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Gastbeitrag von Uwe Grünewald

In den letzten Sommern traten auch in Europa verstärkt Dürre und Trockenheit auf. Sie gaben und geben Anlass zu vielfältigen medialen Spekulationen und fachlichen Diskussionen. Über eine besonders beachtenswerte Studie im Fachjournal Nature Geosciencewird in diesem Zusammenhang u.a. in [1], [2] aber auch [3] berichtet. Danach lieferten Untersuchungen mit spezifischen Isotopen-Analysen zu Baumringen von 147 europäischen Eichen, die den Jahren 75 vor Chr. bis 2018 nach Chr. zuzuordnen waren, hervorragende Einblicke in die Entwicklung der hydroklimatischen Bedingungen in diesem Zeitraum von 2100 Jahren. Die umfänglichen und sorgfältigen dendrochronologischen Rekonstruktionen weisen auf große Schwankungsbereiche von Nass- und Trockenperioden über die Jahrhunderte in Europa hin. Sie lassen aber vor allem den Schluss zu, dass der Kontinent von der Zeit des Römischen Reiches bis heute immer mehr ausgetrocknet ist. Dafür aber allein meteorologische oder klimatologische Ursachen – wie in [1] und [2], aber auch in [4] diskutiert – verantwortlich zu machen, scheint zu kurz gegriffen. Hier müssen auch der vom Menschen verursachte Landnutzungswandel, insbesondere die Entwaldung, der Waldnutzungswandel, die Flächenversiegelung und Zersiedelung, sowie der Verlust an Feuchtgebieten und Mooren, in die Datenanalysen und Modellsynthesen im Zusammenhang mit Klimaschutz- und Anpassungsstrategien Eingang finden.

Ergebnisse von Baumringanalysen – »Europa erlebt seit 2015 die schlimmste Sommertrockenheit der letzten zwei Jahrtausende«[1]

Die Studie des internationalen Forscherteams [4] beschreibt ausführlich das Material und die Methodik zur Rekonstruktion und Simulation der langen hydroklimatischen europäischen Zeitreihe. Als einheitlichen Bezugsindex verwenden die Autoren einen speziellen »self -calibrated Palmer Drought Index (scPDSI)« für die Monate Juni, Juli, August (JJA), den sie auf der Basis umfangreicher Korrelations- und Regressionsanalysen mit Daten aus den Jahren 1901 bis 1959 und 1960 bis 2018 (als zusammenhängende Beobachtungsperioden) untermauern. Die schließlich »reconstructed central European summer variability over the past 2,100 years« wird in [2] wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Abbildung des Verlaufs von Dürreperioden

Abbildung des Verlaufs von Dürreperioden in Europa [2]

Die dicke rote Linie repräsentiert die Ausprägung der Trockenheit in den verschiedenen europäischen Zeitepochen, von keltischer Zeit über die Spätantike, das Mittelalter, die Renaissance bis fast zur Gegenwart (2015 bis 2018). Die schwarze Linie stellt die Regressionsgerade des »Langzeitaustrocknungstrend[s]«“ für Europa dar.

Die Autoren der Studie [4] diskutieren ausführlich die möglichen Beeinflussungsfaktoren –wie z.B. Vulkanausbrüche, die aber eher zur Zunahme von Feuchtperioden führten – auf verschiedene europäische Sommertrockenheit. In [2] wird dazu ergänzend festgestellt, dass »es Megadürren bereits vor vielen Jahrhunderten« gab und dass »diese jahrzehntelangen Dürreperioden …von einem hohen Niederschlagsdefizit im Übergang von Winter zu Sommer …getrieben wurden« und »sie seien vor allem bei schwach schwankenden Ozeanströmungen im Nordatlantik, geringer Sonneneinstrahlung und stabilen Luftdruck über dem Nordatlantik und der Nordsee aufgetreten«.

Bezüglich der zentraleuropäischen Hitzewellen und damit verknüpften sommerlichen Dürren zwischen 2003 und 2018 sehen die Autoren in [4] schließlich die anthropogene Treibhausgasemission und die verknüpfte Zunahme blockierender Wetterlagen sowie die damit einhergehenden Veränderungen in der Lage des Jet Streams als Hauptverursacher. Letztlich stellen sie jedoch fest, dass »die gegenwärtig Generation von Erdsystemmodellen nicht in der Lage ist, den langzeitlichen vorindustriellen Feuchterückgang zu reproduzieren ... und dass die über ihre »tree-ring stable isotopes (TRSI)« Methodik abgeleiteten hydroklimatischen Langzeitanalysen bessere Voraussetzungen dafür liefern, regionale Trockenheitsextreme zu erfassen und in einen Langzeitkontext zu stellen«.

Historische Dokumentenanalyse – »Die beispiellose Hitze und Dürre von 1540 – ein Katastrophenszenario« [5]

Neben Baumringanalysen liefern Dokumentenanalysen Hinweise auf extreme Trockenheit und Dürren der Vergangenheit. In einer deutschsprachigen wasserwirtschaftlichen Fachzeitschrift erschien im Jahr 2014 dazu eine kurze Information [5]. Basierend »auf über 300 zeitgenössische[n] Quellen historischer Dokumentationen aus ganz Europa konnte eine beispiellose, beinahe ununterbrochene Trockenphase von 11 Monaten für West- und Mitteleuropa rekonstruiert werden. … Diese Resultate werden durch unabhängige historische Dokumentendaten unterstützt, welche von sehr niedrigen Wasserständen bedeutender Oberflächengewässer, europaweiten Feuersbrünste und schweren sozioökonomischen Folgen berichten«. Auch hier wurde auf eine Studie [6] eines internationalen Forscherteams in einem Fachjournal »Climate Change« verwiesen, welche auch mediale Aufmerksamkeit (z.B. [7]) erlangte.

Nach den (spät)mittelalterlichen Katastrophenjahren mit verheerenden Hochwassern, Pest- und Hungerjahren bildete sich in Europa ein mildes regenreiches Klima aus. Die Bevölkerung nahm, dank großflächiger Umwandlung von Wäldern in Ackerland sowie guter Ernten, wieder zu. Kunst, Kultur, Wirtschaft und Wissenschaft erlebten in der Renaissance einen gewaltigen Aufschwung. In den analysierten Chroniken wurde jedoch bereits aus dem Herbst des Jahres 1539 berichtet, dass in Spanien Bittprozessionen für Regen stattfanden und der Winter in Italien trocken und warm wie im Juli gewesen sei. Ab Jahresanfang 1540 trat fast ununterbrochen Sonnenschein auf. Die Böden trockneten aus, die Vegetation verbrannte, die Ernte verdorrte, Tiere verdursteten, Gewässer trockneten ebenso wie Quellen und Trinkwasserbrunnen aus. Wassermühlen konnten nicht betrieben werden, die Preise für Mehl und Brot stiegen ins Unermessliche. Das einzig Positive, das in den Chroniken berichtet wurde, betraf den ›Jahrtausendwein‹, den die Hitze hervorbrachte.

Die gesamte Gesellschaft unterlag in diesem ›Megadrought Ereignis‹ des Jahres 1540 großen Spannungen: Raub, Mord, Hinrichtungen, Verfolgungen, Angst sollen in allen Bereichen erheblich gestiegen sein.

Hydroklimatisch wurde dieses Katastrophenjahr noch stärker ausgeprägt als das Trockenjahr 2003 in Europa eingeordnet [6]. Dem wurde zunächst in [8] im Rahmen eines Kommentars widersprochen, dem schließlich eine Erwiderung in [9] folgte, wonach in der Zusammenführung beider Methoden und Resultate Erkenntnisfortschritte zu erzielen sind.

Beständiger Sonnenschein, fehlende Niederschläge, hohe Lufttemperaturen sowie Bodentrockenheit wirkten auch im Jahr 2003 wegen der daraus folgenden unzureichenden Verdunstung, die sonst eine landschaftskühlende Funktion hat, selbstverstärkend auf die Ausprägung der Hitzewelle. Insbesondere aber traf das extreme Trockenjahr 1540 auf eine weitgehend entwaldete Landschaft, so dass sich diese Selbstverstärkung viel intensiver ausgeprägt haben muss.

Neben der Schaffung von Siedlungs-, Weide- und Ackerflächen spielten Brennholznutzung, Bergbau und Schiffbau eine große Rolle. Aber auch die durch mittelalterliche großflächige Rodungen dezimierten, durch die Nutzung von Waldstreu als Düngung der Ackerflächen sowie durch die Waldbeweidung vor allem mit Schweinen geschädigten Wälder trockneten besonders schnell aus. »Auf dem Höhepunkt der Dürre und Hitzeperiode entzündeten sich die Wälder in großen Teilen Europas, denen auch zahlreiche Siedlungen und ganze Städte zu Opfer fielen. In keinem anderen Friedensjahr gab es so viele Siedlungsbrände in Deutschland wie 1540« [5].

Zur Analyse und Simulation der Entwaldung – »The prehistoric and preindustrial defrostation of Europe« [10], zur Entwicklung gewässerverträglicher und klimaangepasster Flächennutzungen sowie zu den Beziehungen zwischen Klimasystem und (Wald-) Ökosystemen [11]

Im Fachjournal Quaternary Science Reviews findet sich eine Studie [10], die darstellt, wie sich die Entwicklung der Bevölkerung und der Waldflächen in verschiedenen Regionen Europas vollzogen haben kann. Dabei ging die größte anthropogene Umweltbeeinflussung der europäischen Landschaft von der Entwaldung für die Herstellung von Ackerland und Weiden, die Brennholznutzung und die Nutzung des Holzes als Baumaterial, im Bergbau, in der Metallverhüttung und im Schiffbau aus. Diese in [10] dokumentierten und über verschiedene Epochen simulierten langzeitlichen und großräumigen Landnutzungsänderungen hatten erheblichen Einfluss auf die Bevölkerungsentwicklung und die Gesellschaft, aber auch auf die regionalen meteorologischen und klimatologischen sowie hydrologischen Verhältnisse des Kontinents in den analysierten fast 3000 Jahren. Letztlich kommen die Autoren zu dem Schluss, dass unter diesem Aspekt der menschengemachte Klimawandel weit in die vorindustrielle Zeit reicht (z.B. [12]) und dass somit auch ihre umfangreiche historische Datenanalyse und Synthese zur Verbesserung der Erdsystemmodelle beitragen kann.

Inzwischen haben sich die Wälder in Europa nach Raubbau und Devastierung vor allem durch die Bemühungen um nachhaltige Waldwirtschaft ab Mitte des 19. Jahrhunderts etwas stabilisiert. Jetzt kamen und kommen neue Herausforderungen – wie Waldschäden durch Schadstoffeinträge, Schädigungen der Waldökosysteme durch Extremwitterung wie Stürme und Trockenheit, Schadinsekten und deren komplexes Zusammenwirken – hinzu. Inzwischen wird, wie [11] zeigt, sogar im politischen Rahmen über Themen wie ›Ökologischer Zustand und Umbau der Wälder zur Förderung von Klima Resilienz und Biodiversität‹ diskutiert.

Aber es kam ein weiterer bedeutsamer Aspekt des Landnutzungswandel in Europa hinzu: der großflächige Verlust an Mooren und Feuchtgebieten.

Im Rahmen der Anfang Juni 2021 der Öffentlichkeit vorgestellten ›Nationalen Wasserstrategie‹ bis 2050 nehmen auch Überlegungen zur ›Gewässerverträglichen und klimaangepassten Flächennutzung‹ einen gewissen Raum ein. Gemäß [13] sind 52 Prozent (18,1 Mio. ha) der Fläche Deutschlands landwirtschaftlich genutzt. Knapp 30 Prozent (11,4 Mio. ha) sind mit Wald bedeckt. »Im Wasserkreislauf hat der Wald in Deutschland als wichtiger Wasserspeicher eine besondere Bedeutung. Durch eine Kombination an Interzeption (Verdunstung von der Blattoberfläche), der Evaporation (Verdunstung vom Waldboden) und der Transpiration über die Blattstomata zusammen können bis zu 70 % des jährlichen Gesamtniederschlages an die Atmosphäre zurückgegeben werden«[13].

Neben der positiven Bedeutung des Waldes als Wasserspeicher ist er aber auch ein großer Wasserverbraucher. Je nach Baumart, Baumalter und Waldstruktur kann es auch – wie im Bundesland Brandenburg ( z.B. [14]) vielfältig beobachtet – zur Austrocknungen von Seen, Feuchtgebieten und Mooren kommen, wenn deren Einzugsgebiete entsprechend ungünstige Waldstrukturen und -anteile aufweisen. Moore und Feuchtgebiete sind aber ebenso wichtige Faktoren im regionalen Wasserkreislauf, dem Klimaschutz, der Klimaanpassung und des Artenschutzes. Mehr als 90 Prozent der Moorböden in Deutschland sind heute entwässert.

Zu dem in [2] und [4] postulierten ›Langzeitaustrocknungstrend‹ für Europa trug und trägt mit großer Wahrscheinlichkeit auch die zunehmende Versiegelung und Verdichtung von Böden – insbesondere in den ständig wachsenden urbanen Räumen – bei.

»Zur Zeit werden in Deutschland täglich 56 ha unbebauter Boden verbaut oder in Flächen mit anderweitiger Nutzung umgewandelt… Durch die zunehmende Versiegelung von Böden und eine Verdichtung, gerade im urbanen Raum, werden wichtige Bodenfunktionen, die Infiltrationskapazität und die Grundwasserneubildung eingeschränkt… Ziel der Bundesregierung gemäß der ›Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie‹ ist es, den Flächenverbrauch für Siedlung und Verkehr bis 2030 auf deutlich unter 30 ha pro Tag zu reduzieren«[13].

In der Bundestagsanhörung zur Thematik ›Deutschlands Wald im Klimawandel…‹ wird in [12] diesbezüglich ausgeführt:

»Klimasystem und Ökosysteme sind überaus komplex und entziehen sich durch dynamisch neu auftretende Wechselwirkungen sowie Rückkopplungen einer verlässlichen Modellierung….In jedem Fall ist es in den Wäldern besonders relevant, die auftretenden Störungen bestmöglich abpuffern zu können und damit mehr Zeit für Anpassung bzw. Wandlung zu gewinnen…Wälder sind herausragende Regulatoren der Wasser-, Energie- und Kohlenstoffkreisläufe und bekommen diesbezüglich noch nicht hinreichend Aufmerksamkeit im Rahmen der Entwicklung von Klimawandelanpassungsstrategien. … Die Betrachtung der Wälder muss sich von rein kohlenstoff-zentrierten Modellen abwenden und stärker den hydrologischen und klimakühlenden Wirkungen von Wäldern widmen«

und »Waldbewirtschaftung ist als Teil eines ganzheitlichen Landschaftsökosystemmanagements« durchzuführen.

Als konkrete Einflussnahme wird vorgeschlagen: »

Eine ›Hitzesteuer‹ für Flächen, die überdurchschnittlich stark zur Erwärmung der Landschaft beitragen, könnte einen Anreiz für Maßnahmen bieten, die den Temperatureffekt eindämmen, sowie Einnahmen für die Förderung von Kühlungen generieren. Zu besteuernde Flächen beträfen etwa großflächige Gebäude/Dächer, versiegelte Verkehrsflächen oder Tagebaue. Landnutzende könnten von einer entsprechenden Besteuerung ausgenommen werden, aber als Empfänger der Förderung kühlender Maßnahmen in Frage kommen. Vitale Waldökosysteme könnten so Einkommen generieren, und auf Kalamitätsflächen ergäben sich Anreize dafür, auf radikale Flächenbehandlungen zu verzichten«[12].

Im städtischen Raum »steigt der Versieglungsgrad immer noch an…, welcher zu einer geringeren Niederschlagsverdunstung, punktuell hohen Abflussmengen und geringerer Grundwasserneubildung führt«[13]. Daher wird dort auf eine »naturnahe Regenwasserbewirtschaftung« orientiert. Um diese zu erreichen

»steht für den Umgang mit Regenwasser ein breites Spektrum unterschiedlicher Maßnahmen zur Verfügung, wie beispielsweise die Vermeidung von Regenabflüssen durch Entsiegelung, Versickerung und Verdunstung sowie Regenwassernutzung oder eine wassersensible Stadtentwicklung (›Prinzip Schwammstadt‹)«[13].

Zusammenfassend ist festzustellen, dass gerade bezüglich der Ausprägung von Trockenheit und Dürre deutlich wird, dass der menschengemachte Klimawandel viel früher als mit dem Anstieg klimaschädlicher Treibhausgase begann. Was hier an regionalen Beispielen der Entwicklung in Europa bzw. Deutschlands dargestellt und diskutiert wurde, vollzog und vollzieht sich im globalen Maßstab ähnlich oder in noch viel stärkerem Maße (großräumige Wüstenbildung, Entwicklung von Megastädten, Raubbau an Urwäldern und Regenwäldern, Bau riesiger Industrie- und Militärkomplexe, Megaflughäfen…). Es zeigt sich, dass es beim Klimaschutz, der Klimaanpassung, dem Ressourcenschutz usw. wenig sinnvoll ist – dem ›mainstream klimabewegter Meinungsmacher‹ folgend –, von einseitigen, monokausalen, disziplinären oder sektoralen Erklärungsversuchen auszugehen. Viel mehr gilt es in viel stärkerem Maße als gegenwärtig, disziplin- und sektorenübergreifend zu denken, zu planen, zu kommunizieren und zu handeln.

Literatur:

[1] idw – Informationsdienst Wissenschaft: »Europa erlebt seit 2015 die schlimmste Sommer-Trockenperiode der letzten zwei Jahrtausende«; Gemeinsame Pressemitteilung der Universität Cambridge und der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, 15.03.2021
[2] Helmholtz Update Mai 2021: »Dürren und Klimawandel – So trocken und heiß war es noch nie«; Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.V., Berlin, 31.05.2021
[3] Sächsische Zeitung: »Schwerere Dürren als in den 2.100 Jahren zuvor«; Rubrik Wissen, Seite 5, Dresden, 15.03.2021
[4] Büntgen, U. et al.: Recent European drought extremes beyond Common Era background variability; nature geoscience, volume 14, pages190–196 (2021), 15.03.2021
[5] Wetter, O.: »Die beispiellose Hitze und Dürre 1540 – ein Katastrophenszenario«; Hydrologie und Wasserbewirtschaftung (HW) , H.4, S.245-247, 2014 [6] Wetter, O. et al.: The year-long unprecedented European heat and drought of 1540 – a worst case; Climatic Change, DOI 10.1007/s10584-014-1 184-2, 2014
[7] SPIEGEL ONLINE: »Hitze-Jahr 1540: Wetterdaten enthüllen Europas größte Naturkatastrophe«¸ 02.07.2014
[8] Büntgen, U. et al.: Commentary to Wetter et al. (2014): Limited tree-ring evidence for a 1540 European ›Megadrought‹ ¸ Climatic Change DOI 10.1007/s10584-015-1423-1, 2014
[9] Pfister, C. et al.: »Tree-rings and people – different views on the 1540 Megadrought. Reply to Büntgen et al. 2014«; Climatic Change DOI 10.1007/s10584-015-1429-8, 2015
[10] Kaplan, J.O., et al.: »The prehistoric and preindustrial deforestation of Europe«; Quaternary Science Reviews 28 (2009) 3016–3034, 28.09.2009
[11] Ruddiman, W.F.: »Plows, Plagues, and Petroleum: How Humans Took Control of the Climate«; Princeton University Press, Princeton, 2005
[12] Deutscher Bundestag: »Ökologischer Zustand und Umbau der Wälder zur Förderung von Klimaresilienz und Biodiversität« ; Ausschuss für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit – Ausschussdrucksache 19(16)503-C, Einzelsachverständiger: Prof. Dr. P.L. Ibisch, Berlin, 23.11.2020
[13] UBA Texte 86/2021: »Ausgewählte Fachinformationen zur Nationalen Wasserstrategie – Abschlussbericht«; Herausgeber: Umweltbundesamt, Dessau-Roßlau, Juni 2021
[14] RBB: »Warum Seen in Brandenburg das Wasser ausgeht«; Panoramabeitrag, Rundfunk Berlin-Brandenburg, 16.04.2021

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Sämtliche Abbildungen mit freundlicher Genehmigung der Urheber. Die frei verwendeten Motive stammen von Monika Estermann, Renate Solbach und Ulrich Schödlbauer.