Globaler und regionaler Klimawandel in Vergangenheit und Zukunft

Globaler und regionaler
Klimawandel
in
Vergangenheit
und
Zukunft
•D
Christian-D. Schönwiese
Universität Frankfurt/Main
Institut für Atmosphäre und Umwelt
© ESA/EUMETSAT: METEOSAT 8 SG – multi channel artificial composite colour image, 23-5-2003, 12:15 UTC
Vortragsübersicht
• Klima und Wetter: Begriffsbestimmung
• Klimawandel der Vergangenheit:
Indizien global und Deutschland
• Ursachendiskussion (global):
Natur und Mensch
• Klimawandel der Zukunft:
Szenarien und Projektionen
(global und Deutschland)
• Folgerungen
Zur Unterscheidung von Wetter und Klima
Klima,
Häufigkeit
z.B. 30-jährige Statistik
Klimaänderung
Streuung
Extremereignisse
Mittelwert
Messgröße
Wetterereignisse
Klimawandel in den letzten 2000 Jahren
(rel. zu 1961-1990)
Unsicherheit
Jahr
Klimawandel: Industriezeitalter
Quelle: CRU, Jones et al., 2007
Klimawandel: Industriezeitalter
Globaltemperatur, Jahresanomalien 1850 - 2007
0,6
1998
Temperaturanomalien in °C
(relativ zu 1961-1990)
0,4
0,2
1944
1878
0
-0,2
1964
-0,4
-0,6
1976
1956
1862
1917
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Zeit in Jahren
Quelle: CRU (Jones et al.).
Internet, 2008; bearbeitet.
Quelle: CRU, Jones et al., 2007
Klimawandel: Industriezeitalter
Globaltemperatur, Jahresanomalien 1850 - 2007
0,6
1998
Temperaturanomalien in °C
(relativ zu 1961-1990)
0,4
0,2
1944
1878
0
-0,2
1964
-0,4
-0,6
1976
1956
1862
1917
Linearer Trend 1901-2000: + 0,7 °C
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Zeit in Jahren
Quelle: CRU (Jones et al.).
Internet, 2008; bearbeitet.
Quelle: CRU, Jones et al., 2007
Klimawandel: Industriezeitalter
Globaltemperatur, Jahresanomalien 1850 - 2007
0,6
1998
Temperaturanomalien in °C
(relativ zu 1961-1990)
0,4
0,2
1944
1878
0
-0,2
1964
-0,4
-0,6
1976
1956
1862
1917
Linearer Trend 1901-2000: + 0,7 °C
1850 1860 1870 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Zeit in Jahren
Lineare Trends nach IPCC (2007) bis 2005:
Quelle:
Jones°C/Dek.;
et al., 200725 J.: 0.177 °C/Dek.
letzte 100 J.: 0.074 °C/Dek.;
50 CRU,
J.: 0.128
Temperaturtrends 1901-2000 (Jahreswerte)
Datenquelle: Jones et al., 2005; Analyse: Schönwiese et al., 2005
Absoluter linearer Niederschlagstrend (mm) 1951-2000
Beck et al., 2007
Klimawandel in Deutschland
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
Datenquelle: Rapp,
2000; DWD; Analyse:
Schönwiese
6
T e m p e ra tu ra n o m a lie n in °C
Deutschland-Temperatur, Winteranomalien 1761-2007
4
1975 1990
1834
1796
2007
2
0
-2
1970
-4
1985 1996
1947
1929 1940
-6
1963
1830
-8
1760
1780
Datenquelle:
Rapp, 2000;
DWD; Analyse:
Schönwiese
1800
1820
1840
1860
1880
1900
1920
1940
1960
Zeit in Jahren
Mittelwert (1961-1990): 0,2 °C: 2006/07: 4,5 °C
1980
2000
4
Temperaturanomalien in °C
Deutschland-Temperatur, Sommeranomalien 1761-2007
2003
3
2
1781
1992/94
1983
1947
1826 1834
1
0
1993
-1
1987
1962 1978
1956
1916
1913
-2
1816
-3
1760
1780
1800
1820
1840
1860
1880
1900
Zeit in Jahren
1920
1940
1960
1980
2000
4
Temperaturanomalien in °C
Deutschland-Temperatur, Sommeranomalien 1761-2007
2003
3
2
1781
1992/94
1983
1947
1826 1834
1
0
1993
-1
1987
1962 1978
1956
1916
1913
-2
1816
-3
1760
1780
1800
1820
1840
1860
1880
1900
1920
1940
1960
Zeit in Jahren
Mittelwert (1961-1990): 16,2 °C; 2003: 19,6 °C
1980
2000
400
Deutschland-Niederschlag, Sommersummen 1901-2007
1927
Niederschlag in mm
350
1954 1956
1966
1910
1980
1987
300
2002
250
200
1949
150
1947
1904
100
1900
350
1976
2003
1983
1911
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
Deutschland-Niederschlag, Wintersummen 1902-2007
300
1948
1994/95
Niederschlag in mm
1916
2000
250
200
150
100
1933
1947
1996
1949
1964
50
1900
1910
1920
1930
1940
1950
1960
1972
1970
1980
1990
2000
Übersicht der jahreszeitlichen Klimatrends in Deutschland
(Flächenmittelwerte, nach Schönwiese und Janoschitz, 2005)
Klimaelement, Zeitintervall
Frühling
Sommer
Herbst
Winter
Jahr
Temperatur,
1901 – 2000
+ 0,8 °C
+ 1,0 °C
+ 1,1 °C
+ 0,8 °C
+ 1,0 °C
1951 – 2000
+ 1,4 °C
+ 0,9 °C
+ 0,2 °C
+ 1,6 °C
+ 1,0 °C
Niederschlag, 1901 – 2000
+ 13 %
-3%
+9%
+ 19 %
+9%
1951 – 2000
+ 14 %
- 16 %
+ 18 %
+ 19 %
+6%
Winter
Sommer
Niederschlagtrends
1901-2000 in Prozent
Übersicht der jahreszeitlichen Klimatrends in Deutschland
(Flächenmittelwerte, nach Schönwiese und Janoschitz, 2005)
Klimaelement, Zeitintervall
Frühling
Sommer
Herbst
Winter
Jahr
Temperatur,
1901 – 2000
+ 0,8 °C
+ 1,0 °C
+ 1,1 °C
+ 0,8 °C
+ 1,0 °C
1951 – 2000
+ 1,4 °C
+ 0,9 °C
+ 0,2 °C
+ 1,6 °C
+ 1,0 °C
Niederschlag, 1901 – 2000
+ 13 %
-3%
+9%
+ 19 %
+9%
1951 – 2000
+ 14 %
- 16 %
+ 18 %
+ 19 %
+6%
Winter
Sommer
Niederschlagtrends
1901-2000 in Prozent
Übersicht der jahreszeitlichen Klimatrends in Deutschland
(Flächenmittelwerte, nach Schönwiese und Janoschitz, 2005)
Klimaelement, Zeitintervall
Frühling
Sommer
Herbst
Winter
Jahr
Temperatur,
1901 – 2000
+ 0,8 °C
+ 1,0 °C
+ 1,1 °C
+ 0,8 °C
+ 1,0 °C
1951 – 2000
+ 1,4 °C
+ 0,9 °C
+ 0,2 °C
+ 1,6 °C
+ 1,0 °C
Niederschlag, 1901 – 2000
+ 13 %
-3%
+9%
+ 19 %
+9%
1951 – 2000
+ 14 %
- 16 %
+ 18 %
+ 19 %
+6%
Winter
Sommer
Niederschlagtrends
1901-2000 in Prozent
Wird das Klima extremer?
Düsseldorf, Aug. 2003
Koblenz, Jan. 1995
Quirla,
Okt. 2006
Motten, Okt. 2005
Wahrscheinlichkeitsanalyse zur Änderung der
Sommertemperatur in Deutschland 1761-2003
2003
1761
1880
3,4 °C Ereignis
(Sommer 2003)
Temperaturanomalien in °C
Trömel, 2004
Zeitabhängige Wahrscheinlichkeitsanalyse für das
Eintreten/Überschreiten des 2003-Ereignisses (3,4 °C)
(Sommertemperatur Deutschland)
p = 0,0022
entsprechend
1/455 Jahre
p < 0,0001
entsprechend
1/10000 Jahre
Jahr
Trömel, 2003 / Schönwiese et al., 2004
Rezente Überschwemmungen in Deutschland
• Dezember 1993, Rheinregion
• Januar 1995, Rheinregion
• Juli 1997, Oderregion
• Mai 1999, Donau-/Bodenseeregion
• August 2002, Elberegion
• August 2005, Nordalpenregion
Koblenz, 1995
Eschenlohe, 2005
Dresden, 2002
Zeitliche Entwicklung der Wahrscheinlichkeit für
das Eintreten extremer monatlicher Niederschläge
Überschreitung des 95%- Perzentils
Unterschreitung des 5%- Perzentils
130 mm
20 mm
p=0,09 ⇒ 11 J.
p=0,03 ⇒ 33 J.
p=0,005 ⇒ 200 J.
p=0,01 ⇒ 100 J.
Trömel, 2005
Niederschlag, Trends der Extremwert-Wahrscheinlichkeit
Überschreitung des 95%-Perzentils
Januar
August
Monatsdaten 1901-2000
Trömel 2005, Schönwiese u. Trömel 2007
Wie funktioniert Klima?
Cubasch und Kasang, 2000
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
Multi-Modell-Abschätzungen der globalen Erwärmung
IPCC, 2007
REMO-Projektionen A1B, Temperatur, Winter und Sommer
Wi
So
Jacob et al., 2006
REMO-Projektionen A1B, Niederschlag, Winter und Sommer
Wi
So
Jacob et al., 2006
REMO-Projektionen A1B, Niederschlag, Frühjahr und Herbst
Fr
He
Jacob et al., 2006
Die wichtigsten Klimamodellprojektionen für
Deutschland bis 2100
Regionales Klimamodell (REMO)
des Hamburger Max-Planck-Instituts für Meteorologie
• Weitere Erwärmung in allen Jahreszeiten, im Jahresmittel ca. 2,5-3,5 °C, Maxima über 4 °C im Süden/Winter.
• Regional unterschiedliche Niederschlagsumverteilungen mit Zunahmen im Winter um ca. 10-30 % und
Abnahmen ähnlichen Ausmaßes im Sommer; Frühling
und Herbst moderate Zunahmen.
• Häufigere und z.T. auch intensivere Extremereignisse
wie insbesondere Hitze-/Trockensommer, winterliche
(und herbstliche) Starkniederschläge (mit Überschwemmungsgefahr, dies z.T. auch im Sommer); Hagelgefahr
schwer abschätzbar, zumindest aber nicht abnehmend.
• Beim Wind keine markanten Trends, Winter- und HerbstStürme eventuell seltener (da die Sturmbahnen dazu
neigen, sich polwärts zu verlagern).
Handlungsbedarf
• Anpassung an den nicht mehr vermeidbaren
Klimawandel und dessen Folgen:
→ Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Wasserbau ...
• Vorsorge, um den Klimawandel und seine Folgen
auf einem erträglichen Niveau zu begrenzen:
→ Steigerung der Energieeffizienz.
→ Weitgehende Substitution kohlenstoffhaltiger
Energieträger (Kohle, Öl, Gas); Sequestrierung.
→ Ökonomische Maßnahmen (Emissionshandel).
→ Maßnahmen im Verkehrsbereich.
→ Vegetationsschutz . . .
• Weitere Klimaforschung.
Vielen Dank
für Ihr Interesse
Homepage des Autors:
http://www.geo.uni-frankfurt.de/iau/klima