Auswirkungen des globalen Klimawandels im nördlichen
Werbung
Auswirkungen des globalen Klimawandels im nördlichen Alpenraum Hans Richard Knoche Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-IFU) Forschungszentrum Karlsruhe [email protected] H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Klimawandel • Welche Veränderungen werden zur Zeit beobachtet ? • Was verursacht diese Veränderungen ? • In wieweit sind Prognosen für die Zukunft möglich ? • Wie arbeiten Klimamodelle ? Was können sie leisten ? • Wie sehen die Zukunsftsszenarien aus ? H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Globale Temperaturänderung Anstieg der globalen Mitteltemperatur: 0.74 ± 0.18 Grad linearer Trend 1906-2005 Quelle: NASA / GISS H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Globale Änderungen ©National Snow and Ice Data Center Focus, 29.01.2007 Anstieg der Meerestemperaturen Anstieg des Meeresspiegels Rückgang des arktischen Eises Schmelzen der Eisschilde rund 17 cm von 1900 bis 2000, z. Zt. 3mm pro Jahr H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Globale Temperaturänderung Ursachen: Interne Variabilität & Externe Einflüsse Effekte externer Einflüsse für 1900-2000: +0.8 Grad Zusätzliche Treibhausgase +0.2 Grad Änderung solarer Strahlung - 0.2 Grad Zusätzliche Aerosole - 0.1 Grad Vulkanische Aktivitäten Quelle: NASA / GISS H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Globale Temperaturänderung 2009 zweitwärmstes Jahr seit Beginn der Messungen 2000-2009 wärmste Dekade seit Beginn der Messungen, rund 0.2 Grad wärmer als 1990-1999 Neues Rekordjahr 2010 ? Source: Stefan Rahmstorf / NASA / GISS H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Globale Änderungen Linearer Trend der Temperatur 1979-2005 Quelle: IPCC-AR4 H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Globale Änderungen Zunahme extremer Ereignisse ? Veränderte Häufigkeit von Starkniederschlägen Quelle: IPCC-AR4 H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Regionale Temperaturänderung Entwicklung der Sommertemperaturen in Mitteleuropa Quelle: IPCC-AR4 Erntedatum Winterweizen in Niederbayern (1963-2003) 9. Sep Erntedatum 2. Sep 26. Aug 19. Aug 12. Aug 5. Aug Erntedatum 29. Jul Polynomisch (Erntedatum) 22. Jul 15. Jul 1963 1973 1983 Jahr H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) 1993 2003 Gletscherschwund in den Alpen Pasterze / Großglockner 1900 2000 http://www.gletscherarchiv.de Verlust bis 2000: Fläche 50%, Masse 65% H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Gletscherschwund in den Alpen Zugspitzgletscher 26. August 2003 Zugspitze: Absol. Maximum 18° Absol. Minimum -36° Jahresmittel -4.6° Max. Tagessumme 150 mm Mittl. Jahressumme 2024 mm Max. Schneehöhe 830 cm Gletscher: 1860: 300 ha 1950: 60 ha 2006: 39 ha 40 m Verlust in 40 Jahren 35 000 m³ an Augusttagen 2003 H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Klimaänderung im Alpenraum Temperaturanstieg seit 1900: global 0.8 Grad Europa 1.2 Grad Alpenbereich 2.0 Grad (1.2 Grad) Alpenbereich: Erwärmung im Sommer größer als im Winter Sommer generell trockener, Winter eher feuchter z. B. Veränderungen im Winter (seit 30 Jahren) in der Deutsch-Österreichischen Grenzregion: Temperatur 0 bis 1.5 Grad Erwärmung Niederschlag 0 bis 20% Zunahme Schneedeckendauer bis zu 20% Rückgang im Alpenvorland leichte Zunahme am Alpenrand (höhere Lagen !) H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Klimaänderung im Alpenraum Nördliche Schweiz Temperatur Winter Sommer Niederschlag Winter Sommer Quelle: MeteoSchweiz H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Sind Vorhersagen des Klimas möglich ? Was bewirkt Änderungen im Klimasystem ? Interne Variabilität Zehntel Grad, nicht vorhersagbar Änderung externer Faktoren (Klima-Rahmenbedingungen): Solare Ausstrahlung Zehntel Grad, zum Teil vorhersagbar Vulkanische Aktivitäten ??? Grad, kaum vorhersagbar Aerosole ??? Grad, kaum vorhersagbar > Szenarien Treibhausgase Mehrere Grad, kaum vorhersagbar > Szenarien H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Das Klimasystem der Erde Entwicklung der Treibhausgaskonzentrationen H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Treibhausgas-Szenarien Wie entstehen Treibhausgas-Szenarien ? Verschiedene Annahmen zu Bevölkerungswachstum Wirtschaftliche Entwicklung Technischer Fortschritt usw. Emissionsszenarien Stoff-Kreislauf-Modelle Szenarien der atmosph. Zusammensetzung H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Treibhausgas-Szenarien Wie entstehen Treibhausgas-Szenarien ? Verschiedene Annahmen zu Bevölkerungswachstum Wirtschaftliche Entwicklung Technischer Fortschritt usw. CO2Emissionen CO2-Konzentrationen Emissionsszenarien Stoff-Kreislauf-Modelle Szenarien der atmosph. Zusammensetzung H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Treibhausgas-Szenarien, z.B. CO2 Natürliche Variabilität 650 Tausend Jahre H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Modell des Klimasystems der Erde Atmosphäre Ozean Eisschilde Bodenschichten Vereinfachte Beschreibung der ablaufenden Prozesse: Strahlung, Wolken- und Niederschlagsbildung, Austausch und Transport,… Zum Teil auf der Grundlage von universellen physikal. Gesetzen Zum Teil mittels empirischer Parameterisierungsverfahren H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Modell des Klimasystems der Erde Atmosphäre Kontinente Ozean Eisschilde Diskretisierung der Modellwelt Vereinfachte Beschreibung der ablaufenden Prozesse: Strahlung, Wolken- und Niederschlagsbildung, Austausch und Transport,… Zum Teil auf der Grundlage von universellen physikal. Gesetzen Zum Teil mittels empirischer Parameterisierungsverfahren H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 McGuffie and Hendersson-Sellers, 1997 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Globale Klimaszenarien Szenarien der Temperaturentwicklung 1.8° - 4.0° Gesamte Bandbreite 1.1° - 6.4° H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Globale Klimaszenarien Anstieg der Temperatur im Szenarium SRES A2 gegenüber 1980-1999 2020-2029 H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 2090-2099 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Globale Klimaszenarien Änderung der jährlichen Niederschlagssumme um 2050 gegenüber heute Hadley Centre H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Globale Klimaszenarien Source: IPCC-AR4 H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Globale Klimaszenarien Szenario A1B Gesamter Alpenraum Jahresgang der Temperatur 2070/2099 – 1961/1990 8 7 6 5 1.3 CNCM ECHAM5 1.2 HADCM3 1.1 CGCM3 Jahresgang des Niederschlags 2070/2099 – 1961/1990 1 Mk3.0 CCSM3 0.9 4 p 0.8 CNCM 3 0.7 2 0.6 1 0.5 0 ECHAM5 HADCM3 CGCM3 Mk3.0 CCSM3 0.4 DJF MAM JJA SON DJF MAM JJA SON Quelle: IMK-IFU / ClimChAlp H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Auflösung globaler Modelle Modellversionen mit unterschiedlichen Gitterweiten Source: IPCC-AR4 H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Regionalisierung globaler Klimaszenarien Nestung eines regionalen Modells in ein globales Modell Übernahme von Randwerten H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Klimaszenario für den Alpenraum Jahresgang des Niederschlags 2070/2099 – 1961/1990 Jahresgang des Niederschlags 2070/2099 – 1961/1990 Gesamter Alpenraum Chiemgau und Berchtesgaden 1.4 A2-HIRHAM B2-RegCM A2-RegCM 1.3 1.2 1.5 A2-HIRHAM B2-RegCM A2-RegCM B1-REMO A1B-REMO 1.4 1.3 1.2 1.1 1.1 1 1 0.9 0.9 0.8 0.8 0.7 0.7 0.6 0.6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 Month 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Month Quelle: IMK-IFU / ClimChAlp H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Klimaszenario für den Alpenraum Regionale Klimasimulationen mit CLM Temperaturänderung gegenüber 1971-2000 2031-2060: Szenario B1 + 1.0 Grad Szenario A1B + 1.5 Grad 1.4 (NE) bis 1.8 (SW) 2071-2100: Szenario B1 + 2.6 Grad Szenario A1B + 3.9 Grad 2.4 (NE) bis 2.8 (SW) 3.5 (NE) bis 4.1 (SW) 4.2 Grad oberhalb 1500 m Maximum im Sommer: + 4.8 Grad (Hochlagen > + 6 Grad) Minimum im Frühjahr: + 2.7 Grad Niederschlagsänderungen 2071-2100 gegenüber 1971-2000 Sommer in allen Szenarien trockener, A1B: - 25% (NE) bis - 41% (SW) Frühjahr größte Zunahme, A1B: - 2% (SW) bis + 24% (NE) H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Klimaszenario für Mitteleuropa (MM5) Oberflächennahe Temperatur R. Knoche, IMK-IFU, KIT R. Knoche, IMK-IFU, KIT H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Klimaszenario für Mitteleuropa (MM5) Verteilung der täglichen Häufigkeitsverteilung der täglichen Niederschlagssummen (Deutschland, Dez-Feb) Niederschlagssummen über Deutschland (Dez-Feb) 2.5 1960-89 2070-99 2 1.5 1 0.5 0 12 18 24 30 36 H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 R. Knoche, IMK-IFU, KIT KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) R. Knoche, IMK-IFU, KIT Klimaszenario für Mitteleuropa (MM5) Tage mit Schneebedeckung Südbayern und nördlicher Ostalpenraum R. Knoche, IMK-IFU, KIT 25 1960-1989 20 2070-2099 Tage 15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Monat H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) 10 11 12 Klimaszenario für Mitteleuropa (MM5) Tage mit Schneebedeckung Südbayern und nördlicher Ostalpenraum R. Knoche, IMK-IFU, KIT 1700 1700 1600 2070-99 1500 1500 1400 1400 1300 1300 Höhe(m) Höhe(m) 1600 1960-89 1200 1100 1200 1100 1000 1000 900 900 800 800 700 700 0 10 20 Tage H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 30 1960-89 2070-99 0 10 20 Tage KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) 30 Klimaszenario für Mitteleuropa (REMO) Quelle: MPI, Hamburg H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Klimaszenario für Mitteleuropa (REMO) Quelle: MPI, Hamburg H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Regionale Klimaszenarien Bevölkerungswachstum, Wirtschaftsentwicklung, technolog. Fortschritt u.a. Emissionszenarien Stoff-Kreislauf-Modelle Szenarien der Treibhausgaskonzentrationen Globales Klimamodell Globales Klima-Szenario Regionales Klimamodell Regionales Klima-Szenario H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Was trägt zur Unsicherheit der Ergebnisse bei? Unzureichende Kenntnis zukünftiger anthropogener Einflüsse Ungenügende Berücksichtigung der natürlichen Klima-Randbedingungen Breites Ensemble möglicher Realisierungen zu den vorgegebene Klima-Randbedingungen (Die von unserer Erde gewählte Realisierung ist unbekannt) Unzulänglichkeiten der Simulationsmodelle - Die im Klimasystem ablaufenden Prozesse werden nur unzureichend erfasst (Modellgleichungen ! ) - Das reale Klimasystem Erde wird im Modell nicht adäquat dargestellt (System-Parameter ! ) H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Modellauflösung und Orographie R. Knoche, IMK-IFU, KIT ∆ = 100 km H. R. Knoche, IMK-IFU Bozen, 23. September 2010 R. Knoche, IMK-IFU, KIT ∆ = 10 km KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) IPCC-Emissionsszenarien (Auswahl) A1 Eine Welt mit schnellem Wirtschaftswachstum und schneller Einführung neuer und effizienterer Technologien A1B wie A1 mit ausgewogener Nutzung aller Energiequellen A2 Eine sehr heterogene Welt mit einem Schwerpunkt auf traditionelle Werte (family values and local traditions) B1 Eine sich vom Materialismus abkehrende Welt und die Einführung sauberer Technologien B2 Eine Welt mit dem Schwerpunkt auf lokale Lösungen für ökonomische und ökologische Nachhaltigkeit IS92a Szenarium von 1992 “Wir machen weiter wie bisher” KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH)
