UBA - Fachzentrum Klimawandel Hessen

Klimawandel in Hessen:
Vergangenheit und Zukunft
Die Klimaänderungen
der letzten 50-100 Jahre und
die zu erwartenden Klimaänderungen
im 21. Jahrhundert
Christian-D. Schönwiese
Institut für Atmosphäre und Umwelt
der J.W. Goethe-Universität Frankfurt/Main
Vortragsübersicht
• Klimawandel in der Vergangenheit:
→ global (Temperatur)
→ Deutschland (Temperatur)
→ Hessen (Temperatur und Niederschlag)
• Klimawandel in der Zukunft:
→ global (Temperatur)
→ Hessen (Temperatur und Niederschlag)
• Folgerungen
Wie funktioniert Klima?
Cubasch und Kasang, 2000
Als Folge der Nutzung fossiler
Energieträger und Waldrodungen
sowie industrieller, landwirtschaftlicher und privater Aktivitäten hat im
Industriezeitalter die atmosphärische Konzentration klimawirksamer
Spurengase drastisch zugenommen
(Kohlendioxid, Methan usw.).
Dies verändert die Strahlungs- und
Wärmeflüsse in der Atmosphäre mit
dem Effekt einer bodennahen
Erwärmung und stratosphärischen
Abkühlung (jeweils im globalen
Mittel): anthropog. Treibhauseffekt.
IPCC 2007
Gleichzeitig reagieren alle weiteren
Klimaelemente (Meeresspiegelhöhe,
Niederschlag, Wind...) einschließlich
der Extremereignisse.
Aufgrund der
vorliegenden
(physikalischen)
Klimamodellrechnungen sind
natürliche Ursachen
für die globale
Erwärmung der
letzten ca. 50 Jahre
extrem
unwahrscheinlich*
(IPCC, 2007)
----------------------------*p < 5 %, somit p > 95 %
für anthrop. Ursachen
Regionale Strukturen der globalen Klimaänderungen
Datenquelle: Jones et al., 2005; Bearb. Schönwiese et al., 2006
Klimawandel in Deutschland
Deutschland-Temperatur, Jahresanomalien 1761-2007
2,0
Temperaturanomalien in °C
1,0
2000
1994
1989/90
(relativ zu 1961-1990)
1,5
1779
1822
1834
2007
1934
1868
0,5
0,0
-0,5
-1,0
1962/63
-1,5
1996
1956
1940
-2,0
-2,5
1799
1805
1829
Mittelwert (1961-1990): 8,3 °C; 2000: 9,9 °C
-3,0
1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000
Zeit in Jahren
Klimawandel in Hessen
12
1994 2000
Temperatur Frankfurt-Flughafen, Jahresmittel
Temperatur in °C
11
(1826-2007)
10
9
8
7
1945
6
1820
1840
1860
1880
1900
1920
1940
1960
1980
2000
Zeit in Jahren
Lineare Trends 1826-2007: 1,9 °C; 1901-2000: 1,1 °C; 1951-2000: 1,2 °C
Datenbasis 1951-2000 (DWD, WZN)
Temperatur: 53 Stationen
Niederschlag: 674 Stationen
1901- 2000/2003: Temperatur 4 Stationen, Niederschlag 10 Stationen,
davon aus Hessen 3 (Temperatur) bzw. 6 (Niederschlag) Stationen.
Überblick der Klimatrends in Hessen
1951-2000
Temperaturtrends in °C
Mittelwerte
Jan. Febr. März April
Mai
Juni
Juli
1,7
0,3
1,4
0,1
1,0
1,9
0,3
Minimumwerte
Frühling:
1,1 °C
Sommer:
1,8
1,8 1,0
2,4°C 0,7
Herbst:
0,2 °C
Maximumwerte
Winter: 1,6 °C
1,6
0,6
1,1
1,4
1,0
1,9
1,7
2,0
1,6
1,2
0,2
Aug. Sept. Okt.
1,4
0
1,1
2,5
1,6
-11,7
-0,1
-18,0
Niederschlagtrends in %
10,5
20,9
61,9
10,5
Nov.
Dez.
Jahr
0,3
- 0,1
0,9
0,9
1,1
0,2
1,2
1,2
Frühling: + 20 %
Sommer: - 18 %
- 0,1 Herbst:
- 0,3
0 + 25
0,9% 0,9
Winter: + 22 %
18,6
46,1
16,2
28,8
8,5
Schönwiese et al., 2006
Fr
He
So
Wi
Jahreszeitl.
TemperaturTrends in °C
1951-2000
Fr
He
So
Wi
Jahreszeitl.
NiederschlagTrends (%)
1951-2000
Wird das Klima extremer?
Düsseldorf, Aug. 2003
Koblenz, Jan. 2005
Motten, Okt. 2005
Extremeres Klima? ⇒ Wahrscheinlichkeitsanalyse
Hier gezeigt am
Beispiel der
Normalverteilung
Nach IPCC, 2001;
dt. nach Hupfer u.
Börngen, 2004.
Extremwertanalyse:
Trends der
Jährlichkeit (J)
extrem warmer
Tage, orientiert
an J = 100 Jahre
(1%-Perzentil);
Jahreszeiten.
Beispiele zur Extremwertanalyse:
Änderung der Wahrscheinlichkeit
Niederschlag, Trends der Extremwert-Wahrscheinlichkeit
Überschreitung des 95%-Perzentils
Januar
August
Monatsdaten 1901-2000
Trömel 2005, Schönwiese u. Trömel 2007
Extremwertanalyse:
Trends der
Jährlichkeit (J)
extrem niederschlagsreicher
Tage, orientiert
an J = 100 Jahre;
Jahreszeiten.
Trends der Länge der maximalen Trockenperiode
rot:
zunehmend
grün:
abnehmend
(1951-2000)
Und die Zukunft?
Klimaprognosen, vergleichbar Wetterprognosen, sind prinzipiell nicht möglich, da
• die natürlichen Einflüsse auf das Klima
(z.B. Vulkanismus, NAO) nicht vorhersagbar
• und die menschlichen Einflüsse (Treibhausgase,
Sulfatpartikel) im künftigen Verlauf zumindest
quantitativ unsicher sind.
Man behilft sich daher mit Projektionen
• unter der Annahme, dass der menschliche Einfluss
(Treibhausgase) dominiert
• und aufgrund alternativer Szenarien des menschlichen
Verhaltens, insbesondere der Treibhausgas-Emissionen.
1980
2000
2020
2040
2060
2080
2100
IPCC, 2001
Multi-Modell-Abschätzungen der globalen Erwärmung
IPCC, 2007
MultimodellAbschätzungen der
globalen Erwärmung
(bodennah):
Bis 2020/29 liegen die
Abschätzungen in einem engen
Wertebereich: ca. + 0,7 ± 0,7 °C.
Sie sind somit für die nächsten
Jahrzehnte weitgehend
unabhängig von den Szenarien
und Modellvarianten.
Bis 2090/2099 ergibt sich
jedoch ein großer Streubereich, so dass für solche
langen Zeitspannen die
Szenarien bzw. Modellvarianten von wesentlicher
Bedeutung sind.
IPCC, 2007
WETTREG,
Spekat et al., 2007
(UBA)
Änderung der
Mitteltemperatur,
Jahreswerte
(1961-1990) → (2071-2100)
WETTREG,
Spekat et al., 2007
(UBA)
Änderung der
Mitteltemperatur,
Jahreswerte
(1961-1990) → (2021-2050)
WETTREG,
Spekat et al., 2007
(UBA)
Änderung der
Max.-Temperatur,
Sommer (JJA)
(1961-1990) → (2021-2050)
WETTREG,
Spekat et al., 2007
(UBA)
Änderung der
Min.-Temperatur,
Winter (DJF)
(1961-1990) → (2021-2050)
90
80
Temperatur- Kenntage Wiesbaden
(WETTREG-Simulation)
1961/70, 2041/50, 2091/2100
70
77
63
62
60
50
40
39
40
27
30
20
10
22
16
14
6
8
3
2
4
0
Eistage
(Tmax < 0°C)
Frosttage
(Tmin < 0°C)
Sommertage
(Tmax > 25°C)
heiße Tage
(Tmax > 30°C)
WETTREG,
Spekat et al., 2007
(UBA)
Änderung des
Niederschlags,
Jahressummen
(1961-1990) - (2021-2050)
WETTREG,
Spekat et al., 2007
(UBA)
Änderung des
Niederschlags,
Winter (DJF)
(1961-1990) - (2021-2050)
WETTREG,
Spekat et al., 2007
(UBA)
Änderung des
Niederschlags,
Sommer (JJA)
(1961-1990) - (2021-2050)
Übersicht der WETTREG-Simulationen
der Klimaänderungen in Hessen 1961/90 bis 2021/50
Temperatur
Frühling
Sommer
Herbst
Winter
Jahr
Niederschlag Frühling
Sommer
Herbst
Winter
Jahr
+ 0,3 (0,2 ↔ 0,5) °C
+ 1,2 (1,1 ↔ 1,4) °C
+ 0,9 (0,7 ↔ 1,0) °C
+ 1,2 (1,0 ↔ 1,5) °C
+ 0,8 (0,7 ↔ 0,9) °C
0 (- 5 ↔ + 5) %
- 10 (- 18 ↔ 0) %
- 7 (- 13 ↔ + 3) %
+ 15 (+ 7 ↔ + 21) %
- 1 (- 4 ↔ + 3) %
Spekat, Enke, Kreienkamp (CEC), 2007; UBA
WETTREG,
Spekat et al.,
2007 (UBA)
Änderung der
Max.-Temperatur,
(1961-1970) →
(2041-2050)
WETTREG,
Spekat et al., 2007
(UBA)
Änderung des
Niederschlags,
(1961-1970) →
(2041-2050)
Und die Konsequenzen?
Anpassung
• Land- und Forstwirtschaft
• Städte und Regionen
• Hochwasserschutz
und Grundwasser
• Gesundheit
• ...
Vorsorge
• Klimaschutz:
Verringerung der
Emission klimawirksamer Spurengase
(CO2 usw.)
• Vegetationsschutz:
Erhalt und Aufforstung
• ...
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
Literatur
C.-D. Schönwiese et al., 2006: Analyse der Klimaveränderungen in
Hessen für den Zeitraum 1901 bis 2003. Bericht IAU* Nr. 3, 74 S.
T. Staeger et al., 2006: Auftreten und Andauer extremer Witterungsereignisse in Hessen (1951-2000). Bericht IAU* Nr. 5, 41 S.
*) Institut für Atmosphäre und Umwelt der Universität Frankfurt/Main
http://www.geo.uni-frankfurt.de/iau/klima
A. Spekat, W. Enke, F. Kreienkamp (CEC), 2007: Bereitstellung
regionaler Klimaszenarios auf der Basis von globalen Klimasimulationen mit dem Regionalisierungsmodell WETTREG
(Kurztitel). UBA-FZK 204 41 138, UBA-Publikationsreihe, Dessau.
http://www.umweltdaten.de/publikationen/fpdf-I/3133.pdf