Leuchtender Herbst am Ende einer kurzen Vegetationszeit

Ein winterlicher Kaltlufttropfen beendete die Vegetationsperiode 2015 frühzeitig. Doch weshalb verlieren Bäume im Herbst ihr Laub? Und sagt der Termin des Laubfalls etwas über den kommenden Winter aus? 

Mitte Oktober, genauer vom 13.-19. Oktober, wurde das Wettergeschehen in Mitteleuropa von einem markanten Kaltlufttropfen geprägt, der sich zuvor vom arktischen Meer auf den Weg zum Alpenraum gemacht hatte. Ein Kaltlufttropfen wird auch als Höhentief bezeichnet und ist ein kleinräumiges, in sich abgeschlossenes Tiefdruckgebiet, welches nur in hohen Luftschichten ersichtlich ist und dort mit Höhenkaltluft angereichert ist. Typischerweise ist es zwischen zwei Hochdruckgebieten eingelagert (wie ein Öltropfen in Wasser) und besitzt kein ausdifferenziertes Frontensystem. Das erwähnte Höhentief startete am 13. Oktober seine Reise über den Benelux-Ländern und wanderte weiter zur Mitte Frankreichs. Im Anschluss zog es weiter über Norditalien zu den Ostalpen. Und es hatte noch nicht genug! In der Nacht auf den 18. Oktober machte es Halt in Bayern, bevor es sich dann zur Mitte Deutschlands verlagerte und am 19. ein Comeback in der Schweiz gab, wie MeteoSchweiz schreibt. Innerhalb einer Woche wanderte der Kaltlufttropfen einmal im Gegenuhrzeigersinn rund um die Schweiz. Die Witterung war dementsprechend grau, feucht und stark unterkühlt. Die Tagesmitteltemperaturen lagen in Zürich über mehrere Tage hinweg rund 5 Grad unter dem langjährigen Durchschnitt der Jahre 1981-2010. Das Wetter erinnerte eher an Mitte November als an Mitte Oktober. Zum ersten Mal in diesem Herbst sank zudem die Schneefallgrenze zum Teil bis unter 1000 Meter.

Ein äusserst langlebiges Höhentief mit eingeschlossener Kaltluft (Kaltlufttropfen) dominierte Mitte Oktober die Witterung in Mitteleuropa. Der Kaltlufttropfen bewegte sich innert einer Woche einmal um die Schweiz.
Ein äusserst langlebiges Höhentief mit eingeschlossener Kaltluft (Kaltlufttropfen) dominierte Mitte Oktober die Witterung in Mitteleuropa. Der Kaltlufttropfen bewegte sich innert einer Woche einmal um die Schweiz.

Kurze Vegetationsperiode 2015

Mit den vorwinterlichen Temperaturen Mitte Oktober wechselte die Flora frühzeitig in die Vegetationsruhe. Der sich rhythmisch wiederholende Vegetationszyklus setzt mit der Vegetationsperiode Mitte März ein. Am Ende einer ausgeprägten Hochdruckphase wurde aus Süden sehr milde Luft in die Schweiz geführt und die Tagesmitteltemperaturen lagen an fünf Tagen in Folge über 5 Grad – der Startschuss der Vegetationsphase ist erfolgt. Als technischer Richtwert zur Abgrenzung von Vegetations- und Ruheperioden wird häufig eine anhaltende Schwellentemperatur von +5 °C angesetzt, unter welcher Pflanzen normalerweise ihren Wuchs, d. h. die Zellteilung einstellen. Ein Tag mit einer Tagesmitteltemperatur über 5 °C wird Vegetationstag genannt. In Mitteleuropa ist es üblich, die Vegetationsperiode anhand von fünf aufeinander folgenden Tagen > 5 °C zu bemessen (weil es oft kurzfristig auch im Winter leichtes Tauwetter gibt). Die Vegetationsperiode dauert am Zürichberg rund 245 Tage. Wobei sie sich im Zuge der globalen Erwärmung von 234 am Anfang des 20. Jahrhunderts auf heutzutage rund 270 Tage deutlich verlängert hat. Das Kälteintermezzo Mitte Oktober beendete die Vegetationsperiode heuer, wenn auch nicht flächendeckend, nach eher bescheidenen 213 Tagen. Ähnlich kurz war sie im Jahr 2009. Im Warmjahr 1994 dauerte sie sogar unglaubliche 334 Tage – also fast das ganze Jahr. Das Ende der Vegetationszeit wird durch die Blattverfärbung und den späteren Blattfall eindrücklich präsentiert. Doch warum verlieren die Bäume im Herbst ihr Laub?

Wieso verlieren Bäume ihr Laub?

Bäume gewinnen ihre Energie durch Fotosynthese aus Sonnenlicht. Dazu benötigen sie Chlorophyll, den grünen Blattfarbstoff. Wegen der einsetzenden Kälte und der fehlenden Sonneneinstrahlung (zu wenig Licht) kann die Fotosynthese im Winter nicht stattfinden. Hinzu kommt, dass Laubbäume über ihre Blätter viel Wasser verlieren, welches im Winter durch die Wurzeln bei gefrorenem Boden kaum nachgeliefert werden kann. So ziehen Laubbäume im Herbst frühzeitig alle Nährstoffe aus den Blättern zurück. Bei diesem Vorgang wird das Chlorophyll in den Blättern abgebaut. Zurück bleiben gelbe und rote Blattfarbstoffe. Je kälter die Nächte während der Laubverfärbung ausfallen, desto leuchtender zeigt sich die Natur, weil dann dieser Prozess beschleunigt und dadurch sogar zusätzlich gelber und roter Farbstoff aufgebaut wird. Sind dem Blatt alle Nährstoffe entzogen, wächst eine Trennschicht zwischen Blattstiel und Zweig. Beim nächsten Windstoss trennt sich der Baum schlussendlich von seinen Blättern. Durch die Laubfärbung beziehungsweise den Laubfall wird in der

Phänologie unter anderem auch der Beginn des Vollherbstes und des Spätherbstes definiert. Die phänologischen Jahreszeiten richten sich nach den für die Jahreszeit charakteristischen Entwicklungsstadien verschiedener mitteleuropäischer Pflanzen. Der Vollherbst beginnt,  wenn Rosskastanie, Eiche, Esche und Rotbuche ihr Laub verfärben. Der Spätherbst beginnt, wenn diese Baumarten ihr Laub verlieren. Blattfärbung und der Laubfall sind somit stark vom vorherrschenden Wetter im Herbst geprägt. Trotzdem gibt es alte Bauernregeln, die eine Langzeitwirkung zwischen Laubfall und zu erwartende Winterwitterung beschreiben:

“Fällt das Laub zeitig im Garten, ist schöner Herbst und gelinder Winter zu erwarten.” und “Hängt das Laub bis November hinein, wird der Winter lange sein.“

Entsprechend steht ein schöner Spätherbst und ein milder Winter bevor, denn der Blattfall hat heuer früh eingesetzt. Die Blattverfärbung und der Blattfall hängen aber vor allem von der Witterung im Herbst ab. Übersetzt besagt die alte Bauerregel also, dass das anstehende Winterwetter von der Witterung im Herbst bestimmt wird. Dies kann zwar nicht ausgeschlossen werden, jedoch sind die Zusammenhänge sehr komplex. Von einem kalten Oktober auf einen milden Winter oder umgekehrt zu schliessen, wäre deutlich zu kurz gegriffen.

Leuchtender Herbst am Ende einer kurzen Vegetationszeit

Warmer Herbst verlängert die Vegetationsperiode

Spätsommer anstatt Herbst. Der lange Zeit milde Herbst reiht sich perfekt in das bisher viel zu warme Jahr 2014 ein. Dass genau der Sommer zu kühl war, ist typisch für ein warm-gemässigtes Wetterjahr mit langer Vegetationsperiode.

Erst mit dem Vorstoss arktischer Kaltluft in der Nacht auf den 22. Oktober und dem ersten Schnee in den Bergen ist der Herbst in der Schweiz doch noch angekommen. Vorher dominierte spätsommerlich warme und häufig auch freundliche Witterung den meteorologischen Herbst, welcher bereits am 1. September begann. Die Blattverfärbung war allgemein verspätet. Nur in den Bergen sorgten die kalten Nächte für traumhafte Herbstfarben in der Flora. Im Flachland waren die Nächte so mild, dass sich die Blätter bis spät in den Oktober kaum verfärbten. Die schönsten Blattfarben in gelb und rot entstehen nämlich nur in sehr kalten Herbstnächten.

Bis am 21. Tag war der Oktober mit einer durchschnittlichen Temperatur von 14,2 Grad auf dem Zürichberg so warm wie kein anderer in der langen Messreihe seit 1864, wie aus Daten von MeteoSchweiz hervorgeht. Die deutlich kühleren Tage im letzten Monatsdrittel werden diesen Wert jedoch noch nach unten drücken. Nichtsdestotrotz dürfte dieser Oktober als einer der wärmsten in die Geschichte eingehen. Die bisher wärmsten Oktober in Zürich liegen allesamt noch nicht allzu weit zurück: In Zürich war der Oktober im Jahr 2001 13,1 Grad warm. Knapp dahinter liegen die Oktober der Jahre 2006 und 1995 mit je 12,7 Grad. Wo sich der diesjährige Oktober auf dem Podest (oder knapp dahinter) einreiht, ist erst am Monatsende genau bekannt.

Temperaturdifferenz zwischen Sommer und vorangegangenem Winter in Zürich. Je kleiner die Differenz desto zonaler die Strömung über das ganze Jahr betrachtet. Eine grosse Differenz deuteten auf kontinentale Verhältnisse.
Temperaturdifferenz zwischen Sommer und vorangegangenem Winter in Zürich. Je kleiner die Differenz desto zonaler die Strömung über das ganze Jahr betrachtet. Eine grosse Differenz deuteten auf kontinentale Verhältnisse.

Geringer Jahresgang

Der diesjährige Altweibersommer und der goldene Oktober entschädigen zumindest teilweise für den trüben und kühlen Hochsommer. Der eher kühle Sommer passt denn eigentlich auch kaum in das Witterungsjahr 2014, welches ausser im Juli und August bisher mit einer rekordverdächtigen Wärme und viel Sonnenschein auftrumpft. Angeheizt durch den warmen Winter und Frühling war das erste Halbjahr 2014 das 2.-wärmste in der Messreihe. Nach der „Wärmeauszeit“ im Hochsommer geht es jetzt im Herbst in ähnlichem Stil weiter. Das vorherrschende Muster „milder Winter, kühler Sommer“ deutet auf eine vorwiegend zonale Strömung, welche feucht-milde Atlantikluft in den Alpenraum transportiert und so den Jahresgang der Temperatur in der Schweiz dämpft. Die Witterung ist somit über das Jahr gesehen gemässigt und zeigt keine extremen Gegensätze. Anders sieht es in Jahren mit kontinentalem Einfluss aus, welche durch das Muster „kalter Winter, heisser Sommer“ geprägt sind. Der Jahresgang der Temperatur zeigt grosse Gegensätze, da der ausgleichende Einfluss des Atlantiks unterbunden bleibt. Die Witterung wird in solchen Jahren durch eine meridionale Strömung charakterisiert. Eine einfache Kenngrösse für die erwähnten Muster ist die Differenz der Sommer- und Wintertemperatur. Wenn bspw. in Zürich wie in diesem Jahr der Winter mild und der Sommer kühl war, ist diese Differenz klein. Entsprechend wird die Differenz bei einem kalten Winter und einem darauffolgend heissen Sommer gross. Dieses Jahr war der Sommer 14,3 Grad wärmer als der Winter. Zum Vergleich: im Durchschnitt seit 1864 waren die Sommer rund 17 Grad wärmer als die Winter. Letztmals geringer war die Sommer-Winter-Differenz im Jahr 2007 mit nur 13,3 Grad. Der Winter war damals noch milder und der Sommer noch etwas kühler. Die kleinste Differenz seit 1864 kommt allerdings aus dem Jahr 1916, als der Sommer mit durchschnittlich 15,1 Grad nur 12 Grad wärmer war als der vorangegangene Winter. Die grösste Sommer-Winter-Differenz wurde in Zürich übrigens im Jahr 1947 beobachtet. Das Jahr war dementsprechend kontinental mit grossen Temperaturgegensätzen. Der Sommer war damals mit 19,1 Grad sehr warm und knapp 22 Grad wärmer als der vorangegangene Winter, welcher mit -2,6 Grad sehr kalt ausfiel. Letztmals kontinental war ein Wetterjahr in Zürich im Jahr 2003, als auf einen kalten Winter (0,6 Grad) der Hitzesommer (21,6 Grad) folgte und die Sommer-Winter-Differenz 21 Grad betrug. Die langjährige Entwicklung zeigt, dass sich die Sommer-Winter-Temperaturdifferenz in Zürich seit 1864 signifikant verringert hat. Der Jahresgang der Temperatur wurde also kleiner, die Jahreswitterung ausgeglichener. Der Grund dafür könnte in der Häufung zonaler Wetterlagen (Westwind) liegen.

In den letzten rund 100 Jahren hat sich die Vegetationsperiode in Zürich rund 30 Tage verlängert. Auch 2014 kann mit einer langen Vegetationsperiode auftrumpfen.
In den letzten rund 100 Jahren hat sich die Vegetationsperiode in Zürich um gut 30 Tage verlängert. Auch 2014 kann mit einer langen Vegetationsperiode auftrumpfen.

Lange Vegetationsperiode

Gemässigte Jahre mit einer geringeren Sommer-Winter-Temperaturdifferenz bringen häufig lange Vegetationsperioden. Die Vegetationsperiode eines Jahres startet, sobald die Tagesmitteltemperatur an fünf Tagen hintereinander mehr als 5 Grad erreicht und endet, sobald zum ersten Mal (nach dem 1. Juli) die Tagesmitteltemperatur an fünf Tagen hintereinander unter 5 Grad liegt. Im langjährigen Mittel seit 1864 dauert die Vegetationsperiode in Zürich 230 Tage, wobei in den letzten Jahren eine deutliche Verlängerung beobachtet werden konnte. So ist heutzutage eine Vegetationsperiode von mehr als 250 Tagen keine Seltenheit. Am längsten dauerte die Vegetationsperiode mit 304 Tagen bisher im Jahr 1988. Auch im Jahr 2004 und 2007 war die Vegetationsperiode mit 280 und 289 Tagen sehr lange. 2014 liegt sie zurzeit bei 237 Tagen. Je nachdem wie sich November und Dezember gestalten, verlängert sie sich noch auf 260 bis 270 Tage, so dass auch dieses Jahr wohl eine sehr lange Vegetationsperiode zu beobachten sein wird. Gemäss CH2014-Impacts-Initiative dürfte sich die Vegetationsperiode in Zürich im Zuge der globalen Erwärmung bis Ende Jahrhundert auf 300 Tage (Mitte Februar-Mitte Dezember) verlängern.

Warmer Herbst verlängert die Vegetationsperiode

Überwiegend negative Klimafolgen für die Schweiz

Der Klimawandel verändert unsere Umwelt und hat Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft – auch in der Schweiz.

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Anzahl Tropennächte mit einer Tiefsttempreatur über 20 Grad pro Jahr für die letzten 30 Jahre dieses Jahrhunderts unter Annahme gemässigter zukünftiger CO2-Emissionen aber ohne durchgreifende, internationale Klimapolitik.

Der Temperaturanstieg und die Verschiebungen im jährlichen Niederschlagsmuster beeinflussen die Schweizer Wasserversorgung, setzen das terrestrische Ökosystem unter Druck und verändern die Biodiversität. Einwandernde Tiere und Pflanzen aus dem Süden verdrängen die einheimischen Arten. Gletscherschmelze, Felsstürze und Trockenperioden kennt die Schweiz aus den vergangenen Jahren. Im Zuge der globalen Erwärmung dürften diese Ereignisse häufiger und intensiver auftreten.

Beste Schätzung

Mitte März wurde in Bern die CH2014-Impacts-Initiative vorgestellt. Das gemeinsame Projekt Schweizerischer Forschungsinstitutionen nutzt die Schweizer Klimaszenarien CH2011, um mögliche ökologische, gesellschaftliche oder ökonomische Folgen der Klimaveränderung in der Schweiz zu quantifizieren. Die Klimafolgenstudie berücksichtigt die Bandbreite der Klimaänderung, bezogen auf Temperatur und Niederschlag für das 21. Jahrhundert gemäss verschiedenen weltweiten Emissionsszenarien bis Ende Jahrhundert. Diese Szenarien beschreiben das Ausmass des zukünftigen Treibhausgas-Ausstosses. Der Grad der Klimafolgen hängt weiter stark von der Betrachtungsperiode ab. Der untersuchte Zeitraum wurde deshalb in drei Zukunftsperioden aufgeteilt, wobei immer eine Veränderung gegenüber den letzten rund 30 Jahre angegeben wird. Also in einer Zeit, wo bereits Klimafolgen zu spüren waren. Der Tatsache, dass Klimamodelle Unsicherheiten bringen und auf lokaler Ebene, wie der Schweiz, natürliche Wetterschwankungen einen erheblichen Teil der jährlichen Variabilität ausmachen, wird Rechnung getragen, indem verschiedene Modelle berücksichtigt wurden und diese mehrmals mit leicht veränderten Startwerten gerechnet wurden. Aus diesem „Strauss“ von Simulationen wurden drei Schätzungen abgeleitet. Wobei es sich dabei um eine beste Schätzung sowie eine tiefe und hohe Schätzung handelt. Die 140-seitige Studie CH2014 identifiziert wichtige Klimafolgen für verschiedene Regionen der Schweiz. Dabei zeigt sich, dass der Klimawandel in der Schweiz Vor- und Nachteile bringt.

Tropennächte

Die zugrunde liegenden Klimaprojektionen zeigen ohne Massnahmen zur Reduktion des Klimawandels einen zusätzlichen Temperaturanstieg von drei bis vier Grad bis Ende Jahrhundert in der Schweiz und eine Abnahme der sommerlichen Niederschläge um 20 bis 30 Prozent. Nur mit griffigen Massnahmen zur Reduktion der Treibhausgase kann die Erwärmung in der Schweiz unter zwei Grad und die Abnahme der sommerlichen Niederschläge unter 15 Prozent gehalten werden. Ob sich die Durchschnittstemperaturen in der Schweiz zusätzlich um weniger als zwei oder doch um vier Grad erhöhen, beeinflusst nicht überraschend die Anzahl Sommertage beispielsweise im Schweizer Mittelland. Zürich erlebte in den letzten 30 Jahren jährlich 40 bis 50 Sommertage mit einer Tageshöchsttemperatur von mindestens 25 Grad. Bei einer Erhöhung der Durchschnittstemperatur um weniger als zwei Grad würde sich die jährliche Anzahl Sommertage auf mehr als 60 erhöhen. Bei einem Durchschnittstemperaturanstieg von drei bis vier Grad gäbe es in der Limmatstadt jährlich sogar bis zu 100 Sommertage. Ähnliches gilt für die Anzahl Tropennächte mit einer Tiefsttemperatur, die nicht unter 20 Grad fällt. Heute kommen solche Schweissnächte kaum vor. Je nach Erwärmung gibt es in Zukunft fünf bis fünfzehn solcher Tropennächte auf dem Zürichberg. Dies führt gemäss Klimafolgestudie einerseits zu einem attraktiveren Sommertourismus-Standort aber andererseits zu mehr Hitzestress und somit zu einer steigenden Anzahl Krankenhausaufenthalte.

Längere Vegetationsperiode

Markant ist weiter der Einfluss des Temperaturanstiegs auf die Länge der Vegetationsperiode. Im hohen Szenario verlängert sich die Vegetationsperiode um ganze zwei Monate. Im tiefen Szenario um zwei bis vier Wochen. Gemäss CH2014 dürfte die Vegetationsperiode Ende Jahrhundert regelmässig bereits Mitte Februar starten. Der diesjährige Winterverlauf mit dem frühen Frühlingsdurchbruch würde somit zur Norm. Wie es auch diesen Winter bemerkbar war, reduziert sich der Heizbedarf stark bei milder Witterung. Gemäss der vorliegenden Klimafolgenstudie reduziert sich die Anzahl Heizgradtage um mehr als 25 Prozent. Die heisseren Sommer erhöhen jedoch handkehrum den Energiebedarf fürs Kühlen um einen Faktor zwei bis acht!

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Künstlicher Schnee

CH2014 zeigt, dass ohne entscheidende klimapolitische Massnahmen in allen betrachteten Szenarien und Perioden die Schweizer Skigebiete mit einer kürzeren Saisondauer rechnen müssen. Mit künstlicher Beschneiung kann diese Klimafolge jedoch erheblich reduziert werden. Weitere Simulationen zeigen, dass die Eismasse der Schweizer Gletscher bis Ende Jahrhundert ohne griffige, globale Klimapolitik nahezu vollständig verlorengeht. Dies führt auch dazu, dass es zu einer Verschiebung der Abflussregime in den Schweizer Flüssen kommt. In Zukunft werden die Flüsse im Sommer weniger und im Winter mehr Wasser führen als noch heutzutage. Die Abflussmenge übers ganze Jahr betrachtet, wird sich jedoch kaum verändern. Die starke Erwärmung der grundwasserführenden Schichten durch den Klimawandel könnte zu einer Verschlechterung der Grundwasserqualität führen.

Edler Wein

In der ganzen Schweiz wird sich die Vielfalt von verbreiteten Vogel- und Pflanzenarten ändern. Die Artenvielfalt dürfte im flachen Mittelland abnehmen, in erhöhten Lagen jedoch zunehmen, da durch die längere Vegetationsperiode neue Lebensräume entstehen. Bei ungebremstem Klimawandel könnte das Schweizer Mittelland als Lebensraum für die heute weitverbreiteten Fichten und Buchen aufgrund von häufigem Trockenstress ungeeignet werden. Simulationen zeigen zudem, dass Schädlinge in einer wärmeren Umwelt besser zurechtkommen und die Schweizer Ackerkultur unter Druck setzen. Eine positive Klimafolge für die Landwirtschaft zeichnet sich vorerst im Weinbau ab, da die höheren Temperaturen eine breitere Auswahl von anbaubaren Rebsorten ermöglichen könnten.

Zusammenfassend zeichnet die CH2014-Impacts-Initiative ein Bild von überwiegend nachteiligen Folgen des Klimawandels für die Schweiz. Wichtig dürfte aber vor allem die Botschaft sein, dass sich in der Schweiz auch viele Folgen durch Massnahmen deutlich abschwächen oder sogar in Vorteile umwandeln lassen. Dies weist darauf hin, wie wichtig Vorsorge und Management der Klimafolgen für die Schweiz sein werden. Positive Auswirkungen des Klimawandels in der Schweiz zeigen sich häufig nur bei moderater Klimaänderung. Dies unterstreicht die Verletzlichkeit unserer Umwelt und die Notwendigkeit, den Treibhausgasausstoss global zu senken.

 

CH-2014-Impacts-Bericht zum Download und Bildquelle: http://www.ch2014-impacts.ch/

Überwiegend negative Klimafolgen für die Schweiz