Klima – Schwankungen und Trends zwischen Arlberg und Dolomiten

 

Die Auswertung der Trends fokussiert auf eine alpen- und somit grenzüberschreitende Untersuchung des Klimas und seiner Entwicklung bis zum Ende der aktuellen Klimaperiode 2010. Dazu wurden homogenisierte Tageswerte der Tiefst- und Höchsttemperaturen, sowie des Niederschlags verwendet. Die Homogenisierung wurde erstmalig auf Basis von Tageswerten durchgeführt. Aus Ressourcengründen und da eine hohe Datendichte Voraussetzung für die Anwendbarkeit dieser Methode ist, konnten weitere interessante Parameter wie Schneebedeckung oder Strahlung nicht behandelt werden. Details zur Homogenisierung sind in Homogenisierung von Temperatur und Niederschlag nachzulesen. Die Unterteilung in Regionen wurde in Anlehnung an den HISTALP-Datensatz (Auer et al., 1999, Böhm et al., 2009) vorgenommen. Nördlich des Alpenhauptkammes befindet sich die Region Nordwest, östlich von Salzburg die Region Nordost. Die Trennlinie zwischen den Regionen Südwest und Südost läuft entlang der Linie Bruneck - Verona. Damit beinhaltet die Region Südost im Gegensatz zur Einteilung bei HISTALP auch die östlichen Dolomiten. Schließlich gibt es noch die hochalpine Region ab einer Seehöhe von 1500 m. Diese Einteilung wird für die vorliegende Auswertung übernommen, die Region Nordost liegt jedoch außerhalb des betrachteten Gebietes.

 

 

Temperatur

Die Lufttemperatur in der bodennahen Atmosphäre ist eine, wenn nicht die zentrale Größe für die Klimabetrachtung. Aus jeder Temperaturreihe werden weitere Indikatoren abgeleitet wie zum Beispiel die Anzahl der Sommertage oder Eistage. An 12 von insgesamt 17 betrachteten Stationen ist die Konsistenz und Qualität der homogenisierten Temperatur-Messreihe für eine Analyse ausreichend. Diese 12 Stationen bilden die Grundlage für die folgenden Aussagen. Die vier Stationen Kufstein (KUF), Reutte (REU), St. Anton am Arlberg (ANT) und Innsbruck Universität (IBK) befinden sich in der nordwestlichen Region. Südlich des Alpenhauptkammes bilden Sterzing (STZ), Lienz (LZ) und Bozen (BZ) die Region Südwest. Mit schon deutlichem Mittelmeereinfluss werden die Stationen Sexten (SEX), Agordo (AGO), Asiago (ASI) und Fortogna (FOR) zur Region Südost zusammengefasst. Das hochalpine Klima wird von Obergurgl (OBG) am Alpenhauptkamm repräsentiert.

 

Zunächst muss festgehalten werden, dass die Variabilität, also die Schwankung von Jahr zu Jahr, hoch ist. Um dennoch längerfristige Trends sichtbar zu machen, werden üblicherweise zeitliche Mittel über mehrere Jahre gebildet (Tiefpassfilterung). Da außerdem die räumliche Korrelation für die Temperatur hoch ist, kann auch ein Mittel über mehrere Stationen eine Entwicklung deutlicher hervortreten lassen.

Wenden wir uns der Entwicklung der Jahresmitteltemperatur in den vier Regionen zu, die in Abbildung 1 gezeigt wird. Bis 1934 liegen nur Messungen der Station Innsbruck Universität vor. Das Temperaturniveau liegt bis zu diesem Zeitpunkt in etwa 1 bis 2 °C unter dem aktuellen Klimamittel 1981 bis 2010. Betrachtet man die tiefpassgefilterten Regionsmittel, die die Entwicklung gut zeigen, ist zunächst festzustellen, dass die Temperatur in den Regionen sehr ähnlich verläuft. Eine Abweichung zu wärmeren Temperaturen in der Region Südwest bis etwa 1970 ist durch auffällig warme Startjahre an der Station Sterzing mitverursacht. Ansonsten ist der Trend aber regions- und höhenübergreifend zu sehen und setzt sich vom Tiroler Alpennordrand über den Alpenhauptkamm bis ins Veneto fort. Bis 1980 dominieren Schwankungen mit einer Periode von etwa zehn Jahren samt einem Temperaturanstieg von etwa 0.1 °C pro Dekade. Dieser Wert entspricht in etwa der globalen Erwärmung. Ab den 80er-Jahren nimmt der Erwärmungstrend klar zu, in den 20 Jahren bis 2000 liegt der Anstieg bei 0.6 – 1.0 °C (entspricht 0.3 – 0.5 °C pro Dekade). Seit 1998 ist der Trend etwas gedämpft. Dieser „Plateaueffekt“, Hiatus genannt, wird auch global beobachtet (IPCC 2014). Die Gründe dafür sind noch umstritten, jedenfalls scheinen natürliche Klimaschwankungen in Zusammenhang mit geänderten Meeresströmungen eine Rolle zu spielen. Die typische Bandbreite, wie stark der Jahreswert einer Station vom regionalen Mittel abweicht, liegt bei 2 °C.

 

Abb. 1: Abweichung der Jahresmitteltemperatur vom jeweiligen Klimamittel 1981 bis 2010. Stationswerte sind wie in der Legende ausgewiesen durch Symbole gekennzeichnet, die Farben stehen für die Regionen. Nordwest wird in blau gekennzeichnet, Südwest in orange, Südost in grün und hochalpin in magenta. Die durchgezogenen Linien zeigen das gleitende Mittel über 11 Jahre.

 

Die beschriebene Entwicklung vollzieht sich indes nicht gleichmäßig übers Jahr, sondern weist durchaus Besonderheiten in den einzelnen Jahreszeiten auf. Abbildung 2 zeigt den zeitlichen Gang der Sommertemperatur, also der Monate Juni bis August. Es ist erneut festzustellen, dass die Änderungen in der gesamten Region parallel ablaufen. Die nachfolgende Beschreibung gilt demnach für das gesamte betrachtete Gebiet vom Arlberg bis zu den südlichen Ausläufern der Dolomiten. Bis etwa 1960 dominieren die quasi-periodischen Schwankungen und es ist kein klares Trendsignal zu sehen. Zwischen 1960 und 1980 waren die Sommer bei gleichbleibendem Niveau noch ein gutes Grad kälter als im aktuellen Klimamittel. Bis 2000 stiegen die Sommertemperaturen dann allerdings deutlich, im Schnitt um gut 1 °C. Seitdem ist der Anstieg gebremst, der bereits erwähnte Plateaueffekt ist auch im Sommer zu beobachten. Allerdings fällt der Jahrhundertsommer 2003, der bei den Stationssymbolen in Abbildung 2 durch die stärksten positiven Abweichungen heraussticht, gerade in dieses Jahrzehnt.

 

Abb. 2: Abweichung der Sommermitteltemperatur (JJA) vom jeweiligen Klimamittel 1981 bis 2010. Stationswerte sind wie in der Legende ausgewiesen durch Symbole gekennzeichnet, die Farben stehen für die Regionen. Nordwest wird in blau gekennzeichnet, Südwest in orange, Südost in grün und hochalpin in magenta. Die durchgezogenen Linien zeigen das gleitende Mittel über 11 Jahre.

 

Der eben geschilderte Trend spiegelt sich auch in der zeitlichen Entwicklung der Sommertage wider. Unter einem Sommertag versteht man in der Klimatologie einen Tag, an dem die Tageshöchsttemperatur 25 °C erreicht oder überschreitet. Vergleicht man zunächst die absoluten Zahlen von Kufstein und Fortogna in den Abbildungen 3 und 4, so gibt es natürlich an der Nordtiroler Station mit durchschnittlich 49 Sommertagen im Zeitraum 1981 – 2010 deutlich weniger als an der Station im Veneto mit 63. Die Änderung im Laufe der letzten Jahrzehnte verläuft jedoch ähnlich. Bis 1980 dominiert die natürliche Schwankung von Jahr zu Jahr. Danach folgt ein deutlicher Anstieg bis 2000 und seitdem verweilt die Zahl der Sommertage auf hohem Niveau, wobei das Jahr 2003 außergewöhnlich viele gebracht hat. Ermittelt man einen linearen Trend, so haben die Sommertage in Kufstein in den 50 Jahren seit 1961 um 31 zugenommen und sich somit verdoppelt. In Fortogna lässt sich dieser Anstieg im gleichen Zeitraum aufgrund der fehlenden Daten bis 1966 nicht in Zahlen gießen. Die Zunahme der Tage mit mindestens 25 °C ist aber trotzdem ersichtlich.

 

Abb. 3: Zeitliche Entwicklung der Anzahl der jährlichen Sommertage in Kufstein.

 

Abb. 4: Zeitliche Entwicklung der Anzahl der jährlichen Sommertage in Fortogna.

 

Wie sich die Wintertemperatur in den letzten Jahrzehnten verhalten hat, zeigt Abbildung 5. Dabei werden die drei Monate Dezember, Jänner und Februar als Winter zusammengefasst. Zunächst fällt auf, dass die Schwankungen deutlich ausgeprägter sind als im Sommer. Das liegt daran, dass im Winter manchmal der Einfluss kalter Kontinentalluft dominiert, dann jedoch wieder gemäßigte, maritime Luftmassen das Kommando übernehmen. Auch die Bandbreite der Abweichung vom Klimamittel ist im Winter größer als im Sommer. Ausgeprägt kalte Winter können durchaus 6° kälter sein als das langjährige Mittel. Der Trend setzt sich aus den oben beschriebenen Schwankungen und einem Anstieg seit 1950 zusammen, der Ende der 90er-Jahre ein Maximum aufweist. Seitdem sind sogar wieder etwas kältere Winter aufgetreten, wenn auch nicht in jedem Jahr.

 

Abb. 5: Abweichung der Wintermitteltemperatur (DJF) vom jeweiligen Klimamittel 1981 bis 2010. Stationswerte sind wie in der Legende ausgewiesen durch Symbole gekennzeichnet, die Farben stehen für die Regionen. Nordwest wird in blau gekennzeichnet, Südwest in orange, Südost in grün und hochalpin in magenta. Die durchgezogenen Linien zeigen das gleitende Mittel über 11 Jahre.

 

Welche Auswirkung hat dies auf das Auftreten von kalten Tagen? Um dies zu verdeutlichen vergleichen wir stellvertretend für Stationen nördlich und südlich des Alpenhauptkammes die Eistage in Innsbruck und Sexten (Abbildungen 6 und 7). An Eistagen verbleibt die Höchsttemperatur unter dem Gefrierpunkt. Dass die absolute Anzahl am Nordrand der Dolomiten höher ist als im Inntal – vergleiche das Klimamittel mit gut 31 Eistagen in Sexten und knapp 15 in Innsbruck – liegt an der Seehöhe. Dass Eistage seit etwa Mitte der 60er-Jahre weniger werden, lässt sich jedoch für beide Orte feststellen. Im Mittel hat sich die Anzahl der Tage, an denen die Temperatur nicht über 0 °C steigt, in der Dekade 2001 – 2010 in Innsbruck gegenüber den 60er-Jahren halbiert und ist in Sexten um ein Drittel gesunken.

 

Abb. 6: Zeitliche Entwicklung der Anzahl der jährlichen Eistage in Innsbruck.

 

Abb. 7: Zeitliche Entwicklung der Anzahl der jährlichen Eistage in Sexten.

 

Der Frühling, also die Monate von März bis Mai, verhält sich ähnlich wie der Sommer. Im Herbst (September bis November) dagegen dominiert die natürliche Klimaschwankung. Doch auch wenn an den meisten der betrachteten Stationen statistisch kein signifikanter Trend seit 1961 zu verzeichnen ist, so sind die Herbstmonate aktuell doch tendenziell wärmer als noch in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Hat sich dadurch verändert, wann Pflanzen wachsen, also fotosynthetisch aktiv sind? Auskunft darüber gibt die Vegetationsperiode, die klimatisch den Zeitraum beschreibt, in dem im langjährigen Mittel die Tagesmitteltemperatur über 5 °C liegt. Da dies in tieferen Lagen im Sommer durchgehend der Fall ist, hängt die Vegetationsperiode bis in Mittelgebirgslagen von der Witterung im Frühjahr sowie Herbst ab. Um wieder Entwicklungen nördlich und südlich des Alpenhauptkammes zu verdeutlichen, kann man beispielhaft die Orte Reutte und Lienz heranziehen (Abbildungen 8 und 9). Nimmt man Reutte als Maßstab, so ist am Alpennordrand keine eindeutige Tendenz bei der Länge der Vegetationsperiode auszumachen. Immer wieder und unregelmäßig wechseln sich Jahre mit langer und kurzer Wachstumsperiode ab. In Lienz hingegen hat sich die Vegetationsperiode seit Anfang der 60er Jahre eindeutig verlängert, und zwar um zirka 4 Wochen. Das liegt im Lienzer Becken hauptsächlich an wärmeren Temperaturen im Frühjahr.

 

Abb. 8: Länge der Vegetationsperiode in Reutte.

 

Abb. 9: Länge der Vegetationsperiode in Lienz.

 

Zusammenfassend kann für die Temperaturentwicklung im zentralen Alpenraum festgehalten werden, dass die Trends über die gesamte betrachtete Region vom Außerfern bis ins Belluno, im Tal wie am Berg sehr ähnlich sind. Im Jahresmittel dominieren bis 1980 natürliche Klimaschwankungen. Ab den 80er-Jahren nimmt der Erwärmungstrend klar zu. Seit 2000 ist ein „Plateaueffekt“ zu sehen, der auch global beobachtet wird. Im Frühling und Sommer zeigt sich die erwähnte Erwärmung sehr deutlich und mit geringerer Schwankungsbreite. Die Herbsttemperaturen haben sich in den letzten Jahrzehnten am wenigsten verändert. Im Winter ist die Bandbreite groß, seit 1950 sind die Winter im Mittel jedoch deutlich wärmer geworden. Die Auswirkung auf abgeleitete Klimaelemente ist mit diesen Veränderungen begründbar: Warme Tage nehmen generell zu, darunter fallen zum Beispiel Sommertage oder Tropennächte. Eis- und Frosttage nehmen tendenziell ab. Die Vegetationsperiode fängt meist früher an als noch vor 50 Jahren.

 

 

 

Niederschlag

Neben der zeitlichen Entwicklung der Temperatur wurde auch die des Niederschlags untersucht. Für diese Trendanalysen konnten zusätzlich zu den oben beschriebenen Stationen die Messreihen folgender Orte verwendet werden: in der Region Südwest St. Martin (STM) in Passeier, Marienberg (MAR) im oberen Vinschgau, Brixen (BRI) im Eisacktal und St. Magdalena (MAG) in Gsies. Auch in der Region Südost wurde eine weitere Station betrachtet, und zwar Forno di Zoldo (ZOL) in den südöstlichen Dolomiten.

 

Der Niederschlag im Alpenraum wird hauptsächlich von großräumigen Wettersystemen (Fronten) verursacht, sowie von konvektiven, kleinräumigen Ereignissen in der warmen Jahreszeit. Fronten, die aus dem Nordwestsektor Richtung Alpen ziehen, schwächen sich über dem europäischen Kontinent entlang ihrer Zugbahnen oft bereits leicht ab und sorgen erst durch Staueffekte an den Alpenrändern wieder für stärkere Niederschläge. Wettersysteme aus dem Südwestsektor verstärken sich dagegen häufig über dem Golf von Genua oder der Riviera und „saugen“ dabei über dem Mittelmeer weiteres Wasser auf. Diese Lagen können für besonders starke Niederschläge südlich vom Alpenhauptkamm sorgen. Inneralpin mit zunehmendem Abstand zu den Staulagen an den Alpenrändern wird die durchschnittliche Niederschlagsmenge immer geringer.

 

Sowohl im Norden als auch im Süden verzeichnen die Stationen in den direkten Staulagen (Reutte, Kufstein, Asiago, Agordo und Fortogna) im langjährigen Durchschnitt 1300 bis 1400 mm Jahresniederschlag. Inneralpin bewegen sich die Werte zwischen 700 mm in den großen Tälern und Becken der Alpensüdseite (Marienberg, Brixen, Bozen, Sterzing) und etwa 900 mm im Bereich des Alpenhauptkammes (Obergurgl, Innsbruck, Lienz). Je nach dem vorherrschenden Muster der großräumigen Wettersysteme können die daraus resultierenden Niederschlagssummen allerdings räumlich und zeitlich sehr stark variieren.

 

Wie in Abbildung 10 ersichtlich ist, weichen die jährlichen Niederschlagsmengen meist bis zu 200 bis 300 mm vom langjährigen Durchschnittswert der jeweiligen Station ab. In Extremfällen können die Schwankungen aber an der Alpennordseite mit bis zu 600 mm auch doppelt so groß sein, in den Dolomiten im Südosten der Alpensüdseite sogar dreimal so groß, wie beispielsweise in den Abbildungen 11 und 12 zu sehen ist. Wie bereits oben erwähnt, sind für die extremen Niederschlagsereignisse in den südöstlichen Dolomiten vor allem intensive Südstaulagen verantwortlich, die hauptsächlich im Herbst vorkommen (siehe auch die Klimakarten Niederschlag::Monatsmittel::April und Niederschlag::Extremwerte Tagessumme).

 

Abb. 10: Abweichung der Jahresniederschlagssummen vom jeweiligen Klimamittel 1981 bis 2010. Stationswerte sind wie in der Legende ausgewiesen durch Symbole gekennzeichnet, die Farben stehen für die Regionen. Nordwest wird in blau gekennzeichnet, Südwest in orange, Südost in grün und hochalpin in magenta. Die durchgezogenen Linien zeigen das gleitende Mittel über 11 Jahre.

 

Anders als bei den Temperaturen sind beim Niederschlag (fast) keine Trends auszumachen. Es gibt nur zwei Ausnahmen: Die erste betrifft die Region Südost. Nach längeren, überdurchschnittlich nassen Perioden in den 30er-Jahren sowie zwischen 1950 und 1970 ist es hier etwas trockener geworden (Abbildung 10). Das mehrjährige Mittel pendelt seither nur mehr gering um den Durchschnittswert. Diese abnehmende Tendenz ist beispielsweise an der Station Fortogna (Abbildung 11) zu sehen. Für die Periode 1961 bis 2010 ist dieser Trend aber an keiner der Dolomitenstationen signifikant.

 

Gegenläufig dazu wurde eine signifikante Zunahme des Jahresniederschlages an der Station Kufstein am Alpennordrand (Abbildung 12) festgestellt. Hier hat die Jahressumme im Zeitraum 1961 bis 2010 um 120 mm zugenommen. An den anderen Stationen im Nordwestsektor wie beispielsweise in Reutte (Abbildung 13) ist kein signifikanter Trend zu beobachten. Dies gilt auch für sämtliche Klimaindizes im Zusammenhang mit Starkniederschlägen. Weder die maximalen 1- noch die 5-tägigen Niederschlagsereignisse haben sich in dieser Region signifikant verändert oder gar verstärkt.

 

Abb. 11: Jährliche Niederschlagssummen in Kufstein, dargestellt als Abweichung vom Mittelwert 1981 bis 2010.

 

Abb. 12: Jährliche Niederschlagssummen in Fortogna, dargestellt als Abweichung vom Mittelwert 1981 bis 2010.

 

Abb. 13: Jährliche Niederschlagssummen in Reutte, dargestellt als Abweichung vom Mittelwert 1981 bis 2010.

 

Hinweise auf eine Zunahme des Niederschlages im Nordwesten der Alpen und eine Abnahme im Südosten gibt es auch in den Untersuchungen der HISTALP-Daten (Böhm 2008, S. 58). Diese beziehen sich allerdings auf größere Regionen im erweiterten Alpenraum.

Im Zusammenhang mit einer Veränderung des Niederschlags steht die Frage im Raum, ob dies mit einer Ab- bzw. Zunahme der Dauer von Trockenperioden einhergeht. Generell gilt dabei zu beachten, dass die Dauer von niederschlagsfreien Zeiten hauptsächlich von der Lage relativ zum Alpenhauptkamm abhängt. An den Stationen nördlich vom Hauptkamm dauert die längste, jährliche Trockenphase im Schnitt etwa drei Wochen, südlich davon vier bis sechs Wochen. Dies wird anhand des Vergleichs von Innsbruck und Sexten sichtbar (Abbildungen 14 und 15). Bei nahezu identem Jahresniederschlag von ca. 860 mm sind Trockenperioden in Sexten im Mittel zwei Wochen länger als in Innsbruck. Wie bei allen anderen Stationen ist dabei kein signifikanter Trend festzustellen. Es ist also keine Veränderung der trockenen Phasen zu beobachten.

 

Abb. 14: Längste Trockenperiode in Innsbruck.

 

Abb. 15: Längste Trockenperiode in Sexten.

 

 

 

 

 

Literatur:

Auer I, Böhm R, Schöner W, 1999. ALOCLIM – Austrian-Central European long-term climate. Creation of a multiple homogenised long-term climate dataset. In: Proceedings of the 2nd seminar for homogenisation of surface climatological data. Budapest, Nov.1998. WCDMP 41, WMO-TD 962: 47-71

Böhm R, 2008: Harte und weiche Fakten zum Klimawandel – ein Überblick. In: Böhm R, Godina R, Nachtnebel HP, Pirker O, (Red.), Auswirkungen des Klimawandels auf die österreichische Wasserwirtschaft. Hrsg. vom BmLFUW und ÖWAV, Wien, 53-70

Böhm R., Auer I., Schöner W., Ganekind M., Gruber C., Jurkovic A., Orlik A., Ungersböck M., 2009b: Eine neue Webseite mit instrumentellen Qualitäts-Klimadaten für den Grossraum Alpen zurück bis 1760. Wiener Mitteilungen Band 216: Hochwässer: Bemessung, Risikoanalyse und Vorhersage

IPCC 2014, Climate Change 2014: Synthesis report, Intergovernmental Panel on Climate Change, 27th October – 1st November 2014, Kopenhagen.