Die Zunahme von Wetterextremen ist auch eine Folge von stockenden Luftströmen. Gigantische Luftströme umkreisen die Erde, wellenförmig schwingen sie zwischen Tropen und Arktis auf und ab.

Diese sogenannten planetarischen Wellen (auch Rossby-Wellen genannt) transportieren Wärme und Feuchte. Wenn sie ins Stocken kommen und dasselbe Wetter wochenlang anhält, kann "aus sonnigen Tagen eine heftig Hitzewelle werden, oder Dauerregen führt zu Fluten", erklärt Stefan Rahmsdorf vom Potsdam Institut für Klimafolgenforschung (PIK). Er ist Mitautor einer Studie, die jetzt in der Fachzeitschrift "Scientific Report" veröffentlicht wurde. Die globale Erwärmung durch mehr Treibhausgase schafft nach Angaben des internationalen Forscher-Teams Bedingungen, die ein solches Stocken begünstigen. 

Extremwetter durch stockende Luftströme

"Die kalifornische Dürre 2016, die Überschwemmung in Pakistan 2010 und die Hitzewelle in Europa 2003 zählen alle zu einer äußerst beunruhigenden Serie von Extremen", sagt Leitautor Michael Mann von der Pennsylvania State University in den USA. "Solche Ereignisse treten öfter auf, als durch die direkte Wirkung der globalen Erwärmung zu erwarten wäre. Also muss es hier einen zusätzlichen Effekt des Klimawandels geben." 

Luftströme werden großteils von Temperaturunterschieden zwischen dem Äquator und den Polen angetrieben. Weil die Arktis sich allerdings schneller erwärmt hat als andere Regionen in der Welt, nehmen diese Temperaturunterschiede ab. Im letzten Winter lag die Temperatur in der Arktis bei rund 2,5 Grad Celsius über dem langjährigen Durchschnitt und weltweit bei etwa 1,2 Grad darüber.

Außerdem erwärmen sich die Landmassen im Sommer schneller als die Ozeane. Beide Veränderungen wirken sich auf die weltumspannenden Winde aus.

Stockende Luftströme durch Klimawandel?

"Wir haben festgestellt, dass im letzten Jahrzehnt das Phänomen zugenommen hat, ein Stocken der gigantischen Luftströme, der sogenannten planetarischen Wellen", erklärt Mitautor Kai Kornhuber vom PIK im Gespräch mit der DW. Die Entwicklung erkennen die Forscher in den Daten von Satellitenaufzeichnungen.

"Diese hochwertigen Satellitendaten gibt es aber erst seit vergleichsweise kurzer Zeit - zu kurz, um belastbare Rückschlüsse zu ziehen, wie diese Episoden des Stockens der planetaren Wellen sich über die Zeit hinweg verändert haben", erklärt Kornhuber.

Um der Beobachtung tiefer auf den Grund zu gehen, werteten die Forscher nun auch Temperaturmessungen seit 1870 aus und simulierten in ihren Computern Klimamodelle. "Es stellte sich heraus, dass die Temperaturverteilung, die das Stocken der planetaren Wellen begünstigt, in fast 70 Prozent der Simulationen zugenommen hat", sagt Kornhuber.

Nach Angaben der Forscher hat sich der größte Teil der Veränderungen erst in den vergangenen vier Jahrzehnten ereignet. "Wo genau diese Wetterextreme auftreten und welche Annahmen man für die Zukunft machen kann, das werden wir jetzt weiter untersuchen", so Kornhuber.

"In jedem Fall sollten solche nicht-linearen Reaktionen des Erdsystems auf die globale Erwärmung besser vermieden werden", ergänzt sein Kollege Dim Coumou von der Abteilung für Wasser und Klimarisiken an der Universität in Amsterdam anlässlich der Vorstellung des Berichts. "Wir können die Risiken der Zunahme von Wetterextremen begrenzen, wenn wir unseren Ausstoß von Treibhausgasen begrenzen."