Perspektiven der Klimaänderung bis 2050 für den Weinbau in
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Perspektiven der Klimaänderung bis 2050 für den Weinbau in Deutschland (Klima 2050) 45. Arbeitstagung des Forschungsrings des Deutschen Weinbaus 26.04.2006 in Neustadt a.d.W. Manfred Stock und Martin Wodinski Potsdam Institut für Klimafolgenforschung [email protected] [email protected] 0 http://www.pik-potsdam.de/~stock 1. Klima 2050 - INHALT 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Aufgaben und Ziele Basisszenarium: Klima 1951/2000 Zukunftsszenarium: Klima 2001/2050 Klimawandel: Einzelergebnisse im Detail Zusammenfassung der Ergebnisse Navigationshilfe: Ausblick 1. Von dieser Seite mit Mausklick zu den Kapiteln 2. Von jeder anderen Seite hierher zurück mit Anhang: Mausklick auf Schaltfläche unten. a) Modelle und Methoden b) Datenprüfung, Verifikation und verbleibende Unsicherheiten c) Weitere Ergebnisse http://www.pik-potsdam.de/~stock 2. FDW-Projekt Klima 2050 Aufgaben und Ziele Geisenheim Bayern Hessen Rheinland-Pfalz • Aufgabe: Abschätzung regionaler Ausprägung des Klimawandels für ausgewählte Regionen in Deutschland bis 2050. • Untersuchungsschwerpunkte sind: Rheingau Pfalz Siebeldingen BadenWürttemberg Weinsberg Frankreich http://www.pik-potsdam.de/~stock • Ziel: Bereitstellung wissenschaftlicher Grundlagen zum Umgang mit möglichen Chancen und Risiken für den Weinbau. 3. Klimaveränderung regionale Auswirkungen Niederschlag ~1250 km GCM T ~250 km Globales Szenario >| |< Regionalisierung global ? lokal Niederschlag 2050 Potenzielle Auswirkungen Die Auswirkungen einer Klimaänderung, wie z.B. Niederschlagsrückgang, hängen auch von anderen, nichtklimatischen Faktoren ab und damit u.a. von der Art des Managements. http://www.pik-potsdam.de/~stock ~18 km Klimamodell Die globale Änderung der Jahresmitteltemperatur ist nur ein erster Richtwert für regionale Auswirkungen. Mit geeigneten Methoden der Regionalisierung kann man räumlich und zeitlich differenzierte Aussagen berechnen (siehe Anhang). So ist beispielsweise der Niederschlag nur sehr viel ungenauer zu ermitteln als die Temperatur. Klimadaten Hydrologie Landnutzung Böden/ Geologie Infrastruktur 4. AUSWIRKUNGEN € Klimawandel und Auswirkungen Gewinner und Verlierer oder Vorausschauende Betriebsstruktur S0 S+ (angepasst) KLIMAÄNDERUNG T Klima K0 K1 K2 These: Der Klimawandel ist weniger ein Prognose-, denn vielmehr ein Managementproblem! http://www.pik-potsdam.de/~stock 5. Vorschlag zur Entwicklung von Anpassungsstrategien Beispiel Hitzeperioden Vorgehen Globaler Wandel Nichtklimatische Einflüsse 1. Klimawandel 7. 3. Sensitivität • Weinberglage & Boden •Art & Zustand der Reben 2. Reg. Belastungen • Wärmebelastung • Andauer der Trockenheit 2. Quantifizierung der regionalen klimatischen Belastungen 3. Bewertung belastungsspezifischer Sensitivitäten 4. Analyse der potenziellen Auswirkungen 5. Bewertung des vorhandenen Anpassungspotenzials 7. 5. Anpassungspot. 4. Pot. Auswirkungen • Wechsel Lage & Sorte • Bewässerung, Erziehung •+Mostgew. & Säureabbau •Veränd. Ertrag & Qualität Ziel 1. Szenarium Klimawandel und andere Einflussfaktoren 6. Verbleibende Risiken & Chancen 6. Katalogisierung von Anpassungsmaßnahmen und verbleibenden möglichen Auswirkungen (Analyse von Risiken & Chancen) 7. Vermeidung von Verwundbarkeiten durch weitere, nichtklimatische Einflüsse (fertig) http://www.pik-potsdam.de/~stock 6. Basisszenarium 1951/2000 Beobachtete Trends der Lufttemperatur Maximum 0.3 bis 1.5 K Mittel 0.6 bis 1.4 K Minimum 0.8 bis 1.8 K http://www.pik-potsdam.de/~stock 7. Ausgewählte Veränderungen 1951/2000 1. Temperaturanstieg im Jahresmittel je nach Region bis zu 1.4 K 2. Rückgang der Frosttage im Mittel um 22 Tage und bis zu 35 Tage 3. Zunahme der Sommertage im Mittel um 15 Tage und bis zu 23 Tage 4. Zunahme der Starkniederschlagstage im Mittel um etwa 2 Tage und bis zu 10 Tage http://www.pik-potsdam.de/~stock 8. http://www.pik-potsdam.de/~stock 9. http://www.pik-potsdam.de/~stock 10. http://www.pik-potsdam.de/~stock 11. Zukunftsszenarium 2001/2050 Trendwerte der Lufttemperatur aus ECHAM4/OPYC3 Grundlage ist das sog. A1-CO2Emissionsszenarium des IPCC mit einer relativ moderaten Temperaturerhöhung. Für den Zukunftszeitraum 2001 bis 2055 ergeben sich: Maximum 1.35 K Mittel 1.21 K Minimum 1.14 K http://www.pik-potsdam.de/~stock 12. Ausgewählte Veränderungen Zukunftsszenarium 1. Fortsetzung des Niederschlaganstiegs im Mittel um +23 mm 2. Im Winter Zunahme der Niederschlagsmenge von Nord nach Süd ansteigend und im Mittel um +20 mm 3. Im Sommer im Mittel geringe, aber räumlich differenzierte Änderung zwischen –55 und +40 mm 4. Annäherung der Niederschlagssummen im Winter und Sommer 5. Weiterer Rückgang der Frosttage und Zunahme der Sommertage http://www.pik-potsdam.de/~stock 13. http://www.pik-potsdam.de/~stock 14. Tagesmittel der Lufttemperatur Tagessumme des Niederschlags Jahresmittel Kältesumme Tagesmaximum der Lufttemperatur Jahresmittel Sommertage Heiße Tage Eistage Tagesminimum der Lufttemperatur Tagesmittel der relativen Luftfeuchte Feuchte Tage Tagesmittel des Wasserdampfdrucks Anzahl Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten Jahresmittel Anzahl Andauer Anzahl Andauer Jahresmittel Tagesmittel der Globalstrahlung Tagessumme der Sonnenscheindauer Jahresmittel Jahresmittel Anzahl Andauer Anzahl Tage mit viel Sonne Andauer Tage „ohne“ Sonne Übersicht: Klimaveränderungen im Detail (rote Begriffe anklicken) Danach weiter mit: Anzahl Tage mit hohem Anzahl Wasserdampfdruck Andauer Tagesmittel der Jahresmittel Windgeschwindigkeit 0 Anzahl Andauer Jahresmittel Trockene Tage Jahresmittel Frosttage Tagesmittel des Luftdrucks Anzahl Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten Anzahl Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten Anzahl Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten Mittlere Jahressumme Mittlere Sommersumme Mittlere Wintersumme Tage „ohne“ Niederschlag Tage mit starkem Niederschlag Tagesmittel des Bedeckungsgrads http://www.pik-potsdam.de/~stock Jahresmittel Tage „ohne Bewölkung“ Tage „mit Bewölkung“ Anzahl Andauer Anzahl Andauer 15. Basz: Mittel: Landau: +5.7 bis 10.9 °C +9.3 °C +10.0 °C Zusz: Mittel: Landau: +7.1 bis 12.4 °C +10.8 °C +11.6 °C Mittlere Änderung: +1.47 K Landau: +1.54 K Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 16. Basz: Mittel: Landau: -320 bis -66 °C -125 °C -100 °C Zusz: Mittel: Landau: -269 bis -54 °C -98 °C -74 °C Mittlere Änderung: +28.2 K Landau: +25.4 K Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 17. Basz: Mittel: Landau: +9.0 bis 15.2 °C +13.5 °C +14.6 °C Zusz: Mittel: Landau: +10.6 bis 16.9 °C +15.2 °C +16.4 °C Mittlere Änderung: +1.66 K Landau: +1.72 K Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 18. Basz: Mittel: Landau: 6 bis 56 Tage 35.9 Tage 47 Tage Zusz: Mittel: Landau: 13 bis 79 Tage 53.1 Tage 70 Tage Mittlere Änderung: +17.2 Tage Landau: +23.2 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 19. Basz: Mittel: Landau: 1.2 bis 3.2 Tage 2.7 Tage 3.0 Tage Zusz: Mittel: Landau: 1.6 bis 3.4 Tage 2.8 Tage 3.0 Tage Mittlere Änderung: +0.09 Tage Landau: +0.03 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: 0 http://www.pik-potsdam.de/~stock 20. Basz: Mittel: Landau: 121. bis 183. Tag 135. Tag 125. Tag (05. MAI) Zusz: Mittel: Landau: 109. bis 158. Tag 122. Tag 110. Tag (20. APR) Mittlere Änderung: -13 Tage Landau: -15 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 21. Basz: Mittel: Landau: 216. bis 268. Tag 253. Tag 262. Tag (19. SEP) Zusz: Mittel: Landau: 245. bis 287. Tag 274. Tag 284. Tag (11. OKT) Mittlere Änderung: +21 Tage Landau: +22 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 22. Basz: Mittel: Landau: 0 bis 14 Tage 6.3 Tage 10.6 Tage Zusz: Mittel: Landau: 1 bis 26 Tage 13.8 Tage 20.8 Tage Mittlere Änderung: +7.5 Tage Landau: +10.2 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 23. Basz: Mittel: Landau: 0.1 bis 1.9 Tage 1.2 Tage 1.7 Tage Zusz: Mittel: Landau: 0.4 bis 2.0 Tage 1.6 Tage 2.0 Tage Mittlere Änderung: +0.4 Tage Landau: +0.3 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 24. Basz: Mittel: Landau: 165. bis 205. Tag 183. Tag 173. Tag (22. JUN) Zusz: Mittel: Landau: 137. bis 201. Tag 158. Tag 140. Tag (20. MAI) Mittlere Änderung: -25 Tage Landau: -33 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 25. Basz: Mittel: Landau: 203. bis 233. Tag 219. Tag 227. Tag (15. AUG) Zusz: Mittel: Landau: 207. bis 259. Tag 243. Tag 251. Tag (08. SEP) Mittlere Änderung: +24 Tage Landau: +23 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 26. Basz: Mittel: Landau: 8 bis 55 Tage 18 Tage 13 Tage Zusz: Mittel: Landau: 5 bis 38 Tage 10 Tage 7 Tage Mittlere Änderung: -7.7 Tage Landau: -6.1 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 27. Basz: Mittel: Landau: 1.9 bis 4.2 Tage 2.8 Tage 2.7 Tage Zusz: Mittel: Landau: 1.5 bis 3.0 Tage 2.1 Tage 1.8 Tage Mittlere Änderung: -0.7 Tage Landau: -0.9 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 28. Basz: Mittel: Landau: 320. bis 358. Tag 342. Tag 346. Tag (12. DEZ) Zusz: Mittel: Landau: 324. bis 392. Tag 361. Tag 363. Tag (29. DEZ) Mittlere Änderung: +19 Tage Landau: +17 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 29. Basz: Mittel: Landau: 387. bis 449. Tag 407. Tag (11. FEB) 402. Tag (06. FEB) Zusz: Mittel: Landau: 393. bis 460. Tag 412. Tag (16. FEB) 406. Tag (10. FEB) Mittlere Änderung: +5 Tage Landau: +5 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 30. Basz: Mittel: Landau: +2.9 bis 7.5 °C +5.4 °C +5.7 °C Zusz: Mittel: Landau: +4.3 bis 8.7 °C +6.8 °C +7.2 °C Mittlere Änderung: +1.43 K Landau: +1.52 K Zurück zur Übersichtstabelle: 1 http://www.pik-potsdam.de/~stock 31. Basz: Mittel: Landau: 44 bis 126 Tage 18 Tage 74 Tage Zusz: Mittel: Landau: 37 bis 102 Tage 55 Tage 49 Tage Mittlere Änderung: -21.8 Tage Landau: -24.5 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 32. Basz: Mittel: Landau: 3.4 bis 7.4 Tage 4.2 Tage 3.9 Tage Zusz: Mittel: Landau: 2.6 bis 4.3 Tage 3.1 Tage 3.0 Tage Mittlere Änderung: -1.2 Tage Landau: -0.9 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: 1 http://www.pik-potsdam.de/~stock 33. Basz: Mittel: Landau: 282. bis 326. Tag 303. Tag (30. OKT) 299. Tag (26. OKT) Zusz: Mittel: Landau: 280. bis 329. Tag 312. Tag (08. NOV) 316. Tag (12. NOV) Mittlere Änderung: +9.9 Tage Landau: +17.6 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: 1 http://www.pik-potsdam.de/~stock 34. Basz: Mittel: Landau: 452. bis 493. Tag 473. Tag (18. APR) 472. Tag (17. APR) Zusz: Mittel: Landau: 448. bis 496. Tag 471. Tag (16. APR) 468. Tag (13. APR) Mittlere Änderung: -1.5 Tage Landau: -3.7 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: 1 http://www.pik-potsdam.de/~stock 35. Mittlere Änderung: +23 mm Landau: +48 mm Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 36. Mittlere Änderung: -4 mm Landau: +6 mm Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 37. Mittlere Änderung: +21 mm Landau: +17 mm Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 38. Mittlere Änderung: +9.1 Tage Landau: +11.6 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 39. Mittlere Änderung: -0.6 Tage Landau: -0.5 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 40. Mittlere Änderung: +0.5 Tage Landau: +1.8 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 41. Mittlere Änderung: -0.3 %-Punkte Landau: -0.5 %-Punkte Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 42. Mittlere Änderung: +1.4 Tage Landau: +2.6 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 43. Mittlere Änderung: +0.0 Tage Landau: +0.2 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 44. Mittlere Änderung: -5.9 Tage Landau: -11.2 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 45. Mittlere Änderung: -0.3 Tage Landau: -0.4 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 46. Mittlere Änderung: +0.2 hPa Landau: +0.3 hPa Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 47. Mittlere Änderung: +0.6 Tage Landau: +3.3 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 48. Mittlere Änderung: -1.0 Tage Landau: -1.1 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 49. Mittlere Änderung: +1.4 hPa Landau: +1.4 hPa Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 50. Mittlere Änderung: -64 J/cm² Landau: -68 J/cm² Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 51. Mittlere Änderung: -0.2 h Landau: -0.2 h Zurück zur Übersichtstabelle: 1 http://www.pik-potsdam.de/~stock 52. Mittlere Änderung: +9.6 Tage Landau: +18.9 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 53. Mittlere Änderung: -0.1 Tage Landau: -0.1 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: 1 http://www.pik-potsdam.de/~stock 54. Mittlere Änderung: -2.1 Tage Landau: -2.2 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 55. Mittlere Änderung: -0.1 Tage Landau: -0.1 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 56. Mittlere Änderung: -0.0 Achtel Landau: -0.1 Achtel Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 57. Mittlere Änderung: +2.0 Tage Landau: +2.4 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 58. Mittlere Änderung: -0.1 Tage Landau: +0.0 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 59. Mittlere Änderung: Landau: +7.6 Tage +2.9 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 60. Mittlere Änderung: -0.1 Tage Landau: -0.1 Tage Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 61. Mittlere Änderung: Landau: -0.1 m/s -0.1 m/s Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 62. Lufttemperatur Tmit Kältesumme Lufttemperatur Tmax Sommertage Anzahl Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten Heiße Tage Eistage +1.5 K +28.2 K +25.4 K +1.7 K +1.7 K Niederschlagssumme +23 mm +48 mm -4 mm +6 mm Nsumme Winter +21 mm +17 mm Nsumme Sommer +17.2 +0.1 -13 +21 Tage Tage Tage Tage +23.2 +0.0 -15 +22 Tage Tage Tage Tage NS < 0.1mm Anzahl Andauer +9.1 Tage -0.6 Tage +11.6 Tage -0.5 Tage NS > 10mm Anzahl +0.5 Tage +1.8 Tage Anzahl Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten +7.5 +0.4 -25 +24 Tage Tage Tage Tage +10.2 +0.3 -33 +23 Tage Tage Tage Tage Relative Luftfeuchte -0.3 %-P. -0.5 %-P. RF < 50% Anzahl Andauer +1.4 Tage +0.0 Tage. +2.6 Tage +0.2 Tage. Anzahl Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten -7.7 -0.7 +19 +5 Tage Tage Tage Tage -6.1 -0.9 +17 +5 Tage Tage Tage Tage RF > 90% Anzahl Andauer -5.9 Tage -0.3 Tage -11.2 Tage -0.4 Tage Globalstrahlung -64 J/cm² -68 J/cm² Sonnenscheindauer -0.2 h -0.2 h T ohne Sonne Anzahl Andauer +9.6 Tage -0.1 Tage +18.9 Tage -0.1 Tage T viel Sonne -2.1 Tage -0.1 Tage -2.2 Tage -0.1 Tage Lufttemperatur Tmin Frosttage +1.5 K Anzahl Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten +1.4 K -21.8 -1.2 +10 -2 +1.5 K Tage Tage Tage Tage -24.5 -0.9 +18 -4 Tage Tage Tage Tage Anzahl Andauer Luftdruck +1.4 hPa +1.4 hPa Bedeckungsgrad -0.0 -/8 -0.1 -/8 Windgeschwindigkeit -0.1 m/s -0.1 m/s T ohne Bew. Anzahl Andauer +2.0 Tage -0.1 Tage +2.4 Tage +0.0 Tage T mit Bew. Anzahl Andauer +7.6 Tage -0.1 Tage +2.9 Tage -0.1 Tage Zusammenfassung der Ergebnisse Südwestdeutschland Landau Zurück zur Übersichtstabelle: http://www.pik-potsdam.de/~stock 63. mo Jan Feb Mar Jan Feb Mar Apr Mai Jun Apr Mai Jun Jul Aug Sep Jul Aug Sep Okt Nov Dez Okt Nov Dez http://www.pik-potsdam.de/~stock 64. Veränderung des ersten und letzten Auftretens im Jahr ausgewählter Ereignistage an drei Stationen Heiße Tage Erstes Auftreten im Jahr Letztes Auftreten im Jahr Sommertage JAN MAR FEB APR MAI JUL AUG SEP OKT NOV DEZ Station Geisenheim Frosttage Eistage JUN Erstes Auftreten im Jahr Letztes Auftreten im Jahr Heiße Tage Erstes Auftreten im Jahr Letztes Auftreten im Jahr Sommertage JAN MAR FEB APR MAI JUL AUG SEP OKT NOV DEZ Station Landau Frosttage Eistage JUN Erstes Auftreten im Jahr Letztes Auftreten im Jahr Erstes Auftreten im Jahr Heiße Tage Letztes Auftreten im Jahr Sommertage JAN FEB MAR APR Frosttage Eistage MAI JUN JUL AUG SEP OKT NOV DEZ Station Heilbronn Erstes Auftreten im Jahr Letztes Auftreten im Jahr http://www.pik-potsdam.de/~stock 65. 1970 2000 2030 1980 2010 2040 1990 2020 2050 Huglin-Index 1500 1900 2300 http://www.pik-potsdam.de/~stock Rheingau 66. 1970 2000 2030 1980 2010 2040 1990 2020 2050 Huglin-Index 1500 1900 2300 http://www.pik-potsdam.de/~stock Südwestdeutschland 67. Ausblick 1. Zusätzliche Validierung für Hauptorte in den ausgewählten Regionen Rheingau und Pfalz 2. Anbindung der Klimaszenarien an die Rebphänologie 3. Ableitung und Auswertung weinbaurelevanter Kenngrößen 4. Verbesserung der räumlichen Auflösung für die Weinbaugebiete Rheingau und Pfalz 5. Analyse der Zusammenhänge zwischen Klima- und Weinbaudaten 0 http://www.pik-potsdam.de/~stock 68. Mark Twain, 1897 Alle reden vom Wetter, Aber keiner tut etwas dagegen Manfred Stock und Martin Wodinski danken Franz-W. Badeck, Antonella Battaglini, Friedrich-W. Gerstengarbe, Thomas Kartschall, Peter C. Werner und Dieter Hoppmann sowie dem Forschungsring des Deutschen Weinbaus Mit der Bitte um Kritik, Ratschläge, Fragen und Anregungen danken wir für Ihr Interesse! [email protected] [email protected] Ende http://www.pik-potsdam.de/~stock 69. Anhang a) Modelle und Methoden b) Datenprüfung, Verifikation und verbleibende Unsicherheiten c) Weitere Ergebnisse 0 http://www.pik-potsdam.de/~stock 70. Eine exakte Vorhersage der zukünftigen Klimaentwicklung ist nicht möglich, z. B. wegen unbekannter Randbedingungen für: a) Entwicklung des globalen Energieverbrauchs, b) Zukünftige Landnutzungsformen, c) Entwicklung von Infrastruktur und Wirtschaft d) „Kipppunkte“ im Erdsystem (nichtlineare Dynamik). Deshalb werden Szenarien zur Abschätzung der zukünftigen Entwicklung eingesetzt. Das folgende Beispiel berücksichtigt verschiedene Alternativen zu obigen Punkten a) bis c) und die daraus sich ableitende weitere Emission von Treibhausgasen. 0399 http://www.pik-potsdam.de/~stock 71. Unsicherheiten beim Globalen Klimawandel Temperaturabweichung [°C] a) Emissionssenarien b) Unsicherheiten Globaler Modelle IPCC-Report 2001 http://www.ipcc.ch A1B Klimaszenarium Jahr 0 http://www.pik-potsdam.de/~stock 72. Anforderung der Klimafolgenforschung an regionalisierte Klimaszenarien Maßstab Zeit: Raum: Stunden bis Tag Punkt bis zu wenigen Kilometern Meteorologische Größen und Parameter Lufttemperatur Niederschlag Luftfeuchte Wind Sonnenscheindauer Strahlung Bewölkung Mittelwerte Varianzen Extremwerte Intensitäten Daten Die erstellten Daten müssen einen genügend großen Umfang besitzen, um zum einen aus ihnen statistische Maßzahlen ableiten und zum anderen einen entsprechenden Antrieb für Impact-Modelle liefern zu können. Die meteorologischen Größen müssen für den entsprechenden räumlichen und zeitlichen Maßstab in sich konsistent sein (Sie dürfen den meteorologischen Zusammenhängen nicht widersprechen). 0397 http://www.pik-potsdam.de/~stock 73. Skale Dynamik des ECHAM4-OPYC3 MPI Hamburg Klimas Rand- und Anfangswerte ~250 km REMO MPI Hamburg ~18 km Zirkulationsmuster GROWEL FU-Berlin generalisierte Trendinformation STAR PIK-Potsdam beliebig Statis- Beobachtungsdaten tische Relationen Ausgabe skalenbezogener Ergebnisse Modellhierarchie zur Berechnung regionaler Klimaszenarien 0599 http://www.pik-potsdam.de/~stock 74. Globales Zirkulationsmodell Ableitung einer plausiblen Tendenz für einen ausgewählten meteorologischen Parameter (hier: Temperaturtrend) im Untersuchungsgebiet für den Zeitraum des Zukunftsszenariums 2001 bis 2055 Regionales Szenarienmodell Erzeugung statistisch basierter Zukunftsszenarien auf der Basis von Ähnlichkeitsbeziehungen, z.B. beim Statisischen Regionalmodell STAR Grundidee: Berechnung möglicher zukünftiger Klimaänderungen im regionalen Maßstab durch Kombination generalisierter Klimamodellergebnisse mit langjährigen Beobachtungsdaten. 0400 http://www.pik-potsdam.de/~stock 75. Temperaturtrend <dT/dt> A1B Klimaszenarium 1. EINGABE 1 Zu erwartendes regionales Änderungsverhalten einer meteorologischen Größe (Bezugsgröße) 2. EINGABE 2 Stationsdaten, Beobachtungsdaten 6. Monte-Carlo-Simulation 3. Simulation der Zeitreihe der Bezugsgröße Modellphilosophie STAR 4. Verknüpfung von Beobachtungsund Simulationsdaten der Bezugsgröße über Mustererkennung 5. Berechnung eines räumlich und zeitlich konsistenten Gesamtszenariums 7. Auswahl des wahrscheinlichsten Szenariums 0700 http://www.pik-potsdam.de/~stock 76. Datengrundlage: Für Stationen Basisszenarium 1951 – 2000 Zukunftsszenarium 2001 - 2055 Meteorologische Größen (Tageswertbasis) Mitteltemperatur Maximumtemperatur Minimumtemperatur Niederschlag Relative Feuchte Dampfdruck Luftdruck Sonnenscheindauer Bewölkung Globalstrahlung Windgeschwindigkeit http://www.pik-potsdam.de/~stock 77. Aufstellen des räumlich-zeitlichen Szenariums Berechnung der Temperaturverläufe an den Stationen der Region durch Addition der mittleren Differenzen zur Bezugsstation Zuordnung der verbleibenden meteorologischen Größen über das Zeitschema 0312 http://www.pik-potsdam.de/~stock 78. Zuordnung der Beobachtungsdaten über Zeitschema Bei der Zuordnung der simulierten Bezugsgröße zu dem jeweiligen Cluster wurde die Position (Datum) im Cluster in einem Zeitschema gespeichert. Zuordnung der verbleibenden meteorologischen Größen entsprechend ihrer Position (Datum) im Basisszenarium zu dem jeweiligen Wert der Bezugsgröße im Zukunftsszenarium. 0311 http://www.pik-potsdam.de/~stock 79. Aufstellen der Verteilungsfunktionen für den Leitparameter Auswahl des Leitparameters (z. B. Niederschlag) Aufstellen der Verteilungsfunktion hinsichtlich der tendenziellen Entwicklung Basisszenarium Zukunftsszenarium 0309 http://www.pik-potsdam.de/~stock 80. Vollständige Clusteranalyse (Mustererkennung) Einsatz der vollständigen nichthierarchischen Clusteranalyse entsprechend der vorgegebenen Parameterkombination für das Basisszenarium • Automatische Bestimmung der Startclusteranzahl • Statistische Sicherung der Clustertrennung • Berechnung der optimal getrennten Anzahl an Clustern • Ausreißerbehandlung 0306 http://www.pik-potsdam.de/~stock 81. Abgeleitete Größen: Anzahl und Andauer: Frosttage Eistage Sommertage Heiße Tage Tage mit Niederschlag < 0.1mm Tage mit Niederschlag > 10mm Tage mit RF < 50% Tage mit RF > 90% Tage mit Dampfdruck > 15 kPa Tage mit Sonnenscheindauer < 0.2h Tage mit Sonnenscheindauer > 90% Tage ohne Bewölkung Tage mit Bewölkung = 8/8 Erstes und letztes Auftreten im Jahr: Frostage Eistage Sommertage Heiße Tage http://www.pik-potsdam.de/~stock 82. Monte-Carlo-Simulation der Bezugsgröße Erstellen eines trendfreien, jahresweise zufällig geordneten Zeitreihe in der Länge des Szenarienzeitraums mittels Zufallszahlengenerator unter Beibehaltung der statistischen Kenngrößen aus dem Beobachtungszeitraum 0303 http://www.pik-potsdam.de/~stock 83. Verteilungsvergleich und Auswahl der wahrscheinlichsten Entwicklung Basisszenarium Zukunftsszenarium xr real beobachtet xw wahrscheinlichste Entwicklung xw = xr+1 - xr-1 0310 http://www.pik-potsdam.de/~stock 84. Anhang b) Datenprüfung, Verifikation und verbleibende Unsicherheiten 0 http://www.pik-potsdam.de/~stock 85. Statistische Tests Für den Vergleich von beobachteten und simulierten Reihen wurden folgende statistische Tests verwendet: 0314 C ² -Test Verteilungen der Mittelwerte, Standardabweichungen und des 90%-Quantils für die Tageswerte und Dauerstufen KolmogorovSmirnov-Test Verteilungen der Mittelwerte, Standardabweichungen und des 90%-Quantils für die Tageswerte und Dauerstufen t -Test Monatsmittelwerte F -Test Standardabweichung der Monatswerte Spearman-Test Trend http://www.pik-potsdam.de/~stock 86. Jahressummen des Niederschlags Gschwend, 1951-2000, rot: beobachtet, blau: simuliert 0315 http://www.pik-potsdam.de/~stock 87. Jahresmittel der Sonnenscheindauer Gschwend, 1951-2000, rot: beobachtet, blau: simuliert 0316 http://www.pik-potsdam.de/~stock 88. Meteorologische Größe Mittelwert Standardabweichung Trend beobachtet simuliert beobachtet simuliert beobachtet simuliert Test b - s 1040.2 1035.8 171.03 153.35 116.47 112.01 0 Tmax 12.6 12.6 0.86 0.89 1.34 1.36 0 Tmit 8.0 8.0 0.79 0.84 1.35 1.48 0 Tmin 3.7 3.8 0.81 0.86 1.58 1.57 0 Dampfdruck 9.3 9.1 0.46 0.42 0.55 0.31 0 Sonnenschein 4.7 4.9 0.35 0.35 -0.28 -0.03 0 Niederschlag Verifikationsergebnisse für die Bezugsstation Gschwend (0 = kein signifikanter Unterschied; 5 = signifikanter Unterschied mit 5% Irrtumswahrscheinlichkeit; 1 = signifikanter Unterschied mit 1% Irrtumswahrscheinlichkeit) 0317 http://www.pik-potsdam.de/~stock 89. Meteorologische Größe Mittelwert Standardabweichung Trend Station beobachtet simuliert beobachtet simuliert beobachtet simuliert Test b - s Niederschlag fru 1658.0 1616.3 305.49 277.93 263.91 188.33 0 Tmax ovt 10.7 11.2 0.78 0.83 0.39 1.38 1 Tmit fru 6.8 7.1 0.70 0.79 0.88 1.47 5 Tmin kli 3.2 3.5 0.67 0.79 0.77 1.56 5 Dampfdruck weh 9.3 9.1 0.45 0.41 0.80 0.33 5 Sonnenschein ovt 4.3 4.5 0.41 0.41 -0.37 0.01 5 Verifikationsergebnisse bezüglich größter Trenddifferenz 0318 http://www.pik-potsdam.de/~stock 90. Definition ausgewählter Ereignistage Typ des Ereignistages Charakterisierung Lufttemperatur Heiße Tage Tmax 30°C Sommertage Tmax 25°C Frosttage Tmin < 0°C Eistage Tmax < 0°C Niederschlag 0731 Tage ohne Niederschlag RR = 0.0 mm Tage mit hohem Niederschlag RR 10.0 mm http://www.pik-potsdam.de/~stock 91. Ereignistag Beobachtung Simulation Eistag Tmax < 0.0° C 26.5 26.3 Frosttag Tmin < 0.0° C 107.9 109.4 Sommertag Tmax ≥ 25.0° C 29.2 29.3 Heißer Tag Tmax ≥ 30.0° C 3.6 3.7 Vergleich der Ereignistage (mittlere Häufigkeit pro Jahr) für die Bezugsstation Gschwend, Zeitraum 1951-2000 0853 http://www.pik-potsdam.de/~stock 92. Eistage Frosttage Sommertage Heiße Tage Station beob. simu. beob. simu. beob. simu. beob. simu. Gschwend 26.5 26.7 107.9 109.3 29.2 29.1 3.6 3.4 Bamberg 21.1 23.6 100.3 104.9 41.6 42.7 8.1 8.8 Würzburg 23.6 23.5 86.6 88.1 39.1 39.7 7.4 7.6 Oberviechtach 50.3 44.4 112.8 116.9 17.7 21.1 1.4 2.6 Weihenstephan 32.7 29.4 124.2 117.4 31.5 34.3 3.4 5.6 Oberstdorf 26.9 30.0 145.2 146.4 26.3 27.1 2.0 3.2 Karlsruhe 13.3 13.2 68.0 68.4 54.9 56.9 14.0 15.2 Klippeneck 45.1 43.7 121.1 117.6 11.2 12.5 0.5 0.9 Freudenstadt 39.6 40.0 111.6 108.4 13.1 13.6 0.8 1.0 Vergleich der Ereignistage für die Teststationen, Zeitraum 1951-2000, grün = Simulationswert mit der größten relativen Abweichung zur Beobachtung 0319 http://www.pik-potsdam.de/~stock 93. Jahresmittel der Lufttemperatur, Gschwend 1951-2055, blau: Minimum; grün: Mittel; rot: Maximum 0600 http://www.pik-potsdam.de/~stock 94. Jahresmittel des Niederschlags, Gschwend 1951-2055 0601 http://www.pik-potsdam.de/~stock 95. 12 Temperatur [°C] 10 8 6 4 2 0 1951 1961 1971 1981 1991 2001 Jahr Homogenitätsprüfung, Station Neuglobsow, Stationsverlegung 1971 0733 http://www.pik-potsdam.de/~stock 96. 12 Temperatur [°C] 10 8 6 4 2 0 1951 1961 1971 1981 1991 2001 Jahr Homogenitätsprüfung, Station Neuglobsow, korrigierte Temperaturreihe 0734 http://www.pik-potsdam.de/~stock 97. Statistische Klimaszenarien Vorteile: Hohe räumliche Auflösung. Die beobachteten physikalischen Zusammenhänge bleiben erhalten. Möglichkeit einer variablen Szenarienbildung. Geringer Rechenzeitaufwand. Nachteile: 0398 Es müssen Annahmen zur Klimaentwicklung vorgegeben werden. Physikalische Prozesse können nicht direkt erfaßt werden. Die Stationarität der beobachteten statistischen Zusammenhänge wird vorausgesetzt. http://www.pik-potsdam.de/~stock 98. Schlußfolgerungen 1. Die Validierung des Modells zeigt im statistischen Sinn akzeptable Ergebnisse. 2. Das Modell ist für beliebige Bezugsgrößen einsetzbar. 3. Monte-Carlo-Simulationen ermöglichen eine statistische Aussage zur wahrscheinlichsten Entwicklung ausgewählter meteorologischer Parameter. 4. Die Anwendung des Verfahrens unter praktischen Gesichtspunkten liefert plausible Klimaänderungsszenarien. 5. Die Rechenzeit ist im Vergleich zu anderen Szenarienmodellen extrem niedrig. 0408 http://www.pik-potsdam.de/~stock 99. Möglichkeiten 1. Stationsverdichtung 2. Räumliche Interpolation 3. Kriging 4. Statistisches Downscaling 5. Lokales Klimamodell z http://www.pik-potsdam.de/~stock 100. Anhang c) Weitere Ergebnisse 0 http://www.pik-potsdam.de/~stock 101. Klimawandel – Regionalstudien des PIK in Deutschland FDW-Projekt Klima 2050 BMBF-Projekt GLOWA-Elbe Regionale Partner: •Geisenheim (FAG und DWD) •Siebeldingen (Geilweilerhof) •Weinsberg (LVWO) www.glowa-elbe.de LfU-BW-Projekt KLARA PIK-Report 99 Erläuterung: In zwei anderen Regionalstudien hat das PIK auch regionale Auswirkungen des Klimawandels auf die Weinbauregionen Baden, Württemberg, Elbe, Saale-Unstrut sowie die mögliche Ausdehnung des Weinbaus in Nordostdeutschland untersucht. http://www.pik-potsdam.de/~stock 102. Entwicklung des Huglin-Index in fünf Weinbauregionen in Europa zwischen 1951 - 2050 30.SEP H = GNL * {(Tmax-10)/2 +(Tmean-10)/2)} 01.APR http://www.pik-potsdam.de/~stock 103. Messung der Photosyntheseleistung im Weinberg auf dem Wachtelberg in Werder a.d.Havel, 2002 Arbeitsgruppe des PIK bei Messungen der Photosyntheseleistung auf dem Wachtelberg in Werder bei Potsdam www.wachtelberg.de/ Weinbau in Nordostdeutschland: Simulation 1951 - 2050 Hamburg Hamburg Berlin Berlin 2000 HUGLIN INDEX Cabernet sauvignon Merlot Chenin blanc (Sancerre) Cabernet franc 1800 1600 Pinot noir Chardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc Gamay noir (Beaujolais nouveau) Pinot blanc Dresden Mueller-Thurgau http://www.pik-potsdam.de/~stock 105. Weinbau in Nordostdeutschland 1970 2000 HUGLIN INDEX Cabernet sauvignon Merlot Chenin blanc (Sancerre) Cabernet franc 1800 1600 Pinot noir Chardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc Gamay noir (Beaujolais nouveau) Pinot blanc Mueller-Thurgau http://www.pik-potsdam.de/~stock 106. Weinbau in Nordostdeutschland 2000 2000 HUGLIN INDEX Cabernet sauvignon Merlot Chenin blanc (Sancerre) Cabernet franc 1800 1600 Pinot noir Chardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc Gamay noir (Beaujolais nouveau) Pinot blanc Mueller-Thurgau http://www.pik-potsdam.de/~stock 107. Weinbau in Nordostdeutschland 2030 2000 HUGLIN INDEX Cabernet sauvignon Merlot Chenin blanc (Sancerre) Cabernet franc 1800 1600 Pinot noir Chardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc Gamay noir (Beaujolais nouveau) Pinot blanc Mueller-Thurgau http://www.pik-potsdam.de/~stock 108. Extreme und deren Veränderungen •Niederschlagsarme Tage (P 0.1 mm) •Starkregentage (P 10 mm) Räumlich sehr unterschiedliche Trends, früher überwiegend rückläufige Anzahl, zukünftig eher zunehmend •Frosttage (Tmin < 0 °C) •Eistage (Tmax < ) Die Zahl der Frosttage war generell rückläufig, vor allem im Nordosten; erster Frosttag meist später; der letzte Frosttag eher zum Jahresbeginn, außer im Hochschwarzwald. Bei Eistagen noch stärkerer Rückgang der Häufigkeit. •Sommertage (Tmax 25 °C) •heiße Tage (Tmax 30 °C) Die Zahl der Sommertage nimmt generell deutlich zu, in den Gebirgen etwas geringer und von Ost nach West abnehmend. Bei der Zahl heißer Tage zeigt sich räumlich ein gleicher Trend Bisher in der Regel deutliche Zunahme, vor allem im Schwarzwald; zukünftig weiterhin im Westen und Norden, im restlichen Gebiet abnehmende Anzahl •Weitere Extreme: Sturm, Gewitter, Hagel (erste Hinweise, aber noch keine Zukunftstrends) http://www.pik-potsdam.de/~stock 109. Tabelle (Vorentwurf): Auswirkungen & Anpassungsmaßnahmen Chancen Risiken Maßnahmen Mehr Sortenmöglichkeiten Veränderungen im Sortencharakter Lagenspezifische Analyse des klimatischen Entwicklungspotenzials, Etablierung von Cuvées Frühere Vegetationsphasen schnelleres Wachstum beschleunigtes Wachstum auch bei Schaderregern Resistente Sorten (ggf. mit Hilfe gentechnischer Methoden) Mehr Strahlung, beschleunigte Reife auch mehr Sonnenbrand Wechsel der bevorzugten Lagen, angepasste Erziehung, Folien Höhere Qualität einiger Jahrgänge Versicherungssysteme, Derivate, Etablierung von Cuvées Weitere Regionen & Flächen Einbußen bei anderen Jahrgängen, höhere Variabilität Zusätzlicher Wettbewerb Steigende Erträge Sinkende Renditen Nachhaltiges Qualitätsmanagement Offensives Marketing, Förderung des Weintourismus http://www.pik-potsdam.de/~stock 110.
