Tagungsband - NCCR Climate

///BOXENSTOPP
– DER TAGUNGSBAND
------------------------------------------------------------------------------Der NFS Klima orientiert über vier Jahre Klimaforschung/ Öffentliche Tagung
am 17. Mai 2005 im Kursaal Bern
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///BOXENSTOPP
Der NFS Klima orientiert über vier Jahre Klimaforschung
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Öffentliche Tagung am 17. Mai 2005 im Kursaal Bern
Ein Blick zurück
Nach vier Jahren geht die erste Phase des Nationalen Forschungsschwerpunkts Klima
(NFS Klima) zu Ende. Zeit für einen Zwischenhalt – einen Boxenstopp gewissermassen.
Doch bevor wir Reifen wechseln und die nächsten Runden unter die Räder nehmen,
blicken wir zurück. Was haben die über hundert Wissenschafterinnen und Wissenschafter
des Schweizer Klimaforschungsprogramms erreicht? Wir präsentieren die
Forschungshighlights. Wie sehen Wirtschaft und Gesellschaft den NFS Klima?
Aussenstehende Beobachter äussern ihre Meinung.
Die Tagung richtet sich an Wissenschafter, Behörden- und Medienvertreter aber auch an
interessierte Laien. Die Veranstaltung ist in zwei Teile gegliedert. Am Morgen stehen
Themen von breitem öffentlichem Interesse im Vordergrund. Der Nachmittag dient der
wissenschaftlichen Bestandesaufnahme.
Das Schweizer Klimaforschungsprogramm
Die Forscherinnen und Forscher des NFS Klima arbeiten in sieben Partnerorganisationen,
darunter die Universität Bern, das Leading House, und die ETH Zürich. Der NFS Klima
will durch interdisziplinäre Forschung zum besseren Verständnis des Klimasystems
beitragen. Er untersucht die Auswirkungen des Klimawandels auf Ökosysteme,
Wirtschaft und Gesellschaft. Der NFS Klima arbeitet mit Partnern aus Wirtschaft und
Verwaltung zusammen, zum Beispiel Swiss Re und BUWAL. Finanziert wird das
Programm unter anderem durch den Schweizer Nationalfonds.
Kontakt
NFS Klima
Universität Bern
Erlachstrasse 9a
CH-3012 Bern
Tel: +41 31 631 31 45
Fax: +41 31 631 43 38
Email: [email protected]
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/// BOXENSTOPP – DAS PROGRAMM
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------Morgen (10:00 bis 12:15)
Prof. Heinz Wanner, Direktor NFS Klima
„Spitzenforschung im interdisziplinären Netzwerk“
Prof. Urs Würgler, Vizerektor Universität Bern
„Profil Dank Klimaforschung: Die Bedeutung des NFS Klima für die Universität Bern“
Prof. Dieter Imboden, Präsident des Nationalen Forschungsrats
„Wie der Forschungsplatz Schweiz die Nase vorne hält“
Dr. Pamela Heck, Klimaexpertin Atmosphärische Gefahren, Swiss Re
„Risiken verstehen - warum Versicherungen Forschung brauchen“
Kaffeepause (11:00 bis 11:30)
Prof. Thomas Stocker, Universität Bern
„Wie extrem war das Klima in den letzten 500 Jahren?“
Prof. Christoph Schär, ETH Zürich
„Der Hitzesommer 2003: Ein Vorbote der Zukunft“
Prof. Jürg Fuhrer, Eidg. Forschungsanstalt für Agrarökologie und Landbau (FAL)
„Den Bauern geht das Wasser aus“
Prof. Alexander Wokaun, Paul Scherrer Institut (PSI)
„Strategien für eine kosteneffiziente Klimaschutzpolitik“
Mittagessen (12:15 bis 13:30)
Nachmittag (Parallelsessions 13:30 bis 16:30)
Session A
Klimavariabilität in der Vergangenheit,
Trends und Extremereignisse
(Leitung: Prof. Thomas Stocker)
Session B
Auswirkungen von Klimavariabilität und
-wandel
(Leitung: Prof. Jürg Fuhrer)
Pause (14:45 bis 15:15)
Session C
Künftiges Klima – Prozesse und
Vorhersagen
(Leitung: Prof. Christoph Schär)
Session D
Risk Assessment, Risk Hedging and Socioeconomic Response
(Chair: Prof. Alain Haurie)
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/// BOXENSTOPP – DAS INHALTSVERZEICHNIS
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------/// BOXENSTOPP – DER BLICK VON AUSSEN ........................................................... 7
Heinz Wanner:
NFS Klima: Spitzenforschung im interdisziplinären Netzwerk ......................................... 8
Urs Würgler:
Profil dank Klimaforschung: Die Bedeutung des NFS Klima für die Universität Bern... 11
Dieter Imboden:
Wie der Forschungsplatz Schweiz die Nase vorne hält .................................................... 15
Pamela Heck:
Risiken verstehen – warum Versicherung Forschung braucht ......................................... 19
///BOXENSTOPP – DIE FORSCHUNGS-HIGHLIGHTS.............................................. 21
Thomas Stocker:
Wie extrem war das Klima in den letzten 500 Jahren?..................................................... 22
Christoph Schär:
Der Hitzesommer 2003: Ein Vorbote der Zukunft ........................................................... 25
Jürg Fuhrer:
Der Bauern geht das Wasser aus....................................................................................... 33
Alexander Wokaun:
Strategien für eine kosteneffiziente Klimaschutzpolitik................................................... 35
/// BOXENSTOPP – DIE RESULTATE / WORK PACKAGE 1.................................... 39
Christian Pfister:
Extremereignisse: Herausforderungen für die Gesellschaft damals und heute ................ 40
Jürg Luterbacher:
Klimarekonstruktionen Europas der letzten 500 Jahre sowie Extremereignisse .............. 42
Jan Esper:
Jahrringe: Von den Alpen zur Nordhemisphäre ............................................................... 47
Christian Kamenik:
Anthropogene Spuren in Seen und Eis ............................................................................. 51
Christof Raible
Modellsimulationen von natürlichen Klimaschwankungen.............................................. 54
/// BOXENSTOPP – DIE RESULTATE / WORK PACKAGE 2.................................... 59
Martin Wild:
Aspects of Global Climate Change: models and observations ......................................... 60
Sonia I. Seneviratne:
The European climate and water cycle in regional climate simulations........................... 63
Cornelia Schwierz:
Nordhemisphärische Strömungsanomalien während des Hitzesommers 2003 ................ 64
Niklaus Kämpfer:
Wasserdampf und Klimaforschung................................................................................... 65
Christof Appenzeller:
Von der Wettervorhersage zur Klimavorhersage ............................................................. 66
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/// BOXENSTOPP – DIE RESULTATE / WORK PACKAGE 3.................................... 69
Martin Beniston:
Extrêmes climatiques actuelles et futures ......................................................................... 70
Pierluigi Calanca:
Wenn den Pflanzen das Wasser ausgeht: Auswirkung der Klimaveränderung auf die
Wasserverfügbarkeit im Boden......................................................................................... 73
Sebastian Leuzinger:
Der Wasserhaushalt unserer Laubbäume im Trockensommer 2003 unter normal- und
hoch-CO2........................................................................................................................... 76
Urs Feller:
Eichen unter Extrembedingungen: Auswirkungen von Trockenheit und Hitze ............... 79
/// BOXENSTOPP – DIE RESULTATE / WORK PACKAGE 4.................................... 83
Alain Haurie:
Integrated assessment and intergenerational equity.......................................................... 84
Laurent Viguier:
Emissions trading.............................................................................................................. 86
Leonardo Barretto:
Technology assessment and climate policy ...................................................................... 87
/// BOXENSTOPP – DAS BUCH.....................................................................................89
/// BOXENSTOPP – DIE TEILNEHMERLISTE.............................................................90
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/// BOXENSTOPP – DER BLICK VON AUSSEN
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NFS Klima: Spitzenforschung im interdisziplinären Netzwerk
Heinz Wanner
Direktor NFS Klima, Universität Bern ([email protected])
Nach einem längeren Auswahlverfahren bewilligte der Bundesrat im Jahre 2000 zunächst
zehn, dann weitere vier und in diesem Jahr schliesslich sechs zusätzliche Nationale
Forschungsschwerpunkte (NFS). Ziel dieser Netzwerke soll es gemäss der Formulierung
des Schweizerischen Nationalfonds sein, wissenschaftliche Exzellenz und internationale
Ausstrahlung auf einem für Schweizer Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft
wichtigen Forschungsgebiet zu erzielen.
Der NFS Klima war ein Frühstarter. Unter dem Titel „Variabilität, Vorhersagbarkeit und
Risiken des Klimas“ begannen am 1. April 2001 rund 120 Wissenschafterinnen und
Wissenschafter in sieben Partnerorganisationen mit ihrer Arbeit. Anfangs April 2005
wurde bereits die zweite Vierjahresetappe in Angriff genommen, Zeit also, um als erster
NFS einen kurzen Boxenstopp einzuschalten und auf Erreichtes zurückzublicken.
Der allgemeinen Zielsetzung der NFS Rechnung tragend, waren sich die
Projektleiterinnen und Projektleiter des NFS Klima von Anfang an einig, dass eine
interdisziplinäre Ausrichtung des Programmes angestrebt werden soll, welche auch
wichtige wirtschaftliche und gesellschaftliche Fragestellungen miteinbezieht. Abb. 1
zeigt die vier wichtigen Work Packages des NFS Klima im Überblick.
Long-term
climate
variability
and change
Climate
predictability,
forecasts and
projections
Climate sensitivity,feedbacks
Disruptive changes, extreme events
Responses and strategies
Climate
impacts on
ecosystems,
Land cover
Climate
risks for
economy and
society
Abbildung 1: Organisationsschema des Nationalen Forschungsschwerpunktes Klima
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Das sogenannte Leading House mit seinem Management Centre wurde an die Universität
Bern vergeben, welche damit auch eine wesentliche finanzielle und infrastrukturelle
Unterstützung leisten muss und darf. Lebensfähig ist ein NFS jedoch nur als Netzwerk
hochkompetenter Forschungszellen, welche an geeigneten Standorten angesiedelt sind. In
Abb. 1 sind die beteiligten Institutionen mit ihren Standorten dargestellt.
Abbildung2: Netzwerk mit den Standorten der beteiligten Institutionen
Im Rahmen des Work Package 1 („Past Climate“; siehe Abb. 1) wird auf der Basis
verschiedener Mess- und Archivdaten sowie Modellrechnungen der Frage nachgegangen,
wie weit das Klima der letzten 500 Jahre durch natürliche oder menschgemachte
Faktoren bestimmt wurde. Dabei wurden am Beispiel des Raumes Atlantik-Europa
erstmals für einen so langen Zeitraum jahreszeitlich aufgelöste Temperatur- und
Niederschlagskarten entworfen. Im Work Package 2 („Future Climate“) werden nicht nur
komplexe Mechanismen der atmosphärischen Zirkulation ergründet und neue Messgeräte
zur
Wasserdampfmessung
in
der
hohen
Atmosphäre
entwickelt.
Klimaszenarienrechnungen befassen sich auch mit der Frage nach der Häufigkeit von
Hitzesommern wie etwa 2003 in einem zukünftigen Treibhausklima. Work Package 3
(„Climate Impacts“) widmet sich den Einflüssen des sich wandelnden Klimas auf
Grasland, Landwirtschaft und Wälder. In Form von Modellrechnungen und aufwendigen
Feldexperimenten wird insbesondere der Frage nachgegangen, wie die schweizerischen
Ökosysteme auf die Zunahme der Treibhausgase (vor allem CO2) und die damit
verbundene Klimaänderung reagieren. Work Package 4 („Climate Risk Assessment“)
untersuchte, wie sich das ökonomische Wachstum auf das Klima auswirkt, und in
9
welcher Form der Klimawandel und die damit verbundenen Massnahmen, wie das
Kyotoprotokoll, wiederum die schweizerische und globale Ökonomie beeinflussen. Im
Mittelpunkt stehen dabei sogenannte „Impact Assessment Models“, d.h. komplexe,
gekoppelte Modelle, welche Klimawandel, Emissionsverhalten und ökonomische
Reaktionsmechanismen in geeigneter Weise verbinden. Viele dieser Arbeiten sind noch
in vollem Gang.
Der Hinweis auf landwirtschaftlich und ökonomisch ausgerichtete Folgewirkungen des
Klimawandels zeigt, dass ein NFS, insbesondere bei einer interdisziplinären Ausrichtung,
nur dann funktionieren kann, wenn neben der notwendigen Grundlagenforschung auch
dem sogenannten „Added Value“, d.h. der Vernetzung der Forschungsgruppen, hohe
Beachtung geschenkt wird. Im NFS Klima wird diesem Aspekt von einem hochkarätigen
internationalen Aufsichtsgremium („Review Panel“) grosses Gewicht beigemessen. Im
Mittelpunkt steht dabei nicht nur die Vernetzung wissenschaftlicher Kompetenzen. Ein
grosser Stellenwert kommt der Weiterbildung zu. In den bereits legendären
Juniseminarien aller Postdoktorierenden und Doktorierenden des Programmes werden
Vernetzungen zwischen den einzelnen Projekten gesucht, sowie wichtige Kompetenzen
wie das wissenschaftliche Redigieren von Texten oder das Präsentieren von Ergebnissen
in den Medien geschult. Auch die jeweils in der ersten Septemberwoche in der Schweiz
durchgeführten internationalen „NCCR Climate Summer Schools“ haben bereits hohe
internationale Anerkennung gefunden. Des weiteren werden enge Kontakte mit der
Anwenderseite angestrebt. In Absprache mit verschiedenen Bundesämtern werden zum
Beispiel die Auswirkungen von extremen Wetterereignissen auf Wirtschaft und
Gesellschaft unter die Lupe genommen. In enger Zusammenarbeit zwischen unserem
NFS (Forschungsgruppe der MeteoSchweiz) und SwissRe wird zudem an der
Entwicklung von saisonalen Klimaprognosen und an deren Verwendung in der
Versicherungswirtschaft gearbeitet.
Der NFS Klima muss in den kommenden vier Jahren mit einer leicht reduzierten
finanziellen Unterstützung des Nationalfonds auskommen. Wir hoffen, dass wir dieses
Manko mit einer verstärkten finanziellen Unterstützung durch Hochschulen und
Wirtschaft kompensieren können. Erfreulich ist auch die ausgezeichnete
wissenschaftliche Ausstrahlung des Programms, welche uns eine starke Beteiligung an
international finanzierten Projekten unter anderem im EU-Raum sichert.
10
Profil dank Klimaforschung: Die Bedeutung des NFS Klima für die
Universität Bern
Urs Würgler
Vizerektor Universität Bern ([email protected])
Ich freue mich, an einem Anlass zu sprechen, der eine noch junge Institution feiert, die
für die Uni Bern von grosser Bedeutung ist. Wir sind stolz darauf, das Mutterhaus des
NFS Klima zu sein, und ich beglückwünsche alle Beteiligten zu dem, was sie in den
ersten vier Jahren des Bestehens dieses NFS erreicht haben.
Die Universität Bern ist heute Sitz von drei Nationalen Forschungsschwerpunkten: Dem
NFS „Klima“, dem NFS „Nord-Süd“ und seit neustem auch dem NFS „Welthandel“.
Diese Zuteilung verstehen wir als eine Auszeichnung für die wissenschaftliche Qualität
unserer Universität. Dementsprechend hoch gewichten wir diese NFS für die künftige
Entwicklung der Universität Bern. Sie haben in den vergangenen Jahren vieles in
Bewegung gebracht und – dies sei nicht verschwiegen – auch für Unruhe gesorgt.
Mancherorts hat man sich gar die Frage gestellt, ob uns der Schweizerische
Nationalfonds mit der Ehre, drei NFS beherbergen zu dürfen, nicht vielleicht ein
Kuckucksei gelegt habe. Oder anderes gefragt: Ist der NFS Klima, auf dessen erste Phase
wir hier zurückblicken, etwa ein Danaer-Geschenk?
Zu unser aller Erinnerung: Ein Danaer-Geschenk ist ein Geschenk, das Unheil bringt. Der
Begriff stammt vom römischen Dichter Vergil. In seinem Vers-Epos Aeneis warnt der
Priester Laokoon die Trojaner davor, das Holzpferd, das die Griechen - oder Danaer - vor
den Toren Trojas angeblich als Geschenk zurückgelassen haben, in die Stadt hinein zu
ziehen. Wie wir wissen, waren die Bedenken des Priesters mehr als berechtigt. Sollen wir
deshalb mit Laokoon sagen: „Ich fürchte den Nationalfonds, selbst wenn er Geschenke
bringt“? Sie werden verstehen, dass ich mir die Antwort auf diese Frage für den Schluss
meines Referats aufspare.
Zuerst aber ein paar Worte zum Hintergrund, vor dem wir die Bedeutung des NFS Klima
für die Uni Bern beurteilen müssen. Unsere Universität bewegt sich in einem
dynamischen Kräftefeld. Und zwar haben wir es im wesentlichen mit drei Kräften zu tun:
Wir orientieren uns erstens am Bedarf unserer eigenen Region an Kaderleuten, zum
Beispiel an Ärzten, Rechtsanwältinnen oder Ökonomen. Zweitens bewegen wir uns
national im Wettbewerb unter den Schweizer Hochschulen. Und schliesslich haben wir
uns im internationalen Umfeld zu bewähren, in ausgewählten Bereichen stehen wir im
weltweiten Wettbewerb der Spitzenforschung. Die Art und Weise, wie wir in diesem
Kräftefeld agieren und uns auf den unterschiedlichen Ebenen positionieren, wird die
Zukunft der Universität Bern wesentlich bestimmen.
Die Universität Bern will und muss sich ein klares Profil geben. Aber sie tut dies nicht
ganz freiwillig. Die Umwälzungen in der Schweizer Hochschullandschaft und die
anhaltend angespannte Finanzlage auch im Kanton Bern zwingen uns dazu, für die
künftige Ausrichtung Schwerpunkte zu setzen. Ganz besonders gilt dies für die
Spitzenforschung. Eine kantonale Universität kann aus strukturellen und finanziellen
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Gründen nur auf ein paar wenigen Gebieten den Anspruch erheben, an der Spitze
mitzutun. Sie muss also ihre Kräfte konzentrieren.
Seit der Nationalfonds vor mittlerweile fünf Jahren das Förderinstrument der Nationalen
Forschungsschwerpunkte eingeführt hat, hat sich im nationalen Wettbewerb von
Forschung und Lehre eine grundlegend neue Situation ergeben. Die Universität Bern hat
diesen Wandel mit einem lachenden und einem weinenden Auge miterlebt. Einerseits
bringen uns der NFS Klima und seine beiden Brüder unbestreitbares Prestige im
Wissenschaftsbetrieb. Zudem wirken sie als Element der Qualitätssicherung in der
Forschung. Auf der anderen Seite jedoch haben die NFS Verpflichtungen mit sich
gebracht, die für eine Universität wie die unsere – diplomatisch gesagt – eine
Herausforderung darstellen. Mit drei NFS stösst die Universität Bern institutionell und
finanziell an ihre Grenzen.
Das Leading House, die Heimathochschule jedes NFS, verpflichtet sich nämlich zu
namhafter finanzieller Beteiligung an diesen Forschungsprogrammen. So finanzieren wir
zum Beispiel die ganze operative Führung des NFS Klima, das sogenannte Management
Center hier in Bern. Konkret binden die drei NFS heute den Hauptanteil der frei
verfügbaren Mittel der Universitätsleitung. Das bedeutet also, dass sich unser
Handlungsspielraum durch die NFS verkleinert hat.
Im weitern haben wir uns dazu verpflichtet, am Fundament, das durch die NFS gelegt
wird, weiterzubauen. Wenn beispielsweise der NFS Klima nach weitern vier oder
höchstens acht Jahren definitiv zu Ende geht, wird die Universität Bern diesen
Forschungsschwerpunkt in eigener Regie weiterführen. Es ist eines unserer strategischen
Ziele, die Klimaforschung an unserer Universität auch künftig strukturell zu verbessern.
Sie ist einer der Bereiche, in denen wir unser internationales Profil weiter verstärken
wollen.
Für Aussenstehende mag es eine Selbstverständlichkeit sein, dass sich ein Betrieb auf
seine Kernkompetenzen besinnt und dementsprechend Schwerpunkte setzt. An einer
kantonalen Universität sieht dies in der Regel etwas anders aus. Nicht nur in Bern ist die
Universität ein fein austarierter Mechanismus von Anforderungen, Ansprüchen und
Einflusssphären. Innerhalb und zwischen den Fakultäten wird genauestens darauf
geachtet, dass kein Bereich eine privilegierte Behandlung erfährt, trotz viel zitierter
Autonomie der Universität steuert auch die Politik wacker mit. Da stösst auf wenig
Beifall, wer ein klares Bekenntnis zu den eigenen Stärken nicht nur fordert, sondern auch
umsetzen will. Mit einem Wort: Unsere Hochschulen tun sich schwer mit
Umstrukturierungen. Umstrukturierungen sind aber unvermeidlich, wenn die viel
geforderte Strukturbereinigung in der Schweizer Hochschullandschaft vorangehen soll.
Allen Widerständen zum Trotz ist die Leitung der Universität Bern davon überzeugt, dass
wir unsere Position nur verbessern können, wenn es uns gelingt, als Hochschule ein klare
Ausrichtung zu gewinnen und dieses Profil gegen aussen auch überzeugend zu
vermitteln. So ist es nur folgerichtig, dass wir uns zur Zeit intensiv damit befassen, die
strategischen Ziele unserer Universität zu überarbeiten und diese – auch mittels
verstärkter Marketinganstrengungen - breit zu kommunizieren. Für die internationale
Profilierung bietet sich neben
verschiedenen andern Forschungsschwerpunkten
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insbesondere die Klimaforschung an. Schliesslich ist es kein Zufall, dass der NFS Klima
seinen Sitz in Bern hat.
Die Berner Klimaforschung – das darf ich, oder besser gesagt muss ich, bei aller
Bescheidenheit sagen – verfügt in der internationalen Forschungsgemeinschaft über einen
ausgezeichneten Ruf. Dies hat verschiedene Gründe. Einer davon liegt in der langen
Tradition von herausragenden Forschern, die an unserer Universität im Klimabereich
wirkten. Unter ihnen finden sich Persönlichkeiten wie Heinrich Wild, der später im
Auftrag der Zaren den russischen Wetterdienst aufbaute und erster Direktor der
meteorologischen Weltorganisation wurde. In jüngerer Zeit lenkten Wissenschafter wie
der Physiker Hans Oeschger, der Geograf Bruno Messerli oder der Botaniker Max
Welten die Blicke von Klimaforscherinnen und –forschern aus der ganzen Welt nach
Bern. Dass in Bern auch heute auf höchstem Niveau Klimaforschung betrieben wird,
werden Sie im Lauf dieser Veranstaltung immer wieder selbst feststellen können.
Die Voraussetzungen dafür, dass die erreichte hohe wissenschaftliche Qualität auch
künftig Bestand haben wird, sind gut. Verschiedene Berner Forschungsgruppen verfügen
im Klimabereich über eine klare Ausrichtung. Eigentliche „Berner Spezialitäten“ sind:
-
Forschungen zum besseren Verständnis des Klimasystems
Langzeit-Klimaänderungen aus vielseitigen Archiven
und Klimarekonstruktionen
Als Zeichen für das Gewicht des Forschungsplatzes Bern ist übrigens auch die Tatsache
zu verstehen, dass sich mit dem Weltoffice des Past Global Changes Programm ein
grosses internationales Klimaforschungsvorhaben in Bern angesiedelt hat. Bern, so
könnte man sagen, entwickelt sich zu einem eigentlichen „Klima-hub“.
Genug der Nabelschau. Befassen wir uns noch einmal mit Laokoon, dem trojanischen
Priester. Sind seine Warnungen vor fremden Gaben berechtigt? Oder auf die Situation der
Uni Bern bezogen: Laufen wir Gefahr, uns an einem Prestigegeschenk wie dem NFS
Klima die Finger zu verbrennen?
Lassen Sie mich, bevor ich Ihnen die versprochene Antwort auf die Danaer-Frage liefere,
noch einmal kurz zusammenfassen, was für die beiden Partner NFS Klima und Uni Bern
auf dem Spiel steht.
Was erwartet die Uni Bern vom NFS Klima? Wir erhoffen uns:
-
eine internationale Profilierung in einem klar definierten Forschungsgebiet
eine nationale Spitzenposition bei gleichzeitiger solider regionaler Verankerung
Kooperation mit Verwaltung, Privatwirtschaft und Politik
Fachwissen für Wirtschaft und Gesellschaft
Stärkung der spezialisierten Ausbildung auf hohem Niveau zum Beispiel im
Rahmen eines Klimamaster-Studiengangs
Und nicht zuletzt: Die Möglichkeit, Politik und Gesellschaft beispielhaft zu
zeigen, was die Universität für ihr Umfeld alles leistet
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Und nun zur Kehrseite der Medaille: Was muss die Universität Bern für den NFS Klima
leisten? Wir verpflichten uns:
-
zur bereits geschilderten finanziellen Unterstützung, die für uns eine erhebliche
Belastung darstellt
zur schrittweisen Übernahme des Programms und seiner Überführung in eine
neue Struktur ab 2009
dazu, dem Schweizer „Klima-Cluster“ mittel- und langfristige Perspektiven zu
bieten
Wie Sie unschwer feststellen können, wiegen die beiden Schalen dieser Waage nicht
gleich schwer. Damit fällt – wie nicht anders zu erwarten - auch meine Antwort an
Laokoon und an Sie alle eindeutig aus: Nein, der NFS Klima ist kein Danaer-Geschenk!
Er zeigt im Gegenteil, dass sich für die Universität die Investition in einen
Forschungsschwerpunkt jedenfalls lohnt. Allerdings, und mit dieser Bemerkung möchte
ich mich von Ihnen verabschieden: Das Engagement in die international ausgerichtete
Spitzenforschung kann aufgrund unserer beschränkten finanziellen Ressourcen nicht
beliebig ausgeweitet werden, andere, ebenso wichtige universitäre Aufgaben sind zu
erfüllen. Die strategische Neuausrichtung unserer Universität wird aufzeigen müssen, wie
wir diesen Balanceakt zu bewältigen gedenken.
14
Wie der Forschungsplatz Schweiz die Nase vorne hält
Dieter Imboden
ETH Zürich, Präsident des Nationalen Forschungsrates des SNF ([email protected])
Ein Vergleich mit dem Spitzensport
Internationale Ranglisten bestätigen es immer wieder von neuem: Die Schweiz hält bei
der Forschung in manchen Gebieten ganz vorne mit; sie betreibt eigentliche
Spitzenforschung. Allerdings interessiert dieser Befund ausserhalb der academia kaum,
weder dass wir vorne mitmachen, noch dass wir in die B- oder gar C-Liga abzusteigen
drohen, weil die Mittel für die Forschung seit zehn Jahren stagnieren.
Ganz anders beim Sport: Kein Tag, an dem wir nicht über die Medien mit den Freuden
(Tennis) und Leiden (Ski) des Schweizer Spitzensports konfrontiert würden, keine
Nachrichten am Radio, welche – vor Börsenkursen und Wetterprognosen – nicht mit
Sportnachrichten enden würde. Es wäre geradezu politischer Selbstmord, die Rationalität
dieses Rituals zu hinterfragen und anstelle des ‚Nachtsports’ auf DRS 1 eine
,Nachtforschung’ zu verlangen. Wir haben gar keine andere Wahl als uns für den
Ausgang des Matches zwischen dem FC Old Ladies und dem FC Heuschrecke (und was
der eindrücklichen Namen mehr sind) zu interessieren.
Aber hier geht es nicht um die Vorlieben des Bürgers und seiner Medien, sondern um die
Frage, ob aus dem Vergleich mit dem Sport etwas für die Forschung zu lernen wäre. Ich
beginne mit vier speziellen Eigenschaften des Sportes:
(1) In manchen sportlichen Disziplinen geht es zwar um absolute Leistung (wer rennt
wie schnell über 100m, springt wie hoch, wirft eine Kugel wie weit?), aber in erster
Linie lebt der Sport vom Wettkampf. Der Wettkampf setzt die Existenz von Regeln
und Messgrössen voraus, anhand denen Sieger und Verlierer eines Wettkampfes
eruiert werden. Wo natürliche Messgrössen wie Zeit, Anzahl Tore usw. fehlen,
werden diese durch eine Jury generiert (z.B. Eiskunstlauf), was die Leistung einem
gewissen menschlichen Ermessungsspielraum unterwirft. Wichtig ist aber, dass der
Sport seine Messregeln und Schiedsrichter selbst definiert; der Sport ist ein sich
selbst regulierendes System.
Braucht Spitzenforschung Wettkämpfe, oder manifestiert sich Leistung von selbst? –
In der Forschung sind ‚absolute Leistungen’ selten. Einsichten in grundlegende
Naturphänomene (Newton’sche Gleichungen, das Periodensystem, die DNA und
ihre biologische Rolle) kommen solchen Idealen vielleicht am nächsten, aber die
Tatsache, dass ich nur naturwissenschaftliche Beispiele aufzähle, demonstriert schon
die Beschränktheit des absoluten Standards. Zudem werden absolute Leistungen oft
erst zeitlich verzögert erkannt und mit Preisen gewürdigt. Tatsächlich misst man
auch in der Forschung Qualität meistens nur relativ, d.h. Forscher und
Forschergruppen werden gegeneinander rangiert. Überdies stützt sich die
Qualitätsmessung in vielen Fällen auf die Einschätzung einer Jury. ‚Objektive’
Leistungsparameter wie Publikationslisten, Citation Index u.a. erhalten zwar
durchaus wachsende Bedeutung, aber eine Eliminierung des menschlichen Faktors
lässt sich damit keinesfalls erzielen.
15
(2) Sportliche Wettkämpfe sind hierarchisch organisiert; sie finden auf verschiedenen
geografischen Skalen bzw. in verschiedenen Ligen statt, in der Region, dem Land,
dem Kontinent und dem ganzen Globus. Die verschiedenen Ligen sind
interdependent: Ohne Regionalclubs keine nationalen Erfolge, ohne nationale
Sportler keine Weltmeister. Niemand käme auf die Idee, die lokalen Fussballclubs
abzuschaffen, weil es eine Nationalliga oder eine Champions League gibt.
Erfolgreich sein in der Forschung heisst vordergründig erfolgreich sein im Kampf
um Geld und Position, zum Beispiel um eine Professur. Auch in der Wissenschaft
findet der Wettbewerb auf verschiedenen Ebenen statt, der lokalen, nationalen,
europäischen und globalen, welche erst in der Kombination ein effizientes,
selbstreguliertes System ausmachen. Konkret: Der Kampf um einen Nationalen
Forschungsschwerpunkt (NFS) erübrigt den Wettkampf um das beste Diplom an der
eigenen Universität nicht – genau so wie die geplante Bildung eines European
Research Councils (ERC) nationale Forschungsförderorganisationen (wie den SNF)
nicht obsolet macht. Natürlich gibt es jene Genies, welche es über alle geografischen
Grenzen hinweg sozusagen in einem Sprung vom Berner Patentamt an die
Weltspitze und zum Nobelpreis schaffen, aber unser Forschungssystem kann sich
nicht an diesen Singularitäten ausrichten.
Zwischenfazit: Die Bildung eines europäischen Forschungsraumes, welche mit dem
zu gründenden ERC erstmals auch die Grundlagenforschung erfassen wird, darf
nicht als Grund für einen Abbau der Anstrengungen auf nationaler Ebene
missbraucht werden. Wer argumentiert: „Ihr könnt jetzt euer Geld in Brüssel holen“,
verkennt die Spielregeln – in der Wissenschaft so gut wie beim Sport. Das Gegenteil
ist richtig: Eine gute lokale Unterstützung ist Voraussetzung für den Erfolg in
Europa und in der Welt.
(3) Der enorme Stellenwert des Sportes und die persönliche Aufopferung vieler Sportler
und Sportlerinnen zur Erreichung eines sportlichen Erfolges lassen sich nicht durch
die Aussicht auf materiellen Wohlstand erklären. Dieser winkt ohnehin nur ganz
wenigen Spitzensportlern in gewissen Disziplinen. Sport ist Teil unserer Kultur, so
wie Kunst – oder wie Wissenschaft.
Damit ist der Bezug zur Wissenschaft schon gegeben: Wer die Hochschule nicht nur
als Berufsausbildung versteht, sondern später in der Forschung bleibt, wird dies
kaum aus finanziellen Motiven tun. Weil Menschen fasziniert sind von der
Wissenschaft, nehmen sie es auf sich – genau so wie Kulturschaffende – für meist
kleine Löhne und ohne gesicherte Zukunft eine Karriere in der Forschung zu
versuchen. Allerdings gibt es unübersehbare Anzeichen dafür, dass diese
Bereitschaft unter dem Einfluss des allgemeinen materiellen Wohlstands schwindet
– sowohl im Sport wie auch in der Wissenschaft – und dass uns Menschen aus
weniger reichen Ländern in ihrer kompromisslosen Ausrichtung auf ein einziges Ziel
mit ihren Leistungen überrunden.
(4) Mit der wachsenden Internationalisierung des Sportes verliert die Schweiz immer
mehr die einstigen standortbedingten Heimvorteile, zum Beispiel im Wintersport.
Der Schweizer Sport findet seine Erfolge vermehrt in jenen Disziplinen, welche
(noch) nicht zum Breitensport gehören, weil sie entweder zu teuer sind (Segeln,
Tennis, etc.) oder noch relativ neu (Snowboarden). In den Breitensportarten kämpft
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die Schweiz als kleines Land sowohl gegen den Nachteil des kleineren
Begabtenpools als auch gegen die wachsende Zurückhaltung der potenziellen
Spitzensportler gegenüber der absoluten Ausrichtung des eigenen Lebens auf ein
einziges Ziel.
Es ist offensichtlich, dass diese Analyse dereinst auch für die Schweizer Spitzenforschung zutreffen wird, falls nicht entsprechende Vorkehrungen getroffen werden.
Diesen vorbeugenden Massnahmen möchte ich mich zum Schluss zuwenden und
dabei insbesondere die Rolle des Schweiz. Nationalfonds erörtern.
Der Schweiz. Nationalfonds und die Schweizer Spitzenforschung
(1) Wissenschaftliche Qualität muss sich von unten (bottom-up) entwickeln und
kann nicht von oben (top-down) verordnet werden. Hingegen besteht die Aufgabe
der Wissenschaftspolitik darin, für den bottom-up Prozess optimale Voraussetzungen
zu schaffen. Die reine Projekt- und Personenförderung, wie sie die ‚klassischen’
Abteilungen 1 bis 3 des SNF betreiben, werden auch künftig eine zentrale Aufgabe
der Forschungsförderung sein.
(2) Der SNF hat durch die Schaffung von entsprechenden Instrumenten, welche vom
Postdoktorat bis zur Assistenzprofessur reichen, zu erkennen gegeben, dass ein
kleines Land wie die Schweiz die Förderung seiner (notgedrungen kleinen)
Begabtenreserve besonders ernst nehmen muss. Erstens ist auch Projektförderung in
erster Linie Personenförderung: 77% der Projektmittel werden für die Löhne von
unter 35-jährigen Forschern und Forscherinnen eingesetzt. Um die Begabten auch
über die Postdoktorandenzeit hinaus bei der Stange zu halten, ja sie zu
ausserordentlichen Leistungen anzuspornen (siehe Spitzensport), beabsichtigt der
SNF zweitens durch die Schaffung der SNF-Förderprofessur die Lücke zischen den
fortgeschrittenen Postdocs und der ‚normalen’ Professur zu überbrücken (Box 2).
Auf europäischer Ebene wurde der sog. European Young Investigator (EURYI)
Award geschaffen, eine Initiative, welche die frühere Forschungsratspräsidentin des
SNF, Heidi Diggelmann, wesentlich mitgestaltet hat. Mit diesem Förderinstrument
wird den besten jungen Forschenden, welche noch nicht Professoren-Status haben,
den Aufbau einer eigenen Forschergruppe an der Universität ihrer Wahl ermöglicht.
(3) Weil Forschung immer teurer und die Mittel immer knapper werden, drängt sich –
zumindest was die Spitzenforschung anbetrifft – für ein kleines Land eine
Konzentration der Kräfte auf ausgewählte Gebiete auf. Diese können und sollen
aber nicht von oben ausgewählt werden, sondern im freien Wettbewerb (Wettkampf)
von unten. Die Nationalen Forschungsschwerpunkte (NFS) wurden vom SNF als
entsprechendes Instrument konzipiert. Sie sind bewusst auf Langfristigkeit angelegt,
weil erfolgreiche Spitzenforschung durch kurzfristige, politisch oder finanziell
motivierte Wechsel der Prioritäten Schaden nimmt. In einer ersten Runde sind im
Jahre 2001 14 NFS lanciert worden, kürzlich wurden vom Bundesrat 6 weitere NFS
bewilligt (Box 1).
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(4) Wie in der Wirtschaft und im Sport, drängen heute auch in der Forschung neue
Players auf die globale Bühne. Die Schweizer Hochschul- und Forschungslandschaft
muss sich, um auch künftig im internationalen Wettkampf Erfolg zu haben,
laufend anpassen. Was in den Sechziger- und Siebzigerjahren gut war, taugt nicht
notwendigerweise im 21. Jahrhundert. Die Hochschulen müssen ihre Kräfte künftig
auf gewisse strategisch erfolgreiche Gebiete konzentrieren und überdies eine
aktivere Politik bei der differenzierten Förderung ihrer Studierenden einnehmen.
Hier liesse sich viel von den amerikanischen Spitzenuniversitäten lernen.
Es lässt sich nicht übersehen, dass der SNF, ob er es aktiv wahrnimmt oder
verdrängt, in diesem universitären Prozess eine entscheidende Rolle spielt.
Förderprofessuren und NFS haben sich – so die Erfahrung des SNF und der
Hochschulen – zu wichtigen Elementen einer von unten getriebenen Strukturpolitik
an den Schweizer Hochschulen entwickelt.
(5) Wieso fördern wir Sport, wieso Forschung? – Einerseits sind beide Teil unserer
Kultur. Aber andererseits gibt es – wenn zwar unterschiedliche – Verbindungen zur
Wirtschaft: Sport ist Träger und Promotor wirtschaftlicher Aktivität, Forschung
fördert wirtschaftliche Aktivität. Die Nähe der Forschung zu den wirtschaftlichen
Bedürfnissen und die Notwendigkeit des Wissenstransfers in beide Richtungen
stimulieren sowohl die Wirtschaft als auch die Forschung. Aber die Nähe setzt
gleichzeitig voraus, dass die unterschiedlichen Rationalitäten in Wirtschaft und
Wissenschaft zur Kenntnis genommen und anerkannt werden. Wenn jene Bank,
deren Emblem auf den Kleidern einer Fussballmannschaft prangt, darauf besteht,
auch die Spieler und den Trainer auszuwählen, geht es genau so schief wie wenn die
Wirtschaft die Forschungsziele und die Struktur der Hochschulen bestimmt. Wie es
sein müsste, damit es funktioniert, wäre Stoff für einen weiteren Vortrag.
18
Risiken verstehen – warum Versicherung Forschung braucht
Pamela Heck, David N. Bresch
Swiss Re ([email protected])
Swiss Re ist einer der weltweit führenden Rückversicherer. Das Unternehmen ist mit
mehr als 70 Gruppengesellschaften und Vertretungen in über 30 Ländern präsent. Seit
seiner Gründung 1863 in Zürich ist der Konzern in der Rückversicherung tätig. Verwaltet
wird eines der weltweit grössten Portfolios, welches unter anderem Naturgefahren wie
Erdbeben, Stürme und Überschwemmungen ausgesetzt ist. Das grösste
Naturgefahrenschadenpotential stellen Wirbelstürme im Nordatlantik dar. Ein
versicherter Schaden in der Grössenordnung von 80 mia USD könnte alle 200 Jahre
stattfinden. Dies stellt ein Vielfaches des grössten je gesehenen Naturgefahrenschaden
dar: Wirbelsturm Andrew richtete in 1992 einen versicherten Schaden von 22 mia USD
an (Preis Niveau 2004; siehe Abbildung). Die korrekte Beurteilung und effiziente
Verwaltung dieser Risiken gehört zu den höchsten Prioritäten eines Rückversicherers.
Anfang des 20. Jahrhunderts wurden erste Versuche unternommen assoziierte Risiken zu
quantifizieren. Erst nach den verherrenden Schäden durch Andrew wurden aufwendige
Modelle entwickelt. Seitdem ist die Naturgefahrenmodellierung nicht mehr
wegzudenken. Die neueste Generation von Schadenmodellen basiert auf dem
sogenannten probabilistischen oder eventbasierten Ansatz. Dieser erlaubt eine genaue
Beurteilung der Risiken, sowie modernste Portfolio-Verwaltung (1). Aufgrund der
wachsenden Komplexität der Modelle ist ein aktiver Austausch mit Universitäten oder
technischen Hochschulen ein entscheidender Faktor für eine erfolgreiche Entwicklung.
Neueste Resultate und Daten aus der Forschung, welche im optimalen Fall auf die
Bedürfnisse der Rückversicherung zugeschnitten sind, werden weiterprozessiert. Dies
bedingt einen engen Kontakt und gegenseitiges Verständnis, wie es im NFS Klima
optimalerweise gegeben ist.
Gegenwärtige Schadenmodelle hängen stark von Daten aus der Vergangenheit ab. Weder
die natürliche Klimavariabilität noch der menschenverursachte Klimawandel sind
vollständig einbezogen. Aktuelle Klimasimulationen zeigen jedoch eine Zunahme der
mittleren globalen Temperatur sowie Änderungen in gewissen Extremereignissen.
Jüngste Arbeiten zeigen zudem, dass die natürliche Variabilität auf der saisonalen Skala
in gewissen Fällen deutlich besser vorhergesagt werden kann (2). Solche und ähnliche
Erkenntnisse können die Risiko-Beurteilung und Portfolio-Verwaltung grundlegend
beeinflussen. Swiss Re kann die Werkzeuge dafür bereitstellen. Letztere können in enger
Zusammenarbeit mit Universitäten oder technischen Hochschulen im Rahmen des NFS
Klima zur Quantifizierung dieser Auswirkungen oder zur Vorhersage bestimmter
Variablen eingesetzt werden. Die Präsentation gibt einen Überblick über derzeitige
Ansätze und zeigt spezifische Bereiche von Zusammenarbeiten auf.
19
Referenzen
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(www.swissre.com -> Research & Publications -> Property & Casualty ->
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Research & Publications -> sigma insurance research).
20
///BOXENSTOPP – DIE FORSCHUNGS-HIGHLIGHTS
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
21
Wie extrem war das Klima in den letzten 500 Jahren?
Thomas Stocker und das Team des Work Package 1 des NCCR-Climate
Klima- und Umweltphysik, Physikalisches Institut, Universität Bern ([email protected])
Seit der Rekonstruktion der Jahresmitteltemperaturen über die letzten 500 Jahre (1), die
einer der Eckpfeiler in der Diskussion um die globale Erwärmung ist, wird die Robustheit
dieser Rekonstruktion in Frage gestellt. Der Abschätzung der natürlichen
Klimavariabilität auf jahreszeitlicher Basis kommt deshalb eine zentrale Bedeutung zu.
Work Package 1 des NCCR Climate hat diese Frage sowohl anhand von Daten aus
Klimaarchiven, wie auch Simulationen mit Klimamodellen untersucht. Ein besonderer
Schwerpunkt bildete die Erforschung der vergangenen Klimavariabilität in Westeuropa.
Da besonders im europäischen Raum genügend Klimadaten und dokumentarische
Klimaaufzeichnungen vorhanden sind, konnten in einer weltweit beachteten Studie die
extremen Sommer- und Wintertemperaturen über die letzten 500 Jahre rekonstruiert
werden (2). Der Winter 1708/1709 war der kälteste, der Sommer 2003 mit Abstand der
wärmste der letzten 500 Jahre (Abbildung). Bezogen auf das Mittel von 1901-1995 war
es im Januar 1709 in Mitteleuropa über 7°C kälter; im August 2003 über 6°C wärmer.
Diese beiden Extremeereignisse bezüglich der Monatstemperatur liefern uns wichtige
Informationen über unterschiedliche Mechanismen im Klimasystem.
Abbildung: Kältester Winter (1709) und wärmster Sommer (2003) der letzten 500 Jahre.
Die Farben der Abb. links stellen Abweichungen vom Mittel des 20. Jahrhunderts dar
(1905-1995); Farben und Linien rechts zeigen die Mittelwertevon 10 Extremen sowie die
Standardabweichungen vom Mittelwert der Temperaturanomalie (2).
22
Das Jahr 1709 fällt in die Epoche reduzierter Einstrahlung der Sonne, das sogenannte
Maunder Minimum, wo gleichzeitig einige grosse Vulkanausbrüche aufgetreten sind. Das
hat zu einer messbaren Abkühlung in der Nordhemisphäre geführt. Ein globales,
gekoppeltes Atmosphäre-Ozean Klimamodel konnte diese beobachteten Abkühlungen
simulieren (3). Die Änderungen waren vor allem in der Druckverteilung der
Nordhemisphäre (Nordatlantische Oszillation) deutlich. Die Kombination von
Klimarekonstruktionen und Modellexperimenten über Zeitspannen, die über die direkten
meteorologischen Messungen deutlich hinausgehen, sind für die Modellvalidierung und
zum Verständnis der Mechanismen von Klimaänderungen von zentraler Bedeutung.
Modelleigenschaften wie die Klimasensitivität können, bei bekannten Variationen der
Einstrahlung der Sonne, bzw. der Vulkaneffekte, besser eingeschränkt werden.
Eine weitere Studie hat gezeigt, dass auch Frühling und Herbst charakteristische Extreme
während den letzten 500 Jahren zeigen (4). Jedoch sind die Signale vor allem über einige
Jahrzehnte sichtbar, was allenfalls auf die Möglichkeit erhöhter Vorhersagbarkeit
hindeutet. Falls diese Temperaturanomalien über mehrere Jahrzehnte anhalten, könnte
allenfalls der Ozean eine wichtige Rolle spielen. Zur Untersuchung dieser Hypothese
müssen aber Modellsimulationen herangezogen werden.
Eine wichtige Komponente der natürlichen Klimavariabilität der Nordhemisphäre ist die
Nordatlantische Oszillation. Ein deutlich positiver Trend wird seit etwa 50 Jahren
beobachtet: er ist stärker als die Trends der letzten 200 Jahre (5). Ob dieser jedoch durch
den Anstieg der Treibhausgase, wie dies bereits vermutet wurde, verursacht ist, kann nur
durch Modellsimulationen statistisch getestet werden. Ein solcher Test über 500 Jahre
zeigt aber, dass Trends ein Teil der natürlichen Variabilität sind, und dass dem
beobachteten Trend der letzten 50 Jahre somit keine statistische Signifikanz zukommt
(6).
Work Package 1 konzentriert sich gegenwärtig auf die Rekonstruktion des Niederschlags
der letzten 500 Jahre, sowie eine Erweiterung der Temperaturzeitreihen über die letzten
1000 Jahre. Modellsimulationen umfassen Ensembles von mehreren Hundert Jahren, um
eine Abschätzung des Einflusses von Modellunsicherheiten zu erhalten.
23
Referenzen
1. Mann, M.E., R.S. Bradley, and M.K. Hughes, Northern hemisphere temperatures
during the past millennium: inferences, uncertainties, and limitations, Geophys.
Res. Lett., 26, 759-762, 1999.
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Science, 303, 1499-1503, 2004.
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internal variability in ensemble climate simulations of the Maunder Minimum, J.
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Wanner, Variability and extremes of European spring and autumn land
temperatures over the last half millennium, Geophys. Res. Lett., submitted, 2005.
5. Luterbacher, J., E. Xoplaki, D. Dietrich, R. Rickli, J. Jacobeit, C. Beck, D. Gyalistras,
C. Schmutz, and H. Wanner, Reconstruction of sea level pressure fields over the
Eastern North Atlantic and Europe back to 1500, Clim. Dyn., 18, 545-561, 2002.
6. Raible, C.C., T.F. Stocker, M. Yoshimori, M. Renold, U. Beyerle, C. Casty, and J.
Luterbacher, Northern hemispheric trends of pressure indices and atmospheric
circulation patterns on observations, reconstructions, and coupled GCM
simulations, J. Clim., in press, 2005.
24
Der Hitzesommer 2003: Ein Vorbote der Zukunft
Christoph Schär
Institut für Atmosphäre und Klima, ETH Zürich
Einführung
Der Hitzesommer 2003 hat europaweit zahlreiche Temperaturrekorde überboten. In der
Schweiz wurde der wärmste Juni, der wärmste August, der wärmste Sommer und auch
die höchste je gemessene Temperatur (41.5°C am 11. August in Misox) registriert. Im
schweizerischen Mittelland war der Sommer um 5.1°C wärmer als im langjährigen
Durchschnitt (1864-2000), und selbst der vorangehende Temperaturrekord aus dem Jahre
1947 wurde um 2.4°C überboten (siehe Fig.1a) (1). Wahrscheinlich war der Sommer
2003 nicht nur der wärmste seit Beginn detaillierter meteorologischer Messungen im
Jahre 1864, sondern seit mindestens 500 Jahren (2). Im Vergleich mit früheren
Hitzewellen ist insbesondere die lange Dauer und das unüblich hohe Niveau der
Nachttemperaturen hervorzuheben (3).
Vielerorts – insbesondere in höhergelegenen Lagen – wurde der Hitzesommer als
angenehm empfunden, doch die Auswirkungen des Sommers 2003 haben ein
katastrophales Ausmass. Nebst grossen Schäden durch Ernteausfälle sind europaweit
tausende von Personen an den Folgen der Hitzewelle vorzeitig gestorben (siehe weiter
unten). Die Konsequenzen waren so schwerwiegend dass einige Wissenschaftler von der
„grössten Naturkatastrophe Europas seit Menschengedenken“ sprechen.
In Zusammenhang mit der Klimaänderung sind im Kontext des Sommers 2003 zwei
Fragen von besonderem Interesse:
1. Wie wird sich die Häufigkeit von heissen Sommern als Folge der Klimaänderung
in der Zukunft verändern?
2. Hat die bis anhin erfolgte Klimaänderung bereits einen Einfluss auf den
Hitzesommer 2003 ausgeübt?
Diese zwei Fragen werden untenstehend behandelt. Vorerst werden jedoch die
Auswirkungen und der meteorologische Kontext des Sommers 2003 diskutiert.
Auswirkungen des Hitzesommers 2003
Der Sommers 2003 wurde begleitet von einer starken Dürre. Europaweit kam es gemäss
SwissRe-Schätzungen zu Ernteausfällen mit einem landwirtschaftlichen Schaden von
insgesamt 12.3 Milliarden US$ (4). Der grösste Teil dieser Schäden war nicht versichert.
In Portugal wüteten Waldbrände auf einer Fläche von 6000 km2 und verursachten 1.6
Milliarden US$ Schaden. Die Europäische Strombörse reagierte empfindlich auf die
gestiegene Nachfrage (Klimatisierung) und die reduzierte Stromproduktion (Mangel an
Kühlwasser). Mitte Juli und Anfangs August stiegen die Strompreise an der Europäische
Strombörse EEX in Leipzig auf über 100 € / MWh – ein Preisniveau das seither nicht
mehr erreicht worden ist (5). Insgesamt sind die ökonomischen Konsequenzen des
Hitzesommers 2003 wahrscheinlich grösser als jene der europäischen Jahrhundertflut
25
vom August 2002 (mit umfangreichen Schäden in Deutschland, Tschechien und
Österreich).
Von April bis September lagen die Abflüsse der meisten Schweizer Gewässer deutlich
unter dem langjährigen Mittel. In Bezug auf die Niederschläge (6) und Wasserführung (7)
wurde der Sommer 2003 jedoch vom Trockenjahr 1947 übertroffen. Dank der gut
ausgebauten Infrastruktur (Verbundnetze) kam die Trinkwasserversorgung trotz
Engpässen (zum Beispiel im Kanton Tessin) vergleichsweise problemlos über die Runde.
Im Bereich der Fischerei litten insbesondere die Gewässer im Mittelland und Jura. In
zahlreichen Kantonen war das entsprechende Personal im Dauereinsatz, um in den übrig
gebliebenen Rinnsalen die Fische vor dem Trockenfallen zu retten. Insgesamt wurden
über 120'000 Fische abgefischt (7).
Figur 1: Sommer Temperaturen (Juni-August) im Schweizer Mittelland gemäss
Beobachtungen (oben) und Klimasimulationen für gegenwärtige (mitte) und zukünftige
Klimabedingungen (unten). Jedes Jahr ist durch einen vertikalen Strich dargestellt. Die
Verschiebung der statistischen Verteilung im zukünftigen Klima zeigt die Erwärmung, die
Verbreiterung der statistischen Verteilung die Zunahme der Jahr-zu-Jahr Variabilität.
Die beobachtete Sommertemperatur des Jahres 2003 ist extrem im Vergleich mit
vergangenen Beobachtungen, aber solche Bedingungen werden unter den vorgegebenen
Szenarioannahmen (Verdoppelung des atmosphärischen Kohlendioxidgehalts bis zum
Ende des Jahrhunderts) bis zum Ende des Jahrhunderts häufig auftreten (Schär et al.
2004).
In Bezug auf die Wasserführung bildeten Gewässer mit grossem Gletscheranteil eine
Ausnahme. Diese führten infolge der beschleunigten Gletscher- und Schneeschmelze
zum Teil sogar überdurchschnittlich viel Wasser. In den Alpen erlitten die Gletscher
26
einen beispiellosen Massenverlust (8), und das Auftauen von Permafrost führte zu einer
Serie von unüblichen Felsschlag-Ereignissen (9).
Die schwersten Konsequenzen des Hitzesommers sind jedoch die schätzungsweise
20’000 bis 35’000 zusätzlichen Todesfälle, welche durch die Hitzewelle europaweit
verursacht wurden. Bereits in den ersten Augustwochen des Jahres 2003 tauchten
Medienberichte auf, welche von überlasteten Spitälern und Bestattungsunternehmen in
Frankreich berichteten. Die ersten Schätzungen ((10); (11)), welche von mehr als
zehntausend Hitzetoten berichteten, wurden jedoch weitherum mit Skepsis
aufgenommen. In der Zwischenzeit sind in zahlreichen Ländern detaillierte Studien
durchgeführt worden, welche das gewaltige Ausmass der Hitzekatastrophe bestätigen
((12); (13); (14); (15); (16)). Diese arbeiten mit statistischen Methoden und vergleichen
die Mortalität im Sommer 2003 mit der mittleren Mortalität vorangehender Jahre (excess
mortality). In Frankreich stieg die Todesrate in den ersten zwei Augustwochen im Mittel
um 54% (~14’800 Todesfälle in einer Bevölkerung 59.6 Millionen) (12). Der Anstieg der
Mortalität war in allen 22 Regionen Frankreichs und für alle Alterskategorien über 45
Jahre statistisch signifikant. Für die Schweiz findet eine Studie der Universität Basel
insgesamt ~975 zusätzliche Todesfälle (15). Am ausgeprägtesten waren die
Auswirkungen in Basel, wo im Sommer 2003 (Juni-August) eine Zunahme der Mortalität
um 24.4% festgestellt wurde. Von der Hitze am meisten betroffen waren ältere und
gebrechliche Personen, doch finden mehrere Studien auch eine deutliche Zunahme der
Mortalität bei jüngeren Personen. Nebst der Hitze selber (Dehydrierung) sind
wahrscheinlich auch die überaus hohen Konzentrationen von Ozon und anderen
Luftschadstoffen für die gesundheitlichen Folgen von Bedeutung (17). Letztere konnten
sich als Folge der hohen Sonneneinstrahlung und Niederschlagsmangel bilden.
Meteorologischer Kontext
Die atmosphärische Zirkulation des Sommers 2003 war gekennzeichnet durch quasistationäre Hochdrucksysteme, welche fast den ganzen Sommer über Europa verharrten
((18; (19)). Das Hoch über Europa war eingebettet in ein weltumspannendes Muster von
Hoch- und Tiefdruckgebieten ((20); (21)), welches auch andernorts zu abnormalen
Bedingungen führte.
Die hohen Temperaturen Europas kamen durch eine Kombination von mehreren Faktoren
zustande: Erstens führte die atmosphärische Zirkulation vergleichsweise warme
Luftmassen aus den Subtropen nach Europa. Zweitens wurde die Wolkenbildung im Kern
des Hochdruckgebiets unterdrückt, womit die Sonneneinstrahlung ungehindert zur
Erdoberfläche gelangen konnte. Drittens findet im Kern eines Hochdruckgebiets eine
Absinkbewegung statt, welche zur Erwärmung der Luftmassen beiträgt (vergleichbar mit
dem Föhneffekt). Viertens waren die Luftmassen durch eine kleine relative, aber eine
überdurchschnittlich hohe absolute Luftfeuchtigkeit gekennzeichnet (22). Letztere
reduzierte die nächtliche langwellige Auskühlung. Fünftens führte die grosse Trockenheit
zu einer reduzierten Verdunstung an der Erdoberfläche, womit der Hauptanteil der
einfallenden Strahlungsenergie in Wärme verwandelt werden konnte. Die Verdunstung
an der Erdoberfläche hat einen kühlenden Effekt auf die bodennahen Temperaturen, war
aber im Sommer 2003 stark reduziert.
Der zuletzt erwähnte Faktor (reduzierte Verdunstung) ist für semi-aride Klimazonen wohl
bekannt, für Europa jedoch erst teilweise untersucht. Die grossräumige Trockenheit,
welche 2003 zu diesem Zustand führte, hatte sich bereits ab Februar 2003 mit
27
unternormalen Niederschlägen abgezeichnet. Zwei Studien haben versucht, den Faktor
Trockenheit für den Hitzesommer zu quantifizieren. Resultate mit globalen und
regionalen Modellen zeigen, dass die grosse Trockenheit allein eine europaweite
Temperaturstörung von ~2-3°C erklären kann ((23); (24)), was etwa der Hälfte des
beobachteten Temperaturüberschusses entspricht. Die relative Bedeutung und das
komplexe Zusammenspiel der obgenannten Faktoren sind jedoch noch ungenügend
verstanden. Die Wechselwirkungen mit dem Wasserkreislauf sind dabei eigentliche
Sorgenkinder. Selbst unter gegenwärtigen klimatischen Bedingungen ist zum Beispiel die
Wasserspeicherung im Erdboden (als Boden- und Grundwasser) nur ungenau bekannt.
Neue Methoden um diesen Parameter grossräumig zu quantifizieren sind gegenwärtig in
Entwicklung (25) und werden zur Validation von Klimamodellen eingesetzt (26). Auch
ist es noch immer schwierig, gewittrige Niederschlagsprozesse richtig zu simulieren. Hier
setzt man auf verfeinerte Klimamodelle mit höherer rechnerischer Auflösung.
Hitzesommer und Klimaszenarien
Die in der Einleitung gestellte Frage nach der zukünftigen Häufigkeit von Hitzewellen
(Frage 1) kann mit Klimaszenarien angegangen werden. Dazu werden Klimamodelle mit
einem Treibhausgas-Szenarien angetrieben, welche das industrielle Wachstum
(insbesondere Verbrennung der fossilen Energieträger) und Bevölkerungswachstum
(insbesondere in den Entwicklungsländern) und deren Einfluss auf die TreibhausgasKonzentrationen berücksichtigen. Fig.1 zeigt Resultate aus solchen Modellrechnungen
(1). Die Rechnungen beinhalten eine ganze Modellkette bestehend aus einem globalen
gekoppelten Klimamodell (welches Atmosphäre und Ozeane repräsentiert), einem
globalen atmosphärischen Klimamodell, und einem hochauflösenden regionalen
Klimamodell. Als Szenario wird ein Szenario betrachtet, welches von einer schnellen
Entwicklung der Weltwirtschaft ausgeht (IPCC SRES A2). Die Resultate zeigen:
Erstens wird eine starke sommerliche Erwärmung erwartet, welche im vorliegenden
Modell beinahe 5°C beträgt. Dies bedeutet, dass die Sommertemperaturen gegen Ende
dieses Jahrhunderts im Mittel etwa den Bedingungen von 2003 entsprechen werden ((1);
(27)). Diese Angaben beinhalten jedoch beträchtliche Unsicherheiten, da die globale
Klimasensitivität nur ungenau bekannt ist ((28); (29)). Letztere bezeichnet die globale
mittlere Erwärmung bei einer Verdoppelung der atmosphärischen TreibhausgasKonzentrationen.
Zweitens wird in den Figuren sichtbar, dass die Klimamodelle nicht nur eine mittlere
Erwärmung sondern auch eine Zunahme der interannuellen (Jahr-zu-Jahr) Variabilität
vorhersagen. Eine Zunahme der Variabilität hätte schwerwiegende Konsequenzen auf
Ökonomie und Ökologie. Zum einen impliziert eine Zunahme von Variabilität
automatisch eine Zunahme von extremen Bedingungen. Wenn die statistische Verteilung
der mittleren Sommertemperaturen breiter wird (wie in den Figuren illustriert), dann
werden auch Temperaturwerte weit weg vom Mittelwert häufiger. Dies könnte
Hitzewellen und Trockenphasen zur Folge haben, welche den Sommer 2003 weit
übertreffen könnten. Zum anderen wird der ganze Sommer unberechenbarer werden, was
zum Beispiel die Planung in der Landwirtschaft erschweren könnte.
Veränderungen in der Variabilität des Sommerklimas sind aus physikalischer Sicht
ausserordentlich komplex und dementsprechende Aussagen mit Unsicherheiten behaftet.
Die hier gezeigten Modellrechnungen wurden mit dem regionalen Klimamodell der ETH
Zürich durchgeführt. Die Resultate sind kürzlich durch verschiedene andere Studien und
28
andere Klimamodelle qualitativ bestätigt worden ((30); (31); (32)). Von besonderer
Bedeutung bei dieser Arbeit sind die koordinierten globalen und regionalen Modellexperimente wie sie im Rahmen der EU-Projekte PRUDENCE und ENSEMBLES
durchgeführt werden (33). Kürzlich wurde auch untersucht, ob sich eine Zunahme der
sommerlichen Variabilität bereits in den Beobachtungen nachweisbar ist. Dabei wurde
gefunden, dass die beobachtete Variabilität der europäischen Sommertemperaturen von
1960-2002 eine geringfügige Zunahme aufweist. Die Zunahme ist konsistent mit den
Szenarien, jedoch statistisch nicht signifikant (34).
Figur 2: Zeitreihen der Sommertemperatur im schweizerischen Mittelland basierend auf
Beobachtungen (1864-2003, links), Kontrollsimulation (1961-1990) und Szenariosimulation (2071-2100). Die Kontrollsimulation zeigt die charakteristischen Jahr-zu-Jahr
Schwankungen der Temperatur, vergleichbar mit den Beobachtungen. In der
Szenariosimulation sind die höheren Temperaturen und die erhöhte Variabilität sichtbar.
Nachweis der Klimaänderung für den Hitzesommer 2003
Im Kontext des Hitzesommers 2003 wurde die Frage aufgeworfen, ob die abnormalen
Temperaturen auf die Klimaänderung zurückgeführt werden könnten. Aus prinzipiellen
Gründen kann diese Frage nicht mit ja oder nein beantwortet werden: Die Atmosphäre ist
ein sogenanntes chaotisches dynamisches System, und ein Einzelereignis hat damit keine
einzelne Ursache. Selbst wenn mehrere Extremereignisse betrachtet werden, sind
statistisch gesicherte Aussagen über Trends ausserordentlich schwierig und oft aus
prinzipiellen Gründen unmöglich (35). Hingegen kann mit heutigen Klimamodellen im
Prinzip festgestellt werden, ob sich die Wahrscheinlichkeit eines Einzelereignisses durch
den Einflussfaktor Treibhausgase entscheidend verändert hat. Eine kürzliche Studie
dieser Art findet, dass die Wahrscheinlichkeit abnormal heisser Sommer durch die
vergangenen Treibhausgas-Emissionen bereits verdoppelt wurde (36). Wahrscheinlich
spielt hier auch die Tendenz zu höherem sommerlichem Luftdruck eine Rolle, welche
sowohl in Klimamodellen als auch in Beobachtungen konstatiert wird (37).
Der Nachweis des anthropogenen Einflusses hat möglicherweise wichtige Konsequenzen
für die Klimadebatte. Liegt ein schlüssiger Nachweis für eine anthropogene Ursache vor,
so könnten die Opfer und Geschädigten einer Hitzewelle (zumindest im angloamerikanischen Rechtssystem) vor Gericht ziehen und auf Schadenersatz klagen ((38);
(39)). Letztendlich könnte dies dazu führen, dass zum Beispiel die grossen
Erdölproduzenten für Schäden aus Extremereignissen finanziell haftbar würden. Die oben
erwähnte Studie wäre jedoch vor Gericht noch (noch) kaum stichhaltig, da die Hitzewelle
als grossräumiges europaweites Phänomen definiert wurde, und die kleinräumigen
29
Spitzentemperaturen, welche für die Schäden und Opfer letztendlich verantwortlich
waren, nicht adäquat repräsentiert werden konnten. Man darf jedoch gespannt abwarten,
wie sich diese Attributions-Studien weiter entwickeln, denn damit wird ein alternativer
Mechanismus andiskutiert, um die Kosten von Klimaschäden zu finanzieren.
Ausblick
Der Hitzesommer 2003 hat zweifelsohne eine wichtige Signalwirkung in der
Wissenschaft gehabt. Trotz Klimaänderung kam ein Hitzesommer von solch gewaltiger
Postur überraschend. Auch die gravierenden Auswirkungen – insbesondere die grosse
Zahl von Hitzetoten – hat erstaunt.
Der Sommer 2003 darf aber auch als Chance gelten: Erstens haben wir – zum ersten Mal
überhaupt – einen Sommer erlebt, welcher den durchschnittlichen Bedingungen gegen
Ende unseres Jahrhunderts entsprechen könnte. Die – zumindest vorläufige –
Einmaligkeit verleiht dem Ereignis einen grossen Wert in der Forschung. Man sollte es
nicht verpassen, die hydrologischen, ökologischen, ökonomischen und medizinischen
Auswirkungen dieses „Unikats“ sorgfältig zu analysieren, und die entsprechenden Lehren
daraus zu ziehen. Bereits hat der Hitzesommer europaweit zum Aufbau von
Hitzewarnsystemen geführt, und in einigen Ländern werden auch Aspekte der
Gesundheits- und Altersvorsorge einer gründlichen Prüfung unterzogen. Diese
Aktivitäten kann man als Schritt in Richtung Adaptation (Anpassung an die
Klimaänderung) interpretieren.
Zweitens wird immer klarer, wie eng der Wasserkreislauf und das Klimasystem
miteinander gekoppelt sind, und wie bescheiden unsere Erkenntnisse in diesem Bereich
noch immer sind. Dem verbesserten Verständnis des Sommerklimas kommt insbesondere
deshalb eine zentrale Bedeutung zu, weil die Klimaänderung die sommerlichen
Bedingungen fundamental verändern könnte, in einem Ausmass wie das für die anderen
Jahreszeiten nicht der Fall ist.
Literatur
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25. Seneviratne, S. I., P. Viterbo, D. Lüthi and C. Schär, 2003: Inferring changes in
terrestrial water storage using ERA-40 reanalysis data: The Mississippi River
basin. J. Climate, 17, 2039-2057
26. Hirschi, M., S. I. Seneviratne and C. Schär, 2005: Seasonal variations in terrestrial
water storage for major mid-latitude river basins. J. Hydrometeor., submitted,
31
27. Beniston, M., 2004: The 2003 heat wave in Europe: A shape of things to come? An
analysis based on Swiss climatological data and model simulations. Geophys.
Res. Letters, 31, L02202
28. Stainforth, D. A. and et al, 2005: Uncertainty in predictions of the climate response to
rising levels of greenhouse gases. Nature, 433 (7024), 403-406
29. Wild, M., H. Gilgen, A. Roesch, A. Ohmura, C. N. Long, E. G. Dutton, B. Forgan, A.
Kallis, V. Russak and A. Tsvetkov, 2005: From Dimming to Brightening: Decadal
Changes in Solar Radiation at Earth’s Surface 2005. Science, 308, 847-850
30. Meehl, G. A. and C. Tebaldi, 2004: More Intense, More Frequent, and Longer
Lasting Heat Waves in the 21st Century. Science, 305, 994-997
31 Giorgi, F., X. Bi and J. S. Pal, 2004: Mean, interannual variability and trends in a
regional climate change experiment over Europe. I. Present-day climate (1961–
1990). Climate Dyn., 22, 733–756
32. Vidale, P. L., D. Lüthi, R. Wegmann and C. Schär, 2005: Variability of European
climate in a heterogeneous multi-model ensemble. Climatic Change, submitted
33. Christensen, J. H., T. R. Carter and F. Giorgi, 2002: PRUDENCE Employs New
Methods to Assess European Climate Change. EOS, 83, 147
34. Scherrer, S.C., C. Appenzeller, M.A. Liniger and C. Schär, 2005: Central European
temperature distribution changes in recent observations and climate change
scenarios. Geophys. Res. Letters, submitted,
35 Frei, C., and C. Schär, 2001. Detection probability of trends in rare events: Theory
and application to heavy precipitation in the Alpine region. J. Climate, 14, 15681584
36. Stott, P. A., D. A. Stone and M. R. Allen, 2004: Human contribution to the European
heatwave of 2003. Nature, 432, 610-614
37. Pal, J. S., F. Giorgi and X. Bi, 2004: Consistency of recent European summer
precipitation trends and extremes with future regional climate projections.
Geophys. Res. Letters, 31, L13202
38. Allen, M. R., 2003: Liability for climate change. Nature, 42, 891-892
39. Allen, M. R. and R. Lord, 2004: The blame game: Who will pay for the damaging
consequences of climate change?. Nature, 432, 551-552
32
Der Bauern geht das Wasser aus
Jürg Fuhrer
Agroscope FAL Reckenholz, Lufthygiene/Klima ([email protected])
(1) Die für die nächsten Jahrezehnte erwartete Veränderung des Klimas wird die
Bedingungen für die einheimischen Ökosysteme stark verändern, mit Folgen für die
Leistungen, die diese zugunsten der Gesellschaft erbringen. Unter anderem hat es
Auswirkungen auf die land- und forstwirtschaftliche Nutzung, aber auch auf
wichtige ökologische Funktionen. Im NFS Klima (WP3 – Biologische
Auswirkungen) wurden Auswirkungen ausgewählte Ökosysteme untersucht. Als
Beispiel werfen wir hier einen Blick auf die Landwirtschaft. Unsere diesbezüglichen
Arbeiten gingen der Frage nach, wieweit unter künftigen Klimabedingen das
Wasserangebot für die einheimischen Bauern zum Problem für die Produktion
landwirtschaftlicher Güter werden könnte.
(2) Globale Veränderungen haben lokale Auswirkungen. Deshalb ist es notwendig, dass
die Veränderungen in Bezug auf Klima und Boden in einer für die
landwirtschaftliche Praxis nutzbaren Auflösung beschrieben werden, d.h. auf der
Stufe von Landschaften, Betrieben oder einzelner Felder eines Betriebs. Demzufolge
wurden die Ergebnisse der globalen Klimamodellierung in Form von Szenarien für
Temperatur und Niederschlag auf einzelne Gebiete und nachfolgend in einem sehr
kleinräumigen Raster abgebildet. Dieses statistische Verfahren wurde auf die
Ergebnisse von insgesamt 16 globalen Klimasimulationen angewendet, um der
Unsicherheit in Bezug auf die Klimaentwicklung Rechnung zu tragen.
(3) Eine für landwirtschaftliche Kulturen entscheidende Grösse des Wasserhaushalts ist
die Wasserverfügbarkeit im Boden, die vom Wassergehalt und den physikalischen
Eigenschaften des Bodens abhängig ist. Die wichtigsten Komponenten der
Wasserbilanz eines Feldes sind Niederschlag und Verdunstung. Weitere Beiträge
liefert der Austausch mit dem Grundwasser, sowie in Abhängigkeit von der
Hangneigung auch der Oberflächenabfluss.
(4) Simulationen mit einem hydrologischen Modell (WASIM) ergaben - beispielsweise
für das Einzugsgebiet der Thur - das Ausmass der Veränderung dieser
Komponenten: Im Mittel der Jahre 2081-2100 nimmt die jährliche Verdunstung um
16% zu, der Abfluss um 6% ab, und die Bodenfeuchte sinkt im Jahresdurchschnitt
um 7%. Die Grundwasserneubildung liegt um 5% tiefer, als in der Referenzperiode
(1981-2000).
(5) Selbstverständlich ändern diese Abweichungen vom heutigen Zustand im Verlauf
des Jahres. Die Bodenfeuchte sinkt am stärksten während der Vegetationszeit,
während sie im Winterhalbjahr gleich hoch (Thur) oder sogar höher (Ticino) liegt.
Ein Vergleich mit dem Trockenjahr 2003 zeigt, dass der mittlere Verlauf aufgrund
der Klimaszenarien sogar konservativ ist, und dass in Extremjahren, wie sie künftig
häufiger auftreten werden, die Bodenfeuchte im Sommer auf die Hälfte absinken
kann! Dieser unterschied beruht darauf, dass in den hier verwendeten Szenarien die
Niederschläge nur schwach ändern, während in einem Trockensommer wie 2003
33
nicht nur die Temperatur hoch ist, sonder auch der Niederschlag weitgehend
ausbleibt und so die Austrocknung des Bodens noch stärker ausfällt.
(6) Die hoch aufgelösten Berechnungen liefern ein räumliches Muster der
Bodenaustrocknung im Sommer, welches sich aus dem Zusammenspiel von
einerseits
der
Klimaänderung
und
andererseits
von
Landnutzung,
Bodeneigenschaften und anderen Standortsfaktoren ergibt.
(7) Werden diese Abhängigkeiten auf die ganze Schweiz übertragen, so lässt sich die
Verteilung der Trockenheitsgefährdung der Böden darstellen. Als Mass wird hier
die Anzahl Tage mit einem Bodenwassergehalt von weniger als 30% der nutzbaren
Feldkapazität verwendet.
(8) Aus dem Muster der Sensitivität erkennt man unschwer den Einfluss der
Bodeneigenschaften mit den leichteren Böden im Jura und den mehrheitlich
schwereren Böden in der Zentral- und Ostschweiz.
(9) Die Bedingungen im Trockensommer 2003 haben gezeigt, dass tatsächlich die
Trockenheit des Bodens, hier aufgrund von Temperatur, Strahlung und Niederschlag
vereinfacht berechnet und dargestellt für die Monate Mai bis September, räumlich
sehr unausgeglichen ist.
(10) Entsprechend sind auch die Auswirkungen auf die Erträge landwirtschaftlicher
Kulturen räumlich sehr unterschiedlich ausgefallen. Aufgrund der kantonalen
Ertragsstatistiken des Bauernverbandes lagen die Erträge von Getreide (Weizen,
Gerste) durchschnittlich 5-10% unter dem Mittel der Jahre 1991-99, in Einzelfällen
aber auch deutlich höher. Bei den Wiesenerträgen lagen die frühen Schnitte, z.B. der
Heuschnitt der Kunstwiesen, auf einem überdurchschnittlichen Niveau, spätere
Schnitte aber deutlich zu tief. Die entsprechenden Defizite bei der Tierfütterung
wurden durch Importe ausgeglichen, die durch Bundesmassnahmen zollmässig
erleichtert wurden. Insgesamt wurde der Verlust der Bauern auf 500 Mio SFr
geschätzt, für Süd-, Zentral- und Osteuropa auf 12.3 Milliarden Dollar. Einzeljahre
mit solchen Einbussen sind wirtschaftlich tragbar, bei erhöhter Häufigkeit aber eine
Belastung für den Landwirtschaftssektor.
(11) Gravierend wirkt sich die Trockenheit aber auch auf die Qualität der Böden. Dies
wird durch die Bildung von Spalten im Boden und Lücken im Pflanzenbestand, oder
das verstärkte Auftreten von Unkräutern in Wiesen sichtbar.
(12) Als Fazit ergibt sich, dass sich die Veränderungen des Bodenwasserangebots bis
zum Ende des Jahrhunderts zu einer Schlüsselgrösse für Landwirtschaft in der
Schweiz und in grossen Teilen Europas entwickeln und das Risiko für
Trockenschäden an Ackerkulturen und Wiesen steigen wird, dass aber das Ausmass
der Trockenheit und ihrer Wirkung von regionalen Unterschieden auch innerhalb der
Schweiz geprägt sein.
34
Strategien für eine kosteneffiziente Klimaschutzpolitik
A. Wokaun, S. Kypreos, L. Barreto, D. Krzyzanowski, P. Rafaj, Th. Schulz
Paul Scherrer Institut, Villigen ([email protected])
Klimaschutzziele
Das Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) und die Europäische Union
empfehlen, zum Schutz vor gravierenden Folgen der Klimaänderung, wie sie in anderen
Beiträgen zu dieser Tagung diskutiert werden, den globalen Temperaturanstieg im
21. Jahrhundert auf +2° beschränken; weniger als 0.2° Temperaturänderung pro
Jahrzehnt gilt als akzeptabel für die Anpassungsfähigkeit der Ökosysteme. Je nach
Annahmen über die Klimasensitivität ist zur Erreichung dieses Zieles die atmosphärische
CO2-Konzentration bei maximal 550 ppm (IPCC) bzw. bei 450 ppm (EU) zu
stabilisieren. Anthropogene Emissionen sind bis 2100 auf 5 Gt C /Jahr (IPCC) bzw. 3 Gt
C /Jahr (EU) zurückzuführen. Dies entspricht einer Reduktion der CO2-Emissionen pro
Person (EU derzeit: 7 t CO2 / Jahr) bis 2050 um 50% (IPCC) bzw. um 80% (EU). Das
Projektteam stellte sich die Frage, wie diese ehrgeizigen Ziele möglichst kosteneffizient
erreicht werden könnten.
Als Optionen für die CO2-Reduktion stehen uns zur Verfügung:
•
•
•
•
eine Beschränkung der Nachfrage nach Energiedienstleistungen, was langfristige
Änderungen im Verhalten von Individuen und im Wertesystem der Gesellschaft
bedingen würde;
das Erbringen von Energiedienstleistungen mit höherer Effizienz;
die Substitution der Primärenergie-Rohstoffe durch solche mit geringerer
Kohlenstoffintensität, insbesondere der Einsatz von Erdgas und von erneuerbaren
Energien;
das Rückhalten des CO2 vor der Emission in die Atmosphäre und seine
Sequestrierung (geologisch, in Ozeanen, in Senken).
Bedeutung des technischen Lernens
Neue Technologien für Effizienzsteigerung (z.B. Brennstoffzellen) und für Substitution
(z.B. Nutzung erneuerbarer Energien) sind oft mit höheren Kosten verbunden. Eine
Kostensenkung lässt sich durch technische Verbesserung (Forschung, Pilot- und
Demonstrationsprojekte) und durch Implementierung in steigenden Stückzahlen
(economy of scale) erreichen. Diese sog. "Erfahrungskurven" illustrieren, dass es sich
lohnt, frühzeitig in die Ausreifungskosten von Effizienztechnologien zu investieren. Die
Abbildung 1 zeigt, dass dank technischem Lernen auch bei einem ambitiösen 450 ppm –
Stabilisierungsziel die CO2-Reduktionskosten bis 2100 auf < 160 $ / t CO2 beschränkt
bleiben.
35
Grenzkosten der Reduktion (US$/t CO2)
400
450 ppmv S
450 ppmv N
300
200
N: Ohne Lernen
S: Mit endogenisiertem Lernen
100
0
2000 2005 2010 2015 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100
Abbildung 1: Grenzkosten der CO2-Reduktion für das Szenario einer Stabilisierung auf
450 ppm mit und ohne technisches Lernen.
Flexibilität in den Mechanismen
% Reduktion der CO2-Emissionen (rel. zum Basisfall)
Zur Stimulation der erwünschten Entwicklung steht eine Reihe von Massnahmen zur
Verfügung. Länderspezifische und globale CO2-Reduktionsziele werden definiert und in
internationaler Zusammenarbeit realisiert (Zertifikathandel). Vorgaben für einen
auszuweisenden Anteil erneuerbarer Energien (z.B. im Strommix) und die preisliche
Berücksichtigung der lokal entstehenden externen Kosten (vor allem Luftschadstoffe)
sind Instrumente der nationalen Legislation. Unsere Analyse zeigt (Abb. 2), dass ein
kosteneffizientes Portfolio die genannten klimapolitischen Massnahmen kombiniert und
versucht, zwischen ihnen Synergien zu schaffen. Bei der Implementierung ist zeitliche
Flexibilität zu gewähren und als wichtige Säule der praktischen Umsetzung das
technische Lernen zu stimulieren.
2000
2010
2020
2030
2040
2050
0
-10
CO2-Ziel + Trading
Portfolio mit erneuerbaren Energien
-20
Lokale Schadstoffkosten
CO2-Ziel + Schadstoffkosten
-30
Portfolio 'Erneuerbare' + Schadstoffkosten
-40
%
-50
Abbildung 2: Eine Kombination von CO2-Ziel und preislicher Internalisierung der
Schadstoffemissionskosten
resultiert
in
der
stärksten
Reduktion
der
Treibhausgasemissionen.
36
Wahl der Primärenergie und der Energieträger
Ein erster wirkungsvoller Schritt ist die Verringerung der CO2-Intensität durch Wechsel
von Kohle (wo sie zur Elektrizitätserzeugung eingesetzt wird) zu Öl, und von Erdöl zu
Erdgas. Unter den erneuerbaren Energien besitzen für die Schweiz der Einsatz von
Wärmepumpen (Umgebungswärme), die Biomasse, die Geothermie und ein noch
möglicher Ausbau der Wasserkraft hohes Potential. Der Einsatz von Wind- und
Solarenergie ist aufgrund der meteorologischen Gegebenheiten für die Schweiz weniger
wirtschaftlich. Mit der Kernenergie verfügen wir über eine praktisch CO2-freie Form der
Elektrizitätsbereitstellung; Anforderungen für den zukünftigen Einsatz sind inhärent
sichere Anlagen und eine gelöste Abfallproblematik. Auch die Wahl des
Endenergieträgers, welcher dem Kunden zur Verfügung gestellt wird, ist wichtig für das
Erreichen von höherer Effizienz und damit für eine Reduktion des Primärenergiebedarfs:
hier kommen den Energieträgern Erdgas und Elektrizität (beide leitungsgebunden) und
dem Wasserstoff für den motorisierten Transport komplementäre Rollen zu.
Eine attraktive Option für die Schweiz ist die einheimische Biomassenutzung. Der Weg
über die Vergasung mit Verteilung des produzierten Methans über das Gasnetz bringt
ökologische Vorteile (Partikelreduktion) und erhöht die Flexibilität in der Nutzung. Die
Szenarienrechnungen zeigen weiter, dass eine Diversifizierung der Primärenergiebasis
zur Steigerung der Versorgungssicherheit, kombiniert mit einem moderaten Klimaschutzpolitik, die Einführung von Wasserstoff zur Effizienzsteigerung in Transportwesen
steigert. Als Beispiel illustrieren wir die Beiträge der verschiedenen Wirtschaftssektoren
im Szenario einer Halbierung der CO2-Emissionen in der Schweiz bis 2050 als Schritt auf
dem Weg in Richtung auf eine "2000 Watt-Gesellschaft".
Faktoren für den Markterfolg neuer Technologien
•
•
•
•
Energiepreise (z.B. Erdöl) und internationale Vereinbarungen definieren die
Rahmenbedingungen. Die damit verbundenen grossen Unsicherheiten müssen
durch Szenarienrechnungen abgedeckt werden.
Ein Durchbruch gelingt nur jenen Technologien, die langfristig unter den
zukünftigen Rahmenbedingungen wettbewerbsfähig sind.
Voraussetzungen dafür sind vertretbare Kosten beim Markteintritt, Potential für
rasches technisches Lernen und (öffentliche oder privatwirtschaftliche)
Investitionen in die Ausreifungskosten. Dies wird am Beispiel des modellierten
Anteils von Brennstoffzellenfahrzeugen an der Fahrleistung als Funktion der
Lernrate und der Anfangskosten bei der Markteinführung illustriert.
Eine vorausschauende Energiepolitik fördert ein sorgfältig gewähltes Portfolio
von vielversprechenden Technologien, welche nach Region und
Anwendungssektor (Haushalte, Personen- und Güterverkehr, industrielle
Produktion) diversifiziert sind.
37
Strategien für eine kosteneffiziente Klimaschutzpolitik
Keine einzelne Lösung reicht zum Erreichen der Klimaschutzziele aus; vielmehr ist ein
breitgefächertes Portfolio von Technologien erforderlich (CO2-freie Primärenergie,
Effizienzsteigerung entlang der ganzen Energiekette, ggf. CO2-Sequestrierung).
Frühzeitige Investitionen in Forschung, Entwicklung, Demonstration und Implementierung stimulieren das technische Lernen. Die Klimapolitik kombiniert mit Vorteil
verschiedene Massnahmen (CO2-Ziele, Anteile erneuerbarer Energien, Internalisierung
externer Kosten), schafft Synergien und gewährt Flexibilität bei der Durchführung.
Schliesslich schafft Klimaschutzpolitik bedeutenden Sekundärnutzen in der Schweiz:
•
•
•
•
•
höhere Versorgungssicherheit und Arbeitsplätze durch einheimische erneuerbare
Energie
tiefere Energiesystemkosten dank Effizienzsteigerung
niedrigere Gesundheitskosten durch weniger Luftschadstoffe
Innovationsförderung und gesteigerte Wettbewerbsfähigkeit
gestärkte Position in internationalen Verhandlungen dank Pionierrolle im
Klimaschutz.
38
/// BOXENSTOPP – DIE RESULTATE / WORK PACKAGE 1
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Klimavariablilität in der Vergangenheit, Trends
und Extremereignisse
Leitung: Prof. Thomas Stocker
39
Extremereignisse: Herausforderungen für die Gesellschaft damals und
heute
Christian Pfister
Historisches Institut, Universität Bern ([email protected])
Naturkatastrophen wie zum Beispiel Stürme, Überschwemmungen oder Hitzewellen sind
emotionsträchtige
Kommunikationsereignisse
mit
einem
maximalen
Aufmerksamkeitspotenzial. Sie setzen sich zuoberst auf die Agenda, wecken
Betroffenheit, Hilfsbereitschaft und erzeugen einen gewaltigen Handlungsdruck, dem
sich Experten und Behörden zu stellen haben. Diese pfleg(t)en die grosse öffentliche
Aufmerksamkeit für politische Botschaften zu nutzen, die mit der Deutung des
Ereignisses verbunden werden. Um die jeweilige Tagesaktualität in einen grösseren
Zusammenhang einzuordnen, ist ein weiter zurückreichender historischer Rückblick
gefragt.
In Ermangelung von integrationsfördernden militärischen Erfolgen im Kampf um die
nationale Unabhängigkeit sind solche Extremerieignisse in der Schweiz des 19.
Jahrhunderts, wie am Beispiel der sechs schwersten Katastrophen demonstriert wird, als
nationale Integrationsereignisse genutzt worden. Die Maxime der interregionalen
Solidarität wurde aus diesem Anlass jeweils als schweizerisches Markenzeichen
propagiert, um die Bevölkerung für die Sammlung von Spenden zu mobilisieren.
Neben Deutungsmustern sind Bewältigungsstrategien zur Verhinderung künftiger
Katastrophen gefragt. Manchmal stösst eine Katastrophe eine Diskussion von möglichen
Problemlösungen an, manchmal verhilft sie einer seit längerer Zeit blockierten
Problemlösung zum Durchbruch. Neuartige Bewältigungsstrategien haben sich unter dem
Eindruck mehrerer kurzfristig aufeinanderfolgender Katastrophen durchgesetzt. Dies
wird am Beispiel Sachsens (1784-1845) und der Überschwemmungen im Alpenraum des
19.Jahrhunderts gezeigt. Je seltener andererseits Katastrophen eintreten, umso grösser ist
die Wahrscheinlichkeit des Vergessens. Abschliessend wird die Frage aufgeworfen, wie
die jüngste Globalisierungsschub bei der Katastrophenbewältigung anlässlich der
Tsunami-Katastrophe in historischer Perspektive zu beurteilenist.
40
Die schwersten Naturkatastrophen in der Schweiz 1801-2000
1900
Materielle Schäden
1700
Mio CHF (2000)
1500
1300
1100
900
700
500
300
300
?
?
5
?
9
8
3
14
1987
1993
1999
Mittelland
-100
Kt. Wallis/Tessin
?
13
-300
-500
Zentralalpen
Mittelland
1910
1951 1965
1978
300
Legende:
Fels/Gletschersturz
Überschwemmungen
Feuer
Lawinen
Stürme
2000
Zentralalpen
Stadt Glarus
1881
Zentralalpen
1876
Südalpen
1868
Mattmark (Kt. Wallis)
1861
Alpen
185
Mittelland
1839
Elm (Kt. Glarus)
1834
Mittelland
1806
Goldau
-900
Zentralalpen
Zahl der Opfer
-700
Zentralalpen
# Zahl der Opfer
100
300
Schadensschwelle
© C. Pfister 2004
Abbildung 1: Bei der Ermittlung der schwersten Naturkatastrophen in der Schweiz
innerhalb des Untersuchungszeitraumes waren zwei methodische Probleme zu lösen, die
sich bei einer vergleichenden Betrachtung von Katastrophen stellen. Erstens wird das
Ausmass einer Katastrophe anhand von zwei Masszahlen – der Zahl der Opfer und der
Höhe der Sachschäden – bewertet, die sich nicht gegeneinander aufrechnen lassen. In
der Grafik sind beide berücksichtigt. Zweitens steht zur Abschätzung der Sachschäden
über längere Zeit in der Regel kein gemeinsamer Nenner zur Verfügung. Mit den
Tageslöhnen von gelernten Maurern wurde ein langfristig verfügbarer Indikator zur
Hochrechnung der Schäden herangezogen. Als „schwer“ wurden jene Ereignisse
eingestuft, die mehr als fünfzig Opfer kosteten und mehr als 300 Millionen Franken (auf
das Jahr 2000 hochgerechnet) Schaden anrichteten.
41
Klimarekonstruktionen Europas der letzten 500 Jahre sowie
Extremereignisse
Jürg Luterbacher, Carlo Casty, Elena Xoplaki, Andreas Pauling und Heinz Wanner
NCCR Climate und Geografisches Institut der Universität Bern, Hallerstrasse 12, 3012 Bern
([email protected])
Auf globaler und nordhemisphärischer Ebene wurde das Klima der vergangenen tausend
bis 2000 Jahre bereits mehrfach mit Hilfe so genannter natürlicher Klimaarchive wie
Eisbohrkernen, Baumringen, Korallen, Sedimenten, etc. rekonstruiert. Diese Analysen
zeigen, unter Berücksichtigung der Unsicherheiten, dass die letzten Dekaden des 20.
Jahrhunderts sowie der Beginn des 21. Jahrhunderts aussergewöhnlich warm gewesen
sind. Die natürlichen Einflussfaktoren (Sonne, Vulkanismus) sind in dieser Zeit mehr
oder weniger stabil geblieben und können die Erwärmung nicht erklären. Seit einigen
Jahrzehnten ist der vom Menschen verursachte zusätzliche Treibhauseffekt
wahrscheinlich bereits der prägende Einflussfaktor für die globalen Klimaschwankungen.
Diese Resultate aus nordhemisphärischen oder globalen Analysen können dagegen für
kontinentale und regionale Aussagen nicht herangezogen werden, da sich Klimasignale
der verschiedenen Regionen in einem hemisphärischen Durchschnitt ausmitteln können.
Die grossräumigen Rekonstruktionen sagen meist auch nichts über saisonale
Temperaturschwankungen aus. Desweiteren liegen bis anhin noch keine jahreszeitlichen
Niederschlagsrekonstruktionen mit Angaben über die Unsicherheiten auf kontinentaler
Skala vor. Darüberhinaus ist eine regionale Perspektive, wie beispielse für Europa oder
den Alpenraum in hoher zeitlicher Auflösung deshalb von Interesse, weil sich extreme
klimatische Ereignisse, wie zum Beispiel der Hitzesommer 2003 ((1); (2); (3)), auf
regionaler Ebene viel stärker manifestieren als auf globaler Ebene. Es sind denn auch
diese Extreme, welche gesellschafts-und umweltrelevant und häufig mit hohen Kosten
verbunden sind.
Diesen Themen widmeten sich die Arbeiten des NCCR-Climate Projektes PALVAREX.
Neben Druck- und Niederschlagsrekonstruktionen wurde auch ein Hauptaugenmerk auf
die Temperaturen gelegt, die für Europa sowie den Alpenraum erstmals für eine Region
der Erde in monatlicher (zurück bis 1659) und saisonaler (1500-1658) Auflösung
vorliegen ((2); (3); (4); (5)). Dabei stützten wir uns auf eine Fülle von Datenmaterial,
dazu zählen instrumentell gemessene Temperaturen und Niederschläge aus ganz Europa
und natürliche Klimainformationen aus Grönland (Eisbohrkerne) sowie Skandinavien
und Sibirien (Baumringe). Daneben verwendeten wir für frühere Zeiten Temperatur- und
Niederschlagsangaben, die aus historischen Klimaaufzeichnungen aus verschiedenen
Regionen Europas abgeleitet wurden. Diese riesige Fülle an Daten aus unterschiedlichen
Quellen wurden zuerst qualitativ geprüft und auf ihre Möglichkeit für
Klimarekonstruktionen getestet. Mit Hilfe eines statistischen Modells wurden die
Zusammenhänge dann zwischen den zur Verfügung stehenden Klimainformationen und
den Temperatur- und Niederschlagsdaten des 20. Jahrhunderts ermittelt und diese auf die
alten Klimadaten angewendet. Unter Berücksichtigung von Unsicherheiten konnten so
zum ersten Mal die Temperaturen und Niederschläge lückenlos über alle Jahreszeiten (bis
1659 sogar für jeden Monat) hinweg bis ins Jahr 1500 rekonstruiert werden ((2); (3); (5);
42
(4)). Die räumlich hohe Auflösung erlaubt dann auch die Selektion von
‚Schlüsselregionen’, wie beispielsweise die Alpen ((3); (6); (7)) oder den mediterranen
Raum (8), die Schätzung von Variabilität und Trends sowie die Analyse von Extremen
auf verschiedenen raumzeitlichen Skalen.
In unserer kurzen Boxenstopp-Präsentation werden wir uns auf die europäischen
Sommertemperaturen und Niederschläge des letzten halben Jahrtausends beschränken
und deren Variabilität, Trends, Unsicherheiten und einige Extreme zeigen.
Die rote Kurve in Abbildung 1 zeigt, dass die gesamteuropäischen Sommertemperaturen
in den ersten rund 250 Jahren unter jenen der Periode 1971-2000 gelegen haben. Vor
allem in dieser Zeit sind liegen die Unsicherheiten für einzelne Sommer bei rund ± 0.8°C.
Nach einer kurzen Erholung um 1800 erfolgt wieder eine Abkühlung mit dem kältesten
Sommer um 1902.
Abbildung 1: Mittlere Sommertemperaturen Europas 1500-2004 dargestellt als
Abweichungen von der Referenzperiode 1971-2000 (in °C). Die Daten von 1901-2004
basieren auf instrumentellen Messungen (Climatic Research Unit sowie NASA/GISS), bei
den Daten 1500-1900 handelt es sich um statistische Rekonstruktionen (siehe
Luterbacher et al. 2004 sowie Casty et al. 2005). Die rote Kurve stellt ein 30-Jähriger
Gaussfilter dar, die blaue Kurve markiert die 30-jährig gefilterten Unsicherheiten der
Rekonstruktionen. Der kälteste und wärmste europäische Sommer sind blau und rot
gekennzeichnet. Der bekannte heisse Sommer 1540 ist als ein Beispiels ebenfalls
markiert.
Die Erwärmung im 20. Jahrhundert erfolgte in 2 Phasen. Einmalig ist der starke SommerErwärmungstrend der letzten rund 3 Dekaden, der im Kontext des letzten halben
Jahrtausends seinesgleichen sucht. Die europäischen Sommer von 1994-2003 waren die
heissesten der vergangenen 500 Jahre, ähnliche Resultate wurden für Frühling und Herbst
gefunden (4). Vor allem der Sommer 2003 schlug alle Rekorde. Die Hitzewelle vom
Sommer 2003 hat dann auch Zehntausende von Menschenopfern gefordert und riesige
wirtschaftliche und gesundheitliche Kosten verursacht. Die Abbildung 2 zeigt die
43
Temperaturabweichungen des Sommers 2003 Auf regionaler Ebene weist (3) für den
Alpenraum nach, dass der Sommer 1540 ähnlich heiss gewesen ist wie 2003. Auf
europäischer Skala, selbst unter Einbezug der Unsicherheiten, kommt der Sommer 1540
jedoch nicht an 2003 heran.
Abbildung 2:Temperaturabweichungen im Sommer 2003 vom langjährigen Mittel 19712000 (in °C). Daten von NCAR/GISS.
Die Abbildung 3 zeigt die rekonstruierten und gemessenen Sommerniederschlagssummen
über dem gesamten europäischen Kontinent von 1500-2002 (5).
Abbildung 3: Wie Abbildung 1, aber für Sommerniederschlagssummen für die Periode
1500-2002. Die Daten von 1901-2002 basieren auf instrumentellen Messungen (Climatic
Research Unit), bei den Daten 1500-1900 handelt es sich um statistische
Rekonstruktionen (5).
44
Die rote Kurve in Abbildung 3 zeigt, dass die gesamteuropäischen Sommerniederschläge
in den ersten rund 200 Jahren über jenen der Periode 1971-2000 gelegen haben. Die
kühlen Sommerbedingungen dieser Zeit (Abbildung 1) gehen also einher mit
überdurchschnittlichen Niederschlägen, wahrscheinlich hervorgerufen durch vermehrte
West- bis Nordwestströmung und damit einer Abschwächung des Azorenhochs. In den
1660er Sommern wurde der trockenste, respektive feuchteste Sommer auf europäischer
Ebene rekonstruiert, obwohl die Unsicherheiten relativ gross sind, da für diese Zeit
wenige Klimainformationen vorliegen. Der Sommer 1540 war auch auf
gesamteuropäischer Skala sehr trocken. Ab dem rund 18. Jahrhundert zeigen sich kurze
feuchte und trockene Abschnitte jedoch ohne langanhaltenden Trend. Diese
Niederschlagskurve erfährt wie die Temperaturen zum Teil grössere Modifikationen
wenn europäische Subregionen wie der Alpenraum oder die mediterrane Region und
andere Jahreszeiten betrachtet werden ((3); (8)).
Fazit: Mithilfe langer instrumentellen Messreihen, Informationen aus schriftlichen
Überlieferungen sowie Klimainformationen aus natürlichen Archiven konnten wir zum
ersten Mal die europäischen Temperaturen und Niederschläge sowie deren
Unsicherheiten auf montlicher und jahreszeitlicher Auflösung rekonstruieren. Diese
Daten erlauben die Untersuchung von Trends, Varibilität, kalten und warmen, feuchten
und trockenen Phasen auf verschiedenen Raum und Zeitskalen, Extreme (wie der
Hitzesommer 2003) im Kontext des letzten halben Jahrtausends. Des weiteren kann der
Einfluss von Vulkanismus und Änderungen in der Leuchtkraft der Sonne und anderer
Einflussgrössen auf das europäische Klima untersucht werden. Mithilfe dieser
hochaufgelösten Daten können Impaktstudien durchgeführt werden und können als Input
für regionale Klimamodellierung dienen.
45
Referenzen
1. Schär, C., Vidale, P.L. Lüthi, D. Frei, C. Häberli, C. Liniger M. und Appenzeller, C.
2004: The role of increasing temperature variability in European summer heat
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2. Luterbacher, J., Dietrich, D., Xoplaki, E., Grosjean, M., und Wanner, H., 2004:
European seasonal and annual temperature variability, trends, and extremes
since 1500, Science, 303, 1499-1503.
3. Casty, C., Wanner, H., Luterbacher, J., Esper, J., and Böhm, R., 2005: Temperature
and precipitation variability in the European Alps since 1500, International
Journal of Climatology, überarbeitet.
4. Xoplaki, E., Luterbacher, J., Paeth, H., Dietrich, D., Steiner, N., Grosjean, M., und
Wanner, H., 2005: Variability and extremes of European spring and autumn land
temperatures over the last half millennium, eingereicht.
5. Pauling, A., Luterbacher, J., Casty, C., und Wanner, H., 2005: 500 years of gridded
high-resolution precipitation reconstructions over Europe and the connection to
large-scale circulation. Climate Dynamics, eingereicht.
6. Frank, D. and Esper J., 2005 Temperature reconstructions and comparisons with
instrumental data from a tree-ring network for the European Alps. International
Journal of Climatology, im Druck.
7. Büntgen, U., Esper, J. Frank, D. C. Nicolussi, K. und Schmidhalter, M., 2005: A 1052year tree-ring proxy for Alpine summer Temperatures. Climate Dynamics, im
Druck.
8. Luterbacher, J., und 43 Koautoren, 2005: Mediterranean climate variability over the
last centuries; A review, Elsevier, im Druck.
Weiterführende Literatur
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Naturkatastrophen 1496-1995. Haupt, Bern Stuttgart Wien, p. 304.
46
Jahrringe: Von den Alpen zur Nordhemisphäre
Jan Esper, David C. Frank, Ulf Büntgen, Kerstin Treydte
Eidg. Forschungsanstalt WSL, 8903 Birmensdorf, Schweiz ([email protected])
Bäume archivieren Umwelteinflüsse über lange Zeiträume in ihren Jahrringen. Dazu
zählen auch Veränderungen des Niederschlags und der Temperatur. Diese Klimasignale
aus den Jahrringserien der Bäume zu extrahieren, ist Aufgabe der Dendroklimatologie.
Abbildung 1 Scheibe eines 1000-jährigen Wacholderbaumes aus dem KarakorumGebirge (1). In der Bildmitte ist eine Jahrringsequenz eines solchen Baumes dargestellt.
Sehr gut kann man die einzelnen Ringe von 1976 bis 1995 erkennen. Ein klassischer
Parameter in der Dendroklimatologie ist die Jahrringbreite, die bei Bäumen von kaltfeuchten Standorten (z.B. obere Waldgrenze) durch Temperaturschwankungen bestimmt
wird. Unten im Bild ist eine Messreihe der Jahrringdichte (in g/cm3) dargestellt. Ein
wichtiger Indikator für Schwankungen der Sommertemperaturen ist die maximale
Spätholzdichte. Diese wird im dunklen Spätholz der Jahrringe jeweils rechts erreicht.
47
Im Rahmen des NCCR-Climate befassen wir uns der Erstellung solcher Zeitreihen für die
Alpen. Neue Resultate zeigen die langfristigen Temperaturveränderungen der letzten
1000 Jahre, wie sie in Lärchen- und Kiefernbäumen aus den Hochlagen der Alpen
archiviert sind.
Abbildung 2 Tausendjährige Jahrringbreiten-Zeitreihen von Lärche und Kiefer.
Dargestellt sind die Mittelkurven aus zahlreichen Einzelbäumen. Die statistische
Bearbeitung und eine Dokumentation des Klimasignals (hier Sommertemperaturen) sind
in (2) und (3) beschrieben. Die hier dargestellten Daten repräsentieren die Bedingungen
in den Hochlagen der Zentralalpen.
Aufgrund dieser neuen Befunde können wir die heutigen Temperaturbedingungen in den
Hochlagen der Alpen in einen langfristigen Kontext stellen. Demnach sind die Sommer
der letzten Dekade wärmer als in jeder anderen Periode des letzten Jahrtausends. Dieses
Resultat basiert auf der Auswertung von Jahrringbreitenmessungen von Proben lebender
Bäumen in Kombination mit Balken von historischen Gebäuden. Um den Befund weiter
abzustützen, arbeiten wir im Rahmen des NCCR-Climate unter anderem an der
Erstellung einer langen Zeitreihe der maximalen Spätholzdichte (siehe Abbildung 1).
Da diese Daten ‚lediglich’ die Alpen repräsentieren, kombinieren wir die Befunde aus
Europa mit Resultaten von zahlreichen weiteren Baumstandorten der Nordhemisphäre,
um grossräumige Vergleiche anzustellen. Bei derartigen Analysen fliessen natürlich
weitaus mehr Daten von verschiedenen Baumarten ein.
48
Abbildung 3 Grossräumige Analyse von 14 Jahrringstandorten der Nordhemisphäre.
Verschiedene Baumarten aus Amerika, Europa und Asien sind beteiligt. Diese Daten
wurden zu einer Temperaturrekonstruktion zusammengefasst (im Bild unten, Details in
(4)).
Aufgrund dieser Analyse können wir festhalten, dass die Temperaturen in einer
Grössenordnung von ca. 1°C schwankten und die Bedingungen vor 1000 Jahren ungefähr
denen zur Mitte des 20ten Jahrhunderts entsprachen. Deutlich ist ein Anstieg der
Temperaturen seit Beginn des 19ten Jahrhunderts zu erkennen. In der letzten Dekade –
hier dargestellt durch die Anbindung von instrumentellen Messungen (schwarze Kurve) –
wurden die höchsten Temperaturen aufgezeichnet.
Zusammenfassend
kann
festgestellt
werden,
dass
der
Verlauf
der
Temperaturschwankungen der letzten 500 bis 1000 Jahre mittlerweile gut erfasst ist.
Allerdings ist die absolute Amplitude dieser Schwankungen (also ca. 1°C wie hier
dargestellt oder deutlich weniger wie in anderen Arbeiten beschrieben) nur unzureichend
verstanden. Gleichzeitig ist eine präzise Kenntnisse dieser Amplitude entscheidend, um
eine genauere Bewertung der durch den Menschen verursachten Treibhausgase im
Verhältnis zu den sogenannten natürlichen ‚Forcings’ (Sonne, Vulkane, etc.) zu erstellen.
Eine Diskussion zu diesem Thema ist in (5) beschrieben.
49
Referenzen
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Western Central Asia inferred from tree-rings. The Holocene 12, 267-277.
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alpine tree-ring proxy for Alpine summer temperatures. Climate Dynamics.
3. Frank D, Esper J (in press) Temperature reconstructions and comparisons with
instrumental data from a tree-ring network for the European Alps. International
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4. Esper J, Cook ER, Schweingruber FH (2002a) Low-frequency signals in long tree-ring
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5. Esper J, Frank DC, Wilson RJS, Briffa KR (2005) Effect of scaling and regression on
reconstructed temperature amplitude for the past millennium. Geophysical
Research Letters 32, doi: 10.1029/2004GL021236.
50
Anthropogene Spuren in Seen und Eis
Christian Kamenik
Institut für Pflanzenwissenschaften, Universität Bern ([email protected])
Klimasignale in Mooren, Seen und Eis
Gletscher, Moore und Seesedimente sind natürliche Archive. Sie speichern Informationen
über vergangene Umweltbedingungen. Über Jahrtausende wurden Jahr für Jahr neue
Schichten von Eis, Torf oder Sediment akkumuliert. In diesen Schichten eingelagert
finden sich physikalische, chemische und biologische Indikatoren für anthropogene
Verschmutzung und Klimawandel.
Eisbohrkerne, Moorprofile und Seesedimente enthalten Schwermetalle, stabile Isotope
und Ionen welche Veränderungen im Einzugsgebiet, in der Atmosphäre und im Klima
widerspiegeln. Moorprofile und Seesedimente beinhalten Pollen, welche Aufschluss über
die Vegetationsgeschichte, und folglich über Landnutzung und Klimawandeln, geben.
Der Aufbau und die Struktur von Seesedimenten reflektiert Veränderungen im
Einzugsgebiet eines Sees. Die Siedlungsgeschichte und das Klima lassen sich auf diese
Weise rekonstruieren (Abbildung). Ablagerungen von aquatischen Organismen (z.B
silikatische Schalen von Kieselalgen, Kopfkapseln von Zuckmückenlarven) in
Seesedimenten geben Aufschluss über anthropogene Verschmutzung, wie z.B. sauren
Regen, Schwermetalle oder übermässigen Nährstoffeintrag (Eutrophierung). Darüber
hinaus reagieren diese Organismen auf Veränderungen in der Eisbedeckung, der
Wassertemperatur und folglich dem Klima. Oft überlagern sich die verschiedenen
anthropogenen und klimatischen Signale, welche man in den verschiedenen Indikatoren
(Proxies) findet. Statistische Methoden helfen die Fülle an Informationen zu entwirren
(siehe Abbildung). Die Validierung der Rekonstruktionen mit Hilfe von anderen,
unabhängigen Indikatoren ist ein wichtiger Aspekt unserer Arbeit.
Ziel dieses Projekts war es das Potential verschiedener Proxies aus einem Eisbohrkern,
einem Moorprofil und aus Seesedimenten für die Klimarekonstruktion zu untersuchen.
Die Wahl des Standorts ist dabei ein wichtiger Aspekt. Der Eisbohrkern wurde am
Fiescherhorn (Nähe Jungfraujoch) entnommen. Dieser Gletscher ist einer der wenigen in
den Alpen, welcher die Voraussetzungen für hochauflösende Klimarekonstruktionen, wie
etwa hohe Akkulumationsraten, erfüllt. Klimaarchive in dieser Seehöhe (3880 m)
spiegeln das regionale Klima wider. Die Seesedimente wurden aus dem St. Moritzer und
dem Silvaplanasee (Oberengadin, Seehöhe: 1768 und 1791 m) entnommen. Beide Seen
bilden die seltenen Varven; dies sind jährlich geschichtete Sedimente. Das Moorprofil
stammt aus dem Mauntschas (Oberengadin, Seehöhe: 1818). Klimaarchive in dieser
Höhe spiegeln das lokale Klima wider, weshalb die Nähe der drei Standorte zueinander
(Distanz <10 km) ein wichtiges Kriterium für deren Auswahl darstellte. In der Nähe aller
ausgewählter Standorte befinden sich meteorologische Messtationen (Sils Maria und
Jungfraujoch), welche die Temperatur und den Niederschlag (nur Sils Maria) seit 1864
bzw. 1933 AD aufzeichnen.
51
Eine exakte Altersbestimmung (Datierung) der einzelnen Eis-, Moor- und
Sedimentschichten ist eine wichtige Voraussetzung für eine detaillierte
Klimarekonstruktion. Eisbohrkerne erlauben eine subannuelle Beprobung. Die Datierung
des Fiescherhorn Kerns erfolgte über das Zählen saisonaler Schwankungen der
temperatursensitiven Isotope. Seen lagern Jahr für Jahr Material aus dem Einzugsgebiet
und dem See selber ab. Die Zusammensetzung dieser Ablagerungen ändert sich im
Jahresverlauf, wodurch es im Idealfall zur Ausbildung von einander differenzierbarer
Varven kommt. Die Datierung der Seesedimente erfolgte über das Zählen dieser Varven.
Moorprofile wurden mit Hilfe von Radionukliden (14C, 210Pb) datiert. Diese Datierung
hat eine grössere Ungenauigkeit als das Zählen von saisonalen Schwankungen oder
Varven. Dennoch liefern Moorprofile wertvolle Information über das vergangene Klima.
7
6
allochthoner Anteil ohne anthropogene Komponente
anthropogene Komponente (Eutrophierung)
4
3
6
periodisch wiederkehrende Fluktuationen (Frequenz = 44 Jahre)
Langzeittrend
5
4
3
2.0
1.5
1.0
9.5
9.0
8.5
8.0
7.5
7.0
6.5
6.0
allochthoner Anteil ohne Langzeittrend
Lufttemperatur
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
1700
1750
1800
1850
1900
1950
mittlere Mai bis September
Lufttemperatur (°Celsius)
transformierte Sedimentakkumulationsrate
5
2000
Zeit (Jahre AD)
Abbildung: Sedimentakkumulationsrate des Silvaplanasees (Daten modifiziert aus (1)):
Elimination anthropogener Einflüsse (oben), Auftrennung in verschiedene zeitliche
Komponenten (Mitte), Vergleich mit der Sils-Maria Lufttemperatur (unten).
52
Die untersuchten klimasensitiven Proxies können in zwei Gruppen unterteilt werden. Die
erste Gruppe beinhaltet die Isotope (z.B. Deuterium) aus dem Eisbohrkern. Deuterium
korrelierte mit den hochfrequenten Baumringchronologien aus der Umgebung sowie mit
Lufttemperaturschwankungen von Sils Maria und dem Jungfraujoch. Die zweite Gruppe
umfasst die Isotope von Kohlenstoff und Wasserstoff im Moorprofil, die
Sedimentakkumulation (Abbildung) und die Ablagerungen aquatischer Organismen in
den Seesedimenten. Die Proxies in dieser Gruppe wurden teilweise geglättet, sie
reflektieren daher niederfrequente Schwankungen. Erste Ergebnisse deuten auf eine
Koppelung mit dem Niederschlag / der Temperatur während der eis- und schneefreien
Periode.
Referenzen
1. Ohlendorf, C., Niessen, F. & Weissert, H. 1997: Glacial varve thickness and 127 years
of instrumental climate data: a comparison. Climatic Change 36, 391-411.
53
Modellsimulationen von natürlichen Klimaschwankungen
Christoph C. Raible, T. F. Stocker, M. Yoshimori und M. Renold
Klima- und Umweltphysik, Physikalisches Insitut, Universität ([email protected])
Im Rahmen des NCCR Climate liegt der Schwerpunkt des Projekts MONALISA auf der
Simulation der vergangenen 500 Jahren, um zugrunde liegende Prozesse der natürlichen
Schwankungen im dekadischen Bereich zu identifizieren. Darüber hinaus sind Fragen
nach dem Einfluss der von äusseren Antrieben, wie z.B. die Sonnenvariabilität, auf das
Klimasystem von Interesse.
Zur Simulation wird ein gekoppeltes Klima-Modell benutzt, das aus einer Komponente
für die Atmosphäre, den Ozean, das Meereis sowie dem Land besteht. In jedem dieser
Komponenten werden die entsprechenden physikalischen Gleichungen unter
Berücksichtigung von Randbedingungen auf Gittern gelöst.
Für die Simulationen werden unterschiedliche Strategien verfolgt, um die obigen
Fragestellungen zu beantworten. Wird das Modell künstlich gestört, z.B. durch einen
zusätzlichen Frischwassereintrag in den Nordatlantik, so ermöglicht die Analyse dieser
Simulationen Rückschlüsse auf wichtige ozeanische Prozesse sowie auf die Reaktion der
anderen Komponenten (z.B. der Atmosphäre) zu ziehen. Das Modell kann aber auch
durch realistische von aussen vorgeschriebene natürliche Schwankungen, wie der
Einfluss der Sonne oder der Vulkane aber auch der Treibhausgase, angetrieben werden.
Dies kann bei gestörten Anfangsbedingungen mehrfach wiederholt werden, ein
sogenanntes Ensemble von Modellsimulationen. Hier zeigt sich ein weiterer Vorteil der
Modellsimulationen. Das Ensemble ermöglicht nicht nur einen möglichen Zustand des
Klimasystems zu betrachten, wie dies bei der Beobachtung der Fall ist, sondern eine
Vielzahl möglicher Zustände. Mit Hilfe dieser Ensemblemethodik lassen sich von aussen
vorgeschriebene natürliche Schwankungen von den dem Klimasystem eigenen
Schwankungen unterscheiden.
Ein Schwerpunkt im Projekt MONALISA wurde auf die Variabilität der
Nordatlantischen Oszillation gelegt. Dabei handelt es sich um eine räumliche
Druckschaukel im Nordatlantik, die aus zwei antikorrelierten Zentren bei Island und den
Azoren besteht. Ist der Druck in Island anormal tief, so bildet sich über den Azoren ein
verstärktes Hochdruckgebiet aus. Diese Druckschaukel zeigt in den letzten 50 Jahren der
Beobachtung einen stark positiven Trend, also eine Verstärkung des Islandtiefs und eine
Verstärkung des Azorenhochs. Mit Hilfe von Modellsimulationen, die mit konstanten
heutigen Bedingungen angetrieben wurden, konnte nachgewiesen werden, dass dieser
Trend in der natürlichen Schwankungsbreite der NAO liegt (1). Darüber hinaus zeigt eine
weitere Studie, dass dem Niederschlag und den Stürmen der mittleren Breiten eine
wichtige Rolle im Ausbilden von dekadischen Schwankungen der NAO beikommt (2).
Simulationen mit unterschiedlich komplexer Ozeandynamik zeigen eine sensitives
Verhalten der Häufigkeit der Stürme in den mittleren Breiten (3). Eine weitere Studie
untersuchte die Stabilität der NAO Zentren (4). Dabei zeigt sich, dass die Position dieser
Zentren zeitlich instabil ist. Ein Vergleich zwischen Modell und Rekonstruktionen (5).
zeigt, dass sich stabile Muster in den Rekonstruktionen über einige Dekaden ausbilden,
54
im Modell mit konstanten Antrieb hingegen nicht. Dies legt die Vermutung nahe, dass
von aussen wirkende natürliche Antriebe (Sonne) zu dieser Stabilisierung beitragen. Dies
wird in Zukunft in den momentan laufenden Modellsimulationen überprüft werden.
Abbildung 1: Oben dargestellt ist die solare Einstrahlung, mit der das Modell
angetrieben wird. Sie enthält auch den Einfluss der Vulkane. Darunter ist die simulierte
nordhemisphärischen Temperaturanomalie gemittelt über alle Ensemble-Simulationen
(schwarz) sowie die +/- eine/zweit Standardabweichungen der einzelnen Ensemble
Mitglieder (schattiert) dargestellt. Zum Vergleich sind Rekonstruktionen farbig
gestrichelt eingezeichnet.
Ein weiterer Schwerpunkt wurde auf eine Kaltphase in den letzten 500 Jahren gelegt, das
sogenannte Maunder Minimum (6). Diese Phase zeichnet sich durch eine geringe Anzahl
von Sonnenflecken (ein Mass für geringe Sonnen Aktivität) und einer Serie von
Vulkanausbrüchen aus. Die beobachtete Abkühlung der Nordhemisphäre sowie die
55
dekadischen Schwankungen der Temperatur konnten mit Hilfe eines Ensembles von 6
Simulationen nachvollzogen werden (Abb. 1). Es zeigt sich aber, dass es auf regionaler
Ebene nicht immer möglich ist, das solare Antriebssignal aufzuspüren. Die Serie von
Vulkanausbrüchen zeigt jedoch ein klares Signal im nordatlantischen Raum mit einem
positiven NAO Muster im ersten und vor allem im zweiten Jahr nach einem Ausbruch.
Dies wird auch durch Rekonstruktionen des Maunder Minimums bestätigt (7). Eine
weitere aber vorläufige Analyse dieser Ensemble Simulationen zeigt, dass sich die
Häufigkeit von extrem intensiven Stürmen der mittleren Breiten erhöht hat. Die laufende
Arbeit konzentriert sich auf die Auswirkungen diese Starksturmereignisse auf den
Niederschlag sowie den Wind vor allem im Nordatlantik.
Des weiteren werden auch Simulationen analysiert, bei denen das Modell durch einen
künstlichen Frischwassereintrag gestört wurde. Die vorläufige Analyse steht in Einklang
mit dem Konzept der "thermal-freshwater bipolar seasaw", das unter anderem auch durch
Simulationen mit vereinfachten Modellen nachgewiesen wurde (8). Ein künstlich
erzeugtes Abstellen der merdionalen Ozeanzirkulation verursacht eine Erwärmung der
nördlichen und eine Abkühlung der südlichen Hemisphäre, sowie eine Verschiebung der
innertropischen Konvergenzzone nach Süden. Dieses Ergebnis ist unter anderem wichtig,
da einige Szenariensimulationen eine Abschwächung der merdionalen Ozeanzirkulation
zeigen. Darüber hinaus zeigt sich auch, dass die Feuchte in der Nordhemisphäre stärker
zunimmt als in der Südhemisphäre, was zu einen zusätzlichen Frischwassertransport in
die sensitive Region des Nordatlantiks darstellt und somit zu einer zusätzliche
Abschwächung der Ozeanzirkulation führen könnte (9).
In Zukunft wird sich das MONALISA Team verstärkt auf die Klimaschwankungen der
letzten 500 Jahre konzentrieren. Hierfür rechnen momentan Ensemblesimulationen, die
der Sonnenvariabilität, den historischen Vulkanausbrüchen sowie den Variationen der
Treibhausgase angetrieben werden. Im Mittelpunkt stehen weiterhin die Wechselwirkung
zwischen Ozean und Atmosphäre, die Auswirkungen auf Extremereignisse in der
Modellwelt, sowie der Vergleich zu Rekonstruktionen der letzten 500 Jahre.
56
Referenzen
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records for the late millennium: Interpretation, integration, and comparison with
general circulation model control-run temperature, Holcene, 8, 455-471, 1998.
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57
58
/// BOXENSTOPP – DIE RESULTATE / WORK PACKAGE 2
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Künftiges Klima – Prozesse und Vorhersagen
Leitung: Prof. Christoph Schär
59
Aspects of Global Climate Change: models and observations
Martin Wild
Institute for Atmosphere and Climate Science ETH ([email protected])
In Project 2.1 (global climate modeling), a global climate model as well as
comprehensive observational data have been used to investigate key processes of global
climate change.
In the framework of the first phase of NCCR Climate, global climate change scenarios of
highest possible resolution have been carried out (1.1° x 1.1° globally). These
experiments have been analyzed in cooperation with other NCCR projects ((1); (2)). One
advantage of global high-resolution experiments is an improved representation of
topography and associated effects, such as orographically induced precipitation, which
are of key importance for mountainous areas. This enables, i.a., a more realistic
simulation of changes in the cryosphere, such as changes in snow cover extent, mass
balance changes on mountain glaciers and polar ice sheets, and their respective impact on
global sea level. These estimates enter the third and 4th IPCC Assessment Reports ((3);
(4); (5;, (6); (7)). The high-resolution scenario experiments suggest, that, under 2x CO2
conditions, mass gain may not only take place in Antarctica, but also in Greenland ((7;,
(3)). The net effect of the polar ice-sheets on global sea-level at the time of 2xCO2 is thus
being projected as negative, and of magnitude which may compensate for a significant
part of the sea level rise induced by the melting of mountain glaciers and small ice caps
((6); (5)). This leaves thermal expansion as dominant factor for sea level rise over the
coming decades. The compensating effect, however, could fade if carbon-dioxide
concentrations in the atmosphere cannot be stabilized and continue to rise above double
the present values, since the associated greenhouse warming could then become large
enough to induce significant melting also on the Antarctic ice sheet (7).
A major research focus over the entire term of NCCR has been devoted to the
investigation of radiative and surface exchange processes in Global Climate Models,
which constitutes the core competence of the group. Various deficiencies in the current
representation of these processes in climate models were detected and improvements
suggested ((8); (9); (4); (10); (11); (12)). It was shown, that accurate surface energy
exchanges are critical for a realistic simulation of surface climates and for an adequate
coupling of the atmospheric model component to the ocean and land surface models.
Emphazis has also been placed on the investigation of temporal changes in the surface
energy fluxes and their sensitivity to natural and anthropogenic forcings ((13); (14); (15);
(16)). Indications have been found that the net available radiative energy over land
surfaces and associated evaporation has rather decreased than increased over the 30 years
period 1960 – 1990, thereby reducing the local moisture input for precipitation. This
suggests that the observed intensification of the hydrological cycle over extratropical land
areas has been more likely due to increased moisture advection from the oceans than due
to increased local moisture input through evaporation (15). First analyses of the updated
timeseries of solar radiation at the surface from 1990 to present reveal significant
variations in the radiative fluxes, indicating a recent transition towards an increase in
60
insolation after decades of decline (often referred to as “global dimming”) (16) (Fig 1.).
Whereas the solar dimming could have partially counterbalanced the increasing
greenhouse effect prior to the 1980s, this masking of the greenhouse effect and related
impacts may have no longer been effective thereafter, enabling the greenhouse signals to
become more evident during the 1990s.
Fig. 1. Stations showing increase and decrease in surface solar radiation between 1990
and presen (16).
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15. Wild, M., Ohmura, A., Gilgen, H., and Rosenfeld, D., 2004: On the consistency of
trends in radiation and temperature records and implications for the global
hydrological cycle, Geophys. Res. Lett, 31, doi: 10.1029/2003GL019188.
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Kallis, A., Russak, V., Tsvetkov, A., 2005: From dimming to brightening: Decadal
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Further Reading
Roesch, A., C. Schaaf and F. Gao, 2004: Use of MODIS/ BRDF products to enhance
simulated surface albedos, J. Geophys. Res., 109, D12,
D1210510.1029/2004JD004552.
62
The European climate and water cycle in regional climate simulations
Sonia I. Seneviratne
ETH Zürich
Regional water cycle processes are of key relevance for human life and civilization, in
particular regarding the availability of water resources an the occurrence of extreme
events such as floods and droughts. In our project, we investigate the complex feedbacks
and couplings that affect the mean climate and control the occurrence of extreme events,
using model simulations as well as observation-based data sets. Particular focus is given
to possible climate-change induced modifications in the European climate and water
cycle, in tight coordination with EU-projects PRUDENCE and STARDEX (both
completed in 2005), as well as ENSEMBLES (2005-2009). This presentation will
highlight several results obtained within our project as well as planned research for the
second phase of NCCR.
Previous research has shown that a main area of uncertainty for regional climate
modeling lies in the simulation of summer water-cycle processes and feedbacks. This is
likely a critical aspect of climate change, as droughts and heatwaves have impacts
ranging from agriculture to human health, as for instance experienced during the 2003
European heatwave. For this reason, a detailed analysis and validation of present-day
climate simulations with regard to terrestrial water storage and summer climate processes
is of crucial importance. An observations-based dataset derived at ETH is used for such
validation and demonstrates some of the remaining uncertainties in the simulation of
present-day climate for the European continent. Another important area of investigation
is the downscaling of global climate-change scenarios (derived with global circulation
models) to the regional scale. The refinement of large-scale climate scenarios is of
relevance for impact studies. We highlight some of the respective advantages and
drawbacks of the statistical and dynamical downscaling approaches and present a
synthesis of state-of-the-art climate-change simulations for the European continent. One
of the main results is that increases in year-to-year climate variability will likely be as
relevant as changes in mean climate, particularly in the summer season.
63
Zu Prozessen und Dynamik von kurzfristigen Klimaschwankungen und
Extremereignissen
Cornelia Schwierz
Institut für Atmosphäre und Klima, ETH Zürich ([email protected])
Wodurch sind kurzfristige Klimaschwankungen auf Zeitskalen von Wochen bis zu einigen
Monaten charakterisiert? Welche Prozesse können dabei eine Rolle spielen? Welche lokalen
und grossräumigen Ursachen tragen zur Entstehung von Starkniederschlägen im Alpenraum
bei? Welche Eigenschaften haben lang anhaltende Hochdruckperioden, die extreme
Temperaturen und Trockenheit verursachen können?
Einige Forschungsergebnisse zu diesen Fragen, die sich an der Schnittstelle zwischen Wetter
und Klima stellen, sollen im Vortrag beispielhaft vorgestellt werden: i) Lang andauernden
Hochdrucklagen (sog. Blockierungen) verändern weiträumig und anhaltend die
atmosphärische Strömung und wirken damit intensiv auf die lokale klimatologische
Verteilung von Temperatur, Wind und Stürmen. Umgekehrt modifizieren globale
Klimavorgänge und -änderungen das Auftreten und die Verteilung dieser Blockierungen. ii)
Atmosphärische Störungen können in geordneter Weise (als Wellen) über weite Strecken der
Nordhemisphäre wandern bis sie brechen. An dieser Stelle deponieren die Wellen ihre
Energie und bewirken zum Beispiel heftige Niederschläge, die in der Vergangenheit zu
katastrophalen Hochwassern, Erdrutschen und Murgängen im Alpenraum geführt haben (z.B.
die Unwetter in Gondo und Brig).
Aus der Betrachtung klimarelevanter Wetterprozesse und Extremereignisse kann damit mehr
über die Dynamik gelernt werden, die Klimaschwankungen zu Grunde liegt. Dieses Wissen
kann bei der Interpretation von Änderungen in einem sich erwärmenden Klima helfen.
Figur 1:
Am 1. Januar 1987 muss der Wind
(illustriert mit roten Pfeilen) einer
Blockierung über Europa ausweichen.
Figur 2:
Auftretenshäufigkeit von brechenden Wellen an Starkniederschlagstagen in den Südalpen
Wasserdampf und Klimaforschung
Niklaus Kämpfer
Institut für angewandte Physik, Universität Bern
Wasserdampf ist das wichtigste natürliche Treibhausgas, trägt es doch mit rund 60% zum
Treibhauseffekt bei. Eine zusätztliche Klimaerwärmung, etwa durch die Zunahme von
CO2, kann zur Folge haben, dass die Wasserdampfmenge in der Atmosphäre zunimmt
und dadurch den Treibhauseffekt noch zusätzlich ankurbelt. Es ist deshalb wichtig die
Prozesse, welche die Verteilung von Wasserdampf bestimmen, zu verstehen. Allerdings
sind zuverlässige Messungen dieses Spurengases nicht einfach. Wasserdampf weist
sowohl zeitlich wie örtlich eine grosse Variabilität auf.
Im Rahmen von NCCR-Klima wurden verschiedene Messmethoden eingesetzt, die es
erlauben, die Verteilung von Wasserdampf bis in Höhen von 70km zu erfassen. Die
gewonnenen Daten werden mittels einer Datenbank allen Forschenden zur Verfügung
gestellt.
(http://www.iapmw.unibe.ch/research/projects/STARTWAVE/startwave_dbs.html)
Mit diesen Daten können beispielsweise Trends abgeschätzt werden oder Modelldaten
können überprüft werden. So zeigte sich beispielsweise eine gute Übereinstimmung
zwischen unseren Messdaten und Modeldaten des ECHAM4 (Projekt Wild/Ohmura) und
den ERA40 Reanalyse Daten (Projekt MeteoSchweiz).
Seit 1988 sind die Oberflächentemperaturen in Europa dreimal so schnell gestiegen wie
auf der Nordhemisphäre. Strahlungsmessungen zeigen, dass der rasche
Temperaturanstieg in Zentraleuropa auf einen Anstieg der Treibhausgaskonzentrationen
zurückzuführen ist, hauptsächlich auf Wasserdampf. Die solare Strahlung an der
Bodenoberfläche hat seit 1981 abgenommen.
65
Von der Wettervorhersage zur Klimavorhersage
Der Beitrag der MeteoSchweiz an das NCCR-Climate I
Christof Appenzeller
MeteoSchweiz, CH-8044 Zürich ([email protected])
Wahrscheinlichkeitvorhersagen
Das Wetter und das Klima-System haben „chaotische“ Eigenschaften: Vorhersagen
reagieren empfindlich auf Fehler in den atmosphärischen und ozeanischen
Anfangsbedingungen. Wahrscheinlichkeitsvorhersagen berücksichtigen diese Sensitivität,
in dem nicht eine einzelne, möglichst genaue Vorhersage gerechnet wird, sondern viele
Vorhersagen mit leicht verschiedenen Anfangsbedingungen. Obwohl diese Änderungen
anfänglich im Bereich der Messfehler der Beobachtungen liegen, können deutlich
unterschiedliche Vorhersagen resultieren (so genannter Schmetterlingseffekt). Aus der
Schar von Vorhersagen kann dann zum Beispiel die Eintretenswahrscheinlichkeit für ein
bestimmtes Ereignis berechnet werden.
Im Rahmen des NCCR Climate hat sich die MeteoSchweiz mit zwei verschiedenen
Vorhersagesystemen
beschäftigt,
welche
beide
auf
dem
Prinzip
von
Wahrscheinlichkeitsvorhersagen beruhen.
Extremereignisse
Ziel dieses Teilprojektes war es, die Prognose von extremen Ereignissen wie Stürme oder
Starkniederschläge zu verbessern. Die bestehenden Wahrscheinlichkeits-Vorhersagen für
die kommenden 10 Tage haben eine sehr grobe Auflösung von nur 8 Gitterpunkten in der
Schweiz. Das von der MeteoSchweiz untersuchte COSMO-LEPS nutzt diese globalen
Vorhersagen, um für den Alpenraum täglich Wahrscheinlichkeitsvorhersagen mit einem
horizontalen Gitterabstand von 10 km zu rechnen. Die Forschungsresultate zeigen, dass
die höhere Auflösung im Alpenraum bessere Vorhersagen ergibt, insbesondere für
extreme Ereignisse wie Stürme und Starkniederschläge.
Aus den COSMO-LEPS Vorhersagen wurden neue Vorhersageprodukte entwickelt wie
Wahrscheinlichkeits-Karten und die so genannten Meteogramme. Diese letzteren fassen
die Wettervorhersage für die nächsten Tage für einen bestimmten Ort zusammen
(Abbildung 1). Sie zeigen die „mittlere“ Vorhersage des Ensembles (rote Linie), den
zentrierten Bereich, in dem die Beobachtung mit 50% Wahrscheinlichkeit liegen wird
(graue Fläche), das Minimum und das Maximum des Ensembles (gestrichelte Linien)
sowie die Vorhersage mit dem deterministischen Modell aLMo der MeteoSchweiz (blaue
Linie). Die Streuung der verschiedenen Kurven ist ein direktes Mass für die Unsicherheit
der Prognose. Diese Produkte werden heute schon im operationellen Betrieb genutzt und
sind ein wichtiges Hilfsmittel bei der Erstellung von Warnungen.
66
Abbildung 1: Meteogramm vom 25.8.2004 für Zürich. Es zeigt die 5 Tages-Prognose von
COSMO-LEPS und aLMo für die Temperatur.
Saisonale Klimavorhersagen
Hier wurden saisonale Vorhersagen daraufhin untersucht, wie gut sich saisonale
Klimaschwankungen und Temperaturmittel vorhersagen lassen. Es zeigte sich, dass die
Vorhersagequalität stark variiert je nach Region auf der Erde. Im Falle des El NiñoPhänomens im tropischen Pazifik (eine grossräumige Schwankung der
Meeresoberflächentemperatur) funktioniert dies ausgezeichnet. Der Wert von
Wahrscheinlichkeitsvorhersagen wird vor allem in Gebieten deutlich, in denen die
Prognosen schwierig sind. Für die saisonale Zeitskala gilt dies insbesondere für die
mittleren Breiten, wie zum Beispiel Europa bzw. die Schweiz. So kann die dominante,
atlantische Grosswetterlage, die so genannte nordatlantische Oszillation (NAO) nur sehr
beschränkt vorhergesagt werden. Dennoch wurde bei besonders starken Schwankungen
eine Tendenz zu den entsprechenden Werten gefunden.
Auch die Vorhersage für den Rekordsommer 2003 stimmte teilweise recht gut mit der
Wirklichkeit überein (Abbildung 2): In den Gebieten, welche im Sommer eine Hitzewelle
erlebten, wurde eine Wahrscheinlichkeit über 50% vorhergesagt, dass die Temperaturen
über dem Mittel liegen. Die ungewöhnliche Höhe der Temperatur wurde hingegen nicht
erkannt. Insbesondere im Europäischen Raum müssen saisonale Vorhersagen momentan
noch mit Vorsicht interpretiert und angewendet werden. Mit Abschluss der ersten Phase
des NCCR gehen die entwickelten saisonalen Vorhersagen in den operationellen Betrieb
über.
67
Abbildung 2: Wahrscheinlichkeit, dass Temperaturen im Sommer 2003 über dem
klimatologischen Mittel liegen: Vorhersage vom 1. Mai 2003.
Schlussfolgerungen
Wahrscheinlichkeitsvorhersagen tragen der limitierten Vorhersagbarkeit der zukünftigen
Wetter- und Klimaentwicklung Rechnung. Zentral ist die Frage, wie die Gesellschaft mit
Wahrscheinlichkeiten umgehen kann und wie derartige Vorhersagen im professionellen
Bereich, wie im Risikomanagement, und von den Behörden, sinnvoll angewendet werden
können. Die Sensitivität der Kundenbedürfnisse auf Wetter und Klima muss dazu
abgeschätzt und quantifiziert werden. Dies verlangt eine enge Zusammenarbeit zwischen
Anwender und der MeteoSchweiz, im Sinne eines Wissens- und Datentransfers.
Weitere Informationen zu diesem Projekt finden sich auf www.meteoschweiz.ch/nccr
68
/// BOXENSTOPP – DIE RESULTATE / WORK PACKAGE 3
Auswirkungen von Klimavariabilität und –wandel
Leitung: Prof. Jürg Fuhrer
69
Extrêmes climatiques actuelles et futures
Impacts sur les ressources en eau en Suisse
Martin Beniston
Département de Géosciences, Université de Fribourg, Suisse ([email protected])
La canicule de l’été 2003 en Europe, et ses conséquence sur la santé et l’agriculture, a
démontré de manière dramatique la vulnérabilité de nombreux systèmes contraints par un
évènement climatique extrême, en particulier l’eau. L’été 2003 a montré ce que pourrait
être les régimes hydrologiques à l’avenir : précipitations estivales en baisse, évaporation
en augmentation, recul de la neige et des glaciers, forte réduction de l’humidité des sols.
En effet, sur la base de simulations climatiques à l’échelle régionale, les étés 2003 sont
prévus de se répéter de manière plus fréquente d’ici la fin du siècle. La Figure 1 illustre la
différence entre les températures estivales enregistrées pour la période climatologique de
référence du 20e siècle (1961-1990) et simulées pour la période 2071-2100 par le modèle
climatique régional HIRHAM4. Les simulations de la situation d’avenir se basent sur le
scénario A-2 de l’IPCC, qui suppose de fortes émissions de gaz à effet de serre pendant le
21e siècle. Ce graphique montre la hausse systématique des températures maximales de
l’été (mois de juin, juillet et août) entre les deux périodes de 30 ans, que ce soit au niveau
des moyennes ou du quantile 90% (les 10% des températures les plus élevées de chaque
année), ainsi que la plus grande variabilité interannuelle que laissent supposer les
simulations pour un climat futur. Superposée sur ces deux courbes, les moyennes
correspondantes pour la canicule 2003, où l’on voit que cet été exceptionnel ressemble à
ceux simulés pour la fin du 21e siècle. Sur la base des impacts hydriques en 2003, il est
facile d’inférer ce que pourraient être les conséquences pour l’eau si de tels étés devaient
se multiplier.
On associe souvent les vagues de chaleur à l’été, mais c’est surtout en hiver que l’on
observe les écarts de températures les plus grands par rapport à la moyenne
climatologique. Alors que l’anomalie de température ne dépasse guère 10°C même
pendant une forte canicule en été, on a enregistré à des sites tels que le Jungfraujoch ou le
Säntis des températures dépassant 15-16°C (2). Ces « vagues de chaleur hivernales » sont
en forte augmentation depuis le début des années 1970 et semblent être liées au
comportement de l’Oscillation de l’Atlantique Nord, qui a connu une longue phase
positive dès 1970, se traduisant dans les Alpes par un déficit de précipitations et des
températures anormalement douces.
Bien que n’ayant pas le même impact physiologique qu’une canicule, une « vague de
chaleur hivernale », si elle persiste suffisamment longtemps, est capable d’engendrer
d’importants impacts sur l’enneigement et l’hydrologie, le tourisme et aussi sur certaines
espèces de plantes.
70
45
1961-1990 2071-2100
Quantile 90%
Moyenne
40
Quantile 90% en 2003
35
Moyenne en 2003
30
25
2100
2091
2081
2071
1990
1981
1971
1961
20
Ruissellement moyen 30 ans [mm/jour]
Figure 1: Comparaison de l’évolution des températures maximales de l’été (moyennes :
courbes inférieures ; quantile 90% : courbes supérieures) entre les périodes 1961-1990
(observations) et 2071-2100 (simulations par modèle climatique régional). Les
statistiques de l’été caniculaire de 2003 sont superposées à des fins de comparaison (1).
Risques accrus
d’inondations
6
Hiver
5
Risques accrus
de sécheresses
Printemps
Eté
Automne
-5%
-45%
-20%
+90%
4
3
2071-2100
2
1961-1990
1
0
1
31
61
91
121
151
181
211
241
Jour de l’année
271
301
331
361
Figure 2: Comparaison de l’évolution des écoulements de surface dans la région du
Gotthard entre les périodes 1961-1990 (observations) et 2071-2100 (simulations par
modèle climatique régional). Les chiffres indiquent les changements saisonniers des
débits pendant ces deux périodes.
71
Grâce au modèle climatique régional HIRHAM4, on a pu évaluer les conséquences
possibles du changement climatique sur les régimes d’eau dans des rivières suisses
comme le Rhin ou comme le Rhône, pour un point de grille proche du Gotthard. La
Figure 2 illustre les changements de débits moyens qui interviennent entre les 30 années
de la période contemporaine et celle de la fin du 21e siècle. On observe un décalage
saisonnier des écoulements de surface et des changements de quantités d’eau, fortement
liées au volume de neige. Les simulations montrent qu’à l’avenir, les rivières alpines
pourraient subir une augmentation importante d’eau en hiver et une chute dramatique en
été. Les vagues de chaleur qui vont augmenter au 21e siècle vont augmenter les risques
d’inondations en hiver et de sécheresse en été. Bien que très préliminaire, ce diagramme
montre que la combinaison d’un climat plus chaud en moyenne et de vagues de chaleur
hivernales et estivales vont sans aucun doute modifier le caractère saisonnier de
l’hydrologie des rivières alpines. Ces changements nécessiteront une nouvelle gestion de
l’eau dans les Alpes pour ses diverses utilisations énergétiques, industrielles et agricoles.
Références
1. Beniston, M., and Diaz, H. F., 2004: The 2003 heat wave as an example of summers in
a greenhouse climate? Observations and climate model simulations for Basel,
Switzerland. Global and Planetary Change, 44, 73-81
2. Beniston, M., 2005: Warm winter spells in the Swiss Alps: Strong heat waves in a cold
season? Geophysical Research Letters, 32, L01812
72
Wenn den Pflanzen das Wasser ausgeht: Auswirkung der
Klimaveränderung auf die Wasserverfügbarkeit im Boden
Pierluigi Calanca(1)
Unter Mitwirkung von: Jürg Fuhrer(1), Karsten Jasper(1), Daniele Torriani(1),
Franziska Keller(1), Sibylle Dueri(1), Nicolas Matzinger(1) und Dimitrios Gyalistras(2)
(1) Agroscope FAL Reckenholz, CH-8046 Zürich([email protected])
(2)
Institut für terrestrische Ökologie, ETH Zürich, CH-8952 Schlieren
Eine hinreichende Verfügbarkeit von Wasser im Boden stellt für die Landwirtschaft eine
der wichtigsten Randbedingungen dar, um im Acker- und Futterbau eine optimale
Produktivität zu erreichen. Produktivitätseinbussen treten auf, wenn die Pflanzen aus dem
Bodenspeicher nicht mehr genug Wasser holen können. Neulich war dies während dem
Hitzesommer 2003 in vielen Gebieten Europas der Fall; zusätzliche Bewässerung der
Kulturen konnte nur begrenzt vor grösseren Schäden bewahren. Bei Dürre kann sogar ein
grosser Teil der Produktion vernichtet werden. Historische Aufzeichnungen belegen, dass
solche Extremsituationen auch bei uns vorkommen, und es ist zu erwarten, dass das
Problem des Wassermangels als Folge der bereits eingetretenen und in den nächsten
Jahrzehnten beschleunigten Klimaerwärmung in Zukunft in der Schweiz vermehrt
auftreten wird. Die Fragen sind aber: Wie häufig? Mit welcher Intensität? In welchen
Gebieten?
Im Rahmen des NFS Klima – Projektes GRASS haben wir versucht, auf diese Fragen
konkrete Antworten zu geben. Dazu haben wir mit Hilfe verschiedener Modelle - von
komplexen, räumlich-verteilten Wasserhaushaltsmodellen bis zu einfachen
Produktivitätsmodellen - die Dynamik des Bodenwassers und des Pflanzenwachstums
simuliert, und zwar für den historischen Zeitraum (1900-2000) und für die Zielperiode
der Klima-Modellierer, d.h. den Zeitraum 2070-2100. Angetrieben haben wir unsere
Modelle mit einer Reihe von Klimaszenarien: globale und regionale, deterministische,
statistische und probabilistische Szenarien. Die Ergebnisse unsere Modellrechnungen
haben folgendes Bild ergeben:
•
Während in den vergangenen 100 Jahren die Landwirtschaft im Mittelland 10 bis
15 mal kritische Verhältnisse in Bezug auf die Wasserverfügbarkeit im Boden
erfuhr, wird dies gegen Ende des Jahrhunderts nahezu in jedem zweiten Sommer
möglich sein (Abbildung 1). Dies kann auf eine markante Abnahme der
Niederschlagshäufigkeit (grob um 20%) und eine Zunahme im thermischen Stress
bedingt durch mehr Strahlung und ein höheres Wasserdampf-Defizit der Luft
zurückgeführt werden (Abbildung 2). Die Häufigkeitszunahme von sehr
trockenen Jahren wird durch eine Zunahme der Intensität von Dürren begleitet
sein.
73
Abbildung 1: Wahrscheinlichkeitsverteilung des mittleren Bodenwassergehalts im
Sommer, ⟨θ⟩, unter heutigen Klimabedingungen (grün) und unter den Bedingungen im
Zeitraum 2070-2100 (rot). Dargestellt sind Resultate für das Schweizer Mittelland. Die
vertikale Linie stellt den kritischen Schwellenwert dar, unter welchem
Produktivitätsverluste auftreten. Werden die Kurve bis zu diesem Schwellenwert
integriert, so ergibt sich eine Wahrscheinlichkeit kritischer Jahre von 15% für die
historische Zeit und 50% für den Zeitraum 2070-2100.
Abbildung 2: Einfluss des Wasserdampf-Defizits der Luft, WDD, auf das Verhältnis von
Ertrag, E, und Globalstrahlung, GS, am Beispiel von Mais. Ergebnisse von Simulationen
mit einem Produktionsmodell (Punkte) und eine Idealisierung der Beziehung (Linie).
•
Im voralpinen Raum könnte die zukünftige Situation bezüglich saisonalem
Verlauf des Bodenwasser-Gehalts analog zur Situation im Hitzesommer 2003 sein
(Abbildung 3). Dies gilt aber nur für Klimaszenarien, die auf einer starken
Zunahme der anthropogenen Emissionen von Treibhausgase beruhen (die so
genannten A2-Szenarien). Werden den Klimasimulationen
mildere
Emissionsszenarien zu Grunde gelegt, so fallen die Auswirkungen der
Klimaerwärmung moderater aus. Dies ist auch der Fall, wenn für die
Simulationen Szenarien verwendet werden, welche durch statistische Verfahren
aus den Ergebnissen globaler Klimamodelle abgeleitet werden.
74
Abbildung 3: Simulationen des saisonalen Verlaufs des Bodenwassers, θ, im
Einzugsgebiet der Thur (April bis September). Verlauf unter heutigen (schwarz) und im
Zeitraum 2071-2100 (rot) für ein Klima-Szenario, dem eine starke Zunahme der
anthropogenen Emissionen von Treibhausgasen zu Grunde liegt; blau: Verlauf im Jahr
2003. Gelb markiert ist der Bereich der verfügbaren Feldkapazität, d.h. jenes
Bodenwassers, das die Pflanzen aus dem Boden holen können.
•
In höheren Lagen des alpinen Bereichs - mit Ausnahme der inneralpinen Täler,
die schon heute durch ein sehr trockenes Klima gekennzeichnet sind - wird die
Situation stark von jeweils herrschenden, orographischen Gegebenheiten
bestimmt. Ein Rückgang des verfügbaren Bodenwassers wird insbesondere bei
moderater Hangneigungen erwartet, weil in diesem Fall die Wurzelzone den
Kontakt zum Grundwasser häufiger verlieren wird.
Weiterführende Literatur
Calanca, P. and J. Fuhrer, 2005: Swiss agriculture in a changing climate: grassland
production and its economic value. In: Haurie, A. and L. Viguier (Eds.), The
Coupling of Climate and Economic Dynamics, Advances in Global Change
Research, 22, Springer Verlag, Berlin.
Calanca, P., 2004: Interannual variability of summer mean soil moisture conditions in
Switzerland during the 20th century: A look using a stochastic soil moisture
model. Water Res. Res., 40, W12502, doi:10.1029/2004WR003254
Jasper, K., P. Calanca, D. Gyalistras and J. Fuhrer, 2004: Differential impacts of
climate change on the hydrology of two alpine river basins. Clim. Res., 26, 113129.
75
Der Wasserhaushalt unserer Laubbäume im Trockensommer 2003
unter normal- und hoch-CO2
Sebastian Leuzinger und Christian Körner
Botanisches Institut der Universität Basel, 4056 Basel ([email protected])
Im Sommer 2003 fiel in Mitteleuropa während fast 3 Monaten bei gleichzeitig grosser
Hitze kein nennenswerter Regen (Abb. 1) während gleichzeitig in einem Grossversuch
nahe Basel Waldbäume einer zukünftigen Kohlendioxidkonzentration ausgesetzt wurden.
Da erhöhtes CO2 in der Luft die Öffnung der Blattporen und damit deren
Wasserverdunstung reduziert, ergab sich so die einmalige Chance, die möglicherweise
günstigen Folgen von mehr CO2 auf die Bewältigung von Dürre durch Bäume zu
studieren. Pflanzen können mit diesen flexiblen Poren selbst steuern, wie viel Wasser sie
an die Luft abgeben und wie viel CO2 sie im Gegenzug für die Photosynthese aus der
Luft aufnehmen. Mit einem 45 m hohen Kran konnten wir direkt in den Baumkronen
Messungen an Blättern durchführen, während an den Stämmen die Geschwindigkeit der
Wassernachleitung während der ganzen Trockenperiode elektrisch aufgezeichnet wurde.
Wie stark beeinträchtigte die Trockenheit im Sommer 2003 unsere Bäume?
Im August 2003 erreichte die Anspannung der Wasserversorgung (Blattwasserpotential)
schon vor Sonnenaufgang in 35 m Höhe rund das 10-fache des Druckes eines Autopneus,
also ca 15 bar (= 1.5 MPa, Abb. 2 oben), was auf extrem trockenen Boden hinweist. Der
Boden enthielt bis in ca. 2 m Tiefe kein für Pflanzen aufnehmbares Wasser mehr (Abb.1
unten). Trotz dieser extremen Trockenheit hielt vor allem die Eiche einen erstaunlich
hohen Wasserfluss zu den Blättern aufrecht (im August noch ca. 80% des Wasserflusses
vom Juni als der Boden noch feucht war, Abb. 2, unten). Die Hagebuche dämmte
hingegen ihren Wasserverbrauch um mehr als die Hälfte ein. Trotz dieser erheblichen
Unterschieden zwischen den Baumarten wurde damit klar, dass diese Bäume auch bei
einem metertief ausgetrocknetem Boden im Sommer viel mehr Wasser aus dem tiefen
(und hier sogar felsigen) Untergrund beziehen als bisher angenommen wurde.
Gingen die mit zukünftiger CO2-Konzentration konfrontierten Bäume nun mit dem
Wasser sparsamer um und waren damit weniger beeinträchtigt als Bäume in normaler
heutiger Luft?
So einen Trend gab es tatsächlich, aber er war viel weniger ausgeprägt, als das auf Grund
von Resultaten von Versuchen mit kleinen Bäumen in Gewächshäusern erwartet werden
konnte. Die Bäume in einer CO2-angereicherten Luft verspürten etwas weniger
Trockenstress, weil ihr geringerer Wasserbezug aus dem Boden diesen auch messbar
langsamer austrocknen liess: Die Bodenfeuchte war höher in der Zone wo jene Bäume
wurzelten deren Kronen erhöhtem CO2 ausgesetzt waren.
76
Schlussfolgerung
Î Bei Trockenheit verbessert eine CO2-reiche Luft die Wasserversorgung der Bäume.
Î Baumarten reagieren unterschiedlich, es gibt "Sparer" und "Verschwender".
Î Langfristig dürfte dies die Wettbewerbssituation zwischen den Baumarten
verschieben. Die Eiche "parasitiert" möglicherweise am Wasser, das die sparsame
Hagebuche übrig lässt.
Î Die Jahrhunderttrockenheit im Sommer 2003 brachte die Waldbäume in Hofstetten
zwar in die Nähe dauernder Welke (vereinzelter Blattabwurf), dank tiefer Wurzel war der
Stress jedoch für sie nicht existentiell. Die Blattporen blieben selbst am Höhepunkt der
Trockenheit vormittags noch offen.
Î Der Holzzuwachs wurde jedoch ab Mitte Juli eingestellt, der Jahreszuwachs hat sich
somit fast halbiert.
Î die Auswirkung mehrer Trockensommer in Serie dürfte tiefe Wasserreserven so stark
reduzieren, dass die Bäume deutlich stärker leiden würden.
Abbildung 1: Mittlere Regenmengen während 10 Vergleichsjahren (89 bis 99) und im
Jahr 2003 in mm (oben) und Bodenfeuchte in Vol % (unten).
77
Blattwasserpotential vor
Sonnenaufgang [MPa]
0
keine
Daten
-0.5
-1
-1.5
Fs
-2
Qp
Cb
Juni 22
Tp
Sept 11
Aug 12
Juli 23
Fs
100
Relativer Saftfluss (%)
Ac
Qp
Cb
75
50
25
0
06
12
18
00
06
12
18
00
06
12
18
00
06
12
18
00
Tageszeit (h)
Abbildung 2: Vordämmerungs-Blattwasserpotential in MPa (oben) und relativer Saftfluss
an 4 Tagen von Juni bis September. Fs = Fagus sylvatica (Buche), Qp = Quercus
petraea (Eiche), Cb = Carpinus betulus (Hagebuche), Ac = Acer campestre (Feldahorn),
Tp = Tilia platyphyllos (Linde).
Weiterführende Literatur
Leuzinger S, Zotz G, Asshoff R and Körner C (2005) Responses of deciduous forest trees
to severe drought in Central Europe Tree Physiology 25: 641-650.
78
Eichen unter Extrembedingungen: Auswirkungen von Trockenheit und
Hitze
Urs Feller
Institut für Pflanzenwissenschaften, Universität Bern ([email protected])
Am Hang oberhalb von Salgesch im Wallis sind die Pflanzen oft Trockenheit und hoher
Temperatur ausgesetzt. Im Hitzesommer 2003 war dies besonders ausgeprägt der Fall. Im
Rahmen des Projektes THERMOAK wurden die dort wachsenden Flaumeichen
(Quercus pubescens Willd.) ökologisch und physiologisch untersucht (D.M. Newbery,
PI; U. Feller, CoPI; P. Haldimann, R. Zweifel, A. Gallé, L. Zimmermann, F. Zeugin, S.
Bangerter). Abseits von Bewässerungsanlagen liegt an diesem Hang ein lockerer Bestand
von buschartig wachsenden Flaumeichen vor (Abbildung 1) neben vereinzelten Föhren.
.
Abbildung 1: Flaumeichenbestand oberhalb von Salgesch, Wallis (links, in der Bildmitte
und im oberen Bereich) und Blätter dieser Flaumeichen (rechts).
Wie reagiert die Flaumeiche auf Extrembedingungen? Die Licht- und
Temperaturverhältnisse sowie die Netto-Photosyntheserate und die stomatäre
Leitfähigkeit sind für drei ausgewählte Tage in Abbildung 2 im Tagesverlauf
angegeben. Am 23. Juli 2003 litten die Eichen unter der ausgeprägten Trockenheit,
während am 18. Mai 2004 die Wasserversorgung gut war. Der 6. August 2003 war
geprägt von einem moderaten Wassermangel. Die photosynthetisch wirksame Strahlung
(sichtbares Licht von 400 bis 700 nm) war and den drei erwähnten Tagen zwischen 10.00
und 16.00 Uhr sehr ähnlich. Die Lufttemperatur dagegen lag am 6. August 2003 deutlich
höher als an den beiden anderen Tagen. Die Blatttemperatur blieb bei guter
Wasserversorgung (am 18. Mai 2004) unter 30°C, erreichte jedoch bei einem
Wasserdefizit um die Mittageszeit Werte von über 40°C. Die Absorption des Lichtes
79
ohne entsprechende Kühlung über die Transpiration führt zu diesem Temperaturanstieg,
der als Folge der bei schlechter Wasserversorgung kaum geöffneten Spaltöffnungen
deutlicher ausfällt.
500
0
4
6
8
10
12
14
16
18
Leitfähigkeit der Stomata
(mmol H2O m-2 s-1)
12
10
8
6
4
2
0
4
6
8
10
12
14
Tageszeit (h)
16
18
20
20
moderates Wasserdefizit
gute Wasserversorgung
ausgeprägtes Wasserdefizit
10
0
20
14
30
4
6
8
10
12
14
16
18
150
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Blatttemperatur (°C)
1000
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Blattinterne CO2-Konzentration
(ppm CO2)
Lufttemperatur (°C)
1500
Netto-Photosyntheserate
(µmol CO2 m-2 s-1)
Photosynthetisch wirksame
Strahlung(µmol photons m-2 s-1)
Die Netto-Photosyntheserate stieg am 18 Mai 2004 (gute Wasserversorgung) auf ein
Maximum zwischen 9.00 und 11.00 Uhr an, nahm dann um etwa 30% ab und blieb auf
diesem Wert bis um 16.00 Uhr. Am 6. August 2003 (moderates Wasserdefizit) stieg die
Netto-Photosyntheserate morgens an, erreichte um 10.00 ein Maximum, fiel
anschliessend auf einen sehr niedrigen Wert zwischen 12.00 und 16.00 Uhr ab und stieg
anschliessend nochmals leicht an bis zum Absinken während der Abenddämmerung (als
Folge der reduzierten Lichteinstrahlung). Bei extremer Trockenheit (am 23. Juli 2003)
stieg dieser Wert während des Vormittags auf ein Maximum an, das jedoch bei nur etwa
20% des Vormittagsmaximums an den beiden anderen Tagen lag. Zwischen 12.00 und
15.00 Uhr war die Netto-Photosynthese auch an diesem Tag sehr niedrig und stieg
nachher nochmals leicht an.
4
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Tageszeit (h)
Abbildung 2: Physiologische Eigenschaften von Eichenblättern bei Trockenheit und
erhöhter Temperatur (Haldimann et al. 2005). Das Blatt-Wasserpotential vor
Sonnenaufgang lag bei -2.70 MPa am 23. Juli 2003 (rote Symbole), bei -2.07 MPa am 6.
August 2003 (gelbe Symbole) und bei -0.34 MPa am 18. Mai 2004 (grüne Symbole).
Aus diesen Untersuchungen und aus ergänzenden Detailanalysen ging hervor, dass die
Flaumeichen Hitze- und Trockenphasen relativ gut überleben und sich später wieder
erholen. Die CO2-Fixierung über die Photosynthese wird im Bereich von 30–40°C
reversibel gehemmt, das CO2-Assimilationspotential bleibt jedoch über längere Zeit
erhalten. Extreme Trockenheit oder Hitze kann zu irreversiblen Schädigungen bis zum
vorzeitigen Blattfall und ev. sogar einem Neuaustrieb im Herbst führen. Diese
Phänomene traten oberhalb Salgesch im Spätsommer 2003 teilweise auf. Es bleibt
abzuklären, wie weit dies zu einer nachhaltigen Schwächung der betroffenen Pflanzen
führte.
80
Weiterführende Literatur
Haldimann P. und Feller U.: Inhibition of photosynthesis by high temperature in oak
(Quercus pubescens Willd.) leaves grown under natural conditions closely
correlates with a reversible heat-dependent reduction of the activation state of
ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase. Plant Cell Environ 27, 11691183 (2004).
Haldimann P., Gallé A. und Feller U.: Impact of drought and heat stress on the
photosynthetic apparatus of Quercus pubescens: a field study. In: Photosynthesis:
Fundamental Aspects to Global Perspectives, A. van der Est und D. Bruce (Hsg.),
im Druck (2005).
Zweifel R., Zimmermann L. und Newbery D.M.: Modeling tree water deficit from
microclimate: an approach to quantifying drought stress. Tree Physiol. 25, 147156 (2005).
81
82
/// BOXENSTOPP – DIE RESULTATE / WORK PACKAGE 4
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Risk Assessment, Risk Hedging and Socioeconomic Response
Leitung: Prof. Alain Haurie
83
Integrated assessment and intergenerational equity
Alain Haurie
Faculty of Economics and Social Sciences, University of Geneva, Geneva ([email protected])
An Integrated Economic Perspective
What are the impacts of economic growth on climate change and what will be the impact
of climate change on the economy? What are the optimal emission paths to set in the
future under the ‘Kyoto’ and ‘post-Kyoto’ regimes and when should these targets be
reached? Is there a feasible technology solution that permits our societies to continue the
current development without endangering the global climate system? What is the
economic burden of climate change expected in Europe and in Switzerland in the coming
decades? These are the questions addressed in the research activities of Work Package 4
during the first phase of NCCR.
Coupling economic and climate models
Integrated Assessment evaluates the fully interdependent (global) techno-economic
system and the (global) climate system, and how both systems interact with each other
and feed back on each other with the full loop between economy, emissions, climate
change, damage function and back to economy.
A highlight of a more technical nature and a novel approach to Integrated Assessment
Modelling is the coupling of a full economic model and a climate model. Both models
were originally developed independently for economic and climate modelling, thus the
coupling of both is a novel and major step towards a better representation of the
economy-climate interactions. Two examples of problems that can be addressed for
illustration: Through the use of an advanced optimization method, called “Oracle Based
Optimization” we have coupled a 3D climate model of intermediate complexity (CBMGOLDSTEIN) with a multi-region world economic growth model (MERGE). This
permits an assessment of the long term necessary adaptation of the economic production
system to maintain a sustainable climate environment. In a “cost effectiveness” mode we
set an objective for the surface average temperature (SAT) increase compared with the
o
pre-industrial state of “2 C in 2100”. This limit for temperature change is often taken as
the threshold toprevent major ecological disruptions due to climate change. We obtain an
“optimal emissions abatement schedule” when the current world emission level (close to
7 GtC per Year in 2005) would peak in 2020 below 8 GtC and then decline rapidly to
reach 2 GtC by the end of the Century. In a “Cost-benefits” mode, a damage function
defines the loss of economic output when temperatures increase. At the end of the
Century, one is back to the current emissions levels (6 GtC) and the emissions peak in
2040 at a level of 11 GtC/Y. The decrease of emissions is pursued until the low levels of
2GtC/Y are reached in 2150. The simulations show the long term effects of the climateeconomy coupling which calls for a profound change in the energy system over the next
84
50 years and which justifies the ‘factor-3’ objective set in European economic and
political circles as the emissions abatement goal over this horizon.
Intergenerational Equity Issues
A striking aspect of the economic dimension of climate change is that it involves many
generations. If our societies start abating GHG emissions now, they will bear a cost and
the benefits will accrue to the generations of our grand children. Reciprocally today’s
emissions impose a cost due to damages caused by climate change to the coming
generations. The economic decisions concerning GHG abatement have to address the
delicate question of intergenerational equity issue. Using an intergenerational game
paradigm we propose a new rationale for the determination of the appropriate discount
rate to be used in the economic evaluation of projects related to climate policy. The
discount rate is a key element in the economic and financial evaluation of projects. It
reflects in particular the time preference of the economic agent and it is related to the
level of uncertainty in the project’s future. A 15% discount rate is used routinely for
project evaluation. A 6% discount rate is often used in long term models of the energy
sector. Our analysis tends to show that a discount rate around 2% should be applied in
cost-benefit analysis concerning climate change policies.
85
Emissions trading
Laurent Viguier
HEC, University of Geneva and SFIT, Lausanne ([email protected])
The trading of emission permits is a market based instrument implemented in the Kyoto
protocol. We have here a real life experiment that should demonstrate the effectiveness of
market mechanisms for the implementation of global environmental policies. Using a
‘game theory’ framework, WP4 carried out pioneering work to understand the
functioning of such a system and the organization of markets with large players such as
the EU, Russia and China, with their international and inter-temporal dimensions. The
results of this work are projections for future carbon prizes on the TEP market, which
then feeds back on the national economies e.g. for Switzerland (Climate centime). Of
particular interest is the analysis of the potential competition between Russia which has
an important stock of zero-cost abatement credits (the so-called ‘hot air’) due to the
collapse of the FSU industrial concerns and China which can propose low-cost abatement
opportunities in CDM (Clean Development Mechanism) projects or in joining the market.
A dynamic competition model showed the important effect on the ‘price of carbon’ of
this competition and the potential benefits for China to join the market.
Using a general economic equilibrium model, GEMINI-E3, we assessed the economic
impacts (domestic cost “deadweight” and terms of trade) of the implementation of the
Kyoto protocol on Switzerland. We identified a net advantage of joining an international
tradable emission permits scheme. Since its cost of carbon abatement are much higher
than in the rest of Europe, Switzerland will be a net buyer of permits. When a European
quota market is installed the cost is lower, even if Switzerland does not participate, again
due to a decrease in the price of imported goods.
86
Technology assessment and climate policy
Leonardo Barreto
Paul Scherrer Instituite, Villigen ([email protected])
We investigated key elements of an affordable climate policy and asked two main
questions: What is the portfolio of efficient technological options to mitigate climate
change? Which policy mix will insure that these technologies will be selected and
promoted? We assessed the impact of “where”, “when” and “what”-climate policies with
regard to technology options.
Our results acknowledge the importance of international emissions trading in achieving
cost-effective emission reductions but, in addition, point out that policy instruments must
be designed to encourage technological innovation and progress that enables a transition
in the long run towards a cleaner, more efficient, environmentally compatible and costeffective technological path. Thus, countries like Switzerland must find a balance
between their own emission-reduction activities and the emission permits bought in an
international emissions-trading system in order to avoid that access to cheaper options in
the short-term jeopardizes the technology development necessary to achieve long-term
deeper emissions cuts.
We show that technological learning is an important driving force in the evolution of
energy systems. We incorporated the two main technological learning mechanisms,
namely Research and Development (R&D) and experience gathered in the marketplace
through demonstration and deployment (D&D) in the models in order to assess the early
investments required for a technology to progress and achieve long-term competitiveness.
We found that early accumulation of knowledge through well-targeted R&D activities
and of market experience through demonstration and deployment (D&D) programs are
necessary for cleaner and more efficient low-CO2 energy technologies to develop and to
become competitive in the long term. Specifically, a strategic management of niche
markets, where a technology may be attractive due to specific advantages, is needed to
stimulate its diffusion process.
In addition, we have shown that there is an urgent need to combine policies in the areas
of mitigation of climate change, air pollution, promotion of renewable portfolio standards
and security of energy supply in order to exploit the substantial synergies between them
and achieve an affordable climate policy. Of particular interest are synergies between
security of energy supply and climate change. Our analysis suggests that pursuing an
energy policy that maintains supply security has the potential to accelerate the shift to a
“hydrogen+electricity” economy. The increased availability of low-carbon hydrogen
under security supply policy also provides additional CO2 abatement opportunities. In its
turn, a stringent CO2 abatement policy has a large potential to foster development of a
“hydrogen+electricity” economy and also achieves some supply security objectives.
Our analyses suggest that a broad portfolio of technologies is needed if long-term climate
goals are to be met, since no single technology can play the role of a “magic bullet”.
Among the technologies that figure prominently in our scenarios are biomass-based
gasification for electricity and bio-fuels production or co-production, CO2-free hydrogen
87
production technologies, CO2 capture and storage, stationary and mobile fuel cells,
hybrid-electric vehicles, energy-efficient buildings and technologies for electricity
generation, heat production and transportation based on natural gas, the cleanest fossil
resource, which could provide the bridge towards a long-term low-emissions energy
system.
Special attention was given to the transportation sector, key to policy makers given its
growing energy consumption, CO2 and other polluting emissions and its overwhelming
dependence on oil products. Our analyses indicate that there is potential for promising
technologies such as fuel cells and high-quality energy carriers such as hydrogen to play
an important role in the passenger car sector in the long term. However, stimulating their
diffusion will require a combination of supporting policy measures related to targeted
risk-sharing R&D (e.g. on hydrogen storage) and demonstration and deployment (D&D)
programs, carried out through public-private partnerships, in addition to policies to curb
CO2 and air pollutants and the development of a compatible infrastructure, among others.
During the transition period, bio-fuels, advanced internal combustion engines and hybridelectric vehicles could play the role of bridging technologies.
In a nutshell, an affordable CO2 mitigation policy requires the combination of “where”
(emissions trading), “when” (gradual replacement of technologies), “what” (multi-gas
strategies) and technology-related flexibilities (diffusion of bridging technologies).
Synergies with other policy domains such as air pollution, promotion of renewable
energy and security of energy supply must be exploited. Sustained R&D and
demonstration and deployment (D&D) programs are needed to stimulate technological
learning of cleaner technologies. Hydrogen and fuel cells, among others, are promising
options for the long term, but substantial hurdles have to be surmounted. Natural gas, biofuels, energy-efficient buildings and hybrid-electric vehicles, among others, could
provide the bridge between today’s energy system and a very long term cleaner and
supply-secure “hydrogen+electricity” economy.
88
Climatic Change
NCCR Climate Special Issue
F
Foouurr yyeeaarrss ooff rreesseeaarrcchh iinn oonnee ssppeecciiaall iissssuuee
A
Auuttuum
mnn 22000055
Climate variability, predictability and climate risks:
A European Perspective
Climate variability - observations, reconstructions, and model simulations for
the Atlantic-European and Alpine region from 1500-2100 AD
C. C. Raible1, C. Casty2, J. Luterbacher2, A. Pauling2, J. Esper3, D. C. Frank3, U. Büntgen3, A. C.
Roesch4, P. Tschuck4, M. Wild4, P.-L. Vidale4, C. Schär4, and H. Wanner2
1
Physics Inst. UniBern, 2Inst. Geography UniBern, 3WSL, 4Inst. Atmospheric and Climate Science ETH
Multi-decadal climate projections to seasonal and sub-seasonal predictions: An
overview of the challenges
C. Schwierz1, C. Appenzeller2, H. C. Davies1, M. A. Liniger2, W. Müller2, T. Stocker3, and M.
Yoshimori3
1
Inst. Atmospheric and Climate Science ETH, 2MeteoSchweiz, 3Physics Inst. UniBern
Global warming and summer evapotranspiration: patterns of change across
continental Europe and the alpine region
P. Calanca1, A. Roesch2, K. Jasper1, and M. Wild2
1
Agroscope FAL Reckenholz, 2Inst. Atmospheric and Climate Science ETH
Climate risks and their impact on biosphere and society
J. Fuhrer1, M. Beniston2, A. Fischlin3, C. Frei4, S. Goyette2, K. Jasper1, and C. Pfister5
1
Agroscope FAL Reckenholz, 2Dept. Geosciences, UniFribourg, 3Inst. Terrestrial Ecology, ETH, 4Inst.
Atmospheric and Climate Science ETH, 5Inst. History, UniBern
Optimal economic growth under climate change threats
O. Bahn1, L. Drouet2, N. Edwards3, A. Haurie2, S. Kypreos4, T. T. Stocker3, and J.-P. Vial2
1
Dept. Management Sciences, HEC Montréal, 2HEC, UniGeneva, 3Physics Inst. UniBern, 4Paul Sherrer Institute
Modeling endogenous learning and imperfect competition effects in climate
change economics
L. Viguier1, L. Barreto2, A. Haurie3, S. Kypreos2, and P. Rafaj2
1
HEC UniGeneva & EPFL Lausanne, 2Paul Sherrer Institute, 3HEC UniGeneva
Climate change mitigation policy: Why are economic incentives so reluctantly
applied in Switzerland?
B. Bürgenmeier1, A. Baranzini2, C. Ferrier1, C. Germond-Duret1, K. Ingold1, S. Perret1, P. Rafaj3, S.
Kypreos3, and A. Wokaun3
1
CUEH UniGeneva, 2Geneva School of Business Administration, UniGeneva, 3Paul Scherrer Institute
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NCCR Climate, Erlachstr. 9a, 3012 Bern
031 631 31 45, [email protected]
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Appenzeller
Arpagaus
Atteslander
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Barrelet
Barreto
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Bloesch
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Brönnimann
Brunner
Buchmann
Busslinger
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Calisesi
Caradonna
Casty
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Cooremans
Dadic
David
Defila
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Feller
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Fuhrer
Fuhrer
Füllenmann
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Gilgen
Goyette
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Greminger
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Gut
Gutermann
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Heck
Hirschi
Hohmann
Hug
Hunziker
Hurni
Iheanacho
Imboden
Jäggi
Jaun
Brigitta
Universität Bern
Christof
MeteoSwiss
Marco
MeteoSchweiz
Per
British Council
Eva
Paul Scherrer Institut
Timothée
Universität Bern , EMPA
Leonardo
Paul Scherrer Institute
Nico
Paul-Scherrer Institut
Martin
Hoschule für Technik, Rapperswil
Philippe
Hoschule für Technik, Rapperswil
Martin
University of Fribourg
Alex
EAWAG
Urs
Consultant
Silvio
IUKB
David N.
SwissRE
Pawel
Hoschule für Technik, Rapperswil
Stefan
ETH Zürich
Thomas
Amt für Umweltschutz SG
Nina
ETH Zürich
Matthias
Hoschule für Technik, Rapperswil
Pierluigi
Agroscope FAL Reckenholz
Yasmine
International Space Science Institute
Toni
NCCR Climate
Carlo
Universität Bern
Urs
SNF
Catherine
University of Geneva
Ruzica
ETHZ
Bolius
Paul Scherrer Institut
Claudio
MeteoSchweiz
Marut
Institut Universitaire Kurt Bösch, Sion
Dominik
Gruppe Klimatologie und Meteorologie KLIMET, Uni Bern
Hans
Universität Zürich
Jan
Eidg. Forschungsanstalt WSL
Claude
Tracy
ETH Zurich
Susanne
Universität Bern, EUresearch
Urs
Universität Bern
Erich
ETH Zürich
stefan
Hoschule für Technik, Rapperswil
Stefan
Jürg
Agroscope FAL Reckenholz
Thomas
GIBB
Thomas
Hoschule für Technik, Rapperswil
Markus
Paul Scherrer Institut
Alexander
Universität Bern
Eva
Andreas
Hoschule für Technik, Rapperswil
Anna Katarina
ETH Zürich
Stephane
Geosciences/University of Fribourg
Ann-Maree
Peter
SECO
Hubert
Université de Genève
Thomas
IAC ETH Zürich
Martin
NCCR Climate
Timur
Paul Scherrer Institut
Urs
Tiefbauamt Kt. SG, Sektion Wasserbau
Andreas
Bundesamt für Energie
Thomas
Alain
Universität Genf
Pamela
SwissRE
Martin
ETH Zürich
Roland
ProClim
Tanja
Universität Bern
Simone
PLANAT
Hans
NCCR North-South
Nicholas OkechukwIHEX RESEARCH CLUB
Dieter
ETH Zürich / Nationaler Forschungsrat
Maya
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Simon
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Keller
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Laurent
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Leuzinger
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Marthaler
Marthaler
Martin
Martius
Matti
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Mauch
Mauch
Messerli
Messerli
Meuli
Meyer-Usteri
Michel
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Pfister
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Adrian
Margret
Roberto
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Caroline
Gabriele
Urs
Shakiru
Andreas
Martin
Christian
Rolf
Michel
Guido Nicolaus
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Manuel
Kathy
Christoph
Thomas
Ulrich
Christian
Annemarie
This
Christina
Sina
Bruno
Christoph
Simon
Hans-Oliver
Universität Bern
University of Zürich
Hoschule für Technik, Rapperswil
Hoschule für Technik, Rapperswil
Uni
Universität Bern
Universität Bern
Paul Scherrer Institut
Agroscope FAL Reckenholz
Paul Scherrer Institut
Geogr. inst. d. Univ. Bern
Empa Dübendorf
vdf Hochschulverlag AG
Université de Fribourg
Hoschule für Technik, Rapperswil
MeteoSchweiz
Hoschule für Technik, Rapperswil
Universität Bern
HEC Geneve
Agroscope FAL Reckenholz
Universität Basel
MeteoSwiss
Bundesamt für Wasser und Geologie
Amt für Natur und Umwelt GR
Universität Bern
Addo Consult
Uni Bern
Institut für Umwelttechnik, FHBB
ETH Zürich
GIUB
Universität Bern
Mauch Consulting
Mauch Consulting
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NCCR North-South
NCCR Climate
Universität Bern
Geographisches Institut Universität Bern
Hoschule für Technik, Rapperswil
NCCR Climate
Lufhygieneamt beider basel
Universität Bern
British Council
ProClim
ProClim
Zealett inc. Nigeria Ltd.
Universität Bern
Bundesamt für Wasser und Geologie
Universität Bern
PMOD/WRC
Bundesamt für Energie
Hoschule für Technik, Rapperswil
University of Bern
Universität Bern
OcCC
ProClim
Univeristät Bern
Sigmaplan AG
PMOD/WRC
Interfakultäre Koordinationsstelle für Allgemeine Ökologie (IKAÖ)
Uni Bern
Geographisches Institut Uni Bern
IRIMO-climatological Research Institute(CRI)
Bundesamt für Wasser und Geologie BWG
ETH Zürich
MeteoSchweiz
Hoschule für Technik, Rapperswil
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Schulz
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Schwikowski
Seneviratne
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Steiner
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Sturm
Summermatter
Szidat
Thalmann
Thalmann
Tobler
Tognola
Tschuck
Van Audenhove
Verdan
Viguier
von Euw
von Salis
von Weissenfluh
Vonder Mühll
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Weingartner
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Reto
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Daniel
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Alexander
Urs
Peter
David
Markus
Elena
Kurt
Eveline
Marlise
Bundesamt für Landwirtschaft
Sekretariat Forschungskommission der Universität Bern
Hoschule für Technik, Rapperswil
Paul Scherrer Institut
ETH Zürich
ETH Zürich
Paul Scherrer Institut
ETH Zürich
Amt für Umweltschutz, Kanton SG
Interfakultäre Koordinationsstelle für Allgemeine Ökologie (IKAÖ)
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FHBB, Institut für Umwelttechnik, Muttenz
Physics University of Bern
ETH Zürich
Gruppe Klimatologie und Meteorologie KLIMET, Uni Bern
MeteoSchweiz
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Historisches Institut Universität Bern
Universität Bern
ProClim-/OcCC
EPFL (ohne Mittagessen!)
Paul Scherrer Institut
Euresearch c/o Universität Bern
Institut fuer Atmosphaere und Klima ETH
Universität St. Gallen
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