Klimaextreme in Nordamerika

Nordamerika gilt klimatisch als Kontinent der Extreme. Besonders das kontinentale Gebiet der USA ist ganzjährig von extremen Wetterlagen betroffen, die Leben und Wirtschaft großer Bevölkerungsteile prägen; seltener sind auch Südkanada, bei Hurrikans zudem die Karibik und Zentralamerika betroffen. Im Englischen werden solche Gefahren als climatic hazards bezeichnet.

Ursache ist die Lage des Kontinents: Rocky Mountains im Westen und Appalachen im Osten begrenzen ihn nach Süden trichterförmig. Zugleich wirken Pazifik, Atlantik, Karibisches Meer und Golf von Mexiko auf das Wetter ein. Manche Ereignisse sind regional begrenzt, etwa Hurrikans und Tornados; Kälte- und Hitzeereignisse können dagegen sehr große Räume erfassen. Alle Ereignisse sind saisonal, unterscheiden sich aber stark in ihrem Verbreitungsgebiet.

Hitze und Dürre

Im Sommer belasten schwüle, feucht-heiße Luftmassen weite Teile der südöstlichen USA. Luft vom Bermudahoch wird über den Golf von Mexiko ins Landesinnere transportiert und erreicht 30–32 °C bei 75–85 % relativer Luftfeuchtigkeit. Hohe Sonnenscheindauer, Windstille und geringe nächtliche Abkühlung sind besonders für ältere Menschen gefährlich. Die Zahl der dadurch verursachten Todesfälle ist schwer von natürlichen Todesfällen zu trennen; sie wird auf etwa 200 pro Jahr geschätzt. Der Hitzewelle in Chicago 1995 werden etwa 670 Todesopfer zugerechnet. Wirtschaftliche Folgen entstehen unter anderem durch Klimaanlagen: Ihr Stromverbrauch in den USA betrug 2001 etwa 183 TWh, ungefähr ein Drittel des deutschen Bruttostromverbrauchs desselben Jahres. Auch Straßenbeläge und Schienen werden stark beansprucht. Hitze ist relativ langfristig vorhersagbar, doch vor allem Aufklärung und individuelle Vorsorge, etwa Klimaanlagen oder der Verzicht auf körperliche Arbeit, können Schäden mindern.

Dürre und Trockenperioden betreffen im Sommer nahezu die gesamten kontinentalen USA und Südkanada. Meteorologische Dürre bedeutet, dass Niederschläge vom Mittelwert abweichen. Von einer sozio-ökonomischen Dürre spricht man, wenn der Wasserverbrauch die natürlich vorhandenen und regenerierbaren Wasservorkommen übersteigt. Übernutzung und sinkender Grundwasserspiegel können meteorologische Dürren verstärken.

Besonders häufig treten meteorologische Dürren in den Great Plains auf. Feuchte Pazifikluft regnet an der Westseite der Rocky Mountains ab; östlich der Kordilleren erreicht durch den Föhneffekt Chinook warme, trockene Luft die Region. Trotz eines allgemeinen sommerlichen Niederschlagsmaximums kann dies mehrjährige Dürren verursachen. Wind trägt dann die trockene, lockere und humusreiche obere Bodenschicht als Staub ab; zurück bleibt unfruchtbarer Boden. Die Dürre der 1930er Jahre im Mittleren Westen prägte den Begriff „Dust Bowl“. Dürren erhöhen außerdem die Gefahr unkontrollierter Vegetationsbrände. Der jährliche wirtschaftliche Schaden beträgt laut National Drought Mitigation Center 6–8 Milliarden US-Dollar.

Dürren entwickeln sich langsam und sind daher schwer vorherzusagen. Climate Prediction Center der NOAA, das National Drought Mitigation Center und weitere Einrichtungen werten Niederschlag, Evapotranspiration, Wasserstand und Bodenfeuchte aus. Indizes teilen die Gefahr in Kategorien ein; verbreitet ist der Palmer Drought Severity Index (PDSI) mit 11 Klassifikationen. Er wird zusammen mit dem Standard Precipitation Index (SPI) und dem Reclamation Drought Index (RDI) verwendet. Anpassung der Landwirtschaft, trockenheitsresistenteres Saatgut und Information Betroffener können Folgen lindern, nicht aber die Dürre verhindern.

Hochwasser und Blitzhochwasser

Überschwemmungen sind in den USA das schwerwiegendste Klimaextrem, sowohl bei Todesopfern als auch bei finanziellen Schäden. In den nördlichen Great Plains treten im Frühjahr regelmäßig Schmelzwasserüberschwemmungen auf. Seltener, aber besonders verheerend sind Hochwässer an großen Flüssen nach extremen Niederschlägen. Zwischen 1975 und 1998 starben annähernd 2500 Menschen; der Schaden überstieg 100 Milliarden US-Dollar.

Viele Städte und Agglomerationen liegen in überflutungsgefährdeten Gebieten, weil Überflutungsflächen fruchtbare Böden, ebene Bauflächen, günstige Verkehrslagen und Möglichkeiten zur Energieerzeugung bieten. Schutzbauten helfen nur begrenzt, vor allem bei kleineren Hochwässern. Bei der Flut im oberen Mississippibecken im Sommer 1993 wurden über 1000 von 1300 Dämmen zerstört. Der Schaden lag zwischen 12 und 16 Milliarden US-Dollar. Weniger als 50 Menschen starben, weil der Flutverlauf gut vorhergesagt wurde, sich langsam entwickelte und mehr als 50.000 Menschen evakuiert werden konnten. Folgen lassen sich vor allem durch Begrenzung von Neubauten in Flutgebieten sowie Bau und Wartung von Hochwasserschutzanlagen mindern.

Flash Floods sind nach Definition des National Weather Service (NWS) Blitzhochwässer, die innerhalb von sechs Stunden durch starke Regenfälle ausgelöst werden. In wenigen Minuten kann selbst an zuvor trocken erscheinenden Orten eine Wasserwand entstehen. Häufige Auslöser sind Konvektionsniederschläge aus sehr feuchter tropisch-mariner Luft vom Golf von Mexiko, der gulf air. Besonders betroffen sind die Great-Plains-Staaten sowie die Carolinas, Virginia und Texas, grundsätzlich aber auch alle Teile der USA und Südkanadas. Zusätzlich zum Starkregen muss der Untergrund Wasser schlecht aufnehmen können: ausgedörrte oder wassergesättigte Böden sowie versiegelte Flächen erhöhen das Risiko; Bachläufe, Canyons und Senken verstärken es.

Der NWS bewertet mit einer täglich aktualisierten „Flash Flood Guidance“-Karte für jedes County die Regenmenge, die ein Blitzhochwasser auslösen könnte, auf Grundlage der Bodenfeuchte. Auch FEMA bietet Möglichkeiten zur Bestimmung des örtlichen Flutrisikos. Schutzbauten und Aufklärung sind wichtig. Die meisten Opfer sterben im Auto, wenn sie überflutete Straßen überqueren und Strömung oder verdeckte Unterspülungen unterschätzen.

Hurrikans und Tornados

Hurrikans verbinden hohe Windgeschwindigkeiten, starke Niederschläge und Flutwellen an den Küsten. Die offizielle Saison reicht von Juni bis November, jedoch können Hurrikans auch außerhalb dieses Zeitraums entstehen. Sie entwickeln sich aus tropischen Tiefdruckgebieten normalerweise erst etwa 5° nördlich des Äquators über mindestens 27 °C warmem Wasser, weil die Corioliskraft für die Rotation nötig ist. Konvektion und die Freisetzung latenter Energie erzeugen ein Höhenhoch und ein starkes Tief nahe der Wasseroberfläche; dadurch strömt weitere feucht-warme Luft zusammen. Der Hurrikan intensiviert sich über warmem Wasser und zieht durchschnittlich mit 16–24 km/h. Ab 120 km/h wird ein tropischer Sturm als Hurrikan bezeichnet. Sein Zerstörungspotenzial wird mit der Saffir-Simpson-Hurrikan-Windskala bewertet.

Besonders gefährdet sind Florida, die Golfküste, Georgia und die beiden Carolinas; Ausläufer können auch an der übrigen Ostküste Schäden und Überschwemmungen verursachen. Die langsame Entwicklung ermöglicht Warnungen und Evakuierungen, doch die Zugrichtung bleibt unsicher. NOAA und NWS, insbesondere das National Hurricane Center in Miami, prognostizieren Hurrikans im Atlantik und Ost-Pazifik mithilfe von Wetterstationen, Bojen, Schiffen, Flugzeugen, Satelliten und Radar. FEMA sowie regionale Emergency Management Offices organisieren Vorsorge, Hilfe und Koordination nach dem Ereignis. „Hurricane Escape Ways“ sollen Evakuierungen erleichtern. Der durchschnittliche jährliche Schaden betrug 1975–1998 3,1 Milliarden US-Dollar; die Schäden der Hurrikansaison 2005 von über 100 Milliarden Dollar hätten diesen Durchschnitt auf etwa 7,6 Milliarden US-Dollar pro Jahr mehr als verdoppelt.

Tornados können grundsätzlich überall in den USA und Südkanada auftreten, konzentrieren sich aber auf die östliche Hälfte der USA. Besonders betroffen sind der Norden Texas’, Oklahoma, der Süden Kansas’, Nebraska, Illinois, Indiana, Mississippi und Florida; dort entstehen bis zu neun Tornados pro Jahr und 10.000 Quadratmeilen. Sie bilden sich an Grenzen polar-kontinentaler und tropisch-mariner Luftmassen aus Gewitterwolken und ziehen meist mit der Höhenströmung von Südwest nach Nordost. Der rotierende Luftschlauch ist meist weniger als hundert Meter breit, hinterlässt aber wegen hoher horizontaler und vertikaler Windgeschwindigkeiten sowie starken Luftdruckabfalls eine schmale, stark zerstörte Schneise. Der genaue Ort ist nicht vorhersehbar. Doppler-Radar kann jedoch Luftverwirbelungen in Superzellen erfassen; das Storm Prediction Center des NWS veröffentlicht mehrmals täglich Gefahrenkarten. Von 1975–1998 starben durchschnittlich 58 Menschen jährlich, der durchschnittliche Sachschaden lag bei 1,5 Milliarden US-Dollar.

Kälte, Gewittergefahren und Fernwirkungen

Blizzards sind winterliche Vorstöße arktischer Kaltluft, die bei unterbrochener zonaler Westwinddrift weit in die USA reichen. Beim Zusammentreffen mit tropisch-mariner Luft entstehen starke Schneefälle. Die kanadische und US-amerikanische Definition unterscheiden sich leicht, meinen aber jeweils kalten, starken Wind mit ergiebigem Schnee und/oder Schneeverwehungen. Auch verwehter Altschnee genügt. Betroffen sind Südkanada, große Teile der USA, besonders die Great Plains, die Ostküste und die Great-Lake-Region. Im Lee der Großen Seen verstärkt der Lake effect die Schneefälle: Kalte Luft wird über den Seen erwärmt und befeuchtet. Der Blizzard „Storm of the Century“ im März 1993 verursachte etwa 270 Todesopfer und direkte Schäden von drei bis sechs Milliarden US-Dollar. Todesursachen sind häufig Verkehrsunfälle und Herzinfarkte beim Schneeschaufeln; im Snow Belt ist der Lake-Effect-Schnee besonders nass und schwer.

Weitere Kältegefahren sind gefrierender Regen, Northers und Killing Frost. Gefrierender Regen gefährdet Verkehr, Überlandleitungen und Vegetation. Northers sind kalte Winde, deren wind chill, also gefühlte Temperatur, innerhalb von Minuten schwere Erfrierungen verursachen kann. Killing Frost schädigt vor allem Nutzpflanzen in Florida und Kalifornien. Zwei Frostereignisse in Florida 1983 und 1985 verursachten über 3 Milliarden US-Dollar wirtschaftlichen Schaden und zerstörten 40 % der Zitrusplantagen des Staates.

Blitzschlag ist in den USA und Südkanada weit verbreitet. In Kanada liegen Schwerpunkte im Süden Ontarios und Saskatchewans sowie Teilen Albertas; in den USA vor allem in Florida und an der zentralen Golfküste, mit hoher Blitzdichte bis zu den Großen Seen. Jährlich sterben durchschnittlich 62–69 Menschen, die Zahl der Verletzten ist vermutlich etwa zehnmal so hoch. Schadensschätzungen reichen von 25 Millionen bis 5 Milliarden US-Dollar, auch weil Folgeschäden wie Waldbrände unterschiedlich berücksichtigt werden. Da 80–90 % der Blitztoten männlich sind, setzt der NWS auf Aufklärung zum persönlichen Risikoverhalten. Hagelschlag tritt meist von April bis Oktober in den Great Plains auf. Tote sind selten, doch Schäden an Nutzpflanzen und Autos werden auf etwa 200 Millionen bis eine Milliarde US-Dollar geschätzt. Downbursts sind lokal begrenzte Fallböen in Gewittern, die Schäden wie kleinere Tornados verursachen und für den bodennahen Flugverkehr gefährlich sind. Von 1964 bis 1985 wurden ihnen 26 Flugzeugabstürze mit über 500 Todesopfern zugerechnet; neue Radarsysteme senkten die Gefahr beim Starten und Landen.

Telekonnektionen sind Fernwirkungen von Klimaphänomenen auf weit entfernte Regionen. El Niño und La Niña wirken über atmosphärische Rückkopplungen auf Nordamerika, obwohl ihr unmittelbarer Wirkungsraum an der Ostküste Australiens beziehungsweise der Westküste Südamerikas liegt. In El-Niño-Jahren ist die Höhenwestwinddrift über Nordamerika stärker: An der amerikanischen Pazifikküste fällt viel Regen, im Südosten der USA sinken die Durchschnittstemperaturen, und es treten außergewöhnliche Dürren auf. Insgesamt ist der Süden der USA dann kälter und feuchter als normal, während Hurrikans seltener sind. In La-Niña-Jahren kehrt sich dies um und die Hurrikangenese wird angeregt.