die deutsche klimaforschung stand des wissens · beobachtungen – was wissen wir? ... regionalen...
TRANSCRIPT
Regionalkonferenz
Karlsruhe, 26. März 2012
Dr. Paul Becker
Vizepräsident
Die Deutsche
Klimaforschung –
Stand des Wissens
Beobachtungen – Was wissen wir?
Jahresmitteltemperatur Deutschland
Jahresmitteltemperatur Deutschland 1900–2011
Mit Ausnahme von 1996 und 2010 waren seit 1988 alle Jahre zu warm
2011
9.6 °C
1940
6.6 °C
2007
9.9 °C
2000
9.9 °C
ca. 7.9 °C
ca. 8.9 °C
6
7
8
9
10
11
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Gra
d C
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Beobachtungen – Was wissen wir?
Trend Gebietsniederschläge
-48 -40 -32 -24 -16 -8 0 +8 +16 +24 +32 +40 +48 %
1952–2005
Sommer
Veränderung der Niederschlagsmengen
Trend der mittleren Niederschlagsmenge
Zunahmen von bis zu 32% Abnahmen von bis zu 12%
1952–2005
Winter
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Beobachtungen – Was wissen wir? Windgeschwindigkeit
Geostrophischer Wind Deutsche Bucht 1881–2010
98. Perzentil
Im Trend haben die hohen Windgeschwindigkeiten leicht abgenommen
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Zahl der Tage mit einem Temperaturmaximum über 30 °C
Heiße Tage
Eistage
Zahl der Tage mit einem Temperaturmaximum unter 0°C
1955 - 1964 1975 - 1984 1965 - 1974 1995 - 2004 1985 - 1994 Zahl der Tage
Beobachtungen – Was wissen wir? Extremwerte
71 - 80
> 80
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Zahl der Tage mit weniger als 1 mm Niederschlag (in 10-jährigen Zeiträumen)
Trockentage
Win
ter
1955 - 1964 1975 - 1984 1965 - 1974 1995 - 2004 1985 - 1994
Win
ter
Beobachtungen – Was wissen wir? Extremwerte
So
mm
er
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Häufigkeit von Starkregen (über 30 mm/Tag)
Starkniederschlag
1955 - 1964 1975 - 1984 1965 - 1974 1995 - 2004 1985 - 1994
Win
ter
So
mm
er
0 1 2 3 3-5 5-15 >15 Tage/Dekade
Beobachtungen – Was wissen wir? Extremwerte
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Beobachtungen – Was ist zu tun? Die Datenbasis erweitern
Historische Datenbestände
Beispiel → Projekt KLIDAdigi
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
höhere räumliche Auflösung
Beobachtungen – Was ist zu tun? Die Datenbasis erweitern
Satellitendaten
Satellitenprodukt (CM-SAF) Interpolierte Bodendaten
Jahressumme der solaren Einstrahlung 2005 in kWh/m²
bessere Erfassung extremer Ereignisse
1300
1260
1220
1180
1140
1100
1060
1020
980
940
900
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Dortmund, 26.07.2008: Beispiel für gravierende Unterschiede
durch Nicht-Erfassung lokaler Ereignisse an Bodenmessstationen.
Monatswert Juli 2008
Radar zur Erfassung räumlicher Verteilung von
extremen Niederschlägen
Interpolierte Bodenmessungen
Dortmund
250
200
175
150
125
100
75
50
mm
Dortmund
kombinierte Radar- und Beobachtungsdaten
Notwendigkeit zur Nutzung der Radarmessungen
Beobachtungen – Was ist zu tun? Die Datenbasis erweitern
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Problematischer wird es zum Teil bei Größen, die eine hohe räumliche Variabilität aufweisen, beispielsweise kurzzeitige Starkniederschläge.
Generell ist ein gute Datenbasis für die Klimaüberwachung in Mitteleuropa vorhanden.
Bei der Betrachtung von Flusseinzugsgebieten spielt auch der länder-übergreifende Daten-austausch eine wichtige Rolle.
Fernerkundungsverfahren wie Satelliten- und Radar-daten ergänzen zunehmend in-situ Beobachtungen. Beispiele sind die Global-strahlung aus Satelliten-daten und der Niederschlag aus Radardaten.
Beobachtungen – Was ist zu tun? Fazit
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Wo stehen wir? CO2-Emissionen fossiler Brennstoffe nehmen weiter zu
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Die tatsächlichen Emissionen
übersteigen mittlerweile die
meisten IPCC-SRES-Szenarien
Globale Modelle
19 Modellkombinationen
Regionale Modelle
REMO
Hirham 5
Racmo
2
RM
5.1
REMO CLM RegCM
3
Hirham
5
SMHI
RCA
C4
RCA3
HadRM
3Q0
Hirham
5
CLM REMO SMHI
RCA
SMHI
RCA
HadRM
3Q3
HadRM
3Q16
CLM
ARPEGE ECHAM5
r1
ECHAM5
r2
ECHAM5
r3
BCM HadCM
3Q3
HadCM
3Q16
HadCM
3Q0
Klimaprojektionen Modellensemble
Abschätzung der Unsicherheiten Ensembleansatz für Klimaprojektionen
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Klimaprojektionen – Was ist zu tun? Temperatur
Spanne der wahrscheinlichsten Luftemperatur-
änderungen
15.Perzentil 50. Perzentil 85. Perzentil
(relativ zu 1961–1990; Klimamodell-Ensembles im DWD)
0 1 2 3 4 5 °C
Prozentualer Anteil
der Klimamodelle,
deren Projektionen
die dargestellten Luft-
temperaturänderungen
unterschreiten.
Basis: Ergebnisse eines
Ensembles von 19
regionalen Klimamodellen
(Szenario A1B)
20
21–
20
50
2
07
1–
21
00
15 % der Klimamodelle
prognostizieren für den Zeitraum
2071–2100 eine Temperatur-
änderung von weniger als +2 °C,
85 % errechnen einen Anstieg der
Temperatur von mehr als 2 °C.
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Klimaprojektionen – Was ist zu tun? Niederschlag
(relativ zu 1961–1990; Klimamodell-Ensembles im DWD)
Prozentualer Anteil
der Klimamodelle,
deren Projektionen
die dargestellten Luft-
temperaturänderungen
unterschreiten.
Basis: Ergebnisse eines
Ensembles von 19
regionalen Klimamodellen
(Szenario A1B)
20
21–
20
50
2
07
1–
21
00
Winter Sommer 15. Perzentil 85. Perzentil 15. Perzentil 85. Perzentil
-50 -25 0 25 50 %
Prozentualer Anteil
der Klimamodelle,
deren Projektionen
die dargestellten
Niederschlags-
änderungen
unterschreiten.
Basis: Ergebnisse
eines Ensembles
von 19 regionalen
Klimamodellen
(Szenario A1B)
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Spanne der wahrscheinlichsten Niederschlags-
änderungen
0 10 20 30 40 50 Tage
Klimaprojektionen – Was ist zu tun? Extremereignisse
Spanne der wahrscheinlichsten Zunahme der Anzahl
heißer Tage
15.Perzentil 50. Perzentil 85. Perzentil
(relativ zu 1961–1990; Klimamodell-Ensembles im DWD)
Prozentualer Anteil
der Klimamodelle,
deren Projektionen
die dargestellte
Änderung der Anzahl
heißer Tage (Maximum-
temperatur mindestens
30 °C) unterschreiten.
Basis: Ergebnisse eines
Ensembles von 19
regionalen Klimamodellen
(Szenario A1B)
20
21–
20
50
2
07
1–
21
00
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Wiederkehrzeit 100 Tage, 99. Perzentil
Klimaprojektionen – Was ist zu tun? Extremereignisse
Änderung extremer Niederschlagsereignisse bis 2100
CLM REMO WETTREG2010
deutliche Zunahme der
Häufigkeit von
Starkniederschlägen
moderate Zunahme der
Häufigkeit von
Starkniederschlägen
Sommer
konstante Starknieder-
schlagshäufigkeit oder
Abnahme
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Winter
Klimaprojektionen – Was ist zu tun? Biaskorrektur
Bias-Korrektur von
Klimaprojektionsdaten
Referenz (HYRAS) ERA40-CLM
Korrigierte mittlere
Niederschlagsmenge
Verteilungs-
abhängige
Biaskorrektur der
Niederschlagswerte
(Quantile Mapping)
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Quelle: Van Vurren et al. (2009), Scenario White Paper
Forschungsbedarf – Was ist zu tun?
IPCC RCP Szenarien für AR5
Anthropogener und natürlicher Strahlungsantrieb Fossile und industrielle CO2-Emissionen
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Forschungsbedarf – Was ist zu tun?
MiKlip: Seamless Prediction
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
DAS
Raumentwicklung und Zivilschutz
Energiewirtschaft
Verkehr, Verkehrsinfrastruktur
Bauwesen
Tourismus
Wasserwirtschaft, Hochwasserschutz
Industrie u. Gewerbe
Bodenschutz
Biodiversität u.
Naturschutz
Forstwirtschaft
Fischerei
Finanzwirtschaft Landwirtschaft
Menschliche Gesundheit
Deutsche Anpassungsstrategie –
Klimaforschung macht Entscheidungen
schon möglich!
*
*
*
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Den wassergebundenen Transport auf die Auswirkungen des Klimawandels vorbereiten:
1. Beschaffung und Regionalisierung globaler und regionaler Klimaprojektionen (Ensembleansatz)
2. Bewertung der Anfälligkeit der Schifffahrt (inkl. einer Abschätzung der zukünftigen Kosten dieser besonderen Transportart)
3. Benennung von Optionen für Maßnahmen und Entwicklung spezifischer Anpassungs-strategien (Wasserstraßen, Küsten und Flussmündungen)
KLIWAS – Auswirkungen des Klimawandels auf
Wasserstraßen und Schifffahrt
KLIWAS ist Teil der Deutschen
Anpassungsstrategie DAS
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
23
Leistungsfähigkeit der Binnenschifffahrt
Änderung der Transportkapazität der Flotte (Beispiel: Relation Rotterdam – Oberrhein)
"niedrig" "hoch" "niedrig" "hoch"
Quelle: Holtmann et al., 2011
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Klimawandel und Stadt
Änderung der
Zahl der
Sommertage
1961–2100
in
Frankfurt/Main
Wirkmodell
MUKLIMO_3
Antrieb durch
CLM (A1B)
Klimawandel – Auswirkungen in der Stadt
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Klimawandel – Anpassung:
Das Deutsche Hitzewarnsystem
Zahl der ‘Hitzetoten’ 2003 in Deutschland: wahrscheinlich mehr als 7.000
Zunehmende Wahrscheinlichkeit ähnlich katastrophaler Ereignisse (IPCC)
Anpassung an den
Klimawandel erfolgt
zwei Warnstufen
thermophysiologisch relevant (vollst.
Wärmehaushaltsmodell des menschl.
Körpers mit Akklimatisationsansatz)
Vorhersagezeitraum 7 Tage
räumliche Auflösung: 415 Warnbezirke
zusätzliche Information zu Raumtemperaturen
aus einem Gebäude-Simulationsmodell
Klimawandel – Anpassung
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
• Modellsystem zur
Prognose der kurzfristigen
Klimaentwicklung fehlt
bislang
• Förderprogramm
„Mittelfristige
Klimaprognosen (MiKlip)“
zur Schließung der
Vorhersagelücke
• Umfangreiche
Modelllandschaft zur
Projektion der
langfristigen
Klimaentwicklung existiert
Fazit Projektionen
• Berücksichtigung der anthropogenen Landnutzungs-änderungen sowie der dynamischen Wechselwirkungen zwischen Vegetation und Atmosphäre für den 5. IPCC-Sachstandsbericht
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
• Modellunsicherheiten
können durch
Verwendung
unterschiedlicher
Modelle und
unterschiedlicher
Modellphysik
abgeschätzt werden
• Unsicherheiten in Klimaprojektionen wird es immer geben; sie stammen von den Annahmen über
die zukünftigen Emissionen
der natürlichen Klimavariabilität
der unvollständigen Abbildung des Klimasystems durch die Modelle
Fazit Projektionen
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
Durch unser
Klima browsen
Deutscher
Klimaatlas
gestern – heute – morgen
Klimawandel – Deutscher Klimaatlas
Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens – Dr. Paul Becker – Karlsruhe, 26.03.2012
26. März 2012Die deutsche Klimaforschung – Stand des Wissens
Karlsruhe, 26./27.03.2012
Vielen Dank.