Klimamodelle der Freien Universität Berlin simulieren monatelange Hitzewellen in Europa

Die extremsten Hitzewellen könnten noch bevorstehen. Eine neue Studie der Freien Universität Berlin zeigt, dass künftige Ereignisse länger dauern, größere Gebiete erfassen und intensiver ausfallen könnten als die außergewöhnlichen Hitzewellen der jüngeren Vergangenheit. Selbst in Europa wurden unter Szenarien mit starken Emissionsminderungen Hitzeperioden von mehreren Monaten simuliert. Das klingt zunächst fast unwirklich – und ist doch ein Ergebnis von Klimamodellen, nicht von Science-Fiction.

Untersucht wurden 22 außergewöhnliche Hitzewellen aus den Jahren 2010 bis 2023. Sie traten in Europa, Australien, China, Indien und Pakistan, in Nordafrika und dem Nahen Osten sowie in Nord- und Südamerika auf. Neun Ereignisse aus den Jahren 2015 bis 2023 analysierte das Forschungsteam genauer, darunter die europäische Hitzewelle von 2018, die australischen Hitzeextreme von 2019 und die Rekordhitze in China 2022.

Hitze ist mehr als ein Temperaturrekord

Für die Belastung zählt nicht nur, wie hoch das Thermometer klettert. Entscheidend sind auch die Dauer, die betroffene Fläche, die durchschnittliche und maximale Intensität sowie die über den gesamten Zeitraum angesammelte Wärme beziehungsweise Temperaturanomalie. Eine Hitzewelle kann also gefährlich werden, weil sie sehr heiß ist – oder weil sie einfach nicht aufhört.

Die historische Vergleichsanalyse stützte sich auf zwei unabhängige Datensätze: Berkeley Earth und ERA5. Ihnen stellten die Forschenden Klimaprojektionen für den Zeitraum 2020 bis 2100 gegenüber. Verwendet wurden Klimamodell-Ensembles aus CMIP5 und CMIP6. Berücksichtigt wurden Szenarien mit starken Emissionsminderungen ebenso wie Szenarien mit hohen und sehr hohen Treibhausgasemissionen sowie unterschiedliche globale Erwärmungsgrade.

Die Modelle erfassten sechs Merkmale: Dauer, durchschnittliche und maximale Stärke, durchschnittliche und maximale Größe des betroffenen Gebiets sowie die kumulierte Temperaturüberschreitung. Über verschiedene Modelle und Emissionsszenarien hinweg übertraf ein beträchtlicher Anteil der künftigen Hitzewellen die außergewöhnlichen Ereignisse der jüngeren Vergangenheit. Die Unterschiede fallen besonders gegen Ende des 21. Jahrhunderts groß aus.

Monatelange Hitze ist in den Projektionen möglich

Die europäische Hitzewelle von 2018 dauerte in den Vergleichsdaten 34 Tage. Künftige Ereignisse könnten deutlich länger andauern. Bei hohen Emissionen nahmen vor allem die Dauer und die insgesamt angesammelte Hitze stark zu. Einzelne simulierte Hitzewellen dauerten mehrere Monate und verursachten ein Vielfaches der kumulierten Hitze früherer Extremereignisse.

Eine wichtige Einschränkung steckt allerdings in der Methodik: Ausgewertet wurden jeweils nur die sechs wärmsten Monate. Rund sechs Monate sind deshalb die Obergrenze der Analyse – keine Vorhersage darüber, wann eine Hitzewelle tatsächlich endet. In Europa, Indien und Pakistan sowie in Nordafrika und dem Nahen Osten übertrafen im emissionsarmen Szenario 6 bis 11 Prozent der simulierten Hitzewellen die jeweilige historische Vergleichswelle bei der Dauer. Bei hohen Emissionen lag dieser Anteil in Europa sowie in Indien und Pakistan bei etwa 20 Prozent.

Auch seltene Extremmerkmale könnten künftig in deutlich kürzeren Abständen auftreten. Schon zwischen 2015 und 2054 werden sie in vielen Regionen häufiger erreicht. Für den Zeitraum 2060 bis 2099 simuliert die Mehrheit der untersuchten Modellgruppen in vielen Regionen durchschnittlich mindestens eine entsprechende außergewöhnliche Hitzeperiode pro Jahr.

In Europa übertrafen bei einer globalen Erwärmung von 2,5 Grad gegenüber der vorindustriellen Zeit etwa 27 Prozent der simulierten Hitzewellen die maximale Stärke der europäischen Referenzhitzewelle. Bei drei Grad Erwärmung stieg der Anteil auf rund 37 Prozent. Diese Werte beziehen sich auf die simulierten Hitzewellen – nicht auf die Wahrscheinlichkeit, dass ein solches Ereignis in einem beliebigen Kalenderjahr eintritt.

Wenn sich die heiße Zone über den Kontinent schiebt

Unter hohen Emissionen nahm auch die räumliche Ausdehnung mancher modellierter Ereignisse stark zu. Das bedeutet: An vielen Orten gleichzeitig wird die jeweilige lokale Hitzeschwelle überschritten. Nicht, dass überall dieselbe Temperatur herrscht. In den Projektionen könnten künftige Hitzewellen in Europa mehrere Monate dauern und einen großen Teil des Kontinents betreffen.

Die möglichen Folgen reichen laut Studie bis zu Gesundheit, Infrastruktur und Ökosystemen. Künftige Erkrankungs- oder Todesfälle berechnet die Untersuchung jedoch nicht. Wie stark Menschen tatsächlich betroffen sind, hängt auch davon ab, wie sich Städte, Gesundheitssysteme und Infrastruktur anpassen.

Die verwendeten Referenzdatensätze führen zudem zu Unterschieden, etwa bei der gemessenen Dauer einzelner Hitzewellen. Die Modellgruppen zeigen aber übergreifend denselben Trend. Für die Autorinnen und Autoren spricht das dafür, Vorsorgepläne nicht ausschließlich an den bisher beobachteten Extremereignissen auszurichten. Deutliche Treibhausgasminderungen können das Risiko besonders außergewöhnlicher künftiger Hitzewellen verringern.

An der Studie beteiligt waren Forschende der Freien Universität Berlin, der Australian National University, des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung, der ETH Zürich, der Charité Berlin, von Earth Sciences New Zealand und der Universität Hamburg. Veröffentlicht wurde sie in Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-026-76809-5.

Was Hitze in Deutschland mit dem Körper macht

Wie viele Menschen durch Hitze sterben, lässt sich in Deutschland nicht einfach aus den Totenscheinen ablesen. Direkte Todesfälle durch Hitze oder Sonnenlicht werden in der Todesursachenstatistik des Statistischen Bundesamtes zwar erfasst, sind aber selten: 60 Fälle im Jahr 2015, 28 im Jahr 2018 und 12 im Jahr 2021.

Häufig ist es die Kombination aus Hitzeexposition und Vorerkrankungen, die tödlich endet – etwa bei Herz-Kreislauf-, Lungen- oder Nierenerkrankungen. Hitze steht deshalb auf Totenscheinen meist nicht als zugrunde liegende Todesursache. Das tatsächliche Ausmaß wird mithilfe statistischer Modelle geschätzt.

Das Robert Koch-Institut veröffentlicht seit 2023 in den Sommermonaten donnerstags Wochenberichte zur hitzebedingten Mortalität. Sie enthalten Schätzungen der hitzebedingten Todesfälle in Deutschland bis zur vorvergangenen Woche. Das RKI-Modell vergleicht, wie viele Menschen bei normalen Temperaturen gestorben wären – die sogenannte Basis-Mortalität – und wie viele zusätzliche Todesfälle durch die tatsächlich aufgetretene Hitze entstanden sind.

Für die Basis-Mortalität werden Sterbezahlen aus Sommerwochen vergangener Jahre ausgewertet. Diese Daten verknüpft das RKI mit Temperaturmessungen des Deutschen Wetterdienstes, um den Zusammenhang zwischen Wochenmitteltemperatur und Sterblichkeit zu bestimmen. Der Schwellenwert liegt im Modell bei einer Wochenmitteltemperatur von etwa 20 °C. In solchen Wochen treten typischerweise auch ein oder mehrere Tage mit Höchsttemperaturen über 30 °C auf. Über die Jahre hinweg zeigt sich dann eine deutlich erhöhte Gesamtsterblichkeit, besonders bei älteren Menschen.

Verglichen werden die geschätzte Sterblichkeit bei den tatsächlich gemessenen Temperaturen und die erwartete Sterblichkeit ohne ungewöhnliche Hitze. Ihre Differenz ergibt die geschätzte Zahl der hitzebedingten Todesfälle. Eine ausführlichere Beschreibung findet sich im Epidemiologischen Bulletin 19/2025 und im Deutschen Ärzteblatt 2022.

Die wöchentlichen RKI-Analysen entstehen auf Ebene der Bundesländer und nutzen aktuelle Temperaturdaten des Deutschen Wetterdienstes sowie die jüngsten Daten zur Gesamtsterblichkeit von DESTATIS. Wegen des Meldeverzugs zwischen Todestag und Registrierung sind die DESTATIS-Daten zunächst nicht vollständig. DESTATIS schätzt deshalb die Gesamtsterblichkeit und veröffentlicht diese Schätzung jeweils dienstags für die vorvergangene Woche. Das RKI analysiert die Gesamtsterblichkeit zusätzlich und berichtet mittwochs im Wochenbericht zur Übersterblichkeit darüber.

Die Datengrundlage wird rückwirkend regelmäßig angepasst. Dadurch können sich statistische Schwankungen für einzelne Wochen und Jahre ergeben. Das RKI veröffentlicht die hitzebedingten Todesfälle deshalb grundsätzlich als Gesamtzahl für den laufenden Sommer und weist einzelne Wochen meist nicht separat aus.

Seit 2023 entwickelt das Zentrum für Künstliche Intelligenz in der Public-Health-Forschung (ZKI-PH) des RKI zusätzlich Methoden des maschinellen Lernens. Dabei geht es unter anderem um rä