Die Deutsche Klimaforschung Stand des Wissens · Beobachtungen – Was wissen wir? ... regionalen Klimamodellen (Szenario A1B) 2021 – 2050 2071 – 15 % der Klimamodelle prognostizieren

Regionalkonferenz

Karlsruhe, 26. März 2012

Dr. Paul Becker

Vizepräsident

Die Deutsche

Klimaforschung –

Stand des Wissens

Beobachtungen – Was wissen wir?

Jahresmitteltemperatur Deutschland

Jahresmitteltemperatur Deutschland 1900–2011

Mit Ausnahme von 1996 und 2010 waren seit 1988 alle Jahre zu warm

2011

9.6 °C

1940

6.6 °C

2007

9.9 °C

2000

9.9 °C

ca. 7.9 °C

ca. 8.9 °C

6

7

8

9

10

11

1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

Gra

d C

Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012

Beobachtungen – Was wissen wir?

Trend Gebietsniederschläge

-48 -40 -32 -24 -16 -8 0 +8 +16 +24 +32 +40 +48 %

1952–2005

Sommer

Veränderung der Niederschlagsmengen

Trend der mittleren Niederschlagsmenge

Zunahmen von bis zu 32% Abnahmen von bis zu 12%

1952–2005

Winter


Beobachtungen – Was wissen wir? Windgeschwindigkeit

Geostrophischer Wind Deutsche Bucht 1881–2010

98. Perzentil

Im Trend haben die hohen Windgeschwindigkeiten leicht abgenommen


Zahl der Tage mit einem Temperaturmaximum über 30 °C

Heiße Tage

Eistage

Zahl der Tage mit einem Temperaturmaximum unter 0°C

1955 - 1964 1975 - 1984 1965 - 1974 1995 - 2004 1985 - 1994 Zahl der Tage

Beobachtungen – Was wissen wir? Extremwerte

71 - 80

> 80


Zahl der Tage mit weniger als 1 mm Niederschlag (in 10-jährigen Zeiträumen)

Trockentage

Win

ter

1955 - 1964 1975 - 1984 1965 - 1974 1995 - 2004 1985 - 1994

Win

ter


So

mm

er


Häufigkeit von Starkregen (über 30 mm/Tag)

Starkniederschlag

1955 - 1964 1975 - 1984 1965 - 1974 1995 - 2004 1985 - 1994

Win

ter

So

mm

er

0 1 2 3 3-5 5-15 >15 Tage/Dekade



Beobachtungen – Was ist zu tun? Die Datenbasis erweitern

Historische Datenbestände

Beispiel → Projekt KLIDAdigi


höhere räumliche Auflösung


Satellitendaten

Satellitenprodukt (CM-SAF) Interpolierte Bodendaten

Jahressumme der solaren Einstrahlung 2005 in kWh/m²

bessere Erfassung extremer Ereignisse

1300

1260

1220

1180

1140

1100

1060

1020

980

940

900


Dortmund, 26.07.2008: Beispiel für gravierende Unterschiede

durch Nicht-Erfassung lokaler Ereignisse an Bodenmessstationen.

Monatswert Juli 2008

Radar zur Erfassung räumlicher Verteilung von

extremen Niederschlägen

Interpolierte Bodenmessungen

Dortmund

250

200

175

150

125

100

75

50

mm

Dortmund

kombinierte Radar- und Beobachtungsdaten

Notwendigkeit zur Nutzung der Radarmessungen



Problematischer wird es zum Teil bei Größen, die eine hohe räumliche Variabilität aufweisen, beispielsweise kurzzeitige Starkniederschläge.

Generell ist ein gute Datenbasis für die Klimaüberwachung in Mitteleuropa vorhanden.

Bei der Betrachtung von Flusseinzugsgebieten spielt auch der länder-übergreifende Daten-austausch eine wichtige Rolle.

Fernerkundungsverfahren wie Satelliten- und Radar-daten ergänzen zunehmend in-situ Beobachtungen. Beispiele sind die Global-strahlung aus Satelliten-daten und der Niederschlag aus Radardaten.

Beobachtungen – Was ist zu tun? Fazit


Wo stehen wir? CO2-Emissionen fossiler Brennstoffe nehmen weiter zu


Die tatsächlichen Emissionen

übersteigen mittlerweile die

meisten IPCC-SRES-Szenarien

Globale Modelle

19 Modellkombinationen

Regionale Modelle

REMO

Hirham 5

Racmo

2

RM

5.1

REMO CLM RegCM

3

Hirham

5

SMHI

RCA

C4

RCA3

HadRM

3Q0

Hirham

5

CLM REMO SMHI

RCA

SMHI

RCA

HadRM

3Q3

HadRM

3Q16

CLM

ARPEGE ECHAM5

r1

ECHAM5

r2

ECHAM5

r3

BCM HadCM

3Q3

HadCM

3Q16

HadCM

3Q0

Klimaprojektionen Modellensemble

Abschätzung der Unsicherheiten Ensembleansatz für Klimaprojektionen


Klimaprojektionen – Was ist zu tun? Temperatur

Spanne der wahrscheinlichsten Luftemperatur-

änderungen

15.Perzentil 50. Perzentil 85. Perzentil

(relativ zu 1961–1990; Klimamodell-Ensembles im DWD)

0 1 2 3 4 5 °C

Prozentualer Anteil

der Klimamodelle,

deren Projektionen

die dargestellten Luft-

temperaturänderungen

unterschreiten.

Basis: Ergebnisse eines

Ensembles von 19

regionalen Klimamodellen

(Szenario A1B)

20

21–

20

50

2

07

1–

21

00

15 % der Klimamodelle

prognostizieren für den Zeitraum

2071–2100 eine Temperatur-

änderung von weniger als +2 °C,

85 % errechnen einen Anstieg der

Temperatur von mehr als 2 °C.


Klimaprojektionen – Was ist zu tun? Niederschlag


Prozentualer Anteil

der Klimamodelle,

deren Projektionen

die dargestellten Luft-

temperaturänderungen

unterschreiten.


Ensembles von 19


(Szenario A1B)

20

21–

20

50

2

07

1–

21

00

Winter Sommer 15. Perzentil 85. Perzentil 15. Perzentil 85. Perzentil

-50 -25 0 25 50 %

Prozentualer Anteil

der Klimamodelle,

deren Projektionen

die dargestellten

Niederschlags-

änderungen

unterschreiten.

Basis: Ergebnisse

eines Ensembles

von 19 regionalen

Klimamodellen

(Szenario A1B)


Spanne der wahrscheinlichsten Niederschlags-

änderungen

0 10 20 30 40 50 Tage

Klimaprojektionen – Was ist zu tun? Extremereignisse

Spanne der wahrscheinlichsten Zunahme der Anzahl

heißer Tage

15.Perzentil 50. Perzentil 85. Perzentil


Prozentualer Anteil

der Klimamodelle,

deren Projektionen

die dargestellte

Änderung der Anzahl

heißer Tage (Maximum-

temperatur mindestens

30 °C) unterschreiten.


Ensembles von 19


(Szenario A1B)

20

21–

20

50

2

07

1–

21

00


Wiederkehrzeit 100 Tage, 99. Perzentil

Klimaprojektionen – Was ist zu tun? Extremereignisse

Änderung extremer Niederschlagsereignisse bis 2100

CLM REMO WETTREG2010

deutliche Zunahme der

Häufigkeit von

Starkniederschlägen

moderate Zunahme der

Häufigkeit von

Starkniederschlägen

Sommer

konstante Starknieder-

schlagshäufigkeit oder

Abnahme


Winter

Klimaprojektionen – Was ist zu tun? Biaskorrektur

Bias-Korrektur von

Klimaprojektionsdaten

Referenz (HYRAS) ERA40-CLM

Korrigierte mittlere

Niederschlagsmenge

Verteilungs-

abhängige

Biaskorrektur der

Niederschlagswerte

(Quantile Mapping)


Quelle: Van Vurren et al. (2009), Scenario White Paper

Forschungsbedarf – Was ist zu tun?

IPCC RCP Szenarien für AR5

Anthropogener und natürlicher Strahlungsantrieb Fossile und industrielle CO2-Emissionen


Forschungsbedarf – Was ist zu tun?

MiKlip: Seamless Prediction


DAS

Raumentwicklung und Zivilschutz

Energiewirtschaft

Verkehr, Verkehrsinfrastruktur

Bauwesen

Tourismus

Wasserwirtschaft, Hochwasserschutz

Industrie u. Gewerbe

Bodenschutz

Biodiversität u.

Naturschutz

Forstwirtschaft

Fischerei

Finanzwirtschaft Landwirtschaft

Menschliche Gesundheit

Deutsche Anpassungsstrategie –

Klimaforschung macht Entscheidungen

schon möglich!

*

*

*


Den wassergebundenen Transport auf die Auswirkungen des Klimawandels vorbereiten:

1. Beschaffung und Regionalisierung globaler und regionaler Klimaprojektionen (Ensembleansatz)

2. Bewertung der Anfälligkeit der Schifffahrt (inkl. einer Abschätzung der zukünftigen Kosten dieser besonderen Transportart)

3. Benennung von Optionen für Maßnahmen und Entwicklung spezifischer Anpassungs-strategien (Wasserstraßen, Küsten und Flussmündungen)

KLIWAS – Auswirkungen des Klimawandels auf

Wasserstraßen und Schifffahrt

KLIWAS ist Teil der Deutschen

Anpassungsstrategie DAS


23

Leistungsfähigkeit der Binnenschifffahrt

Änderung der Transportkapazität der Flotte (Beispiel: Relation Rotterdam – Oberrhein)

"niedrig" "hoch" "niedrig" "hoch"

Quelle: Holtmann et al., 2011


Klimawandel und Stadt

Änderung der

Zahl der

Sommertage

1961–2100

in

Frankfurt/Main

Wirkmodell

MUKLIMO_3

Antrieb durch

CLM (A1B)

Klimawandel – Auswirkungen in der Stadt


Klimawandel – Anpassung:

Das Deutsche Hitzewarnsystem

Zahl der ‘Hitzetoten’ 2003 in Deutschland: wahrscheinlich mehr als 7.000

Zunehmende Wahrscheinlichkeit ähnlich katastrophaler Ereignisse (IPCC)

Anpassung an den

Klimawandel erfolgt

zwei Warnstufen

thermophysiologisch relevant (vollst.

Wärmehaushaltsmodell des menschl.

Körpers mit Akklimatisationsansatz)

Vorhersagezeitraum 7 Tage

räumliche Auflösung: 415 Warnbezirke

zusätzliche Information zu Raumtemperaturen

aus einem Gebäude-Simulationsmodell

Klimawandel – Anpassung


• Modellsystem zur

Prognose der kurzfristigen

Klimaentwicklung fehlt

bislang

• Förderprogramm

„Mittelfristige

Klimaprognosen (MiKlip)“

zur Schließung der

Vorhersagelücke

• Umfangreiche

Modelllandschaft zur

Projektion der

langfristigen

Klimaentwicklung existiert

Fazit Projektionen

• Berücksichtigung der anthropogenen Landnutzungs-änderungen sowie der dynamischen Wechselwirkungen zwischen Vegetation und Atmosphäre für den 5. IPCC-Sachstandsbericht


• Modellunsicherheiten

können durch

Verwendung

unterschiedlicher

Modelle und

unterschiedlicher

Modellphysik

abgeschätzt werden

• Unsicherheiten in Klimaprojektionen wird es immer geben; sie stammen von den Annahmen über

die zukünftigen Emissionen

der natürlichen Klimavariabilität

der unvollständigen Abbildung des Klimasystems durch die Modelle

Fazit Projektionen


Durch unser

Klima browsen

Deutscher

Klimaatlas

gestern – heute – morgen

Klimawandel – Deutscher Klimaatlas


26. März 2012Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens

Karlsruhe, 26./27.03.2012

Vielen Dank.

Documents

Die Deutsche Klimaforschung Stand des Wissens · Beobachtungen – Was wissen wir? ... regionalen Klimamodellen (Szenario A1B) 2021 – 2050 2071 – 15 % der Klimamodelle prognostizieren