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Aus Hurrikan wurde Tiefdruckgebiet Ida
Vor ein paar Tagen ist der Kategorie-4-Hurrikan Ida über Louisiana hinweggezogen und hat grosse Schäden verursacht. Mit dem Verlassen des Golfs von Mexiko wurde aus dem tropischen Wirbelsturm Ida ein Tiefdruckgebiet in den mittleren Breiten. Danach zog Ida über Kentucky und West Virginia hinweg und hat New York hart getroffen. Hier erklären wir, was beim Übergang eines tropischen Wirbelsturms zu einer aussertropischen Zyklone passiert und zeigen, welchen Einfluss der Klimawandel auf tropische Wirbelstürme hat.
Die Animation in Abb. 1 zeigt die Bewegung des Hurrikans Ida vom Golf von Mexiko über Louisiana und Mississippi bis nach Kentucky. Auch New York wurde von Niederschlägen im Zusammenhang mit Ida schwer getroffen. Dort gab es gemäss dem US National Weather Service NY einen neuen lokalen Rekord beim Stundenniederschlag von 80 mm (3,15 Zoll) und Überschwemmungen. Der Notstand wurde ausgerufen. Über zwei Tage ist dort mehr als das Doppelte des Regens gefallen, der normalerweise in einem ganzen September fällt.
Aussertropischer Übergang
Nachdem Ida über Louisiana an Land gekommen ist, bewegte sie sich in nordöstliche Richtung und entfernte sich somit immer weiter von ihrer Quellregion, dem Golf von Mexiko. Damit wurde Ida von einem tropischen Wirbelsturm (im Atlantik als Hurrikan bezeichnet) zu einer aussertropischen Zyklone, auch einfach als Tiefdruckgebiet in den mittleren geografischen Breiten bekannt. Diese Verwandlung bezeichnet man in der Fachsprache als "extratropical transition" oder aussertropischen Übergang. Es kommt zu einem solchen Übergang, wenn der Wirbelsturm einen Bereich zwischen dem 30. und 40. Breitengrad überschreitet und gleichzeitig auf eine bestehende Frontalzone oder ein Tief trifft. Dabei ändert sich die Energiezufuhr. Während der Hurrikan vor allem durch die warme Meeresoberfläche im Golf von Mexiko genährt wurde, ist es der Temperaturunterschied zwischen der kalten Polregion und den warmen Tropen, welcher das aussertropische Tiefdruckgebiet antreibt.
In der Folge dehnt sich das neu entstandene Tiefdruckgebiet aus, während sich der ursprüngliche Kern abschwächt. Zudem geht es in eine asymmetrische Form mit Frontalzonen über, welche einen Warm- und einen Kaltsektor voneinander trennen (Abb. 2). Auf dem einleitenden Satellitenbild sind die mit der Kaltfront (in blau) und der Warmfront (in rot) verbundenen Wolken deutlich zu erkennen, da sich Ida im aussertropischen Übergang befindet.
Der Einfluss des Klimawandels
Die mögliche Zunahme der Intensität tropischer Wirbelstürme mit der globalen Erwärmung wird vor allem auf zwei Faktoren zurückgeführt. Erstens hat wärmeres Oberflächenwasser ein grösseres Verdunstungspotenzial und setzt daher beim Kondensieren zu Wolken mehr Energie frei. Zweitens kann eine wärmere Atmosphäre mehr Feuchtigkeit enthalten, gemäss der Clausius-Clapeyron-Beziehung etwa 7% mehr pro Grad Erwärmung. Damit nimmt die verfügbare Energie und das Niederschlagspotential von Hurrikanen zu. Jüngste Studien haben sogar gezeigt, dass die Zunahme der Niederschlagsintensität bei tropischen Wirbelstürmen grösser sein könnte als die genannten 7% pro Grad Erwärmung (Liu et al. 2019). Die beiden oben genannten Faktoren bedeuten nicht, dass es mehr tropische Wirbelstürme geben wird, sondern dass der Anteil der stärksten Wirbelstürme zunimmt. Schliesslich ist durch den Anstieg des Meeresspiegels die Gefahr von Überschwemmungen durch Sturmfluten im Zusammenhang mit Hurrikanen ebenfalls grösser. Die Aussagen des Interngovernmental Panel on Climate Change IPCC zum Einfluss des Klimawandels auf Hurrikane und zu deren Zuverlässigkeit sind hier zusammengefasst.
Es ist jedoch schwierig, eine Klimatologie über mehrere Jahrhunderte zu erstellen, da die erforderlichen Satellitenbilder erst seit 1980 verfügbar sind, wie in diesem IPSL-Blog (französisch) erläutert wird.
Die genannten Veränderungen dürften sich auch in Europa auswirken: Eine Studie von Haarsma et al. 2013 zeigt, dass es wahrscheinlicher wird, dass Stürme mit orkanartiger Stärke Westeuropa erreichen. Solche Stürme wären tropischen Ursprungs und würden sich wieder verstärken, nachdem sie zu aussertropischen Zyklonen geworden sind.