Abbildung 1

Zukunftsszenarien der Wärmebelastung in Wien
Maja Zuvela-Aloise (1), Roland Koch (1), Johanna Nemec (1), Ivonne Anders (1),
Barbara Früh (2), Meinolf Koßmann(2)
(1) Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG), Wien, Österreich - www.zamg.ac.at
(2) Deutscher Wetterdienst (DWD), Offenbach, Deutschland
1. Einleitung
Die urbane Wärmebelastung in Wien hat in den vergangen Jahrzehnten deutlich zugenommen. Aufgrund des globalen beziehungsweise
regionalen Klimawandels, ist ein Fortschreiten des beobachteten Erwärmungstrends weiterhin zu erwarten (Abbildung 1). In Rahmen des ACRP
Projektes FOCUS-I (http://www.zamg.ac.at/forschung/klimatologie/klimamodellierung/focus) wird eine mögliche zukünftige Änderung des
Klimasignals für Wien und Umgebung untersucht. Die analysierten zukünftigen Klimasignale basieren auf regionalen Klimaprojektionen unter
Berücksichtigung stadtklimatologischer Verhältnisse. Die Analyse bezieht sich auf die mittlere Anzahl der Sommertage in Wien, berechnet mittels
regionaler Klimamodelle und dem Stadtklimamodell MUKLIMO_3 für die Zeiträume 1971-2000, 2021-2050 und 2071-2100. Die derzeit
verfügbaren regionalen Klimasimulationen erfassen Österreich mit einer horizontalen Auflösung von 10 bis 25 km. Die Anwendung des
Stadtklimamodells ermöglicht eine detaillierte Darstellung der räumlichen Struktur der städtischen Wärmeinsel in Wien. Die Ergebnisse der
Studie sollen als Basis für die zukünftige Stadtplanung dienen.
Abbildung 1: Mögliche zukünftige Änderung des
Jahresmittels der bodennahen Lufttemperatur aus dem
Multi-Model Ensemble (IPCC 2007).
3. Referenzsimulation
2. Daten und Methode
Stadtklimamodell MUKLIMO_3
Regionale Klimaszenarien
Das dynamische lokal-skalige Stadtklimamodell MUKLIMO_3
des Deutschen Wetterdienstes (DWD) wurde zur Simulation
der Wärmebelastung in der Stadt Wien angewendet.
Eingangsdaten für die Stadtklimasimulationen sind
detaillierte Höhendaten mit einer Auflösung von 100 m,
Daten der Bebauung und Landnutzung und meteorologische
Parameter einer Referenzstation bzw. eines Klimamodells.
Die Analyse beinhaltet ein Ensemble von regionalen
Klimaprojektionen für die IPCC-Szenarien A1B, B1 und A2,
welche durch Downscaling mittels regionaler Klimamodelle
berechnet wurden (Forschungsprojekte: ENSEMBLES, UBABFG, CCLM Consortium und ACRP reclip:century; Tabelle 1).
Tabelle 1: Übersicht der regionalen Klimasimulationen.
Das Stadtklimamodell MUKLIMO_3 (Sievers and Zdunkowski,
1986; Sievers 1990; 1995) berechnet, neben anderen
Parametern,
die
räumliche
Verteilung
der
Tagesmaximumtemperatur im Stadtgebiet. Die Berechnung der
Klimainidizes auf Basis von Zeitreihen der Temperatur, relativen
Feuchte und des Windes erfolgt nach der sogenannten QuaderMethode (Früh et al., 2010). In der Referenzsimulation wurden
die beobachteten Zeitreihen der Station Groß Enzersdorf als
Eingangsdaten für die Quader-Methode verwendet (Abbildung
4). Zum Vergleich wurden die mit regionalen Klimamodellen
ermittelten Klimaindizes analysiert (Beispiel: Abbildung 3).
CCLM-Com_CCLM_ECHAM5_r1
Abbildung 4: Mittlere Anzahl der Sommertage (Tmax ≥ 25°C) berechnet mittels
MUKLIMO_3 und der Quader-Methode für die Referenzperiode (1971-2000).
Abbildung 2: Landnutzungsdaten für Wien und Umgebung (MA18, AIT).
Topographie: BEV DGM (www.bev.gv.at) (Bundesamt für
Eich- und Vermessungswesen)
Landnutzungsdaten: Wien MA 18 (Stadtentwicklung und
Stadtplanung), ARCSYS (www.ait.ac.at) (Abbildung 2)
Abbildung 3: Mittlere Anzahl der Sommertage (Tmax ≥ 25°C) nach dem
regionalen Klimamodell CCLM für die Referenzperiode (1971-2000).
4. Zukunftsszenarien
Stadtklimatologische Zukunftsszenarien
(Beispiel basiert auf UBA-BFG_REMO_ECHAM5 regionale Klimasimulationen)
Unsicherheiten der Klimamodelle
2021-2050
IPCC Szenario A1B
UBA-BFG CONS-CCLM
ENSEMBLES
RECLIP
UBA-BFG CONS-CCLM
ENSEMBLES
RECLIP
Der
Vergleich
verschiedener
regionaler
Klimasimulationen (Abbildung 5) bezüglich des IPCC
Klimaszenarios A1B zeigt sowohl große Unterschiede im
Modell-Bias als auch Abweichungen in der Stärke des
Klimasignals.
Die Ergebnisse der regionalen Klimamodelle, welche
zum Antrieb des Stadtklimamodells und der QuaderMethode genutzt werden, steuern die Stärke und
zeitliche Entwicklung des Stadtklimasignals (Abbildung
6).
Die stadtklimatologischen Simulationen zeigen eine
mögliche kleine Verstärkung des Erwärmungstrends im
Vergleich zu Simulationsergebnissen der regionalen
Klimamodelle (Abbildung 7).
2071-2100
A1B
Abbildung 5: Mittlere Anzahl der Sommertage (Tmax ≥ 25°C) für die Zeiträume 1971-2000, 2021-2050 und 2071-2100, berechnet
mittels verschiedenen regionalen Klimamodellen (links) und Ergebnisse des Stadtklimamodell s(rechts) .
Eine Gegenüberstellung der verschiedenen regionalen Klimasimulationen zeigt sowohl große Unterschiede in der Stärke des Klimasignals als auch Abweichungen im zeitlichen Verlauf.
Zukünftige Entwicklung basierend auf verschiedene IPCC Klimaszenarien
RCM vs. Stadtklimamodell
A2
A1B
B1
B1
A2
Abbildung 6: Mittlere Anzahl der Sommertage (Tmax ≥ 25°C) für die IPCC Klimaszenarien A1B, B1 und A2.
Abbildung 7: Differenz zwischen zukünftiger mittlerer Anzahl
der Sommertage (Tmax ≥ 25°C) und der Referenz (1971-2000).
Abbildung 8: Mittlere Anzahl der Sommertage (Tmax ≥ 25°C) für die Zeiträume 2021-2050 und 2071-2100.
5. Zusammenfassung
 Die Analyse der regionalen Klimamodellergebnisse hinsichtlich des zukünftigen Klimasignals ergibt eine moderate Erwärmung für den Zeitraum 2021-2050 und eine markante Zunahme von Sommertagen für den Zeitraum
2071-2100.
Die Anwendung des Stadtklimamodells MUKLIMO_3 in Kombination mit der Quader-Methode liefert eine deutlich verbesserte Darstellung der räumlichen Struktur der städtischen Wärmeinsel in Wien, im Vergleich zu den
regionalen Klimamodellen (Abbildung 8). Die zeitliche Entwicklung wird jedoch durch Trends im regionalen Klima gesteuert.
 Große Unsicherheiten in den regionalen Klimaprojektionen weisen zudem auf mögliche Grenzen der Anwendbarkeit von regionalen Klimamodellen zur Untersuchung des zukünftigen Klimasignals im Stadtgebiet hin.
Referenzen
Früh B et al. 2010. Estimation of Climate-Change Impacts on the Urban Heat Load Using an Urban Climate Model and Regional Climate Projections. J. Appl. Meteor. Climatol. 50: 167–184. doi: 10.1175/2010JAMC2377.1
Sievers U. 1990. Dreidimensionale Simulationen in Stadtgebieten. Umwelt-meteorologie, Schriftenreihe Band 15: Sitzung des Hauptausschusses II am 7. und 8. Juni in Lahnstein. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN, Düsseldorf. S. 92105.
Sievers U. 1995. Verallgemeinerung der Stromfunktionsmethode auf drei Dimensionen. Meteorol. Zeitschrift 4: 3-15.
Sievers U, Zdunkowski W. 1986. A microscale urban climate model. Beitr. Phys. At-mosph. 59: 13-40.
Kontakt: [email protected]