Sommergewitter sind in städtischen Gebieten stärker und häufiger

Sommergewitter sind in Städten im Allgemeinen häufiger, intensiver und konzentrierter als in ländlichen Gebieten, wie aus detaillierten neuen Beobachtungen von acht Städten und ihrem Umland hervorgeht. Diese Erkenntnisse könnten die Art und Weise verändern, wie Stadtplaner sich auf Überschwemmungen in ihren Städten vorbereiten, insbesondere wenn städtische Gebiete wachsen und der Klimawandel die globalen Wettermuster verändert.

Die neue Studie kommt zu dem Ergebnis, dass sich über städtischen Gebieten und ihren Grenzen mehr Gewitter bilden als in umliegenden Gebieten und dass Großstädte die Niederschläge stärker verstärken als Kleinstädte. Die Studie wurde veröffentlicht in Die Zukunft der Erde.

„Es wird erwartet, dass Städte in den kommenden Jahrzehnten bevölkerungsreicher und größer werden“, sagte Herminia Torelló-Sentelles, Atmosphärenspezialistin an der Universität Lausanne und Hauptautorin der Studie. „Die Quantifizierung des städtischen Überschwemmungsrisikos ist wichtig für die Stadtplanung und die Gestaltung städtischer Entwässerungssysteme. »

Über die Auswirkungen von Regen wurde in Studien einzelner Städte berichtet, bei der neuen Untersuchung wurde jedoch versucht, Trends und Unterschiede zwischen mehreren Städten zu ermitteln. Die Unterschiede in den städtischen Niederschlagsmustern verdeutlichen die Notwendigkeit, die Sturmaktivität in Städten auf der ganzen Welt weiter zu untersuchen, sagte Torelló-Sentelles.

Erobere Städte im Sturm

Bei manchen Stürmen fällt der Regen gleichmäßig wie bei einer Sprinkleranlage, bei anderen fällt der Regen in konzentrierten Schüben wie bei einem Feuerlöschschlauch. Die neue Studie kommt zu dem Ergebnis, dass Städte Stürme in Feuerlöschschläuche verwandeln können, die Regenstöße auf kleine städtische Gebiete abwerfen, anstatt den Regen über ein größeres Gebiet zu verteilen. Diese konzentrierten Regenschauer können das Überschwemmungsrisiko erhöhen, wenn die städtische Infrastruktur die Überschwemmung nicht bewältigen kann.

In den meisten Städten kommt es zu mehr Feuerlöschstürmen als in ländlichen Gebieten. Außerdem erzeugen Städte mehr Stürme als ihre umliegenden Gebiete, und größere Städte erzeugen stärkere Stürme als kleinere Städte.

„Bei der Betrachtung des Hochwasserrisikos kommt es nicht nur auf die Niederschlagsintensität an. Wir müssen auch berücksichtigen, wie sie im Weltraum verteilt sind“, sagte Torelló-Sentelles. „Wenn sehr große Regenmengen auf eine sehr kleine Fläche fallen, kann dies dazu führen, dass das Entwässerungssystem in einem städtischen Gebiet zusammenbricht. »

Mehrere Faktoren könnten die Entstehung und Intensivierung städtischer Stürme vorantreiben, sagte Torelló-Sentelles. Städte sind im Allgemeinen wärmer als ihre kühle, feuchte Umgebung mit dichter Vegetation, was dazu führen kann, dass Luft in Richtung Städte gezogen und nach oben getragen wird. Diese warme, angehobene Luft kondensiert dann über städtischen Zentren zu Regenwolken.

Stürme entstehen oft, wenn Luft über Bergketten aufsteigt und Regenwolken auf Berggipfeln entstehen. Wie Mini-Gebirge können Stadtlandschaften günstige Bedingungen für den Auftrieb von Luftmassen und die Entstehung von Stürmen schaffen.

„Wir können eine Stadt als Hindernis betrachten“, erklärt Torelló-Sentelles. „Wenn sich ein Sturm auf ihn zubewegt, kann Luft darüber und um ihn herum aufsteigen. »

Auch Aerosolverschmutzung in der Atmosphäre über Städten kann zu mehr oder weniger Niederschlägen führen.

Die Forscher verwendeten hochauflösende Wetterdaten aus sieben Jahren aus acht Städten in Europa und den Vereinigten Staaten (Mailand, Italien; Berlin, Deutschland; London und Birmingham, Vereinigtes Königreich; Phoenix, Arizona; Charlotte, North Carolina; Atlanta, Georgia; und Indianapolis, Indiana), um die Entstehung und Intensität von Sommerstürmen in und um Städte zu verfolgen. Die Städte unterschieden sich in Größe, Klima und Stadtform, liegen jedoch alle in relativ flachen Regionen und weit entfernt von großen Gewässern – Faktoren, die die lokalen Niederschlagsmuster beeinflussen könnten.

Die Forscher verfolgten die Entstehung und Entwicklung von Stürmen außerhalb und über Städten und ihren Grenzen und ermittelten die durchschnittliche Richtung, durchschnittliche Intensität, maximale Intensität und Fläche jedes Sturms.

Forscher fanden heraus, dass sich Stürme häufiger über Städten und ihren Grenzen bildeten als in umliegenden ländlichen Gebieten. Über Innenstädten oder an den Rändern von Städten, beispielsweise in Berlin und Birmingham, waren die Stürme im Allgemeinen stärker. Großstädte erlebten eine stärkere Niederschlagsintensivierung als Kleinstädte: In Kleinstädten intensivierten sich die Niederschläge von 0,9 % auf 3,4 %, während sie in den größten Städten im Vergleich zu Randgebieten von 5,2 % auf 11 % anstiegen. In einigen Städten kam es zu bestimmten Tageszeiten auch zu einer deutlich stärkeren Niederschlagsintensivierung.

Auch die Niederschläge konzentrierten sich stärker auf städtische Gebiete und waren bis zu 15 % stärker. Konzentrierte Niederschläge können städtische Wassermanagementsysteme stärker belasten als gleichmäßig verteilte Niederschläge.

Starke Stürme erhöhen die Überschwemmungsgefahr in städtischen Gebieten

Immer größere städtische Gebiete könnten mehr Stürme erzeugen und verstärken als ihre Umgebung, auch wenn der Klimawandel die Stürme auf der ganzen Welt weiterhin verstärkt. Die kombinierten Auswirkungen des Stadtwachstums und des Klimawandels könnten die städtischen Regenwassermanagementsysteme belasten und zu häufigeren und schwereren Überschwemmungen führen.

Die Forscher beobachteten einheitliche Trends in allen Städten, aber jede Stadt veränderte ihre Niederschlagsmuster auf einzigartige Weise. Während beispielsweise in den meisten Städten Stürme mit stärkeren Niederschlägen auftraten als in den umliegenden Gebieten, gab es in Berlin und Charlotte mehr vereinzelte Niederschläge. In Atlanta verstärkten sich die Stürme tagsüber am stärksten, während sie sich in Birmingham erst in der Nacht verstärkten. Und im Gegensatz zu den anderen sechs untersuchten Städten kam es in Berlin und Phoenix nicht zu mehr Stürmen über der Stadt als in den umliegenden Gebieten.

Diese Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit individueller Stadtplanungsstrategien und Studien, sagte Torelló-Sentelles. Da sich das Klima verändert und die Welt urbanisiert, müssen Städte ihre eigenen Anpassungs- und Eindämmungsstrategien entwickeln.

„Wir müssen eine größere Vielfalt an Städten untersuchen, damit wir die Ergebnisse verallgemeinern und bestimmen können, welche städtischen Merkmale die größten Auswirkungen auf das Potenzial für Niederschlagsänderungen in Städten haben“, sagte sie. „Die Mechanismen hinter städtischen Niederschlägen sind recht komplex und wir müssen diese Prozesse noch eingehender untersuchen.“ »