Aktuelle Erkenntnisse der
Werbung
Aktuelle Erkenntnisse der Klimaforschung - von globalen bis zu regionalen KlimaänderungenAndreas Walter Deutscher Wetterdienst Frankfurt Seite 1 – 04.12.2015 Überblick 1 Klimawandel – Vorbemerkungen 2 Was beobachtet wurde: Klimaänderungen bis heute 3 Blick in die Zukunft: Klimaszenarien bis 2100 4 Die Deutsche AnpassungsStrategie (DAS) 5 Fazit Frankfurt – 04.12.2015 Überblick 1 Klimawandel – Vorbemerkungen 2 Was beobachtet wurde: Klimaänderungen bis heute 3 Blick in die Zukunft: Klimaszenarien bis 2100 4 Die Deutsche AnpassungsStrategie (DAS) 5 Fazit Frankfurt – 04.12.2015 Das Klimasystem nur etwas weniger Kälte mehr Hitze mehr Hitzerekorde kalt Durchschnitt Quelle: Max Planck Institut für Meteorologie warm Frankfurt – 04.12.2015 Klimawandel – Was heißt das? Eintrittswahrscheinlichkeit bisheriges Klima Veränderungen der mittleren Verhältnisse Extremwerte Wetterelemente regionalen Unterschiede zukünftiges Klima nur etwas weniger Kälte mehr Hitze mehr Hitzerekorde kalt Durchschnitt warm Frankfurt – 04.12.2015 Überblick 1 Klimawandel – Vorbemerkungen 2 Was beobachtet wurde: Klimaänderungen bis heute 3 Blick in die Zukunft: Klimaszenarien bis 2100 4 Die Deutsche AnpassungsStrategie (DAS) 5 Fazit Frankfurt – 04.12.2015 Entwicklung der atm. CO2-Konzentration CO2 Konzentration (ppm) 2014 1000 Jahre vor heute “Die atmosphärischen Konzentrationen von CO2, CH4 und N2O erreichen heute Werte, die in den vergangenen 800.000 Jahren nicht beobachtet wurden” Quelle: Lüthi et al., 2008, NOAA Frankfurt – 04.12.2015 Rekonstruktion der globalen Temperatur seit 11000 v. Chr. Temperature Anomaly (°C) – Rekonstruktion aus verschiedenen Proxydaten Age (yr BP) Quelle: Marcott et al., 2013, Science Frankfurt – 04.12.2015 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 (etwa 20.000 Jahre bis 15.000 Jahre vor heute) Kaltzeit Warmzeit: 20. Jahrhundert: 1 ºC Erwärmung in 1000 Jahren 1 ºC Erwärmung in 100 Jahren Frankfurt – 04.12.2015 Klimawandel hat es schon immer gegeben – was war am 20. Jahrhundert so besonders? Übergang von der letzten Kaltzeit zur gegenwärtigen Warmzeit: ca. 20000 BP heute + 4° - 5°C Erwärmung Quelle: S. Joussaume Frankfurt – 04.12.2015 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 (etwa 20.000 Jahre bis 15.000 Jahre vor heute) 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) Frankfurt – 04.12.2015 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 Frankfurt – 04.12.2015 Abweichungen der Jahresmitteltemperatur in Deutschland 1881 bis 2014 von der Klimareferenzperiode 1961 bis 1990 Jahreswerte Mittelwert 1961-1990 (8.2°) +10,3 °C 2014 linearer Trend “2014 war auch in Deutschland das bisher wärmste Jahr” Frankfurt – 04.12.2015 Änderung der Niederschlagshöhen in Deutschland - linearer Trend ab 1881 Sommer Quelle: Deutscher Wetterdienst Winter Frankfurt – 04.12.2015 heiße Tage Änderung der Anzahl der heißen Tage und Eistage 1965 - 1974 1975 - 1984 1985 - 1994 1995 - 2004 Zahl der Tage 71 - 80 > 80 Frankfurt – 04.12.2015 Quelle: Deutscher Wetterdienst Eistage 1955 - 1964 Änderung der Anzahl der Trockentage 1965 - 1974 1975 - 1984 1985 - 1994 1995 - 2004 Sommer: Mehr Trockentage 1955 - 1964 Winter: Kein klarer Trend Quelle: Deutscher Wetterdienst Gebietsmittel Deutschland Frankfurt – 04.12.2015 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 Frankfurt – 04.12.2015 Überblick 1 Klimawandel – Vorbemerkungen 2 Was beobachtet wurde: Klimaänderungen bis heute 3 Blick in die Zukunft: Klimaszenarien bis 2100 4 Die Deutsche AnpassungsStrategie (DAS) 5 Fazit Frankfurt – 04.12.2015 Die künftigen CO2 -Emissionen sind entscheidend CO2-Emissionen (Milliarden Tonnen Kohlenstoff) nur Zunahme Abnahme nach 2060 Abnahme nach 2040 Emissionsszenarien beschreiben die CO2-äquivalent Emissionen für verschiedene mögliche Varianten der zukünftigen gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Entwicklung Quelle: IPCC 2007 (WGI-AR4, Summary for Policymakers, 2007) Frankfurt – 04.12.2015 Klimamodelle können das 20. Jh. nur mit anthropogenen Einflüssen simulieren Klimamodelle berücksichtigen eine Vielzahl natürlicher und anthropogener Einflüsse auf das Klima. Die Erwärmung des 20ten Jahrhunderts kann nur mit anthropogenen Einflüssen realistisch simuliert werden. Quelle. IPCC, 2013 Frankfurt – 04.12.2015 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 Frankfurt – 04.12.2015 Prognosen für die Zukunft - Klimaprojektionen Frankfurt – 04.12.2015 Abschätzung von Unsicherheiten → Übergang zum Multi-Modell- / Ensembleansatz Frankfurt – 04.12.2015 Globale Modelle HadCM HadCM HadCM 3Q0 3Q16 BCM 3Q3 ECHAM5 ECHAM5 ECHAM5 ARPEGE r3 r2 r1 Regionale Modelle CLM 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 Frankfurt – 04.12.2015 Abschätzung von Unsicherheiten Basis: Ensemble von 19 regionalen Klimamodellen Temperaturzunahme (K) Frankfurt – 04.12.2015 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. Frankfurt – 04.12.2015 Bandbreite der wahrscheinlichsten Lufttemperaturänderungen (relativ zu 1971-2000; Klimamodell-Ensembles im DWD) Quelle: Deutscher Wetterdienst 2021 - 2050 2071 - 2100 Frankfurt – 04.12.2015 Bandbreite der wahrscheinlichsten Niederschlagsänderung Sommer (relativ zu 1971-2000) 50% 85% 2021 - 2050 Quelle: Deutscher Wetterdienst 15% 2071 - 2100 Frankfurt – 04.12.2015 Bandbreite der wahrscheinlichsten Niederschlagsänderung Winter (relativ zu 1971-2000) 50% 85% 2021 - 2050 Quelle: Deutscher Wetterdienst 15% 2071 - 2100 Frankfurt – 04.12.2015 Bandbreite der Änderung der Anzahl heißer Tage relativ zu 1971-2000 50% 85% 2021 - 2050 Quelle: Deutscher Wetterdienst 15% 2071 - 2100 Anzahl Frankfurt – 04.12.2015 Zusammenfassung Deutschland Temperatur • großflächige Erwärmung von > 2°C bis 2050 • Erwärmung von bis zu 4°C bis 2100 • Zunahme der heißen Tage zw. 20 und 35 bis 2100 Niederschlag • im Sommer uneinheitlicher Trend (Abnahme im Westen und leichte Zunahme im Osten) • deutliche Zunahme im Winter (ca. 15%) Wind • kaum Änderung der mittleren Windverhältnisse (≤ 5%) • wahrscheinliche Zunahme der Sturmhäufigkeit (vor allem in Norddeutschland) Frankfurt – 04.12.2015 Klimawandel – Änderungen von Extremereignissen Eintrittswahrscheinlichkeit bisheriges Klima Veränderungen der mittleren Verhältnisse Extremwerte Wetterelemente regionalen Unterschiede zukünftiges Klima nur etwas weniger Kälte mehr Hitze mehr Hitzerekorde kalt Durchschnitt warm Frankfurt – 04.12.2015 Was sind überhaupt Extremereignisse? sehr selten schwierig zu erfassen und zu quantifizieren relativ (z.B. regional unterschiedlich) statistische Beschreibung und insbesondere Nachweis von Änderungen schwierig lokal begrenzt (konvektive Ereignisse) natürlicher oder sozio-ökonomischer Impakt • Beaufort-, Fujita- oder Saffir-Simpson-Skala • Versicherungsschäden/Todesopfer • anwendungsspezifische Schwellwerte statistisch über Ränder der Verteilung braucht für robuste Ergebnisse längere Zeitreihen als die Beobachtungen normalerweise liefern (+- 250 Jahre) Standardverfahren der Extremwertsstatistik basieren auf der Auswertung von absoluten Werten Häufigkeitder Ereignisse NACHTEILE Nachteile EXTREMWERTSTATISK Problem der Messungenauigkeit an den Rändern der Verteilungen Unsicherheit der verwendeten Modelle Trends unsicher Frankfurt – 04.12.2015 Kernschätzverfahren Ausgangsbasis des DWD 30 Niederschlag (mm) 25 Ereignisse Addition derzeitlich Zuweisung müssen keinem einzelnen Kerne gewichteter absoluten Ergebnis: EintrittswahrZeitpunkt zeitabhängige scheinlichkeiten Schwellenwert X zugeordnet Funktion der sogenannte bestimmen werden Auftrittshäufigkeit Kerne 20 Überschreitung in % 2 1 3 15 10 5 0 Zeit Frankfurt – 04.12.2015 Starkregen Beobachtungen Projektionen Frankfurt – 04.12.2015 Temperatur Niederschlagextreme Überschreitung in % Starkregen Beobachtungen: 1951- 2005 Projektionen: 1961-2100 SRES A1B-ECHAM5-CLM Kein eindeutiger Trend, große regionale Unterschiede JJA Sturm BEOBACHTUNGEN Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) Überschreitung in % Hagel Zunahme extremer Niederschläge für ganz Deutschland, Ausnahme Alpenrand DJF Frankfurt – 04.12.2015 Temperatur Niederschlagextreme Überschreitung in % Starkregen Beobachtungen: 1951- 2005 Projektionen: 1961-2100 SRES A1B-ECHAM5-CLM JJA Sturm BEOBACHTUNGEN JJA PROJEKTIONEN Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) Überschreitung in % Hagel DJF DJF Frankfurt – 04.12.2015 Temperatur Niederschlagextreme Zunahme besonders Ende des Jahrhunderts, keine großen regionale Unterschiede Überschreitung in % Starkregen Beobachtungen: 1951- 2005 Projektionen: 1961-2100 SRES A1B-ECHAM5-CLM Sturm JJA Hagel Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) Zunahme extremer Niederschläge für ganz Deutschland um etwa das 1,5-fache bis 2100, Küstenstreifen: 2-fache Überschreitung in % PROJEKTIONEN DJF Frankfurt – 04.12.2015 Temperatur Projektionen Frankfurt – 04.12.2015 Temperaturextreme Insbesondere nach 2050 Zunahme um das 5- bis 10-fache der Häufigkeiten Starkregen Temperatur Überschreitung in % Projektionen: 1961-2100 SRES A1B-ECHAM5-CLM Sturm JJA Hagel Kontinuierliche Zunahme um das bis zu 20-fache der Häufigkeiten Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) Überschreitung in % PROJEKTIONEN DJF Frankfurt – 04.12.2015 Sturm Projektionen Frankfurt – 04.12.2015 Windextreme Deutschlandweit Zunahme um 1,5- bis 2-fache, Ausnahme Alpenraum Starkregen Temperatur Überschreitung in % Projektionen: 1961-2100 SRES A1B-ECHAM5-CLM JJA Sturm Hagel Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) Deutschlandweit Zunahme um das 2- bis 2,5-fache, regional unterschiedlich Überschreitung in % PROJEKTIONEN DJF Frankfurt – 04.12.2015 Anpassung an geändertes Extremwertverhalten - Optionen Anpassung von Normungsverfahren VDI-, DIN-, Schnee-, Windlastnormen Anpassung Planungsverfahren Zukünftig auch mögliche Auswirkungen des Klimawandel in Planungsverfahren mit aufnehmen (Verkehrswegeplanung, Trassenführungen, Flughäfen, Gebäude) Anpassung technische Infrastruktur z.B. Klimaanlagen in Zügen, Hagelschutz an Gebäuden Bewusstsein für Unsicherheiten schärfen Frankfurt – 04.12.2015 Überblick 1 Klimawandel – Vorbemerkungen 2 Was beobachtet wurde: Klimaänderungen bis heute 3 Blick in die Zukunft: Klimaszenarien bis 2100 4 Die Deutsche AnpassungsStrategie (DAS) 5 Fazit Frankfurt – 04.12.2015 Deutsche Anpassungsstrategie Raumentwicklung und Zivilschutz Energiewirtschaft Menschliche Gesundheit Bodenschutz Wasserwirtschaft, Hochwasserschutz Industrie u. Gewerbe DAS Landwirtschaft Biodiversität u. Naturschutz Finanzwirtschaft Fischerei Bauwesen Forstwirtschaft Verkehr, Verkehrsinfrastruktur Tourismus Frankfurt – 04.12.2015 Überblick 1 Klimawandel – Vorbemerkungen 2 Was beobachtet wurde: Klimaänderungen bis heute 3 Blick in die Zukunft: Klimaszenarien bis 2100 4 Die Deutsche AnpassungsStrategie (DAS) 5 Fazit Frankfurt – 04.12.2015 Zusammenfassung • Der Klimawandel ist Realität • Auswirkungen des Klimawandels sind bereits in Deutschland zu beobachteten • Die verfügbaren Klimamodelle lassen ein Fortschreiten der globalen Erwärmung als sehr wahrscheinlich annehmen. • Die Auswirkungen sich ändernder Parameter sind im Einzelnen jedoch noch mit Unsicherheiten behaftet • Vermehrtes Auftreten von Extremereignissen wahrscheinlich • Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel als Steuerungswerkzeug etabliert Frankfurt – 04.12.2015 Vermeidung und Anpassung sind wichtig Klimaschutz ist zwingend, aber Anpassung wird unumgänglich sein Handeln / Planen unter Unsicherheiten ist unumgänglich Frankfurt – 04.12.2015 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! Andreas Walter [email protected] Frankfurt, 04. Dezember 2015 Frankfurt Seite 49 – 04.12.2015
