A6 Extreme Niederschläge und Überschwemmungen

Thema

Extremniederschläge umfassen Ereignisse, bei denen die Niederschlagsmenge oder die Gesamtniederschlagsmenge die lokale Klimatologie einer Region deutlich übersteigt und die direkte Ursache für Überschwemmungen, Erdrutsche und Todesfälle ist. Drei verschiedene physikalische Mechanismen können Extremniederschläge hervorrufen: atmosphärische Flüsse, schmale Ströme von Wasserdampf, die die Tropen mit den mittleren Breiten verbinden; langsame oder stationäre Fronten, die die Konvektion über demselben Gebiet über Stunden oder sogar Tage organisieren; und orographische Verstärkung, die das Aufsteigen und die Kondensation von Wasserdampf bewirkt, wenn feuchte Luft auf ein Gebirge trifft. Von den drei Mechanismen sind atmosphärische Flüsse für die meisten Extremniederschlagsereignisse an den Westküsten der Kontinente der mittleren Breiten verantwortlich, wie beispielsweise in Kalifornien, Portugal oder Chile. Ein atmosphärischer Fluss ist an zwei gleichzeitig auftretenden Anzeichen erkennbar: Erstens übersteigt die Gesamtmenge des in der ihn bildenden Luftsäule angesammelten Wasserdampfs 25 Millimeter Wasseräquivalent und liegt damit deutlich über der der umgebenden Luft; Zweitens übersteigt der horizontale Fluss dieses Wasserdampfs – die Menge an Dampf, die pro Sekunde einen Abschnitt der Atmosphäre durchdringt – 250 Kilogramm pro Meter Breite und Sekunde und konzentriert sich auf ein weniger als 1000 Kilometer breites Band. Entlang dieses Bandes werden mehrere hundert Kilogramm Wasserdampf pro Meter Breite und Sekunde transportiert. Je länger ein atmosphärischer Fluss über derselben Region verharrt, desto größer ist die gesamte Niederschlagsmenge, die er hinterlässt: Ein atmosphärischer Fluss kann über ein oder zwei Tage hinweg 200 bis 400 Millimeter Wasser über einer Region ablagern. Im Mittelmeer erzeugt ein weiterer, für diese Region spezifischer Mechanismus – die sogenannte isolierte Höhentiefs oder „Kaltlufttropfen“ – extreme Niederschläge, indem er die Advektion kalter Luft in der Höhe mit der Konvektion kombiniert, die vom warmen Mittelmeer selbst gespeist wird. Anders als bei atmosphärischen Flüssen ist es hier nicht eine Wasserdampfwolke, die die Feuchtigkeit liefert, sondern das warme Mittelmeer selbst, das unter der aus höheren Lagen absinkenden kalten Luft verdunstet.

Die orographische Verstärkung, der dritte Mechanismus, wirkt anders als die beiden vorherigen: Anstatt mehr Wasserdampf zuzuführen, zwingt sie feuchte Luft, an der Luvseite eines Gebirges aufzusteigen. Dieser erzwungene Aufstieg kühlt die Luft ab und lässt ihren Wasserdampf zu Regen kondensieren. Je stärker der erzwungene Aufstieg, desto mehr Niederschlag fällt auf der Luvseite: Die orographische Verstärkung kann den Niederschlag auf der Luvseite im Vergleich zu dem in den angrenzenden Ebenen um das Zwei- bis Fünffache erhöhen.

Unabhängig vom Mechanismus, der extreme Niederschläge verursacht, hängt es vom Zustand des Bodens ab, ob diese zu Überschwemmungen führen. Ist der Boden bereits nahe seiner Feldkapazität – also vor dem Regen bereits feucht –, fließt der zusätzliche Niederschlag des Extremniederschlags fast vollständig ab, anstatt zu versickern, was zu Überschwemmungen durch Wassersättigung führt. Ist der Boden hingegen undurchlässig oder fällt der Regen mit sehr hoher Intensität selbst auf Böden, die normalerweise Wasser aufnehmen würden, versickert das Wasser ebenfalls nicht rechtzeitig, was zu Sturzfluten führt.

Somit sind Überschwemmungen durch Oberflächenwasser und Sturzfluten die beiden letzten Wege, auf denen extreme Niederschläge – ob durch einen atmosphärischen Fluss, ein isoliertes Hochdruckgebiet über dem Mittelmeer, langsame oder stationäre Fronten oder orografische Verstärkung – letztendlich reale Schäden verursachen: Überschwemmungen, Erdrutsche und Todesfälle, die den Beginn dieser Beschreibung des Phänomens markieren. Der atmosphärische Mechanismus, der Wasser liefert, bestimmt, wie viel Regen fällt und in welchem ​​Gebiet, aber der Zustand des Bodens entscheidet letztendlich darüber, wie zerstörerisch diese extremen Niederschläge sind.

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