Was ist mit dem Schnee von morgen?

Expertenforum Klima.Schnee.Sport

Gedanken zu Klimawandel und Bergsport in den kommenden Jahrzehnten
Themenbereich: Skisport und Umwelt
Verfasser:
Prof. Dr. Hans Peter Schmid
KIT-Campus Alpin, Institut für Meteorologie
und Klimaforschung, Garmisch-Partenkirchen und TU München
Prof. Dr. Harald Kunstmann
IKIT-Campus Alpin, Institut für Meteorologie
und Klimaforschung, Garmisch-Partenkirchen und Universität Augsburg
Dr. Michael Warscher
Universität Innsbruck, Institut für Geographie

Der Klimaschutz und die Anpassung an den Klimawandel gehören zu den großen gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und technologischen Herausforderungen unserer Gesellschaft. Dabei ist der Klimawandel für den Wintersport in seiner touristischen und spitzensportlichen Ausprägung unauflöslich verbunden mit veränderten Rahmenbedingungen und Unsicherheiten. Trotz Fortschritten bei der Klimaforschung bleiben offene Fragen insbesondere bei den zu erwartenden Entwicklungen auf regionaler Ebene.
Die Stiftung Sicherheit im Skisport (SIS), das Karlsruher Institute of Technology (Institute of Meteorology and Climate Research) und die Deutsche Sporthochschule (Institute of Outdoor Sports and Environmental Science) veranstaltete am 1./2. Oktober 2018 auf der Umweltforschungsstation Schneefernerhaus/Zugspitze und am 15./16. Januar 2019 in Ruhpolding ein länderübergreifendes Expertenhearing „Klima.Schnee. Sport“ zu den Perspektiven des Schneesports im Zeichen des globalen Klimawandels.
Insgesamt haben über 20 Fachwissenschaftler aus 14 Einrichtungen mitgewirkt und so dazu beigetragen, erstmals den aktuellen Forschungsstand in Form eines Positionspapiers und wissenschaftlichen Beiträgen in der Fachzeitschrift FdSnow, Heft 53 in einem lesenswerten Überblick zu präsentieren. Unser Dank gilt allen Kolleginnen und Kollegen für die Bereitschaft zur konstruktiven, offenen Diskussion und zur Formulierung von gemeinsamen Positionen und Handlungsstrategien.
Alle Ergebnisse finden sie unter www.stiftung.ski.

Prof. Dr. Ralf Roth

Klimawandel: globales Phänomen mit regionalen Ausprägungen – Risiken und Chancen

In den Medien taucht das Thema „Klimawandel“ meist dann auf, wenn das Wetter verrücktspielt. Der Winter 2017/18 war typisch dafür: in den Nord- und Westalpen lag außergewöhnlich früh viel Schnee, teilweise bis in tiefe Lagen und der Skibetrieb konnte vielerorts früher als sonst starten. Im Spätwinter gab es sogar Kälterekorde, dank dem stabilen Hochdruckgebiet „Hartmut“ über Skandinavien1. Auf der Zugspitze (2964 m ü. M.) verzeichnete die Wetterstation des Deutschen Wetterdienstes (DWD2) am Abend des 26. Februar -30,4 °C, die kälteste dort je gemessene Temperatur für diese Jahreszeit. Von Februar bis Ende April lagen im Skigebiet Zugspitze rund 4 m Naturschnee, deutlich mehr und länger als in den meisten der letzten Jahre.3 In den Zentralalpen lag zeitweise so viel Schnee, dass großflächig die höchste Lawinenwarnstufe (5) ausgerufen wurde und einige Täler (Zermatt, Saas) über mehrere Tage nicht zugänglich waren. In der Öffentlichkeit wurde die Frage gestellt, wie denn ein solcher Schneewinter mit dem Klimawandel in Einklang zu bringen sei. Negierer des Klimawandels sahen den Schneewinter 2018 als Beweis, dass der Klimawandel nicht stattfindet.
Allerdings stellte sich der Schneewinter 2018 als ein regionales Phänomen heraus, das zudem auch zeitlich stark begrenzt war. Die Messungen des DWD zeigen, dass der meteorologische Winter (Dezember, Januar, Februar) 2017/18 deutschlandweit 1,2 °C wärmer war als der langjährige Durschnitt (30 Jahre). Einerseits fiel 9 % mehr Niederschlag, andererseits herrschte 10 % mehr Sonnenschein als im Mittel. Wie ist dies möglich? Durch eine Abfolge von relativ lange stabilen und gegensätzlichen Witterungsperioden. Dezember (2017) und Januar (2018) waren vergleichsweise mild und nass. Dafür wurde der Februar außergewöhnlich kalt. Landesweit wurde eine Durchschnittstemperatur von -1,7 °C gemessen, also deutlich unter dem langjährigen Mittel von +0,4 °C. Der März war danach auch noch etwas kälter als der Durchschnitt, aber bereits im April kippte die Lage wieder und es entwickelte sich der Rekordsommer 2018 mit anhaltender Dürre und Hitze besonders in Norddeutschland und Skandinavien. Global zeichnet sich ab, dass das Jahr 2018 wohl das viertwärmste je gemessene war (die Plätze 1 bis 3 gehen an 2016, 2015 und 2017).
Als regional ausgeprägter und außergewöhnlicher Winter ist der Winter 2017/18 symptomatisch für die Entwicklung, die im Klimawandel zunehmend erwartet wird: ein langsamer aber eindeutiger Trend zu höheren Temperaturen, aber nicht als gleichmäßige Erwärmung, sondern mit tendenziell immer stärker ausgeprägten und extremeren Auswüchsen der Witterung4 (zu warm, zu trocken, zu nass, zu kalt). Wir erwarten auch, dass solche Auswüchse nicht nur stärker werden und öfter auftreten, sondern dass sie auch persistenter werden.

Für den Schneesport bedeutet eine solche Entwicklung einerseits, dass „normale“ Winter seltener werden, dass viel öfter entweder völlig „verpfuschte“ und nasse oder umgekehrt kalte und langwährende Winter auftreten. Wird im Schneesport der Einsatz von Ressourcen (Material, Energie, Arbeitskräfte) für einen „Normalwinter“ geplant, bedeutet dies zukünftig häufiger, dass eine Fehlplanung droht mit entsprechendem Mehraufwand oder finanziellen Verlusten. Andererseits bedeutet die zunehmende Persistenz der Witterung auch, dass öfter ein Großteil der Saison in ähnlicher Weise betroffen sein wird (und es besteht die Hoffnung, dass der grobe Verlauf der Witterung einer Saison und Region besser vorhergesagt werden kann). Dieser letzte Aspekt birgt auch Chancen: mehr Planungssicherheit, um je nach Lage alternative Saison-Pläne in die Umsetzung führen zu können. Voraussetzung ist dabei natürlich, dass machbare Alternativpläne vorliegen und auf realistische Szenarien der zu erwartenden Witterung abgestimmt sind.

Klimawandel bringt häufigere und persistentere Witterungsextreme
Worauf begründet sich die Erwartung, dass der Klimawandel vermehrt und langanhaltende Witterungsextreme mit sich bringen wird?

Schon seit mindestens 40 Jahren zeigt sich, dass die Erwärmung in der Arktis am stärksten fortschreitet, verstärkt durch die rasant abnehmende Ausdehnung des Meereises im Arktischen Ozean. Dadurch vermindert sich tendenziell der Temperaturunterschied zwischen den mittleren Durchschnittstemperatur von -1,7 °C gemessen, also deutlich unter dem langjährigen Mittel von +0,4 °C. Der März war danach auch noch etwas kälter als der Durchschnitt, aber bereits im April kippte die Lage wieder und es entwickelte sich der Rekordsommer 2018 mit anhaltender Dürre und Hitze besonders in Norddeutschland und Skandinavien. Global zeichnet sich ab, dass das Jahr 2018 wohl das viertwärmste je gemessene war (die Plätze 1 bis 3 gehen an 2016, 2015 und 2017).
Als regional ausgeprägter und außergewöhnlicher Winter ist der Winter 2017/18 symptomatisch für die Entwicklung, die im Klimawandel zunehmend erwartet wird: ein langsamer aber eindeutiger Trend zu höheren Temperaturen, aber nicht als gleichmäßige Erwärmung, sondern mit tendenziell immer stärker ausgeprägten und extremeren Auswüchsen Breiten und der Polarregion. Dieser Temperaturgradient ist aber für das Luftdruckgefälle (im oberen Teil der Troposphäre) zur Polregion hin verantwortlich, was wiederum zur Ausbildung des Jetstreams führt. Der Jetstream ist ein Band von oft sehr starken Winden (bis ca. 500 km/h), das sich im Gegenuhrzeigersinn (also ostwärts) mäandrierend oder wellenartig um den Nordpol bewegt, meist irgendwo zwischen dem 40. und dem 75. Breitengrad.

Der Jetstream wirkt quasi als Organisator der Wetterverhältnisse in den mittleren Breiten. Seine Mäander (oder Rossby Wellen) bringen die Abfolge von Hoch- und Tiefdruckgebieten mit sich, die in Europa meist das Wettergeschehen dominieren. Ist der Jetstream stark, sind die Wellenausschläge relativ schmal und die Wellen bewegen sich rasch von West nach Ost. Das Wetter ist dann eher wechselhaft und von westlichen Winden geprägt. Bei schwachem Jetstream können die Wellnausschläge (nach Norden und Süden) stark wachsen und die Wellenberge und -senken können sogar über längere Zeit stationär bleiben. Dies kann (bei einem stationären Hoch über Skandinavien, einer sog. Omegalage5) zu langanhaltender „russischer“ Kälte führen, mit schwachen, aber eisigen nordöstlichen Winden, wie im Februar 2018. Eine ähnliche Omegalage ab April bis Juni 2018 führte kurz danach zur bekannten Hitzewelle nördlich der Alpen. In beiden Fällen war der Jetstream zu schwach, um mit seiner allgemeinen Westdrift den Aufbau von stationären Hochs zu verhindern.
Die allgemeine Beobachtung, dass sich die Arktis deutlich schneller erwärmt als das globale Mittel6, wird in Modellrechnungen bestätigt und im anthropogenen Klimawandel entsprechend prognostiziert (Mann et al. 2017). Die Folge ist, dass wir eine fortlaufende Abschwächung des Jetstreams erwarten müssen mit verstärkter Tendenz zu saisonal prägenden Extremwitterungsereignissen.

Verstärkung des Erwärmungstrends in den Alpen: Der Schnee von morgen
Nicht nur die Polargebiete sind einer verstärkten Erwärmung im Klimawandel unterworfen, sondern auch Bergreginen erwärmen sich generell schneller als das globale Mittel (Pepin et al. 2015). Seit 1900 beträgt der gemessene Temperaturanstieg global 1,1 °C und 1,5 °C in Europa7. Im Alpenbereich betrug der Temperaturanstieg über die gleiche Zeit aber schon 2,3 °C. Dies identifiziert den Alpenraum als klimasensitive Region: der Klimawandel ist gegenüber dem globalen Mittel verstärkt.

Hochaufgelöste regionale Klimamodellierungen am Institut für Meteorologie und Klimaforschung, KIT-Campus Alpin in Garmisch-Partenkirchen (z. B. Kunstmann et al. 2004; Kunstmann et al. 2018; Wagner et al. 2013) zeigen an, dass die größte Erwärmung im Gebiet der bayerischen Alpen und Voralpen im Spätwinter zu erwarten ist bis Mitte des 21. Jhdt. (Abb. 1). Die Veränderungen im Niederschlag betreffen mehr die saisonale Verteilung als das Jahrestotal. Abb. 2 zeigt, dass etwa gleichzeitig mit der größten Erwärmung im Spätwinter auch eine Erhöhung des Niederschlages zu erwarten ist. In tieferen bis mittleren Lagen (ca. unter 1500 m ü. M.) bedeutet dies naheliegend, dass der erhöhte Niederschlag vermehrt als Regen und nicht als Schnee ankommt. Aber in Höhenlagen ab ca. 1500 m ü. M. kann diese Kombination verlängerte und schneereiche Spätwinter bewirken. Wie weit sich eine solche für den Schneesport recht günstigen Entwicklung in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts fortsetzen kann, ist allerdings fraglich. Ob im Spätwinter in diesen Höhenlagen verstärkt Schnee fällt, hängt ab vom Wettlauf zwischen Niederschlagsverlagerung und Temperaturerhöhung.

Dabei darf nicht vergessen werden, dass die langfristigen Klimawandel-Trends in allen Phasen des Winters von den starken saisonalen Witterungsschwankungen aufgrund der Schwächung des Jestreams überlagert werden. In Abb. 3 ist dies exemplarisch für die Januartemperaturen im bayerischen Alpen- und Voralpengebiet dargestellt.

Die Graphik zeigt den Verlauf der Januartemperaturen für die Zeitperiode 2021–2050; im Vergleich zur historischen Periode 1971–2000. Die mittlere Januartemperatur scheint sich zwischen den zwei 30-Jahres Zeitscheiben nicht wesentlich zu unterscheiden im Vergleich mit der Variabilität von Jahr zu Jahr. Es fällt aber auf, dass die projektierte Variabilität (jeweils gemittelt über den ganzen Monat Januar) in der Periode 2021–2050 deutlich grösser ist als noch 50 Jahre vorher. Es werden auch weiterhin sehr kalte Winter möglich sein, wenn auch mit geringerer Häufigkeit.

Ein ähnliches Bild resultiert auch aus einer detaillierten Studie über die zukünftige Entwicklung der natürlichen Schneedecke im Nationalpark Berchtegadenerland (Warscher 2015, Warscher et al. 2013).

Abb. 4 zeigt die Veränderung der natürlichen Schneebedeckungsdauer für jeden Modellgitterpunkt im Nationalpark Berchtesgadenerland in Abhängigkeit zur Höhenlage des jeweiligen Gitterpunktes. Auf der linken Seite ist die absolute Veränderung aufgezeichnet. Alle Werte zeigen eine Verkürzung der Schneebedeckungsperiode an, und nur wenige Punkte zeigen eine Verkürzung von weniger als 10 Tagen. Die größte absolute Verkürzung (rund 15–25 Tage) ist in der Höhenstufe von 800–1200 m ü. M. zu erwarten. Unterhalb dieser Höhenstufe sind die Schneebedeckungsperioden bereits so kurz, dass sie sich nicht mehr deutlich verkürzen können, aber andererseits wirken sich Omegalagen wie im Februar 2018 oft bis ins Flachland aus. Die rechte Seite von Abb. 4 zeigt dieselben Resultate als relative Werte der Verkürzung im Verhältnis zur Länge der Schneebedeckungsperiode. Es wird deutlich, dass die relative Veränderung ungefähr linear zunimmt bis auf eine Höhenstufe von rund 1500 m ü. M. Oberhalb dieser Höhe sind die projektierten Veränderungen bis zur Mitte des Jahrhunderts gering (unter 10 %) und zeigen keine Höhenabhängigkeit.

Schneesport von morgen?

Bezogen auf den Schneesport vermitteln diese Modellresultate vordergründig eine klare Botschaft. Gebiete mit Höhenlagen über 1500 m ü. M. können auch bis über die Mitte des Jahrhunderts hinaus mit einer nur geringfügig verkürzten Periode der natürlichen Schneebedeckung rechnen. Dies muss allerdings unter dem Vorbehalt von häufigeren saisonalen Witterungsextremen gesehen werden: auch wenn die Länge der Schneeperiode ungefähr gleich bleibt, muss mit großer Variabilität des Zeitpunktes (Früh-, Hoch-, Spätwinter) der Schneeperiode gerechnet werden.
Für Schneesportgebiete unter 1500 m ü. M. wird eine persistente natürliche Schneedecke zunehmend zum Ausnahmefall. Durch technisches Schneemanagement (Schneefarming und Beschneiung) kann diese Entwicklung wohl teilweise abgefangen oder verzögert werden. Allerdings bringen die häufigeren Witterungsextreme (nicht nur Kälteeinbrüche, sondern auch warmnasse Perioden) erhebliche Risiken mit sich, ob sich dafür notwendige Investitionen als wirtschaftlich erweisen werden. Der von den Modellen projektierte Trend zu besonders starker Erwärmung im Spätwinter verschärft die Situation in niederen Lagen zusätzlich.
Eingangs wurde darauf hingewiesen, dass die größere Persistenz von Witterungslagen (hoffentlich in Kombination mit Fortschritten in saisonalen Vorhersagen) zu größerer Planungssicherheit führen kann. Dies kann sich durchaus zu einer Chance für den gesamten Wintersport, ob auf Schnee oder Alternativen dazu, entwickeln. Eines ist aber in jedem Fall klar: Klimawandel verlangt Bereitschaft zu Veränderung in der Wintersportindustrie. Wer morgen Alternativen zum Standard von gestern bereit hält, wird sich die Zukunft sichern.
Die Hoffnung auf einen langen, stabilen und schneereichen Winter stirbt allerdings zuletzt – jedes Jahr von neuem!

Literatur- und Quellenangaben
H. Kunstmann et al. (2004). Impact analysis of climate change for an Alpine catchment using high resolution dynamic downscaling of ECHAM4 time slices. Hydrology and Earth System Sciences, 8(6), S. 1030–1044
H. Kunstmann et al. (April 2018). Very High Resolution Regional Climate Si¬mulations for Germany and the Alpine Space: Optimized Model Setup, Perfomance in High Mountain Areas and Expected Future Climate. In EGU General Assembly Conference Abstracts (Vol. 20, p. 8505)
M. E. Mann et al. (2017). Influence of anthropogenic climate change on planetary wave resonance and extreme wea¬ther events. Scientific Reports, 7, 45242
I. Ott et al. (2013). Highresolution climate change impact analysis on medium-sized river catchments in Germany: an ensemble assessment. Journal of Hydrometeorology, 14 (4), S. 1175–1193
N. Pepin et al. (2015). Elevation-dependent warming in mountain regions of the world. Nature Climate Change, 5 (5), S. 424
G. Smiatek et al. (2009). Precipitation and temperature statistics in high resolution regional climate models: Evaluation for the European Alps. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 114 (D19)
S. Wagner et al. (2013). High resolution regional climate model simulations for Germany: part II – projected climate changes. Climate Dynamics, 40 (1–2), S. 415–427
M. Warscher (2015). Performance of Complex Snow Cover Descriptions in a Distributed Hydrological Model System and Simulation of Future Snow Cover and Discharge Characteristics: A Case Study for the High Alpine Terrain of the Berchtesgaden Alps. Ph.D. Thesis, University of Augsburg. 162pp. https://opus.bibliothek.uni-augsburg.de/opus4/3283
M. Warscher et al. (2013). Performance of complex snow cover descriptions in a distributed hydrological model system: A case study for the high Alpine terrain of the Berchtesgaden Alps. Water Resources Research, 49 (5), S. 2619–2637