Aktuelle Bezüge :

Extreme Wetterlagen:

Hitzesommer 2003

1. Der Hitzesommer 2003 : Ausdehnung in Europa

Rekordwerte Vergleich zu 1761 -2002, Rangplätze

Niederschlag: trocken, aber nicht ganz so extrem

2. Wahrscheinlichkeit für Sommeranomalie >= 3.4 °C

3. Einflussmechanismen , Erklärungen

Korrelationsanalyse, Veränderung der Verteilung

4. Enorme Schäden und Verluste durch die Hitzewelle

5. Wird der Rekordsommer zur Regel ?

2003 AD

Der Hitzesommer 2003Ausdehnung in Europa

Quelle: NatureR.2.12.2004 STOCKLI: http://WWW.IAC.ETHZ.CH/STAFF/STOCKLI/EUROPE2003

Land surface temperatures for summer 2003, relative to the summers of 2000–04.

From NASA's Moderate Resolution Imaging Spectrometer, courtesy of R. Stockli.

1

Schönwiese,C.D. e.a.:“Der Hitzesommer 2003 in Deutschland. Einige vorläufige Ergebnisse einer statistischen Zeitreihenanalyse“ Manuskript 2003_10, p.2

Rekordsommer 2003:

• Absolutes Temperaturmaximum seit Beginn der Daten (1761)

• 3,4 [K] über dem Mittel 1961-1990 von 19,6°C

• am 9. und 13. August tägliche Maxima von 40,2 °C erreicht, aber der bisherige Rekord aus 1983 (27.Juli, Gärmersdorf, NO Bayern) nicht übertroffen

• Synoptische Situation: Omega Wetterlage ungewöhnlich stabile, sich immer wieder regenerierende Hochdrucklage ,

flankiert von Tiefdruckgebieten . • Hohe Zahl „heißer Tage“ ,Tmax>30°C, im Ober - Rheingebiet gab es 54 „heiße Tage“

• neuer Rekord bei täglichen Minima : 27,6 °C am 13.August, Station Weinbiet, südliches Rheintal an der Weinstraße bisheriger Rekord war 26,0 °C, 5.7. 1957, Freiburg

2002

18591846

1783 1807

1781

2003

1947 1992/9419831826 1834

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000

Zeit in Jahren

Tem

per

atu

ran

om

alie

n/°

CC

Deutschland-Sommertemperaturen 1761-2003

16,2°C (Mittel 1961- 1990)

19,6°C

Schönwiese, Trömel und Staeger, 2004

Der Sommer 2003 war mit Abstand der wärmste seit 1761

(3,8 s)

Schönwiese,C.D. e.a. :“Der Hitzesommer 2003 in Deutschland. Einige vorläufige Ergebnisse einer statistischen Zeitreihenanalyse,“ Manuskript 2003_10, Abb.3.

Abb. 3: Sommeranomalien der Deutschland-Temperatur, wie in Abb. 1, zusätzlich 30-jährig geglättete Daten (dicke Kurve), die eine ca. 30-40-jährige zyklische Komponente verdeutlichen.

30-40-jährige zyklische Komponente in den Sommeranomalien in BRD

Seit ca.1980 ist die quasi 40-jährige Fluktuation von einem linearen Erwärmungstrend nicht mehr unterscheidbar.

Schönwiese,C.D. e.a. :“Der Hitzesommer 2003 in Deutschland. Einige vorläufige Ergebnisse einer statistischen Zeitreihenanalyse,“ Manuskript 2003_10, Tab 1.

Tab. 1: Rangplätze und zugehörige Jahre der sommerlichen sowie Juni-, Juli- und August-Extremwerte der Deutschland-Mitteltemperatur 1761-2003 (Rangplatz 1 repräsentiert den wärmsten Sommer bzw. wärmsten Monat).

Rangplatz Sommer Juni Juli August________________________________________________________________________1 2003 2003 1994 18072 1947 1917 1983 20033 1994 1858 1995 1997

4 1992 1811 1834 18265 1826/1834 1930 1859 19446 1826/1834 1889 1794 1911

7 1983 1822 1976 17818 1859 1947 1959 19929 1781 1877 1991 1842

10 1846 1950 1826 194711 2002 1775/1781/1866 1783/1874/2003 197512 1807 1775/1781/1866 1783/1874/2003 2002

13 1783 1775/1781/1866 1783/1874/2003 200114 1811 1976/1992 1778 180215 1868 1976/1992 1911 1932aBeachte: 2000‘er (rot), 1990‘er (blau), 1980‘er (grün) und 1970‘er (hellblau) Jahrzehnte

Tab. 2: Lineare Trends in °C and zugehörige Signifikanzschwellen der Deutschland-Temperatur, Sommer- bzw. Juni, Juli- und Augustwerte, für die angegebenen Zeitintervalle.

Jahreszeit/Monat Zeitintervall Trend [°C] Signifikanzniveau

Sommer 1901 – 2000 1.01 > 90 %1961 – 1990 0.38 -1971 – 2003 0.93 > 80 %1974 – 2003 1.82 > 95 %

Juni 1901 – 2000 0.57 -1961 – 1990 - 0.89 -1971 – 2000 0.85 -1974 – 2003 1.49 > 80 %

Juli 1901 – 2000 0.79 -1961 – 1990 0.87 -1971 – 2000 0.69 -1974 – 2003 1.49 > 80 %

August 1901 – 2000 1.68 > 90 %1961 – 1990 2.51 > 99 %1971 – 2000 0.12 -1974 – 2003 2.44 > 95 %

Schönwiese,C.D. e.a. :“Der Hitzesommer 2003 in Deutschland. Einige vorläufige Ergebnisse einer statistischen Zeitreihenanalyse,“ Manuskript 2003_10, Tab 2.

Schönwiese,C.D. e.a. :“Der Hitzesommer 2003 in Deutschland. Einige vorläufige Ergebnisse einer statistischen Zeitreihenanalyse,“ Manuskript 2003_10, Abb.5.

Flächenmittel 1901-2003 des Sommer- Niederschlags in Deutschland

Niederschlag Deutschland, Sommer, Flächenmittel 1901-2003

1964

1931

1949

20031983

1976

1947

1921

19111904

20021987

1980

1966

195619541927

1910

100

150

200

250

300

350

400

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

Zeit in Jahren

Nie

der

schl

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me

n in

mm

Anhang:

Schönwiese,C.D. e.a. :“Der Hitzesommer 2003 in Deutschland. Einige vorläufige Ergebnisse einer statistischen Zeitreihenanalyse,“ Manuskript 2003_10, Abb. 2.

Abb. 2: Zeitliche Entwicklung der Wahrscheinlichkeit dafür, dass eine Sommeranomalie von 3.4 °C auftritt .

(bei Annahme einer Gaußschen Normalverteilung der zugrundeliegenden Daten ). Diese Wahrscheinlichkeit ist in den letzten beiden Jahrzehnten enorm angestiegen,

stellt am Ende mit p=0,0022 jedoch noch immer ein sehr extremes Ereignis dar (Jährlichkeit rund 455 Jahre).

Wahrscheinlichkeit für Sommeranomalie >= 3.4 °C

__0,0022

<0,0001__

2

Anmerkungen zur AnalysemethodikEs wurde eine neue Methodik* angewandt, die es

erlaubt,

• aufgrund beliebiger Häufigkeitsverteilungen (Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen)

• für beliebig definierte Schwellenwerte

• und für beliebige Zeitpunkte (der betrachteten Zeitspanne)

die Wahrscheinlichkeit für das Über- bzw. Unterschreiten anzugeben.

* nach Trömel, 2004, 2005

Schönwiese,C.D. e.a. :“Der Hitzesommer 2003 in Deutschland. Einige vorläufige Ergebnisse einer statistischen Zeitreihenanalyse,“ Manuskript 2003_10,p.7-8

Mögliche Einflussmechanismen der Sommertrends in Deutschland

Korrelationsanalyse für unterschiedliche Zeitintervalle ergibt:

• am deutlichsten: Korrelation zu Treibhausgasen (CO2) auch Deutschland ist beträchtlich vom anthroprogenen Treibhauseffekt beeinflusst, wobei der Nachweis mehr bei den relativ langfristigen Trends als bei den Extremwerten liegt.

• Auch die Nordatlantik Oszillation, ein interner Zirkulationsmwechanismus der Atmosphäre, kann in der Deutschland Sommertemperaturreihe festgestellt werden.

• Der solare Aktivitätseinfluss (Sonnenflecken , Solarkonstante) ist identifizierbar, aber schwach Die Sonnenaktivität - Temperatur Korrelation verschwindet in den letzten Jahrzehnten fast völlig.

• Keine bemerkenswerte Korrelation zu Vulkanismus (außer 1816 Tambora Ausbruch)

3

Nach IPCC, 2001; dt. nach Hupfer u. Börngen, 2004.

Hier gezeigt am Beispiel der Normalverteilung

Extremeres Klima? Wahrscheinlichkeitsanalyse

Schönwiese,C.D. e.a. :“Der Hitzesommer 2003 in Deutschland. Einige vorläufige Ergebnisse einer statistischen Zeitreihenanalyse,“ Manuskript 2003_10,

Quelle:

Christian-D. Schönwiese*, Tim Staeger, und Silke Trömel

J.W. Goethe-Universität, Institut für Meteorologie und Geophysik, Frankfurt a.M.

Der Hitzesommer 2003 in Deutschland. Einige vorläufige Ergebnisse einer statistischen Zeitreihenanalyse.

Eingereicht bei “Meteorologische Zeitschrift” (in englischer Sprache, Sept. 2003)

Verfügbar im AKE-Archiv : http://www.uni-saarland.de/fak7/fze/ (AKE2003H = Herbsttagung 2003 des AKE in Bad Honnef)

Zum Originalquelle

Einige Vorträge von Prof. Dr. Christian Schönwiese im AKE-Archiv

AKE2005H_05

  Wie extrem wird das Klima? DPG2005_SyKE 1.4

      Klimawandel im Industriezeitalter – Beobachtungsindizien und Ursachen 

AKE2003H_D2

   Der Hitzesommer 2003 in Deutschland. Einige vorläufige Ergebnisse einer statistischen Zeitreihenanalyse. 

Enorme Schäden und Verluste

durch die Hitzewelle

4

Heat waves and Human Health

Link: http://reports.eea.eu.int/climate_report_2_2004/en/climate_change_impacts_presentation.pdf

Intern: EEA2004_CC_Indicators_ofEurope_ppt.pdf

Quelle: European Environmental Agency :Indicators of Europe‘s changing climate, EEA- Report 2/2004 EEA, Copenhagen, 2004

Quelle: EEA- Report 2/2004 : Indicators of Europe‘s changing climate

Paris im Sommer 2003:

Temperature

Death

Todesopfer (Europa): 27000 (F 14800, I 4000, D 3500, ...)

Volkswirtschaftl. Schäden (Europa): 13 Mrd. EURO

Topics 2003

Hitze-/Trockensommer 2003

Neuere Zahlen gehen für Europa von 35 000 - 55 000 Hitzetoten aus *)

*) MüRück, DWD, 2005Quelle: Vortrag von Prof.Schönwiese, Frankfurt, 27.10.2005, AKE2005H, zur Urquelle

Wird der Rekordsommer zur Regel ?

Christoph Schär (ETH-Zürch ) folgert dies aus den Klimasimulationen mit einem „neuartigen regionalen Klimamodell“.

Urquelle: Schär C, ETH-Zürch, (2004), Nature 10.1038/nature02300 (2004). Quelle:WissenschaftOnline697366 vom 2004_0113: „Rekorde werden zu Regel.“ ; WO697366...htm

5

Urquelle: Schär C , ETH-Zürch, (2004), Nature 10.1038/nature02300 (2004). Quelle:WissenschaftOnline697366 vom 2004_0113: „Rekorde werden zu Regel.“ ; WO697366...htm

Sommertemperaturen im Schweizer Mittelland

Beobachtungen und Klimasimulation 2071-2100AD

Modell: Kontroll-Experiment

Modell: Szenario

Oberes Bild: Sommertemperaturen (Juni-August) im Schweizer Mittelland gemäß Beobachtungen ( 1864 - 2002 + 2003 )

Mittleres Bild: Klimasimulationen für gegenwärtige Klimabedingungen (1961-1990) (Bem.: es handelt sich wohl tatsächlich nur um Simulationen, denn die Einzeljahre finden sich nicht im oberen Bild)

Unteres Bild: Klimasimulation 2071-2100 AD für zukünftige Klimabedingungen (CO2-Verdopplung)

Bemerkungen:• Jedes Jahr ist durch eine vertikale Marke dargestellt.

• Die Verbreiterung der statistischen Verteilung im zukünftigen Klima zeigt die starke Zunahme der Jahr-zu-Jahr-Variabilität.

• Die beobachteten Sommertemperaturen des Jahres 2003 sind extrem im Vergleich mit vergangenen Beobachtungen,

• aber solche Bedingungen werden normal unter den vorgegebenen Szenario- annahmen (Verdoppelung des atmosphärischen CO2 bis zum Ende des 21.Jhd).

Sommertemperaturen im Schweizer Mittelland

Urquelle: Schär C., ETH-Zürch, (2004). Quelle:WissenschaftOnline697366 vom 2004_0113: „Rekorde werden zu Regel.“ ; WO697366...htm

Ablage

Deutschland-Temperatur, Sommeranomalien 1761-2003

2002

18591846

1783 1807

1781

2003

1947 1992/9419831826 1834

-2,5

-2,0

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000

Zeit in Jahren

Te

mp

era

tura

no

ma

lien

in

°C

Polynomialer Trend (lineare Trends 1761-2003: 0,44 °C; 1913-2003: 1,31 °C; 1980-2003: 1,77 °C)

Schönwiese,C.D. e.a.:“Der Hitzesommer 2003 in Deutschland. Einige vorläufige Ergebnisse einer statistischen Zeitreihenanalyse“ Manuskript 2003_10, Abb.1

Abb. 1: Sommeranomalien (Mittel aus Juni, Juli und August, Abweichungen vom Mittelwert 1961-1990) der bodennahen Deutschland-Lufttemperatur (Flächenmittel), Säulen, mit Jahresangaben für einige extrem warme Sommer und polynomialer Komponente, lila Kurve, die zunächst einen Abkühlungstrend und ab ca. 1900 einen Erwärmungstrend anzeigt.

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