Der Klimawandel wirkt sich nicht nur auf Luft und Wasser aus, sondern auch auf den Boden. Leipziger Wissenschaftler haben nun untersucht, inwieweit sich der Klimawandel auch negativ auf den Boden auswirkt.
Der Klimawandel verstärkt auch die extreme Hitze im Boden. Mitteleuropa wäre von dieser Entwicklung besonders betroffen.
André Künzelmann / Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ
In diesem Jahr wurden mehrere Temperaturrekorde gebrochen. Juni, August und September waren in vielen Regionen zu warm. Doch was sich in der Luft überdurchschnittlich warm anfühlt, hat kaum sichtbare Auswirkungen auf die Bodenqualität.
Ein Forschungsteam unter Leitung des Leipziger Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) hat sich nun der Aufgabe gewidmet, eben diese Auswirkungen zu untersuchen. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass sich Boden- und Lufttemperaturen nicht nur voneinander unterscheiden können, sondern auch, dass der Klimawandel die Intensität und Häufigkeit von Hitzeextremen im Boden deutlich stärker beeinflusst als in der Luft. Diese Erkenntnisse, insbesondere für Mitteleuropa, wurden im Fachjournal "Nature Climate Change" veröffentlicht.
Umfangreiche Datenquellen genutzt
Das Forschungsteam, angeleitet von Almudena García-García vom UFZ, hat für die neue Studie umfangreiche Datenquellen genutzt, darunter meteorologische Messstationen, Fernerkundungssatelliten, ERA5-Land-Daten und Simulationen von Erdsystemmodellen. Mithilfe des Index TX7d, der die Intensität von Hitzeextremen darstellt, wurde die Entwicklung von Hitzeextremen in der oberen zehn Zentimeter dicken Bodenschicht und in der bodennahen Luft bis zu einer Höhe von zwei Metern für den Zeitraum von 1996 bis 2021 analysiert.
Die Ergebnisse zeigten, dass der Trend von Hitzeextremen im Boden an zwei Dritteln der insgesamt 118 ausgewerteten meteorologischen Messstationen stärker war als in der Luft. Dies bedeutet, dass Hitzeextreme im Boden viel schneller entstehen als in der Luft. Insbesondere in Deutschland, Italien und Südfrankreich nimmt die Intensität der Hitzeextreme im Boden schneller zu als in der Luft. In Mitteleuropa lag die Temperaturzunahme im Boden pro Jahrzehnt bei 0,7 Grad Celsius mehr als in der Luft
Bodenhitze nimmt doppelt so schnell wie in der Luft zu
Die Studie untersuchte auch die Häufigkeit von Hitzeextremen im Boden und verwendete den Index TX90p. Dieser berücksichtigt die Tage pro Monat, an denen die Tageshöchsttemperatur zwischen 1996 und 2021 höher als der statistische Grenzwert war. Demnach nahm und nimmt die Anzahl der Tage mit Hitzeextremen im Boden doppelt so schnell zu wie in der Luft.
Dies hängt eng mit der Bodenfeuchtigkeit zusammen, die eine wichtige Rolle bei der Übertragung von Wärme zwischen Boden und Luft spielt. Sie ist wiederum stark von der Art der Landbedeckung abhängig, wobei Wälder in der Lage sind, tiefere Bodenwasserreserven anzuzapfen und somit die Verdunstungsverluste im Sommer zu reduzieren.
Auch eine Erkenntnis: Der Boden kann zusätzliche Wärme in die untere Atmosphäre abgeben, wenn er wärmer ist als die Luft. Dies beeinflusst die Temperatur in der Atmosphäre und verstärkt Hitzeperioden.
Zusätzlich wurde untersucht, wie häufig extreme Bodentemperaturen zukünftig Hitzewellen in der Atmosphäre verstärken könnten, abhängig von verschiedenen globalen Klimaszenarien. Eine Erwärmung von 2 Grad oder 3 Grad Celsius würde sich insbesondere auf Mitteleuropa deutlich stärker auswirken als eine Erwärmung von 1,5 Grad Celsius. Dies könnte zu einer Zunahme von heißen Tagen führen, an denen der Boden zusätzliche Wärme an die Atmosphäre abgibt, und somit die Hitzeperioden in der Luft verstärken würde.