Regionale Klimaszenarien für Hessenunter besonderer Beachtung der
Simulation von ExtremenW. Enke, F. Schneider, A.Spekat
Climate & Environment Consulting Potsdam GmbH
Wolfgang Enke F.-W. GerstengarbeFrank Kreienkamp
Werner Lahmer Peter Werner Arne Spekat Manfred Stock
Geschäftsführer
Motivation
0275
Überschwemmung in Dresden bei der „Jahrhundertflut“ 2002
0669
Düsseldorf am Rhein im Sommer 2003
Statistik der Naturkatastrophen
Schäden in Milliarden US$ (in Werten von 2003)
nach: Münchener Rück, TOPICSgeo 2004
Dekade1950-59
Dekade1960-69
Dekade1970-79
Dekade1980-89
Dekade1990-99
Anzahl 20 27 47 63 91
670.4
126.0
Volkswirtschaftliche Schäden 42.7 76.7 140.6 217.3
Versicherte Schäden - 6.2 13.1 27.4
letzte 10 Jahre
60
514.5
83.6
Länge der arktischen Schmelzsaison bei Meereis
Quelle: D. M. Smith 1998
1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 200050
60
70
80
Anz
ahl d
er S
chm
elzt
age
Einschränkungenauf dem Weg zu einer regionalen
Klimaprognose
Anstieg der CO2 Emissionen für die unterschiedlichen Szenarien(IPCC – 2001)
Erwartete Änderungen der globalen Mitteltemperatur bis 2100 für 7 Szenarien
Quelle: Deutscher Wetterdienst
WETTREGMethodik
Herleitung der objektiven Wetterlagen auf der Basis der NCEP/NCAR Reanalysen
und des ECHAM4-OPYC3Klima-Simulationslaufes
Ausschnitt und geographische Lage der äquidistanten Gitterpunktezur Ableitung der objektiven Wetterlagen
Präsentation der Strömungsmuster der Wetterlagengeordnet von „kalt“ nach „warm“
für den Sommer (siehe Film 1)und den Winter (siehe Film 2)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10kalt Wetterlage warm
05
1015202530354045505560
[%]
Häufigkeitsverteilung der auf das Temperaturregime optimierten Wetterlagen
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10kalt Wetterlage warm
05
1015202530354045505560
[%]
19651975198519952005201520252035204520552065207520852095
Szenario A2
Szenario B2
Häufigkeit der Temperatur Wetterlagen von 1960 bis 2100(1960-2000 NCEP/NCAR Analysen; 2001-2100 ECHAM4-OPYC3 GCM-Läufe)
SOMMER
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10kalt Wetterlage warm
05
1015202530354045505560
[%]
19651975198519952005201520252035204520552065207520852095
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10kalt Wetterlage warm
05
1015202530354045505560
[%]
Szenario B2
Szenario A2
Häufigkeit der Temperatur Wetterlagen von 1960 bis 2100(1960-2000 NCEP/NCAR Analysen; 2001-2100 ECHAM4-OPYC3 GCM-Läufe)
WinterMeteo-Research
1
2
34
5
6
1
2
3
4 4
5
6
5Start des Zufallsgenerators : 2
Bedingungen: 1. Maximale Annäherung an vorgegebeneHäufigkeitsverteilung der Wetterlagen
3
3
61
1
4
4
4 6 9 10 4 2 1 1 3 4 5 5 3 3 4 9 8 4 2 2 4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Räu
mlic
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mitt
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Tem
pera
tur
Wetterlage
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1005
1015202530
rela
tive
Häu
figke
it [%
]
2.Übergangswahrscheinlichkeit zwischen den Wetterlagen >10%
2
1
Zerlegung der Zeitreihe in übernormal warmeund unternormal kalte Intervalle
6
5
2
1
Simulation der Klimaszenarien für 14 Boxen
Zusammenfassung der Methode
1. Die Häufigkeitsverteilung von Wetterlagen für das Ist-Klima und ein beliebigesSzenario bilden die Grundlage der Regionalisierungsmethode.
2. Mit Hilfe einer Führungsgröße (Jahresgang bereinigtes Gebietsmittel der Temperatur) werden Witterungsabschnitte gebildet.
3. Die Witterungsabschnitte werden mittels Zufallsgenerator neu kombiniert, so dassdie resultierende Wetterlagenverteilung an eine vorgegebene Wetterlagenverteilung optimal angepasst wird.
4. Eine wetterlagenspezifische multiple Regressionsanalyse erlaubt die Berechnung vonExtremwerten in den Zeitreihen.
5. Es erfolgt eine Anpassung der Niederschlagsverteilung mit Hilfe der auf dasFeuchteregime optimierten Wetteragen.
6. Die Boxenszenarien werden zu einem deutschlandweit einheitlichen Szenario zusammengefasst
Ergebnisse
Modellbewertung
Simulierte TagesmitteltemperaturenERA40 - Kontrolllauf 1971/2000
Simulierte TagesmitteltemperaturenERA40 - Kontrolllauf 1971/1980
Simulierte TagesmitteltemperaturenERA40 - Kontrolllauf 1981/1990
Simulierte TagesmitteltemperaturenERA40 - Kontrolllauf 1991/2000
Änderung der Tagesmaximumtemperatur für Hessen
Vergleich der Szenarien A2 und B1 des globalen Klimamodells ECHAM5/MPI-OM T63L1
mit Szenario B2des globalen Klimamodells ECHAM4-OPYC3
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Änderung der Tagesmitteltemperatur [K], Winter2071/2100 gegenüber 1971/2000
Die Szenarien B2 und A2 sind sehr ähnlich (Erwärmung ca. 4 K), B1 ist mit ca. 3.2 K etwas moderater
Präsentation der Temperaturentwicklung in Hessen von 1961 bis 2100
ECHAM5, Szenario A2, Winter(siehe Film 3)
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Änderung der Tagesmitteltemperatur [K], Sommer2071/2100 gegenüber 1971/2000
Die ECHAM5 A2 Simulationen sind ca.1 K kühler als ECHAM4 B2, B1 ist ca. 1 K kühler als A2
Präsentation der Temperaturentwicklung in Hessen von 1961 bis 2100
ECHAM5, Szenario A2, Sommer(siehe Film 4)
Überschreitung der mittleren Tagesmaximumtemperaturvon mehr als 23°C, 1961 bis 2100ECHAM5, Szenario A2, Sommer
(siehe Film 5)
ECHAM4 B2
Niederschlagsänderung [%], Frühling2011/2040 gegenüber 1971/2000
ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Niederschlagsänderung [%], Frühling2041/2070 gegenüber 1971/2000
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Niederschlagsänderung [%], Frühling2071/2100 gegenüber 1971/2000
Die ECHAM5 Simulationen zeigen keine nennenswerten Niederschlagsänderungen, ECHAM4 B2 ist trockener
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Niederschlagsänderung [%], Sommer2011/2040 gegenüber 1971/2000
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Niederschlagsänderung [%], Sommer2041/2070 gegenüber 1971/2000
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Niederschlagsänderung [%], Sommer2071/2100 gegenüber 1971/2000
Bei allen drei Simulationen wird es bis 2100 um ca. 15 bis 25% trockener
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Niederschlagsänderung [%], Herbst2011/2040 gegenüber 1971/2000
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Niederschlagsänderung [%], Herbst2041/2070 gegenüber 1971/2000
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Niederschlagsänderung [%], Herbst2071/2100 gegenüber 1971/2000
Der Herbst zeigt bei allen Simulationen keine wesentliche Niederschlagsänderung
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Niederschlagsänderung [%], Winter2011/2040 gegenüber 1971/2000
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Niederschlagsänderung [%], Winter2041/2070 gegenüber 1971/2000
ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2
Niederschlagsänderung [%], Winter2071/2100 gegenüber 1971/2000
Die ECHAM5 Simulationen B1 und A2 zeigen eine deutliche Niederschlagszunahme im Winter (ca. 40 %)ECHAM4-B2 zeigt nur geringere Zunahme der Winterniederschläge
Präsentation der Niederschlagsentwicklung in Hessen von 1961 bis 2100
ECHAM5, Szenario A2, Winter(siehe Film 6)
Entwicklung der Extremereignissein Hessen
Zahl der Ereignistage für Wiesbaden 2001/2010 (rot) und 2091/2100 (blau)
Zahl der Ereignistage für Feldberg 2001/2010 (rot) und 2091/2100 (blau)
Zahl der Ereignistage für Kassel 2001/2010 (rot) und 2091/2100 (blau)
Der Vergleich der Ereignistage zeigt eine deutlich Verschiebung des Klimas in Richtung Erwärmung
Überschreitungswahrscheinlichkeit der Tagesmaximumtemperaturfür Wiesbaden für die Zeiträume 2001/2050 und 2051/2100
Tagesmaxima von 39°C sind gegen Ende dieses Jahrhunderts für Wiesbaden nicht mehr ausgeschlossen
Überschreitungswahrscheinlichkeit der 24 std. Niederschlagssummefür Wiesbaden für die Zeiträume 2001/2050 und 2051/2100
Extreme Niederschläge werden sich nicht nur in den Wintermonaten häufen.
Tagesmaximumtemperatur für Aachen zwischen1961 und 2100.
- Die Szenarien B2 und A2 sind im Winter sehr ähnlich (Erwärmung ca. 4 K)B1 ist mit ca. 3.2 K etwas moderater
- Die ECHAM5 A2 Simulationen im Sommer sind ca.1 K kühler als ECHAM4 B2, B1 ist ca. 1 K kühler als A2
- Die ECHAM5 Simulationen zeigen keine nennenswerten Niederschlagsänderungen,im Frühling, ECHAM4 B2 ist etwas trockener
- Bei allen drei Simulationen wird es im Sommer bis 2100 um ca. 15 bis 25 % trockener- Der Herbst zeigt bei allen Simulationen keine wesentliche Niederschlagsänderung- Die ECHAM5 Simulationen B1 und A2 zeigen eine deutliche Niederschlagszunahme im
Winter (ca. 40 %) ECHAM4-B2 zeigt nur geringere Zunahme der Winterniederschläge
- Der Vergleich der Ereignistage zeigt eine deutlich Verschiebung des Klimas in RichtungErwärmung
- Tagesmaxima von 39°C sind gegen Ende dieses Jahrhunderts für Wiesbaden nicht mehrausgeschlossen
- Extreme Niederschläge werden sich nicht nur in den Wintermonaten häufen.
Zusammenfassung
Endgültiger Beweis der schon eingetretenen Klimaerwärmung
Danke für Ihre Aufmerksamkeit