Der Klimawandel führt eindeutig zu Veränderungen der Wettermuster, insbesondere was Häufigkeit, Intensität, Dauer und Zeitpunkt von Wetterereignissen und ihren Extremen angeht. Dies führt zu einer Zunahme von Hitzerekorden und Hitzewellen, die sich soziologisch, ökologisch und physisch auf unsere Umwelt auswirken. Von 1951 bis 1980 wurden auf weniger als 1 % der Erdoberfläche außergewöhnlich hohe Sommertemperaturen gemessen. In diesem Fall wurde davon ausgegangen, dass außergewöhnliche Temperaturen theoretisch nur mit einer maximalen Wahrscheinlichkeit von 0,13 %, also sehr selten, auftreten. Diese damals raren Ereignisse wurden jedoch im Zeitraum von 2001 bis 2010 auf etwa 10 % der Erdoberfläche registriert. Außerdem hat sich die jährliche Zeitspanne, in der Waldbrände auftreten können, von 1979 bis 2013 weltweit um durchschnittlich 19 % erhöht, auch wenn zu beachten ist, dass der auslösende Faktor für Waldbrände oft menschlichen Ursprungs ist (z. B. Fahrlässigkeit oder Brandstiftung).

Obwohl dies widersprüchlich scheinen kann, trägt der Klimawandel auch zu extremeren Wintern bei: Da die sich erwärmende Atmosphäre mehr Wasserdampf einschließt, führt dies später im Jahr, wenn die Temperaturen sinken und dieser Dampf kondensiert, zu stärkerem Schneefall. Diese Veränderung ist in der Abbildung rechts deutlich erkennbar: Die durch den Klimawandel verursachten Temperaturänderungen beeinflussen die Wettermuster. Trotz der globalen Erwärmung kann es deshalb lokal immer noch zu extremen Kälteeinbrüchen kommen, auch wenn sie voraussichtlich seltener auftreten werden.

Niederschläge und insbesondere Starkniederschläge bezeichnen ein Phänomen, bei dem die Regen- (oder Schnee-)menge an einem bestimmten Ort deutlich über dem Normalwert liegt und über einen längeren Zeitraum anhält. Klimawandel und globale Erwärmung können Intensität und Häufigkeit von Niederschlägen beeinflussen: Wenn sich die Atmosphäre erwärmt, steigt die Wassermenge, die aus Ozeanen, Seen und Böden verdunstet und in die Luft gelangt. Wissenschaftler haben festgestellt, dass die Atmosphäre für jedes zusätzliche 1 ° F (= 17,2222 ° C) Erwärmung 4 Prozent mehr Wasserdampf aufnehmen kann. Folglich nimmt die Luft mehr Wasserdampf auf, die Dampfmenge in der Atmosphäre nimmt zu, und wenn sie kondensiert, kommt es zu ergiebigen und intensiven Niederschlägen. Starke Niederschläge haben folgende Auswirkungen: Bodenerosion, Ernteschäden und erhöhtes Hochwasserrisiko.

Im globalen Durchschnitt werden Starkniederschläge, sowohl in Trocken- als auch in Feuchtgebieten immer häufiger und heftiger. Derzeit können etwa 18 % dieser Niederschläge auf die globale Erwärmung zurückgeführt werden. Die zunehmende Häufigkeit extremer Niederschläge kann jedoch von Region zu Region sehr unterschiedlich ausfallen. Der Mittelmeerraum zum Beispiel hat sich in den letzten Jahrzehnten stark aufgeheizt. Als Ergebnis verdunstet mehr Wasser aus seinen Gewässern und wird durch eine bestimmte Anordnung von Hoch- und Tiefdruckgebieten (Mittelmeertief) nach Norden transportiert. Dieses Phänomen kann in Mitteleuropa zu einer Zunahme von Starkregen und Überschwemmungen führen.

Es ist schwierig, eine allgemeingültige Definition von Trockenheit zu formulieren, da die Wissenschaft verschiedene Arten von Trockenheit anerkennt und kategorisiert. Natürliche Faktoren bestimmen, wo und wann eine Trockenheit auftritt.

Meteorologen definieren Trockenheit als eine längere Periode trockenen Wetters, die hauptsächlich durch einen Mangel an Niederschlägen verursacht wird. Sie kann aber auch als ein längeres Ungleichgewicht zwischen Niederschlag und Verdunstung angesehen werden. Die globale Erwärmung führt auf lokaler Ebene zu einer stärkeren Verdunstung der Bodenfeuchtigkeit. Folglich besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, dass in bestimmten Gebieten schneller intensivere Trockenperioden auftreten. Außerdem haben sich die trockensten Gebiete der Erde seit Mitte des 20. Jahrhunderts insbesondere in Afrika, Südeuropa, Ost- und Südasien sowie in vielen Teilen der nördlichen, mittleren und hohen Breitengrade ausgeweitet. Diese Situation führt zu ernsthaftem Wassermangel für die Bevölkerung in diesen Gebieten und schadet auch unserem Ökosystem.

Aufgrund des Klimawandels dürften tropische Wirbelstürme auf vielfältige Weise beeinflusst sein: So werden zum Beispiel stärkste Stürme mit einer Intensivierung der Niederschläge und Windgeschwindigkeiten erwartet. Im Gegensatz dazu gehören jedoch auch eine geringere Gesamthäufigkeit und eine polwärts gerichtete Ausdehnung von besonders intensiven Wirbelstürmen zu den möglichen Folgen des Klimawandels.

Tropische Wirbelstürme entstehen ab einer Temperatur von 26 ° C über den Ozeanen, weil sie den Impuls heißer und feuchter Luft brauchen, um gebildet zu werden. Mit dem Klimawandel steigt die Wassertemperatur und damit auch ihre Verdunstung. Dies bedeutet, dass den Stürmen mehr Energie zugeführt wird. Es wird auch erwartet, dass zukünftige Zyklonen aufgrund des ansteigenden Wasserdampfs in der Luft von intensiveren Niederschlägen begleitet werden. Andererseits verringert die globale Erwärmung die Luftbewegungen nach oben und unten, während die horizontal zunehmenden Luftströme miteinander überlappen und sich in Windrichtung und/oder Windgeschwindigkeit unterscheiden. Dies geschieht beispielsweise in höheren Lagen in den Ursprungsregionen der atlantischen Wirbelstürme in Zentral- und Westafrika. Dieser Trend kann die Bildung tropischer Wirbelstürme behindern, deshalb könnte ihre Gesamtzahl abnehmen.

Klimawandel und globale Erwärmung werden dazu führen, dass sich die durchschnittliche globale Intensität tropischer Wirbelstürme in Richtung stärkerer Stürme verschiebt. Die Intensität dieser Stürme wird sich bis 2100 um 2 – 11 % steigern, während die Niederschläge um etwa 20 Prozent zunehmen und folglich bei ihrem Durchgang mehr Schäden hervorrufen werden.

Die Veränderungen bei Gewittern sind bereits offensichtlich, wenn sie heutzutage auftreten. Ursache hierfür ist der Klimawandel: Aufgrund der globalen Erwärmung werden in Zukunft extremere Kurzzeitgewitter erwartet. Studien und Experten haben enthüllt, dass steigende Temperaturen in der Zukunft, im Vergleich zu durchschnittlichen Niederschlägen, zu Niederschlagsextremen mit einer viel höheren Geschwindigkeit führen werden. Tendenziell wird es zu einem großen Anstieg von kurzen, aber heftigen Gewittern kommen, die auch durch starken Wind oder Wirbelwinde gekennzeichnet sind. Diese extremen Wetterereignisse werden Schäden im Wert von Milliarden von Euro verursachen.

Gewitter resultieren aus dem Zusammenspiel einer Reihe verschiedener Faktoren: Damit sehr starke Gewitter auftreten können, ist immer eine Art “Hebemechanismus” erforderlich, der den Aufwärtstrend der Luft auslöst. Es kann auch zu stark überlappenden horizontalen Strömen kommen, die eine unterschiedliche Windrichtung und Geschwindigkeit haben. Als Energiequelle spielt bei der Bildung von Stürmen insbesondere die Aufwärtsbewegung von feuchter und warmer Luft eine wichtige Rolle. Der in dieser Luft enthaltene Wasserdampf kondensiert, setzt dabei thermische Energie frei und intensiviert so den Sturmbildungsprozess. Die globale Erwärmung führt dazu, dass sich die Atmosphäre erwärmt und somit mehr Feuchtigkeit absorbiert. Danach wird während der Kondensation mehr Energie freigesetzt. Daher wird erwartet, dass intensivere Gewitter auftreten, wenn sich diese Wetterbedingungen manifestieren.

Aufgrund der zahlreichen Einflussfaktoren und der unvollständigen Erkennung von Gewittern ist es jedoch schwierig, eine allgemein geteilte Meinung über ihre globale Entwicklung und die damit verbundenen meteorologischen Ereignisse zu formulieren.

Sobald sich Gewitter gebildet haben, haben sie das Potenzial, noch intensiver zu werden und haben verheerendere Folgen, als sie sie bereits im aktuellen Klima haben.

Die Temperatur ist der Hauptfaktor, der bestimmt, ob Niederschläge in Form von Schnee, Eis oder Regen auf den Boden fallen.

Steigende Temperaturen wirken sich bereits auf die Schneefallmuster aus. Der gesunde Menschenverstand sagt uns, dass es in einem wärmeren Klima weniger Schneefall geben wird, weil wärmere Temperaturen den Schnee schmelzen und zu Regen werden lassen, bevor er auf die Erde trifft. Nicht so eingängig ist jedoch, dass die globale Erwärmung dafür sorgen könnte, dass kältere Regionen kurz- bis mittelfristig stärkere Schneefälle erfahren könnten. Der Grund dafür ist, dass wärmere Luft mehr Feuchtigkeit speichert. (Studien haben gezeigt, dass es pro Grad Fahrenheit (d. h. pro 17,2222 Grad Celsius) etwa vier Prozent mehr sind). Diese zusätzliche Feuchtigkeit kann dann also als Schnee fallen, wenn die Temperaturen unter dem Gefrierpunkt liegen. Was die meisten Menschen über Schnee nicht wissen, ist, dass vor allem saisonaler Schnee ein wichtiger Bestandteil des Klimasystems der Erde ist. Wenn Schnee schmilzt, trägt das Wasser in vielen Gebieten dazu bei, Flüsse und Stauseen zu füllen. Änderungen der Schneemenge und seines zeitlichen Auftretens könnten sich auf die Wassermenge auswirken, die den Menschen zur Verfügung steht.

Schnee wirkt wie eine Decke, die den Boden und seine Organismen vor Schwankungen der Lufttemperatur schützt. Wenn der Boden gefriert, kann er nur schwer neues flüssiges Wasser aufnehmen, was zu mehr Abfluss und potenziellen Überschwemmungen führt. Da ein größerer Teil der Niederschläge als Regen und nicht als Schnee fällt, erhöht sich auch die Gefahr von Überschwemmungen.

Extreme Hitzewellen nehmen aufgrund der globalen Klimaerwärmung in ihrer Frequenz und Intensität zu. Klimawandel verlängert Hitzewellen, die in der Vergangenheit sporadisch aufgetreten sind. Er macht sie extremer und wir treffen sie häufiger als zuvor an.

Eine neue am 26. Juli 2021 veröffentlichte Studie zeigt wie rekordbrechende, langlebige Hitzewellen immer wahrscheinlicher werden. Hitzewellen sind etwas Natürliches, das aber durch Treibhausgasemissionen verstärkt wird. Bemerkenswert ist, dass während des Sommers in der nördlichen Hemisphäre, die Nordhälfte unseres Planeten in Richtung Sonne gekippt ist. Dies erhöht die Tageslichtstunden und wärmt die Hemisphäre auf.

Hitzewellen kommen vor, wo sich atmosphärischer Druck durch ein Hochdrucksystem (Antizyklon) über einem Bereich aufbaut. Dadurch entstehen die Bedingungen, die eine sinkende Luftsäule verursachen, die komprimiert, erwärmt und oft austrocknet. Die sinkende Luft funktioniert wie eine Kappe (und ist auch als Wärmekuppel bekannt). Sie verschließt die latente Hitze, die bereits von der Landschaft aufgenommen wurde, so dass die Lufttemperatur dadurch noch weiter ansteigt. Obwohl dies jeden Sommer passiert, werden die Auswirkungen jetzt von der globalen Erwärmung amplifiziert. Das ist alarmierend für alle Folgen, wie z. B. Brände, die Hitzewellen hervorrufen – ganz zu schweigen von den Komplikationen, die diese Wellen für die menschliche Gesundheit bringen: Wenn es sehr heiß ist, ist der menschliche Körper nicht in der Lage, sich effektiv zu kühlen. Tatsächlich kann sich unser Körper normalerweise durch Schwitzen kühlen, aber wenn die Luftfeuchtigkeit hoch ist, verdunstet der Schweiß nicht so schnell, was möglicherweise, vor allem für ältere Menschen, zu einem Hitzeschlag und anderen (herzbedingten) Komplikationen führt.