Gro&#223;wetterlagen &#252;ber Europa hat, mittels Kausaleffekt-Netzwerken auf Basis des PCMCI-Algorithmus, einer Methode der kausalen Prozessinferenz, analysiert [2]. Die Ergebnisse zeigen statistisch relevante Zusammenh&#228;nge speziell in den letzten Jahrzehnten, welche ein gewissen subsaisonales bis saisonales Vorhersagepotenzial bergen, jedoch auf multidekadischen Zeitskalen nicht robust erscheinen. Weitergehende Untersuchungen sind notwendig, um die entsprechenden externen Einflussfaktoren weitergehend zu identifizieren und zu quantifizieren.
Die vorgestellten Untersuchungen wurden durch das Bundesministerium f&#252;r Bildung und Forschung im Rahmen der Projekte ROADMAP sowie DryRivers finanziell unterst&#252;tzt.
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[1] E. Rousi, K. kornhuber, G. Beobide-Arsuaga, F. Luo, D. Coumou: Accelerated western European heatwave trends linked to more-persistent double jets over Eurasia. Nature Communications, 13, 3851 (2022)
[2] J. Carvalho-Oliveira, G. di Capua, L. Borchert, R. Donner, J. Baehr: Causal associations and predictability of the summer East Atlantic teleconnections. Weather and Climate Dynamics, in revision, doi: 10.5194/egusphere-2023-1412 (2023)