Vortrag

Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Klimawandel in Deutschland /
Hessen
Fakten zur Klimaveränderung
Dr. Cathleen Frühauf
Idstein, 2.12.2008
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Klimaänderungen
Klimawandel als Tatsache
Messungen der letzten 100 Jahre
Ursachen
Klimasystem und Treibhauseffekt
Projektionen für die Zukunft
Klima-Modelle, SRES Szenarien
Auswirkungen
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
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Was ist Klima?
Klima ist die Zusammenfassung der Wetter-Erscheinungen, die den
mittleren Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort der
Erdoberfläche über eine genügend lange Periode.
(Normalperiode beträgt 30 Jahre, gleicht Jahresschwankungen aus)
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
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C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
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Abteilung Klimaüberwachung
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Gerhard Müller-Westermeier
Dezember 2008
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Zeitreihe der Lufttemperatur
Hessen
Jahresdurchschnitt: 8,3°C
Trend seit 1901: + 0,98°C
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Gerhard Müller-Westermeier
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Zeitreihe der Lufttemperatur
Hessen
Trend seit 1901
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Gerhard Müller-Westermeier
+0,91°C
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Gerhard Müller-Westermeier
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Zeitreihe der Lufttemperatur
Hessen
Trend seit 1901 +1,23°C
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Gerhard Müller-Westermeier
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Gerhard Müller-Westermeier
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Zeitreihe Jahresniederschlag
Hessen
Trend seit 1901:
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Gerhard Müller-Westermeier
feuchter
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Zeitreihe Winterniederschlag
Hessen
Trend seit 1901:
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Gerhard Müller-Westermeier
feuchter
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Zeitreihe Sommerniederschlag
Hessen
Trend seit 1901:
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etwas trockner
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Beobachtete Veränderung
Niederschlag
 Jahressumme steigend, aber Verdunstung steigt stärker
 Frühling
Zunahme
 Sommer
leichte Abnahme
- Niederschlagsereignisse werden extremer
- längere Trockenperioden wechseln mit Starkregen
- viel Wasser fließt ungenutzt oberflächlich ab
- Bewässerung notwendig!
 Herbst
leichte Zunahme
 Winter
Zunahme
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Dezember 2008
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Der natürliche Treibhauseffekt
Die einzelnen
Strahlungskomponenten im
Gewächshaus:
1 = die kurzwellige
Sonneneinstrahlung.
2 = die langwellige Ausstrahlung
des Gewächshausbodens
3 = die langwellige Ausstrahlung
des Glasdaches in den
Weltraum
4 = die langwellige
Gegenstrahlung des
Glasdaches zum Boden des
Gewächshauses
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Dezember 2008
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Der natürliche Treibhauseffekt
In der Erdatmosphäre bewirken Treibhausgase wie
Wasserdampf H2O,
Kohlenstoffdioxid CO2,
Methan CH4,
Distickstoffoxid N2O (Lachgas) und
Ozon O3
seit Bestehen der Erde einen Treibhauseffekt, der entscheidenden Einfluss auf die
Klimageschichte der Vergangenheit und das heutige Klima hat.
Die Rolle des Glases wird hier von den
genannten Treibhausgasen übernommen,
die durchgängig für den kurzwelligen Anteil
der Sonnenstrahlung sind, langwellige
Wärmestrahlung hingegen je nach
Treibhausgas in unterschiedlichen
Wellenlängen absorbieren und emittieren.
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Der natürliche Treibhauseffekt
Der natürliche Treibhauseffekt ist von sehr großer Bedeutung.
Ohne Treibhauseffekt, d.h. mit einer Atmosphäre, bestehend nur aus O2 und N2
würde die globale Mitteltemperatur der Erde nur -18°C (255 K) betragen.
Durch den Wasserdampf in der Atmosphäre erhöht sich die globale
Mitteltemperatur auf +2°C (275 K).
Die Spurengase bewirken eine weitere Erhöhung auf +15°C (288 K).
Die Erhöhung des Anteils der Spurengase durch den Menschen führt zu einem
weiteren Temperaturanstieg (anthropogener Treibhauseffekt).
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
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Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007
Veränderung der Treibhausgaskonzentrationen
in den letzten 10 000 Jahren (Daten aus
Eisbohrkernen und Messungen)
Die gegenwärtige CO2-Konzentration
wurde während der letzten 650 000 Jahren
nicht überschritten.
Ungefähr drei Viertel der anthropogenen Emissionen von CO2 in die Atmosphäre
während der letzten 20 Jahre sind auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe
zurückzuführen. Der Rest stammt aus Landnutzungsänderungen, insbesondere
Entwaldung.
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
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Der anthropogene Treibhauseffekt IPCC-Bericht 2007
Etwas mehr als die Hälfte der MethanEmissionen sind anthropogen (z.B. Verbrennung
fossiler Brennstoffe, Viehzucht, Reisanbau,
Deponien)
Ungefähr ein Drittel der N2O-Emissionen sind
anthropogen (z.B. aus der Landwirtschaft und
der chemische Industrie)
Veränderung der Treibhausgaskonzentrationen
in den letzten 10 000 Jahren (Daten aus
Eisbohrkernen und Messungen)
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C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
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Klimaprojektionen
Für eine realistische Einschätzung des zukünftigen Klimas
benötigt man genaue Informationen über
 die Wechselwirkungen zwischen den Ozeanen, den
Kontinenten und der Atmosphäre und
 die Quellen und Senken in den klima-relevanten
Stoffkreisläufen müssen bekannt sein.
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Schematische Darstellung des Klimasystems der Erde
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Der anthropogene Treibhauseffekt – Die Klima-Szenarios
4 Grund-Szenarios: A1, A2, B1, B2
Sie entsprechen unterschiedlichen globalen
Strategien im Umgang mit den Ressourcen.
• wenig oder mehr Umweltbewusstsein
• wenig oder mehr Wissenstransfer
Das Szenario A1 wird dabei in Gruppen
differenziert, die bei einer sich
globalisiert weiter entwickelnden
Wirtschaft in unterschiedlichem Maße
vom Einsatz fossiler Energieträger
Gebrauch macht.
Quelle: UBA Endbereicht des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens:
“Klimaauswirkungen und Anpassungen in Deutschland - Phase I:
Erstellung regionaler Klimaszenarios für Deutschland”
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
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Der anthropogene Treibhauseffekt – Die Klima-Szenarios
prognostizierte CO2-Emmissionen bis 2100 in GtC/yr (Giga-Tonnen Kohlenstoff pro Jahr):
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C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
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Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
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Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007
links: Ergebnisse verschiedener Studien
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Änderung der Oberflächentemperatur im Vergleich zum Zeitraum 1980-1999
Dezember 2008
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Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007
Änderung der Niederschläge in %
Winter
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Sommer
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Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Regionale Klimamodelle
 Regionale Klimamodelle übertragen die Ergebnisse der globalen Modelle (z.B.
ECHAM5) auf europäische bzw. regionale Maßstäbe
 In Deutschland werden zur Zeit 4 regionale Klimamodelle angewendet:
CLM
REMO
numerisch
Betreiber :
CLM-Konsort.
(BTU Cottbus)
MPI-M
(Hamburg)
STAR
WETTREG
statistisch
PIK
(Potsdam)
CEC
(Potsdam)
 Die Ergebnisse dieser Modelle zeigen die Bandbreite möglicher Temperatur und
Niederschlagsänderungen in Deutschland für den Zeitraum bis 2055 bzw. 2071-2100
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
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Von den regionalen Klimamodellen CLM, REMO, WETTREG und STAR projizierte Verteilung
der Änderung der Jahresmitteltemperatur für die Zeiträume 2021-2050 (oben) und 2071-2100
(unten) im Vergleich zum modellspezifischen Kontrollzeitraum 1971-2000 unter Vorgabe der
globalen Simulationen des ECHAM5-Modells für das mittlere Emissionsszenario A1B
Temperatur Jahresmittel
2021-2050
Je nach Modell
und Region
Anstieg um 0,5°C
bis 2,0°C
2021-2050
WETTREG mit
geringstem, STAR
dagegen
höchstem Anstieg
2071-2100
Anstieg um 2°C
bis 4°C
2071-2100
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Numerische
Modelle mit NordSüd-Gradient
Dr. Thomas Deutschländer
Dezember 2008
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Von den regionalen Klimamodellen CLM, REMO, WETTREG und STAR projizierte Verteilung der
relativen Änderung der mittleren Niederschlagsmenge im Sommer für die Zeiträume 2021-2050
(oben) und 2071-2100 (unten) im Vergleich zum modellspezifischen Kontrollzeitraum 1971-2000 unter
Vorgabe der globalen Simulationen des ECHAM5-Modells für das mittlere Emissionsszenario A1B
Niederschlag im Sommer
2021-2050
Meist leichte
Abnahme um bis
zu 15%, STAR mit
bis über 25%
2021-2050
2071-2100
Alle 3 Modelle
mit deutlicher
Abnahme um bis
über 40%
Besonders
betroffen SW (alle)
& NO (WETTREG)
2071-2100
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dr. Thomas Deutschländer
Dezember 2008
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Von den regionalen Klimamodellen CLM, REMO, WETTREG und STAR projizierte Verteilung der
relativen Änderung der mittleren Niederschlagsmenge im Winter für die Zeiträume 2021-2050 (oben)
und 2071-2100 (unten) im Vergleich zum modellspezifischen Kontrollzeitraum 1971-2000 unter
Vorgabe der globalen Simulationen des ECHAM5-Modells für das mittlere Emissionsszenario A1B
Niederschlag im Winter
2021-2050
Nur gemäß
WETTREG und
nur in den
westlichen
Landesteilen
leichte Zunahme
bis über 25%
2021-2050
2071-2100
Alle 3 Modelle
mit deutlicher
Zunahme um bis
über 40%, nach
WETTREG bis
über 70%
2071-2100
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dr. Thomas Deutschländer
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
mögliche Temperatur- und Niederschlagsänderung
2071-2100 im Vergleich zu 1961-1990
Quelle:
MPI-M/REMO
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
mögliche Niederschlagsänderungen
2071-2100 im Vergleich zu 1961-1990
Winter
Sommer
Quelle:
MPI-M/REMO
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Zukunft
Temperaturanstieg
 Abnahme der Frostgefahr im Winter
 Verfrühung der phänologischen Entwicklung, dadurch größere Gefahr von
Spätfrösten (Aprikosen, Süßkirschen)
 Hitzestress im Sommer (bei gleichzeitig abnehmendem Wasserangebot);
frühere Abreife / Notreife bei langer Trockenheit
 frühere Ernte im Herbst wegen beschleunigter Entwicklung
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Zukunft
Niederschlagsituation
 mehr Niederschläge im Winter, weniger im Sommer
 Erosion und Überflutung im Winter, Nitratauswaschung
Speicherung der Winterniederschläge notwendig
 Wassermangel im Sommer (höhere Verdunstung bei weniger Niederschlag)
zusätzlicher Beregnungsbedarf
 Züchtung Trockenstress resistenter Pflanzen, Verwertung von Düngern?
 mehr Starkregen und Hagel
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Zukunft
Temperaturanstieg
geänderte Niederschlagsverteilung
 Hitze, Dürre, aber auch Überschwemmungen
 Natur verkraftet max. 0.1 K Erwärmung pro Jahrzehnt (derzeit mindestens 0.2 K)
 stark schwankende Pegel der Flüsse
 mehr Wetterkatastrophen
 Rückzug der Gletscher, Schneemangel in den Alpen
 Abschmelzen des polaren Eises, Anstieg des Meeresspiegels
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Zukunft
Phänologie
 Vegetationsperiode verlängert sich
 In Europa beginnt...
- der Frühling eine Woche früher
- der Herbst 10 Tage später
 schnellere Entwicklung der Kulturen (frühere Abreife, Notreife)
 Europa: Verschiebung der Anbaugrenzen nach Norden
neue Kulturen / Sorten (Mais, Sonnenblumen), im Süden breitet sich die
Trockenheit (Wüsten) aus: Gewinner / Verlierer!!!
 mehr CO2 = steigende Erträge? (Inhaltsstoffe, Wasser?)
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Zukunft
Schädlinge /Krankheiten
 höhere Temperaturen im Winter erhöhen die Überlebenschancen
 Höhere Sommertemperaturen führen zu einer Beschleunigung der
Entwicklungszyklen.
höhere Populationsdichte, Schädlingswanderung (Zikaden im Weinbau,
Miniermotte bei Kastanien)
 neue Strategien im Pflanzenschutz
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
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C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
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C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
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Zeitreihe Niederschlag im Frühling
Hessen
Trend seit 1901: feuchter
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
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Zeitreihe Niederschlag im Herbst
Hessen
Trend seit 1901:
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
feuchter
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Veränderung des Rhone-Gletschers
in den letzten 160 Jahren
1849
1970
heute
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
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Niederschlag 1961-90
180 - 200 mm
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
400 -450 mm
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
beobachtete Veränderungen
vieljährige phänologische Daten aus dem Rheingau
-
Blühbeginn Apfel
-
Blühbeginn Sommerlinde
-
Laubverfärbung Rotbuche
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Blühbeginn Apfel früh in Geisenheim
Durchschnitt: 23. April - frühester Wert: 3. April - spätester Wert: 12. Mai
30
23. Mai
späte Blüte
1901
1979
20
Abweichung in Tagen
1929
13. Mai
Trend
10
3. Mai
0
23. Apr
-10
13. Apr
2007
-20
1957
1908
3. Apr
2002
frühe Blüte
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
2010
2005
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
1965
1960
1955
1950
1945
1940
1935
1930
1925
1920
1915
1910
1905
1900
24. Mrz
1895
-30
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Blühbeginn Sommerlinde in Geisenheim
Durchschnitt: 11. Juni - frühester Wert: 26. Mai - spätester Wert: 4. Juli
30
11. Jul
1979
1923
späte Blüte
1965
20
1. Jul
Abweichung in Tagen
1987
Trend
10
21. Jun
0
11. Jun
-10
1. Jun
1921
2007
1953
1993
-20
22. Mai
frühe Blüte
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
2010
2005
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
1965
1960
1955
1950
1945
1940
1935
1930
1925
1920
1915
1910
1905
1900
12. Mai
1895
-30
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Blattverfärbung Rotbuche in Geisenheim
Durchschnitt: 11. Okt. - frühester Wert: 8. Sept. - spätester Wert: 2. November
30
10. Nov
1907
späte Blattverfärbung
Abweichung in Tagen
20
1932
1997
31. Okt
Trend
10
21. Okt
0
11. Okt
-10
2007
-20
1. Okt
21. Sep
1986
1976
-30
11. Sep
frühe Blattverfärbung
1961
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
2010
2005
2000
1995
1990
1985
1980
1975
1970
1965
1960
1955
1950
1945
1940
1935
1930
1925
1920
1915
1910
1905
1900
1. Sep
1895
-40
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Der anthropogene Treibhauseffekt – Die Klima-Szenarios
zu erwartende Änderungen der globalen Mitteltemperatur bis 2100:
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008
Deutscher Wetterdienst
Abt. Agrarmeteorologie- Außenstelle Geisenheim
Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007
C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst
Dezember 2008