Hitzewellen in Seen nehmen zu. Quelle: imago images/Rene Traut

Klimawandel: Hitzewellen in Seen nehmen zu und bedrohen Artenvielfalt

Didcot/Großbritannien. Hitzewellen in Seen könnten bis Ende des 21. Jahrhunderts enorm an Intensität und Dauer zunehmen. Davor warnen Forscher im Fachblatt „Nature” auf der Basis von Modellierungen. Bei weiterhin hohen Treibhausgas-Emissionen könnte die durchschnittliche Dauer solcher Hitzewellen um bis zu drei Monate zunehmen und in manchen Binnengewässern sogar zum Dauerzustand werden – mit gravierenden Folgen für die Artenvielfalt der jeweiligen Ökosysteme.

Die Erderwärmung wird vor allem mit schmelzenden Polkappen, steigendem Meeresspiegel und extremen Dürren in Verbindung gebracht. Auch wissenschaftliche Studien beschäftigen sich überwiegend mit den Auswirkungen des Klimawandels an Land und in den Ozeanen. Vergleichsweise wenig ist indes über drohende Hitzewellen in Seen bekannt, obwohl gerade diese Ökosysteme besonders sensibel auf veränderte Wassertemperaturen reagieren.

Esa-Forscher analysieren Satellitenbilder

Ein Team um Iestyn Woolway vom Climate Office der europäischen Weltraumagentur Esa entwickelte nun zu dieser Frage verschiedene Simulationen. Die Wissenschaftler nutzten dafür Satellitenbilder der Esa sowie ein mathematisches Modell, das unter anderem Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit sowie Sonneneinstrahlung und Luftdruck berücksichtigt. Auf Basis dieser Daten modellierten die Forscher die Temperaturveränderungen bis 2099 für 702 Seen weltweit – und das jeweils für verschiedene Szenarien von Treibhausgas-Emissionen.

Von einer Hitzewelle sprechen die Forscher dann, wenn die Oberflächentemperatur eines Binnengewässers an mindestens fünf aufeinanderfolgenden Tagen höher liegt als von 1970 bis 1999 an 90 Prozent der Tage. Derzeit steigt die Temperatur während einer solchen Hitzewelle in Seen demnach um durchschnittlich 3,7 Grad Celsius.

Dauerhafte Hitzewellen in Seen möglich

Bei weiterhin hohen CO₂-Emissionen werde dieser Anstieg bis Ende des Jahrhunderts wahrscheinlich auf 5,4 Grad Celsius anwachsen, während die durchschnittliche Dauer der Hitzewellen von etwa einer Woche auf mehr als drei Monate zunehme, schreiben die Forscher. In manchen Binnengewässern könnten Hitzewellen gar zum Dauerzustand werden. Selbst bei stark gedrosselten Emissionen werde die durchschnittliche Intensität noch immer auf etwa vier Grad Celsius steigen und einen Monat länger dauern als heute.

Die Modellierung ergab zudem, dass Hitzewellen in tiefen Seen zwar weniger intensiv ausfallen können, aber länger andauern. „Dies ist aufgrund der hohen Wärmekapazität von großen Seen zu erwarten. Sie erwärmen sich langsamer als flache Seen, halten die Wärme aber länger”, erklärt Rita Adrian vom Berliner Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), die nicht an der Studie beteiligt war.

Sauerstoffarmut nimmt zu

Die Resultate seien schlüssig und „bestätigen wissenschaftliche Studien aus den vergangenen Jahren, die eine Zunahme der Dauer thermischer Schichtung in Seen als Folge von Erwärmungstrends gezeigt haben”, so Adrian weiter. Solche Schichtungen entstehen bei großen Temperaturunterschieden zwischen oberen und unteren Wasserschichten in einem See.

„Bei einer starken Schichtung mischen sich die Wassermassen sehr schlecht, und die Sauerstoffarmut in den tieferen Wassermassen nimmt zu”, erläutert Umweltwissenschaftler Moritz Lehmann von der Universität Basel. Unter diesen Bedingungen werde verstärkt das Treibhausgas Methan gebildet.

Artenvielfalt in Seen bedroht

„Erst kürzlich wurde weltweit berichtet, dass 2020 Teil des wärmsten Jahrzehnts seit Beginn der Aufzeichnungen war, und Klimaprojektionen deuten darauf hin, dass sich diese Erwärmung fortsetzen wird“, sagt Autor Woolway in einer Esa-Mitteilung: „Wenn der Klimawandel nicht eingedämmt wird, deuten unsere Projektionen darauf hin, dass die Hitzewellen in den Seen in diesem Jahrhundert immer heftiger werden, was die Artenvielfalt in den Seen bedroht und die Ökosysteme an die Grenzen ihrer Widerstandsfähigkeit bringt.”

Wie sich die Bedrohung konkret gestalte, sei allerdings schwer vorherzusagen, betont Lutz Becks von der Universität Konstanz. „Hitzewellen können dazu führen, dass bestimmte Arten bevorzugt werden, während andere benachteiligt oder sogar aussterben werden. So kann es zu Verschiebungen bei der Zusammensetzung der Artengemeinschaften kommen.“ Da Arten immer in Wechselwirkung mit anderen Arten stünden, seien Verschiebungen komplex: „So kann eine Art eine hohe Toleranz gegenüber Hitzewellen haben, ihre Beute aber zum Beispiel nicht, was wiederum zum Aussterben des Beutegreifers führen kann.“

RND/dpa