Stürme und Sturmfluten – Entwicklung des Sturmklimas

Wie können dekadische und längere Variationen des Sturmklimas bestimmt werden?

Ein Hauptproblem bei der Bestimmung von Veränderungen der Windaktivität stellt die Homogenität – oder genauer gesagt der Mangel an Homogenität – der gemessenen Zeitserien dar. Der Ausdruck "Inhomogenität" bezieht sich auf das Vorhandensein von "Verunreinigungen" in den Datensätzen, da die meteorologischen Daten, die die Wetterbedingungen und deren Veränderungen über die Zeit beschreiben sollen, genau genommen einen Mix aus meteorologischen Signalen und einer Vielzahl von Faktoren darstellen, welche auf veränderte lokale Umweltbedinungen sowie wechselnde Messinstrumente und -methoden zurückzuführen sind.

Messungen des Luftdrucks z.B. sind nur in geringem Maße von den Umgebungsbedingungen (mit Ausnahme der Höhe) abhängig und wurden über lange Zeit hinweg mit einem sich kaum verändernden Messinstrument – dem Quecksilberbarometer – durchgeführt. Ein Gegenbeispiel hierzu stellen die Messungen der Windgeschwindigkeit dar, welche sehr stark von der Umgebung des Messinstruments abhängen (besonders von der Exposition und von Hindernissen). Außderdem haben sich hier Messgeräte und -methoden öfters geändert – besonders bei Windmessungen über See.

Abbildung 1a macht dies an einem einfachen Beispiel deutlich. Die Grafik zeigt die Häufikeit von Starkwindereignissen in der Stadt Hamburg pro Jahrzehnt. Offenbar fand zwischen den 1940er und den 1950er Jahren ein starker Rückgang statt. Die Erklärung hierfür ist jedoch, dass die Messstation vom Hafen zum Flughafen verlegt wurde. Ein weiteres, weniger offensichtliches Beispiel stellen die Windgeschwindigkeiten über dem Pazifik (Abbildung 1b) dar. Die stationäre Wetterstation P (Wetterschiff) führt qualitätskontrollierte Windmessungen durch. Über den COADS-Datensatz sind weitere Windmessungen verfügbar, die von anderen Schiffen (sog. "ships of opportunity") in der Nähe dieser Wetterstation durchgeführt wurden. Wenn man diese Schiffsmessungen übers Jahr mittelt und mit den qualitätskontrollierten Daten des Wetterschiffs vergleicht, ergibt sich eine Diskrepanz – die Schiffsdaten zeigen einen Aufwärtstrend, während das Wetterschiff P zwar variable, aber im Schnitt unveränderte Bedingungen meldet.

Abbildung 1: (a) Anzahl der Tage mit Windgeschwindigkeiten von 7 Beaufort und mehr in Hamburg. Zu Beginn der 1950er Jahre wurde die Messung vom Hafen an den Flughafen verlegt (nach Schmidt, pers. Mitteilung). (b) Änderung der mittleren Windgeschwindigkeit über dem Nordpazifik im Bereich des Wetterschiffs OWS P. Die Daten des Wetterschiffs sind mit 'OWS' (Ocean Weather Ship) gekennzeichnet; jene der "ships of opportunity" in der Nähe von OWS P als 'COADS' (nach Isemer, pers. Mitteilung).

Dies zeigt, dass sich direkte Messungen des Windes so gut wie nie für die Ermittlung der Veränderungen der Windaktivität über Jahrzehnte hinweg eignen. Statt dessen wurde eine Reihe von sog. "Proxies", welche die Wind- und Sturmaktivität innerhalb einer Jahreszeit oder eines Jahres repräsentieren, vorgeschlagen und getestet. Diese basieren im Wesentlichen auf Luftdruckmessungen. Üblich ist die Verwendung räumlicher und zeitlicher Druckdifferenzen, aber auch der Häufigkeit des Auftretens von geringem Luftdruck. Ein völlig anderer Proxy basiert auf kurzzeitigen Schwankungen des Wasserstandes an einem Tidepegel. Die Wasserstände an Tidepegeln werden oft von lokalen Effekten wie Baumaßnahmen beeinflusst, reagieren aber auch auf langsame Änderungen, die durch geologische Phänomene verursacht werden. Deshalb wird zunächst das jährliche mittlere Hochwasser bestimmt, um dann die Variationen der Hochwasserstände im Vergleich zu diesem Bezugswert zu ermitteln.

 Zurück zur Übersicht