Großstadtdschungel erzeugen ihren eigenen Regen und lassen ihn auch wieder verschwinden. Eine aktuelle Studie zu 40 000 Stürmen ergab, dass städtische Landschaften verschiedene Sturmtypen auf unterschiedliche Weise beeinflussen. Das könnte erklären, warum Städte manchmal mehr Niederschlag erzeugen als ihre Umgebung und manchmal weniger. Die Studie könnte helfen, den Niederschlag für städtische Gebiete besser vorherzusagen, insbesondere für extreme Stürme, die Überschwemmungen und andere Gefahren verursachen.

Hierfür haben Xinxin Sui – Hauptautorin der Studie und Hydroklimatologin an der Colorado School of Mines – und ihr Team Merkmale von Gewittern aus 23 Jahren hochauflösender Radardaten akribisch herausgefiltert und klassifiziert. Hierbei untersuchten sie beispielsweise die Form und die Intensität eines Gewitters. Im Gegensatz zu Messungen anhand von gesammeltem Regenwasser oder Satellitenbildern können mehrere Radarquellen die Regenintensität in 3D abbilden, sodass Forschende »die gesamte Struktur eines Sturmereignisses sehen« können, sagt Sui. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift »Nature« beschrieben.

Die Forschenden fanden heraus, dass kurze, lokal begrenzte Gewitter in Städten häufiger auftreten und mehr Niederschlag erzeugen, vor allem nachts und an Wochentagen. Dieser Anstieg hängt mit der Dynamik der städtischen Wärme zusammen. Städte sind heißer als ihre Umgebung, da Beton und andere städtische Oberflächen mehr Sonnenwärme absorbieren und speichern, was Gewitter verstärkt. Speziell an Wochentagen können Luftverschmutzungspartikel von Arbeitsplätzen und Pendlerfahrzeugen dazu beitragen, dass sich mehr Wolken bilden, aus denen Gewitter entstehen.

Kaltfrontstürme entstehen, wenn kalte Luft in ein Gebiet mit wärmerer Luft vordringt. Beim Überqueren von Städten werden sie deutlich schwächer – wahrscheinlich, weil die hohen und dicht aneinanderstehenden Gebäude die kalte Luft durchmischen und erwärmen. Der Temperaturunterschied zwischen warmen und kalten Luftmassen treibt Aufwinde an, die Stürme verursachen – eine Vermischung von ihnen dämpft hingegen die Sturmaktivität. Im Gegensatz dazu stammt der Regen von Warmfronten – die entstehen, wenn warme Luft in ein Gebiet mit kälterer Luft vordringt – meist aus langen, dünnen Wolken, die von der unebenen Oberfläche einer Stadt weniger beeinflusst werden, auch wenn sie durch die städtische Wärme leicht verstärkt werden können.

Die intensivsten und ergiebigsten Niederschläge stammen in der Regel von tropischen Sturmsystemen: Stürmen, die über dem Ozean entstehen, darunter auch Hurrikans. Städte beeinflussen zwar weder die Intensität noch die Häufigkeit tropischer Systeme, aber sie können deren Struktur so verändern, dass mehr Niederschlag den Boden erreicht. Warum das so ist, wissen Forschende noch nicht.

Die Untersuchung solcher Unterschiede ist wichtig, denn »verschiedene Stürme belasten städtische Systeme auf sehr unterschiedliche Weise«, sagt Yiyi He. Sie forscht am Georgia Institute of Technology im Bereich Stadtplanung für Extremwetter und war nicht an der Studie beteiligt. Niederschläge durch tropische Wettersysteme dauern tendenziell länger an und verursachen großflächige Überschwemmungen, während lokale Stürme eher zu plötzlichen Sturzfluten führen, die Fahrzeuge mitreißen können.

Der Klimawandel führt zu extremeren Wetterereignissen und erhöht das Hochwasserrisiko in städtischen Gebieten, in denen weltweit ein Großteil der Menschen lebt. Daher wird es immer wichtiger, zu verstehen, wie sich Sturmtypen und städtische Infrastruktur gegenseitig beeinflussen. Die Einbeziehung von Sturmtypen in städtische Klimamodelle »könnte unsere Vorhersagen zukünftiger Hochwassergefahren erheblich verbessern«, sagt He, und es uns ermöglichen, widerstandsfähigere Städte zu planen.