Aktuelle Erkenntnisse der
Klimaforschung - von globalen bis zu
regionalen Klimaänderungen Bodo Wichura & Andreas Walter
BUND Fachgespräch,
19.11.2015
SeiteBerlin,
1
Überblick
1
Klimawandel
– Vorbemerkungen
2
Was beobachtet wurde:
Klimaänderungen bis heute
3
Blick in die Zukunft:
Klimaszenarien bis 2100
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Klimawandel
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Was beobachtet wurde:
Klimaänderungen bis heute
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Blick in die Zukunft:
Klimaszenarien bis 2100
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Das Klimasystem
nur etwas
weniger Kälte
mehr Hitze
Quelle: Max Planck Institut für Meteorologie
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Klimawandel – Was heißt das?
bisheriges Klima
Veränderungen der
 mittleren Verhältnisse
 Extremwerte
Eintrittswahrscheinlichkeit
 Wetterelemente
 regionalen Unterschiede
zukünftiges Klima
nur etwas
weniger Kälte
mehr Hitze
mehr
Hitzerekorde
kalt
Durchschnitt
warm
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Klimawandel
– Vorbemerkungen
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Was beobachtet wurde:
Klimaänderungen bis heute
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Blick in die Zukunft:
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Entwicklung der atmosphärischen CO2-Konzentration
CO2 Konzentration (ppm)
2014
1000 Jahre vor heute
“Concentrations of CO2, CH4, and N2O now substantially exceed the highest concentrations
recorded in ice cores during the past 800,000 years. The mean rates of increase in atmospheric
concentrations over the past century are, with very high confidence, unprecedented in the last
22,000 years.” (IPCC, 2013)
Quelle: Lüthi et al., 2008, NOAA, IPCC
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Rekonstruktion der globalen Temperaturanomalien seit
11000 Jahren aus verschiedenen Datensätzen
Quelle: Marcott et al., 2013, Science
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Temperaturänderung [°C] von Mittelwert 1961-1990
Übergang von der letzten Kaltzeit zur gegenwärtigen
Warmzeit – ein Vergleich
Letztes
Glaziales
Maximum
IPCC AR5 obere Schätzung für 2100
4.8
IPCC AR5 untere Schätzung für 2100
0.3
Jahre vor heute
International Geosphere Biosphere Programme Report no.6,
Global Changes of the Past, July1988
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Klimawandel hat es schon immer gegeben –
was war am 20. Jahrhundert so besonders?
Übergang von der letzten Kaltzeit zur gegenwärtigen Warmzeit:
• global gemittelte Erwärmung ca. 5°C
• Dauer etwa 5000 Jahre
Kaltzeit  Warmzeit:
20. Jahrhundert:
1 ºC Erwärmung in 1000 Jahren
1 ºC Erwärmung in 100 Jahren
“Die Menschheit erwärmt das globale Klima
mindestens zehnmal schneller als es die Natur je vermochte” *
*IPCC (2007, WG1, p. 451)
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Abweichungen der globalen Jahresmitteltemperatur
Abweichung des Mittelwerts 1961-1990 (°C)
1850 bis 2014 von der Klimareferenzperiode 1961 bis 1990
Zeit
“2014 war global das wärmste bisher beobachtete Jahr”
Quelle: WMO Draft statement of the global climate 2014
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Jahresmitteltemperatur in Deutschland
1881 bis 2014 im Vergleich zur Klimareferenzperiode 1961 bis 1990
10,3 °C
2014
Jahreswerte
Mittelwert 1961-1990 (8.2°)
linearer Trend
“2014 war auch in Deutschland das bisher wärmste Jahr”
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Änderung der Niederschlagshöhen in Deutschland
- linearer Trend ab 1881
Sommer
Quelle: Deutscher Wetterdienst
Winter
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Änderung der Anzahl der heißen Tage und Eistage
heiße Tage
Tmax >= 30 °C
1955 - 1964
1965 - 1974
1975 - 1984
1985 - 1994
1995 - 2004
Zahl
der Tage
71 - 80
> 80
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Quelle: Deutscher Wetterdienst
Eistage
Tmax <= 0 °C
Änderung der Anzahl der Trockentage
RR < 1 mm
1965 - 1974
1975 - 1984
1985 - 1994
1995 - 2004
Sommer:
Mehr
Trockentage
1955 - 1964
Winter:
Kein
klarer Trend
Quelle: Deutscher Wetterdienst
Gebietsmittel Deutschland
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Änderung der Anzahl der Tage mit Schneedecke
- linearer Trend ab 1951
Gebietsmittel Deutschland
90
80
Abnahme
in %
70
60
< 20
20-39
Tage
Quelle: Deutscher Wetterdienst
100
50
40
30
20
40-59
10
0
>= 60
1951
1955
1959
1963
1967
1971
1975
1979
1983
1987
1991
1995
1999
2003
2007
2011
Jahr
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Zusammenfassung
• Die Erwärmung in Deutschland beträgt um 1.1 K im Jahresmittel in den
letzten ca. 100 Jahren und liegt damit noch etwas über dem globalen
Trend von knapp 1 K seit 1850.
• Zunahme der Jahresniederschlagshöhe in Deutschland um 10% bis 15%
seit 1881
• stärkste Niederschlagszunahme im Winter um 20% bis 30%;
im Sommer geringe Niederschlagsabnahme um 0% bis -5%
• regional unterschiedlich ausgeprägter Trend zur Abnahme der Anzahl von
Tagen mit Schneedecke
• bei anderen Parametern (Windgeschwindigkeit, Globalstrahlung, Wolkenbedeckungsgrad u.a.) noch keine eindeutigen Trends
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Klimawandel
– Vorbemerkungen
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Was beobachtet wurde:
Klimaänderungen bis heute
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Blick in die Zukunft:
Klimaszenarien bis 2100
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Die künftigen CO2 -Emissionen sind entscheidend
CO2-Emissionen (Milliarden Tonnen Kohlenstoff)
nur
Zunahme
Emissionsszenarien beschreiben die
CO2-äquivalent Emissionen für
verschiedene mögliche Varianten
der zukünftigen gesellschaftlichen
und wirtschaftlichen
Entwicklung
Abnahme
nach 2060
Abnahme
nach 2040
Quelle: IPCC 2007 (WGI-AR4), IPCC 2013 (WGI-AR5)
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Prognosen für die Zukunft - Klimaprojektionen
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Abschätzung von Unsicherheiten
→ Übergang zum Multi-Modell- / Ensembleansatz
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Globale Modelle
HadCM HadCM HadCM
3Q0
Regionale Modelle
CLM
3Q16
BCM
3Q3
ECHAM5 ECHAM5 ECHAM5 ARPEGE
r3
r2
r1
kein bester
HadRM HadRM →
SMHI
SMHI oder
REMO
wahrscheinlichster Modelllauf
3Q16
3Q3
RCA
RCA
HadRM
C4
3Q0
RCA3
→ komplette Bandbreite
der Simulationen
abgedeckt
SMHI
Hirham RegCM
CLM
RCA
5
Hirham
5
REMO
RM
5.1
3
Racmo
2
19 Modellkombinationen
CLM
Hirham
5
REMO
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Abschätzung von Unsicherheiten
Basis: Ensemble von 19 regionalen Klimamodellen
Temperaturzunahme (K)
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Abschätzung von Unsicherheiten
Basis: Ensemble von 19 regionalen Klimamodellen
Temperaturzunahme (K)
85 % der Modelle unterschreiten diesen Wert
50 % der Modelle unterschreiten diesen Wert
15 % der Modelle unterschreiten diesen Wert
4,63 K
3,32 K
1,78 K
1
0%
2
3
4
5
10 %15.20 %
Perzentil
6
30 %
7
8
9
40 %
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
50
%
50.
60 %
Perzentil
70 %
80 %85.
90 %
100 %
Perzentil
50 % der Modelle liegen über und 50 % liegen unter dem 50. Perzentil.
70 % der Simulationen liegen zwischen dem 15. und 85. Perzentil.
15 % der Modelle errechnen niedrigere und 15 % errechnen höhere Werte.
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Bandbreite der wahrscheinlichsten Lufttemperaturänderung
(relativ zu 1971-2000; Klimamodell-Ensembles im DWD)
2071 - 2100
BUND Fachgespräch, Berlin, 19.11.2015
Quelle: Deutscher Wetterdienst
2021 - 2050
Bandbreite der wahrscheinlichsten Niederschlagsänderung
Sommer (relativ zu 1971-2000; Klimamodell-Ensembles im DWD)
50%
85%
2021 - 2050
2071 - 2100
BUND Fachgespräch, Berlin, 19.11.2015
Quelle: Deutscher Wetterdienst
15%
Bandbreite der wahrscheinlichsten Niederschlagsänderung
Winter (relativ zu 1971-2000; Klimamodell-Ensembles im DWD)
50%
85%
2021 - 2050
2071 - 2100
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Quelle: Deutscher Wetterdienst
15%
Bandbreite der Änderung der Anzahl heißer Tage
(relativ zu 1971-2000; Klimamodell-Ensembles im DWD)
50%
85%
2021 - 2050
2071 - 2100
Anzahl
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Quelle: Deutscher Wetterdienst
15%
http://www.dwd.de/klimaatlas
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http://www.dwd.de/klimaatlas
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Dr. Bodo Wichura ([email protected])
Dr. Andreas Walter ([email protected])
Berlin, 19. November 2015
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"Deutscher Klimaatlas" – Fakten für die Landwirtschaft