Hawaiis Klimazukunft: Trockene Regionen werden mit der globalen Erwärmung immer trockener, was die Brandgefahr erhöht

Emeritierter Professor für Atmosphärenwissenschaften, University of Hawaii

Kevin Hamilton erhielt Fördermittel von der NASA, der NOAA, dem US-Innenministerium und der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology.

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Die Inseln Hawaiis sind weltweit für ihr allgemein angenehmes und ruhiges Wetter bekannt. Die Waldbrand-Tragödie auf Maui am 8. August 2023 war jedoch eine deutliche Erinnerung daran, dass es auch auf Hawaii zu Dürre und heißem, trockenem und windigem Wetter kommen kann, was die Bedingungen für zerstörerische Brände schafft.

Auf Hawaii ist mit der Erwärmung des lokalen Klimas ein allgemein steigender Trend bei der Menge an Land zu verzeichnen, die jedes Jahr brennt. Der Klimawandel war einer von mehreren Auslösern der Waldbrandkatastrophe auf Maui, und es wird erwartet, dass steigende Temperaturen und die damit verbundenen Niederschlagsänderungen das Brandrisiko auf den Inseln erhöhen werden. Diese sich ändernden Wettermuster werden sich auch auf Hawaiis Ökosysteme und Süßwasserressourcen auswirken.

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Ich bin Meteorologe an der Universität von Hawaii und habe mit Kollegen an der Entwicklung anspruchsvoller Computerklimasimulationen gearbeitet, die lokale Niederschlagsänderungen im 21. Jahrhundert projizieren.

Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die trockenen Regionen Hawaiis mit der Erwärmung des Planeten immer trockener werden, was die Brandgefahr erhöht. Gleichzeitig werden seine Nassbereiche nasser.

Insbesondere die trockeneren Teile des Staates haben Grund zur Sorge über die Zukunft des für Wohn-, Gewerbe- und Landwirtschaftszwecke verfügbaren Süßwassers. Darüber hinaus wird erwartet, dass Änderungen der Niederschlagsmenge die Verbreitung von Pflanzen auf Hawaii beeinflussen, einige einzigartige einheimische Arten wie das Silberschwert schädigen und einige invasive Grasarten vermehren, die die Brandgefahr erhöhen.

Auf Hawaii gibt es zwar einige der regenreichsten Orte der Erde, es gibt aber auch Regionen, in denen es wenig regnet.

Die sehr steilen Berge auf jeder der Hauptinseln Hawaiis blockieren die vorherrschenden Nordostpassatwinde. Dies führt zu reichlich Regen an den windzugewandten Hängen und zu trockenen „Regenschatten“ in den Leebereichen. Mauis Touristengemeinden an der Westküste, darunter auch Lahaina, liegen in einem dieser Regenschatten.

Hawaii zeichnet sich durch außergewöhnlich starke Abstufungen der durchschnittlichen Niederschlagsmengen über sehr kurze Distanzen aus. Auf dem Gipfel des Mt. Waialeale im Zentrum von Kauai, der als einer der regenreichsten Orte der Erde gilt, fallen durchschnittlich etwa 450 Zoll Regen pro Jahr. Die Stadt Kehaka, 15 Meilen südwestlich und im Regenschatten gelegen, erhält im Durchschnitt weniger als 20 Zoll pro Jahr.

Diese starken Unterschiede über kurze Entfernungen haben die Prognose des zukünftigen Klimawandels auf Hawaii zu einer besonders gewaltigen Herausforderung gemacht.

Computermodelle, die zur Prognose des zukünftigen Klimas verwendet werden, nähern sich dem atmosphärischen Wind, der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit an diskreten Punkten eines regelmäßigen Gitters an. Der horizontale Abstand zwischen Gitterpunkten in globalen Klimamodellen beträgt typischerweise 20 Meilen oder mehr. Um das ins rechte Licht zu rücken: Maui ist an seiner breitesten Stelle nur 26 mal 48 Meilen groß.

Wir haben ein Modell erstellt, das Hawaii vergrößert und in der Lage ist, diese Variationen, einschließlich des Regenschatteneffekts, einzufangen.

Mit diesem Modell haben wir das hawaiianische Klima am Ende des 21. Jahrhunderts in einem Szenario simuliert, in dem die globalen Treibhausgasemissionen durch menschliche Aktivitäten weiterhin mit einer Geschwindigkeit ausstoßen, die zu einem globalen Temperaturanstieg von etwa 4 Grad Fahrenheit (2,2 °C) führt. Ein solches Szenario ist durchaus plausibel und erfordert sogar eine deutliche Reduzierung der aktuellen Emissionsraten, geht aber immer noch weit über das international vereinbarte Ziel hinaus, die globale Erwärmung unter 3,6 F (2 °C) im Vergleich zum vorindustriellen Niveau zu halten.

Wir haben festgestellt, dass in den feuchten Luvgebieten Hawaiis die Niederschläge voraussichtlich deutlich zunehmen werden. Dazu gehören immer häufigere extreme Regenfälle. Andererseits wird erwartet, dass die Niederschlagsmenge in weiten Teilen der Regenschattenregionen erheblich zurückgehen wird.

Dieser allgemeine Trend „Nass wird feuchter und trocken wird trockener“ findet sich im Allgemeinen in globalen Modellprojektionen der Klimaerwärmung. Unser Computermodell zeigt, dass dies auch für die für Hawaii relevanten Niederschlagsabstufungen über die sehr kurzen Distanzen gilt.

Der Aspekt „Trocken wird trockener“ ist besonders wichtig für die Formulierung von Hawaiis Plänen zur Anpassung an den Klimawandel. Der Boden in bereits trockenen Regionen kann noch trockener werden, wenn die Niederschläge abnehmen und wärmere Luft die Verdunstung von der Oberfläche verstärkt. Dazu gehören Mauis hochentwickelte Westküste und landwirtschaftliche Gebiete, in denen bis vor Kurzem große Zuckerrohrplantagen beheimatet waren.

Die Niederschlagsmengen schwanken weiterhin von Jahr zu Jahr. Tatsächlich ist bekannt, dass die Niederschläge auf Hawaii von Jahr zu Jahr und sogar von Jahrzehnt zu Jahrzehnt ziemlich starke Schwankungen aufweisen, was zum großen Teil auf die Einflüsse von El Niño und der pazifischen dekadischen Schwankung zurückzuführen ist, beides natürliche Klimamuster. Es wird erwartet, dass solche natürlichen Schwankungen mit dem jahrhundertelangen Trend zu trockeneren oder feuchteren Bedingungen einhergehen.

Die Simulation von Niederschlägen in Klimamodellen birgt immer noch viele Unsicherheiten, und es gibt besondere Herausforderungen bei der Darstellung der feinen geografischen Details des Regens in Hawaii. Eine andere Studie, die einen anderen Ansatz verwendete, lieferte Ergebnisse, die im Großen und Ganzen mit unseren übereinstimmen, prognostiziert jedoch einen insgesamt stärkeren Trocknungstrend auf den Inseln.

Während weitere Forschung dazu beitragen dürfte, die Unsicherheiten bei Klimaprognosen zu verringern, deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass Hawaii sich langfristig auf extremere Bedingungen, einschließlich eines erhöhten Risikos von Waldbränden, vorbereiten muss.