Stellen sich schnell und nicht-schnell intensifizierende tropische Wirbelstürme zwei unterschiedliche dynamische Regime dar

Warum einige Stürme schnell an Kraft explodieren

Tropische Wirbelstürme – je nach Entstehungsort Hurrikans oder Taifune genannt – entwickeln sich nicht alle auf dieselbe Weise. Manche verstärken sich allmählich, andere explodieren innerhalb eines Tages förmlich an Stärke und überraschen damit Prognostiker und Küstengemeinden. Diese Arbeit stellt eine einfache, aber zentrale Frage: Folgen diese schnell intensifizierenden Stürme anderen zugrunde liegenden Verhaltensregeln als ihre langsamer werdenden Verwandten?

Zwei Sturmartigkeiten in einer sich erwärmenden Welt

Die Autorinnen und Autoren beginnen mit dem Klimawandel als Kontext. Eine wachsende Zahl von Studien deutet darauf hin, dass die Gesamtzahl tropischer Wirbelstürme in einer wärmeren Welt zwar sinken könnte, aber ein größerer Anteil der Stürme sehr hohe Spitzenwindstärken erreichen dürfte. Ein zentrales Maß ist die „lebenszeitliche Maximalintensität“ eines Sturms, die stärksten anhaltenden Winde, die er jemals erreicht. Betrachtet man historische Aufzeichnungen von 1990 bis 2021, häufen sich diese Spitzenwerte nicht um einen einzigen typischen Wert, sondern zeigen zwei deutlich getrennte Buckel, was auf zwei verschiedene Sturmtypen hindeutet. Frühere Arbeiten zeigten, dass ein Buckel von Stürmen stammt, die eine schnelle Intensivierung (RI) durchlaufen – hier definiert als Zunahme der Windgeschwindigkeit um mindestens 30 Knoten in 24 Stunden – während der andere von Stürmen herrührt, die das nie tun.

Hinweise darauf, dass sich schnellere Stürme anders verhalten

Anhand globaler Best-Track-Daten aus sechs Ozeanbecken bestätigt die Studie zunächst, wie verbreitet RI tatsächlich ist. Etwa 40 Prozent aller tropischen Wirbelstürme erleben mindestens eine RI-Phase, und nahezu jeder Sturm, der die Stärke eines „Super-Taifuns“ erreicht, tut dies. Dennoch können die meisten Klimamodelle den inneren Kern intensiver Stürme noch nicht realistisch simulieren und übersehen daher den RI-Prozess ganz. Die Autorinnen und Autoren betrachten dann, wie lange Stürme brauchen, um ihren Gipfel zu erreichen, und wie stark sie werden. Bei Stürmen ohne RI besteht eine enge, fast lineare Verbindung: Je mehr Zeit sie zur Intensivierung haben, desto stärker werden sie, als würden sie einer gleichmäßigen, nahezu uhrwerkartigen Wachstumsrate von ungefähr 5–10 Knoten pro Tag folgen. Bei Stürmen mit RI bricht dieses ordentliche Muster zusammen. Ihre Endstärke hängt nicht mehr stark davon ab, wie lange sie sich intensivieren konnten, was darauf hinweist, dass ihre Wachstumsrate viel sprunghafter und unregelmäßiger an- und abflaut.

Einblick in das Sturmverhalten mit Zeitverzögerungs-Karten

Um dieses Verhalten tiefer zu durchdringen, entlehnen die Autorinnen und Autoren ein Werkzeug aus der nichtlinearen Dynamik, den Lag-Plot bzw. Phasenplot. Statt die Windgeschwindigkeit gegen die Zeit zu zeichnen, tragen sie jede Messung gegen den Wert einige Stunden später auf – 6, 12 oder 24 Stunden in der Zukunft – und verbinden die Punkte in der Reihenfolge. Für zwei jüngere an Land gegangene Taifune in China, Yagi (der sich schnell verstärkte) und Bebinca (der es nicht tat), ist der Kontrast auffällig. Bebincas Pfad in diesen Plots zeichnet eine glatte Linie nahe der Diagonalen nach, was zeigt, dass die spätere Intensität der jetzigen eng folgt, mit einer nahezu konstanten Verstärkungsrate bis zum Landfall. Yagis Pfad dagegen bildet plötzlich vertikale und horizontale Segmente, sobald die RI einsetzt, was scharfe Sprünge und Abflachungen im Wachstum signalisiert. Wird dieselbe Analyse für Hunderte und schließlich Tausende von Stürmen weltweit wiederholt, bestätigt sich dieses Bild: Nicht-RI-Stürme gruppieren sich entlang schmaler, geordneter Bahnen, während RI-Stürme weit ausfächern, besonders bei 24-Stunden-Lags.

Verborgene Übergänge und Vorhersageprobleme

Die Autorinnen und Autoren fragen dann, ob Stürme, die zu schneller Intensivierung bestimmt sind, von Anfang an anders sind oder ob sie einen plötzlichen Übergang durchlaufen. Durch Farbgebung von Lag-Plots für 100 RI-Stürme zeigen sie, dass sich deren Bahnen vor Beginn der RI denen von Nicht-RI-Stürmen gleichen und fast gerade Linien bilden, die auf stetiges Wachstum hindeuten. Erst mit Einsetzen der RI weiten sich die Plots abrupt zu dem unordentlichen Muster mit vertikalen und horizontalen Abschnitten. In einem einfachen diagnostischen Modell, das annimmt, dass die künftige Intensitätsänderung dem jüngsten Trend folgt, entsprechen diese scharfen Knicke großen Vorhersagefehlern. Das heißt: Kurz vor und während der RI liefert eine auf „Persistenz“ basierende Vorhersage sehr schlechte Ergebnisse, was eine Phase inhärenter begrenzter Vorhersagbarkeit hervorhebt – eine Phase, mit der operationelle Vorhersagemodelle bis heute kämpfen.

Was das für Stürme und Gesellschaft bedeutet

Alltäglich ausgedrückt legt die Studie nahe, dass viele tropische Wirbelstürme den Großteil ihres Lebens wie „konstante Wachsende“ verbringen und sich auf recht vorhersehbare, schrittweise Weise verstärken. Einige von ihnen durchlaufen jedoch eine schnelle Transformation in einen anderen Modus, in dem ihre Verstärkung impulsartig und schwerer vorhersehbar wird. Dieses Regime der schnellen Intensivierung ist nicht einfach eine stärkere Form des normalen Wachstums; es verhält sich zeitlich anders und prägt die zerstörerischsten Stürme. Die Identifikation dieser zwei Regime – und der plötzlichen Übergänge zwischen ihnen – kann Wissenschaftlern helfen, bessere Warninstrumente und Klimamodelle zu entwickeln und so unsere Fähigkeit zu verbessern, vorherzusagen, welche Stürme am gefährlichsten werden dürften.

Zitation: McBride, J.L., Tang, L., Yu, Z. et al. Do rapidly and non-rapidly intensifying tropical cyclones represent two different dynamical regimes. npj Clim Atmos Sci 9, 57 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01329-4

Schlüsselwörter: tropische Wirbelstürme, schnelle Intensivierung, Hurrikans, Klimawandel, Sturmvorhersage