Beispielbild: Die Daten der Wissenschaftler*innen stimmen mit allgemeinen Beobachtungen überein: ausgedörrter Boden, versiegte Bäche, ausgetrocknete Brunnen. Dürreperioden treten immer häufiger auf. | Foto: Hauke Dämpfling, IGB
Die Nordatlantische Oszillation beschreibt die Luftdruckschwankungen zwischen dem Islandtief und dem Azorenhoch über dem Nordatlantik. In ihrer positiven Phase kommt es zu stärkeren Westwinden, welche milde und feuchte Luft nach Europa transportieren. Wie die neue Studie zeigt, geht eine positive Winterphase der Nordatlantischen Oszillation, die immer häufiger auftritt, mit milden, feuchten Wintern in Mitteleuropa einher. Im darauffolgenden Sommer führt sie jedoch zu Dürrebedingungen mit Defiziten bei der Bodenfeuchte, dem Oberflächenabfluss und dem Grundwasserspiegel führen, die bis zu zehn Monate andauern können.
Räumlich und zeitlich verzögerte Reaktion
„Wir konnten somit das ‚Gedächtnis‘ vergangener atmosphärischer und ozeanischer Bedingungen mit der Schwere nachfolgender Sommerdürren in Mitteleuropa in Verbindung bringen. Dieser Zusammenhang überbrückt große räumliche Skalen und verschiedene Jahreszeiten und hat erhebliche lokale Auswirkungen“, sagt Professorin Dörthe Tetzlaff, Abteilungsleiterin am IGB und leitende Autorin der Studie.
Die Forscher*innen führen diesen Zusammenhang auf komplexe Wechselwirkungen während einer positiven Phase des winterlichen Nordatlantischen Oszillation zurück und beschreiben zwei sich ergänzende Wirkmechanismen. Einmal direkte meteorologische Effekte und zum anderen indirekte Effekte in der Landschaft. Der verstärkte Transport von Wärme und Feuchtigkeit im Atlantik in Richtung des Nordpols begünstigt Anomalien des arktischen Meereises sowie schwankende Niederschläge im Frühjahr über Mitteleuropa. Die wärmeren Bedingungen im Winter und im Frühjahr setzen ein früheres und stärkeres Pflanzenwachstum in Gang und erhöhen so den saisonalen Wasserverbrauch. Dadurch nimmt die Bodenfeuchte bereits im Frühjahr ab und die Landschaft wird anfälliger für weniger Niederschlag im Sommer. „Diese Zusammenhänge liefern eine wissenschaftlich plausible Erklärung für den festgestellten Verzögerungseffekt“, sagt Dr. Cong Jiang, Hauptautor der Studie.
Die Erkenntnisse der Studie können helfen, die Vorhersage von Sommerdürren zu verbessern und die Resilienzplanung für Landnutzung und Gewässerschutz in den dürreempfindlichen Tieflandgebieten Europas zu stärken.
Zur wissenschaftlichen Herangehensweise:
Das von Dörthe Tetzlaff geleitete Forschungsteam entwickelte einen innovativen Ansatz, um großräumige Klimaschwankungen mit lokalen Auswirkungen auf die Wasserverfügbarkeit, die Landbewirtschaftung und die Reaktionen aquatischer Ökosysteme in den Tieflandgebieten Nordostdeutschlands in Verbindung zu bringen.
Das etwa 66 Quadratkilometer große Einzugsgebiet des Demnitzer Mühlenfließ in Brandenburg dient dem IGB als einzigartiges Freilandlabor und ist repräsentativ für andere Einzugsgebiete im Nordosten Deutschlands. Nur wenige andere Tiefland-Einzugsgebiete verfügen über derart detaillierte Beobachtungen der Wasserbewegung und -speicherung im gesamten hydrologischen System. Die Überwachung umfasst meteorologische Daten, Bodenfeuchte, Abfluss, Grundwasser, Vegetationsdynamik und stabile Wasserisotope.
„Stabile Wasserisotope liefern einen natürlichen ‚Fingerabdruck‘, der Forschenden hilft, die Quellen, die Bewegung und die Verweildauer von Wasser innerhalb der Landschaft nachzuverfolgen“, sagt Prof. Chris Soulsby, Mitautor der Studie und Professor an der University of Aberdeen in Schottland. In ihrer Studie nutzten die Forscher*innen detaillierte Beobachtungen der Bodenfeuchte und stabiler Wasserisotope, um ein prozessbasiertes, isotopengestütztes ökohydrologisches Modell zu kalibrieren, und kombinierten dieses mit Telekonnektionsdiagnostik, großräumigen Klimareanalyse-Datensätzen und Dürreindizes.
Dieser integrierte Ansatz ermöglichte es den Forschern, die Variabilität der winterlichen atmosphärischen Zirkulation auf kontinentaler Ebene mit der lokalen Ausbreitung von Dürren durch das Boden-Pflanze-Atmosphäre-Kontinuum (SPAC) in einem repräsentativen Tiefland-Einzugsgebiet im Norden zu verknüpfen.
