Hitzewellen sind mehrtägige Perioden mit einer ungewöhnlich hohen thermischen Belastung, welche durch den Klimawandel tendenziell häufiger und intensiver auftreten. International existiert allerdings keine einheitliche Definition des Begriffs Hitzewelle, meist basieren die Definitionen auf einer Kombination von perzentilbasierten Schwellenwerten mit einer minimalen Andauer. Die einfachste Definition im deutschsprachigem Raum für eine Hitzewelle lautet drei Tage in Folge mit einem Höchstwert über 30 Grad. Etwas komplizierter ist die Auswertung nach Kysely, der eine Hitzewelle mit einer Serie von zumindest drei aufeinanderfolgenden Tagen über 30 Grad definiert hat, die höchstens kurz von einem Tag zwischen 25 und 30 Grad unterbrochen wird und die mittlere Maximaltemperatur in der Periode größer 30 Grad ist. Doch wie kommt es zu Hitzewellen?
Hochdruckgebiete
Mitteleuropa liegt in der Westwindzone, weshalb unser Klima im Mittel stark vom Atlantischen Ozean geprägt wird. Die Stärke des polarumlaufenden Jetstreams ist in erster Linie von den Temperaturunterschieden in der Atmosphäre zwischen den mittleren Breiten und den polaren Gebieten abhängig, wobei größere Temperaturunterschiede zu höheren Windgeschwindigkeiten in der Höhe führen. Aus diesem Grund verläuft der Jetstream im Sommer weiter nördlich und ist deutlich schwächer ausgeprägt als im Winter. Der Jetstream verläuft zudem nicht geradelinig von West nach Ost, sondern mit unterschiedlich stark ausgeprägten Wellen je nach Ausprägung und Lage der Hochs bzw. Tiefs. Nicht jedes Hoch führt aber zu einer Hitzewelle.
Südwestlagen
Je nach Lage des Jetstreams relativ zum Alpenraum und der daraus resultierenden Anströmung sprechen Meteorologen beispielsweise von einer Nordwest- oder einer Südwestlage. Letztere führt im Sommer in Mitteleuropa aufgrund der Herkunft der Luftmassen aus subtropischen Regionen häufig zu Hitze, aber selbst im Frühjahr kann es mit Föhnunterstützung manchmal schon zu Temperaturen um 30 Grad kommen. Solche Wetterlagen können unterschiedlich lange anhalten und mitunter auch zu vergleichsweise kurzen Hitzewellen führen.
Blockierte Wetterlagen
Für extreme Hitzewellen benötigt es meist blockierte Wetterlagen, also Lagen mit einem umfangreichen, stationären Hochdruckgebiet. Bei solchen Wetterlagen wird der Jetstream in Europa unterbrochen bzw. weit nach Norden abgelenkt. Ein typisches Beispiel dafür ist die sog. „Omega-Lage“, die manchmal mehrere Wochen lang andauern kann.
Kräftige Hochdruckgebiete sorgen in der freien Atmosphäre für eine absinkende Luftbewegung („Subsidenz“): Wenn Luft absinkt, dann gelangt sie unter höheren Luftdruck und wird demzufolge komprimiert und erwärmt. Die Luft erwärmt sich dabei pro 100 Höhenmeter um etwa 1 Grad. Diese Erwärmung setzt sich zwar oft nicht direkt bis zum Boden durch (im Herbst kommt es beispielsweise zu ausgeprägten Inversionslagen, siehe hier), aber auch in der Grundschicht steigen die Temperaturen Tag für Tag an.
Bei einer blockierten Wetterlagen spielt dieser Prozess eine entscheidende Rolle, so wird die Luft in Mitteleuropa an Ort und Stelle durch Absinken bzw. in Bodennähe auch durch Sonneneinstrahlung immer weiter erwärmt. In den mittleren Breiten kann sich dann auch ein sog. „Heat dome“ bzw. eine Hitzeglocke ausbilden, wie beispielsweise bei der Rekordhitze im Westen Kanadas im Juni 2021.
Hitzerekorde
Für Temperaturrekorde spielen mehrere Faktoren eine Rolle, wie beispielsweise die Witterung in den Wochen vor einer Hitzewelle bzw. die daraus resultierende Bodenfeuchte: Wenn der Boden durch eine Dürreperiode bereits ausgetrocknet ist, wird die am Boden eintreffende Sonneneinstrahlung direkt in fühlbare Wärme umgewandelt, da weniger Energie für Verdunstung verbraucht wird. Weiters spielen auch geographische Faktoren eine Rolle, so kann föhniger Wind die Luft aus mittleren Höhenlagen mitunter direkt bis in tiefen Lagen absinken lassen, was dann lokal zu extrem hohen Temperaturen führen kann. Wenn alle Faktoren zusammenkommen, also ein blockiertes Hitzehoch, trockene Böden, föhniger Wind und strahlender Sonnenschein, dann sind meist neue Rekorde zu erwarten. Zusätzlich hebt der Klimawandel da allgemeine Temperaturniveau an: Aufgrund der höheren Ausgangslage ist Wahrscheinlichkeit für Rekorde insbesondere bei blockierten Wetterlage besonders groß. So wurden beispielsweise auch die 46 Grad in Südfrankreich im Juni 2019 erreicht.