Auswirkungen des Klimawandels auf die großen Flüsse in ... · Universität Stuttgart Institut für Wasserbau, Lehrstuhl für Hydrologie und Geohydrologie Klimawandel, Wasserhaushalt

Universität Stuttgart Institut für Wasserbau, Lehrstuhl für Hydrologie und GeohydrologieKlimawandel, Wasserhaushalt und Naturschutz 22. November 2007

Auswirkungen des Klimawandels auf die großen Flüsse in Deutschland

András Bárdossy


Einführung

• Wie wird die Zukunft?• Was soll man tun?• Beobachtungen aus der

Vergangenheit• Wird die Zukunft so wie die

Vergangenheit es war?• Änderungen:

– Klima :• Warme Jahre• Warme nasse Winter

• Konsequenzen ?


Ändert sich der Abfluss ?

• Beobachtete Änderungen– Anstieg der Temperatur

• Wasserkreislauf ist teil des Klimasystems

• Energieumsatz im Wasserkreislauf>> CO2 Treibhauseffekt

• Ausgleichmöglichkeiten– Mehr Niederschlag– Mehr Verdunstung

• Änderung des Kreislaufes aber keineÄnderung des Abflusses

• Extreme führen zu Katastrophen• Wirtschaftlich sinnvolle Vorsorge • Es gab schon immer Variabilität

• Ungewisse Auswirkungen aberhohe Kosten

• Auswirkungen in der Zukunft

Gibt es bereits Zeichen einer Änderung im Abfluss bei uns?


Jahresabfluss (Mittelwerte) Rhein - Maxau

1920 1960 2000

400

800

1200

1600

2000A

bflu

ss (m

3 /s)


Jahresabfluss (Mittelwerte) Rhein - Andernach

1920 1960 2000

800

1200

1600

2000

2400

2800

3200A

bflu

ss (m

3 /s)


Jahresgang(Rhein – Maxau)

0 100 200 300 400

800

1000

1200

1400

1600

1800

Abf

luss

(m3 /s

)

1900-1980Set 1996


Jahresgang(Rhein – Andernach)

0 100 200 300 400

1200

1600

2000

2400

2800

Abf

luss

(m3 /s

)

1900-1980Set 1996


Abfluss(Rhein – Maxau Sommer)

1920 1960 2000

800

1200

1600

2000

2400A

bflu

ss (m

3 /s)


Abfluss(Rhein – Maxau Winter)

1920 1960 2000

800

1200

1600

2000A

bflu

ss (m

3 /s)


Abfluss(Rhein – Andernach Winter)

1920 1960 2000

1000

2000

3000

4000A

bflu

ss (m

3 /s)


Abfluss(Mosel – Cochem Winter)

1920 1960 2000

0

200

400

600

800

1000A

bflu

ss (m

3 /s)


Jahresgang(Mosel – Cochem)

0 100 200 300 400

0

200

400

600

800

Abf

luss

(m3 /s

)

1900-1980Set 1996


Änderungen der Mittelwerte

• Es gibt bereits Änderungen im Abfluss am Rhein– Maxau – neuer Jahresgang!

• Keine Änderung der Jahreswerte• Weniger Abfluss im Sommer• Mehr Abfluss im Winter

– Andernach – geänderter Jahresgang!• Mehr Abfluss• Geringe Änderung im Sommer• Mehr Abfluss im Winter

– Nebenflüsse (Mosel, Neckar)• Mehr Abfluss im Winter


Extreme

• Hochwasser

• Niedrigwasser



Andernach - Jahresmaxima

1920 1960 2000

2000

4000

6000

8000

10000

12000


Andernach – 25 Jahre MHQ

1920 1960 2000

5000

5500

6000

6500

7000

7500Ab

fluss

(m3 /

s)


Mittelwert der Jahresmaxima(Rhein - Worms)

1920 1940 1960 1980 20002800

3000

3200

3400

3600

Dis

char

ge (m

3 /s)


Mittelwert der JahresextremeMosel (Cochem)

1940 1960 1980 2000

1800

1900

2000

2100

2200

2300Ab

fluss

(m3 /s

)


Partielle Reihen

1900 1920 1940 1960 1980 20000

10

20

30

40

50 Cochem (Mosel) Cumulative number of floods


Andernach - Jahresmaxima

1920 1960 2000

2000

4000

6000

8000

10000

12000


Ergebnisse

• Änderung der Jahresmaxima– Anstieg des MHQs– Anstieg der Anzahl der Ereignisse– Wenig Jahre ohne Hochwasser

• Statistische Signifikanz ?– Können wir die Ergebnisse glauben?– Dürfen wir noch warten ?


Trend Nachweis(95 % Signifikanz 74 Jahre)

0 20 40 60 80 100

Änderung des HQ in % des MHQ

0

200

400

600

800

1000

Sign

ifika

nten

Ans

tiege


Ursachen

• Änderung der Temperatur– Frühere Schneeschmelze in CH– Keine kontinuierliche Schneedecke + Winterregen

• Änderung des Niederschlags– Mehr Niederschlag im Winter– Weniger im Sommer (Wirkung?)

• Untersuchung für hydrologische ZweckeSTARDEX


Schweizer Sommertemperaturen 1864-2003 (Schär)

Durchschnitt der Stationen Zürich, Basel, Bern, Genf

(Schär et al. 2004, Nature, 427, 332-33


Rhein Winter 1958-2001 (601 Stationen)

P90 5 Tage

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Rhein Sommer 1958-2001 (601 Stationen)

P90 5 Tage

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Trends Jahresmaxima

15 min 60 min 120 min

180 min 240 min 360 min


Zukunft ??

• Wie ?– Weiterführung der Trends

• Kann es so weitergehen ? (Schalterprozesse)• Welcher Zeitraum soll hierfür verwendet werden ?

– Globale Modellierung• Meteorologische Modelle • Niederschlag ist nicht gut modelliert • Wasserkreislauf extrem sensitiv• Auflösung


Monatsniederschläge 1961-1990


Wo ist der Rhein?


Wo ist der Rhein?


Methoden

• Modellierung– Grobe Auflösung– Lokale Ungenauigkeiten

• Downscaling– Globale und lokale Skalen verbinden– Detailinformationen verwenden


Downscaling

• Ziel: Gröbere Skala auf feinere „umrechnen“– Berücksichtigung der lokalen Feinheiten

– Nicht eindeutige Abbildung – statistische Annahmen

• Mustererkennung – Typische Großwetterlagen mit spezifischem Wetter– Musterabhängiges stochastisches Modell– Typische Zeitreihen der „Zukunft“

LG yx →:F


Wetterlagenklassifikation

0 100 200 300 400Time (days)

-80

-40

0

40

80

120D

isch

arge

(m3 /

s)Weather

Catchment


CP 2


NiederschlagNeckar - Winter

Frequency(%)

Mean Precip.

Relative >P90

CP02 14.0 36.8 % 34.0 %

CP07 10.7 3.5 % 2.4 %

CP09 8.7 20.9 % 23.7 %

CP11 7.6 13.1 % 15.8%


Zusammenfassung

• Es gibt bereits Änderungen• Klimaänderung ist ein Problem

– Da die Vergangenheit nicht mehr representativ istmüssen wir• Aussagen über das zukünftige Klima machen

– Global und lokal (Verbindung)• Unsere Systeme besser kennen


• Der Rhein wird sein Charakter weiter ändern– Oberrhein schwacher Jahresgang– Niederrhein Rückgang im Sommer Zunahme im Winter – Kleine Extreme werden häufiger– Grosse Extreme ?

• Andere Flüsse andere Konsequenzen


Danke!

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