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ArbeitskreisKlima
Tagungsband
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima in Bad Dürkheim an der Weinstraße
04. - 06. November 2016
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
1
Tagungsband zur
35. Sitzung des Arbeitskreises Klima
der Deutschen Gesellschaft für Geographie
vom 4. bis 6. November 2016
Tagungsort:
Kurpark‐Hotel Bad Dürkheim
Schloßplatz 1‐4
67098 Bad Dürkheim
www.kurpark‐hotel.de
Ausrichter:
Prof. Dr. rer. nat. Sascha Henninger
Fachgebiet Physische Geographie & Fachdidaktik
Technische Universität Kaiserslautern
Pfaffenbergstr. 95
67663 Kaiserslautern
Mit freundlicher Unterstützung durch:
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Inhaltverzeichnis
Tagungsprogramm Seite 03
Abstracts Seite 08
Liste der Teilnehmer/innen Seite 69
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
3
Tagungsprogramm
Freitag, 04. November 2016
13:30 Begrüßung – Sascha Henninger
Session I Stadt‐ und Geländeklimatologie Leitung: Endlicher, W.
13:40 14:20 15:00
Bechtel, B. et al. Dienst, M. et al. Fenner, D. et al.
Geländeklima im Jahresgang der Oberflächentemperatur – das Beispiel der kanarischen Inseln Der Einfluss unterschiedlicher Bodenbedeckung auf städtische Temperaturen in Brno – Potenziale zur Korrektur langer Temperaturzeitreihen Crowdsourcing von Lufttemperaturdaten: Herausforderungen und Möglichkeiten für lokalskalige Analysen in Berlin
15:40 Pause
16:10 16:50
Snowdon‐Mahnke, A. & Arens, S. Fabisch, M. & Henninger, S.
Integriertes kommunales Klimaanpassungskonzept Hagen: Bewertung der Betroffenheit gegenüber Hitze im Kontext des demografischen Wandels Natürliche und anthropogene Indikatoren als Analyseinstrument von siedlungsklimatischen Risiko‐ und Potenzialflächen
17:30
Kurzpräsentationen Wiesner, S. & Ament, F. Scherber, K. et al. Fehrenbach, U. et al. Holtmann, A. et al. Finn, J. & Henninger, S.
Meteorologischer Antrieb und städtische Modifikation – ein dreidimensionales Messkonzept BMBF‐Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ BMBF‐Verbundprojekt „Dreidimensionale Observierung atmosphärischer Prozesse in Städten (3DO)“ BMBF‐Projekt „Dreidimensionales Monitoring atmosphärischer Prozesse in Berlin“ Auswirkung horizontaler Photovoltaik im urbanen Raum auf die siedlungsklimatischen Gegebenheiten
18:20
Postervorstellungen Beck, C. et al. Beck, C. et al. Grunwald, L. et al.
Ermittlung und klimatische Charakterisierung von Local Climate Zones in der Stadtregion Augsburg Untersuchung der klimatischen und gesundheitsrelevanten Effekte von Grün‐ und Wasserflächen in Augsburg Wirkpotenziale von Dachbegrünung im urbanen Raum – exemplarische Ergebnisse
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Ketzler, G. et al. Moghaddam, M. & Henninger, S.
Modellstudie zu Kaltlufteffekten in stadtnahen Tälern Sustainable Urban Development by Expanding the Green Roofs to improve the Urban Environment Quality
18:30 Abendessen
19:30 Abendvortrag Umgang mit großen Hochwasserereignissen – aus
Erfahrung klug geworden?
20:30 Social Event
Samstag, 05. November 2016
Session II Klimawandel und Variabilität Leitung: Schneider, C.
08:30 09:10
Schneider, L. Schultz, J. et al.
Die großräumigen Klimaauswirkungen von Vulkaneruptionen im letzten Jahrtausend ermittelt anhand dendrochronologischer Dichtereihen Nichtlineare Prozesse im Klimasystem und ihr Einfluss auf die Sensitivität von Proxies
09:50
Postervorstellungen und interaktive Präsentationen Kahle, M. & Glaser, R. Gerlitz, L. Hoffmann, K. et al. Haag, I. et al. Bösmeier, A. Giemsa, E.
Vorstellung der aktuellen Version der Virtuellen Forschungsumgebung tambora.org Nordhemisphärische Schneebedeckungs‐Anomalien während der Herbstmonate und ihre Wirkung auf die winterlichen Zirkulations‐ und Niederschlagsmuster über Zentralasien The stable water isotope signal in firn cores from high‐accumulation regions in West Antarctica ‐ A proxy for the high‐resolution reconstruction of regional climate variability Climate trend analysis in western Central Asia Datenexploration und ‐analyse zu Rekonstruktion, Modellierung und Klassifizierung historischer Hochwasserereignisse im Rheineinzugsgebiet unter Einbeziehung von Fuzzy‐Logic Spuren(gas)suche auf Deutschlands höchstem Berg
10:05 Pause
10:35
Falk, U. et al.
Glacier melt modelling of the inland ice cap of King George Island
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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11:15
Klippel, L. et al.
Expositionseffekte im Wachstum und Klimasignal von Pinus heldreichii
Session III Klimafolgenforschung Leitung: Glaser, R.
11:55 Rathmann, J. Klimaökonomische Modellierung von Rückkopplungen im Klimasystem basierend auf dem DICE2013R Modell
12:35
Kurzpräsentationen Himmelsbach, I. et al. Scholze, N. et al.
DRIeR – "Drought impacts, processes and resilience: making the invisible visible" Clim’Ability – Klimaanpassungsstrategien für Unternehmen in der Metropolregion Oberrhein
12:55 Mittagspause
Session IV Transfer von Klimatologie und Meteorologie in
die schulische Ausbildung Leitung: Henninger, S.
14:00 14:40
Feja, K. et al. Brockmüller, S. et al.
„Klimawandel findet Stadt“ – ein Konzept zur Förderung der Bewertung von Klimafolgen und Anpassungsstrategien in städtischen Räumen im Sinne des entdeckenden und forschenden Lernens Auszubildende begegnen dem Klimawandel – klimAZUBI
15:20
Postervorstellungen und interaktive Präsentationen Kaiser, T. et al. Bell, N. & Henninger, S. Flügel H. Foken, T. & Babel, W. Reinhardt, K. & Samimi, C. Gerling, L. & Weber, S. Kaspar‐Ott, I. et al.
„In 80 Minuten um die Welt“ – Geobotanik als verknüpfendes Element für interdisziplinäre Unterrichtskonzepte in Klimageographie und Biologie Unterrichtskonzepte in Klimageographie und Biologie Cloudwalk – Eine Reise ins All Klimatologie für alle – Wetterphänomene von der ISS beobachtet Are trend analyses from FLUXNET station data realistic? Machine‐Learning‐Algorithmen und rein mathematische Interpolationsverfahren – Ein Methodenvergleich zur Interpolation von Winddaten Zentralasiens Modellierung der Partikelanzahlgrößenverteilung beim Transport vom Straßenrand in den urbanen Hintergrund unter Anwendung inverser Methoden Gewichtung von Klimamodellen mittels statistischer Downscaling‐Ergebnisse für den Niederschlag des Mediterranen Raums
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Postervorstellungen und interaktive Präsentationen Philipp, A. et al. Homann, M. et al. Hertig, E. Andersen, H. et al. Beck C. et al. Lehnert, L. et al. Ring, C. et al. Fuchs, J. Otto, M. Pollinger, F. et. al.
Grenzschichtsondierung mithilfe unbemannter Luftfahrt‐systeme im Rahmen der Messkampagne ScaleX 2016 Zirkulationstypen und extreme Gebietsniederschläge im Klimawandel in Mitteleuropa – das Projekt WETRAX Validierung von Extremen im Rahmen der COST Action VALUE Prozesse niedriger Wolken in multivariaten statistischen Modellen Einflüsse von Wetterlagen auf Schlaganfälle in der Region Augsburg Nebelwassereintrag in der Atacamawüste: Untersuchungs‐design und erste Ergebnisse des DFG‐Crustweathering‐Projektes Fingerprinting zur Evaluation von Klimamodellen und Abschätzung der Unsicherheiten über Zukunftsprojektionen Einfluss der Luftmassenherkunft auf die Eigenschaften niedriger Wolken im Südostatlantik Kälteeinbrüche in den tropischen Anden – Analyse der synoptischen Bedingungen und regionalen Einflussgrößen im nördlichen Altiplano (Süd‐Peru und West‐Bolivien) Empirische Gewichtung von Multi‐Modell Ensembles für probabilistische Klimawandelprojektionen im Mittelmeerraum
15:50 Postersession mit Kaffee
Session V Klimamodellierung und ‐projektion Leitung: Jacobeit, J.
16:20 17:00
Kaspar, S. et al. Merkenschlager, C. et al.
Statistisches Downscaling zur lokalen Abschätzung von wasserhaushaltsrelevanten meteorologischen Zielgrößen an der Zugspitze und dem Hohen Sonnblick Berücksichtigung variierender Prädiktor‐Prädiktand‐Beziehungen bei der Abschätzung zukünftiger Starkniederschlagsereignisse im Mittelmeerraum
17:45 Arbeitskreissitzung
18:45 Pfälzer Abend
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Sonntag, 06. November 2016
Session VI Messmethoden in der Klimatologie und Meteorologie Leitung: Bendix, J.
08:30 09:10 09:50
Vogt, U. & Samad, A. Hannak, L. Kurzpräsentation Schneider, C. et al.
Räumliche und zeitliche Variabilität von NO2 und Partikeln entlang einer verkehrsreichen Bundesstraße in Stuttgart ‐ Ergebnisse von Fahrradmessungen und Passivsammler‐Messungen Parallelmessungen an Klimareferenzstationen in Deutschland 3DO, Teilprojekt: Urbane Mobile Messsysteme und GIS‐Integration (URBMOBI‐GIS) & MOASIK, Teilprojekt: Urbane Strahlung und Gebäudeparametrisierung
10:00 Pause
Session VII Umweltmeteorologie Leitung: Cermak, J.
10:30
Konter, O.
Klimasensitivität von Jahrringbreite‐ und Weindaten aus der Haardt/Pfalz
11:10
Kurzpräsentation Werkmeister,C. et al.
Humanbiometeorologische Untersuchungen unter‐schiedlicher urbaner Grünanlagen in Aachen und dem Bergischen Städtedreieck
Session VIII Regionale Klimatologie Leitung: Weber, S.
11:20
Möller, M.
Wie stark wird die Massenbilanz der Gletscher auf Spitzbergen vom Arktischen Ozean beeinflusst?
12:00
Kurzpräsentationen Wolf, N. et al. Cermak, J. et al. Schneider, C. et al.
Fog Ecosystems in the Atacama Desert under Climate Change NaFoLiCA: Namib Fog Life Cycle Analysis Niederschlagsmuster, Schnee‐ und Gletscher‐Reaktion in Hochasien und ihre Variabilität auf subdekadischen Zeitskalen (prime)
12:30 Verabschiedung
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Geländeklima im Jahresgang der Oberflächentemperatur –
das Beispiel der kanarischen Inseln.
Benjamin Bechtel, Johannes Weidinger & Jürgen Böhner
Universität Hamburg
Die Landoberflächentemperatur (LST) ist ein wichtiger Parameter für Klimatologie, Hydrologie und
Ökologie, der möglicherweise bald in die Liste der essential climate variables aufgenommen wird. Dem
Vorteil einer flächenhaften Verfügbarkeit stehen allerdings nach wie vor methodische
Herausforderungen wie Emissionsschätzung, Atmosphärenkorrektur, und Wolkenbedeckung
gegenüber. Der Temperaturjahresgang (ATC) ist ein vielversprechender Ansatz, um einige dieser
Schwierigkeiten zu überwinden. Dabei wird ein einfaches Modell an die saisonalen Variation in MODIS
Beobachtungen (1 km Auflösung, 4 mal am Tag) angepasst und daraus Jahresgangsparameter (ACP)
abgeleitet. Diese globale LST‐Klimatologie ermöglicht es, LST Muster unter weitgehend wolkenfreien
Bedingungen für jeden Tag des Jahres zu schätzen und liefert darüber hinaus Maße für die Variabilität
und die Häufigkeit von Wolken‐Vorkommen. Obgleich LSTs wichtige Oberflächenklimaeigenschaften
vom globalen bis zum städtischen Maßstab reproduzieren können, wurde ihre Eignung für
geländeklimatische Fragestellungen bislang wenig untersucht. In diesem Beitrag wird dies anhand
einer Fallstudie exemplarisch beleuchtet. Der Kanarische Archipel, westlich von Marokko besteht aus
sieben Inseln mit einer Gesamtfläche von etwa 7500 km². Während das Klima im Allgemeinen stabil ist
und von Azorenhoch und Passatwinden dominiert wird, zeigt es eine große Variation von Klimaten mit
B (Trocken‐), C (warmgemäßigten Regen‐) und sogar D (borealen) Klimaten auf dem Pico del Teide (mit
3718 m der höchsten Berg Spaniens). Weitere Fallstudien wie etwa für den Himalaya sind in Planung.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Der Einfluss unterschiedlicher Bodenbedeckung auf städtische Temperaturen in Brno –
Potenziale zur Korrektur langer Temperaturzeitreihen
Manuel Dienst1, Isabel Knerr1, Jenny Lindén2, Petr Dobrovolný3 & Jan Esper1
Universität Mainz1, IVL Schweden2 & Masaryk University3
Temperaturzeitreihen, die bis in das 19. Jahrhundert zurückreichen, sind sehr wertvoll bei der Analyse
von vergangenem und rezentem Klima. Leider sind eben diese Datensätze rar und nicht selten ist deren
Qualität und Homogenität durch Veränderungen in den Messinstrumenten, den Messzeitpunkten
oder einem Wechsel der Beobachter beeinträchtigt. Die größten Fehlerquellen sind allerdings
Standortwechsel der meteorologischen Stationen und, da die meisten historischen Messungen in oder
in der Nähe von urbanen Gebieten stattfanden, urbanes Wachstum in deren Umgebung. Städtische
Gebiete zeichnen sich in der Regel durch höhere Temperaturen als das Umland aus, da zunehmende
Versiegelung und die Errichtung von Gebäuden einen Rückgang der Evapotranspiration und der
Windgeschwindigkeiten zur Folge haben, während zur gleichen Zeit mehr Solarstrahlung absorbiert
wird und Wärmestrahlung schlechter entweicht.
Vor diesem Hintergrund sollte der Zusammenhang zwischen Bodenbedeckung und Temperatur in
einem urbanen Gebiet geklärt und quantifiziert werden, um im Anschluss daran den Effekt der
städtischen Wärmeinsel auf die historischen und rezenten Messungen in Brno bestimmen zu können.
Für die räumliche Analyse der Temperaturen wurden die Daten von 14 in Brno verteilten Sensoren
genutzt. Im Abstand von jeweils 300m, 500m und 1000m um diese Stationen wurde die
Bodenbedeckung digitalisiert und kategorisiert. Bei Auswertung des Zusammenhanges zwischen
Temperatur und verschiedener Bodenbedeckung zeigten sich die höchsten signifikanten
Korrelationswerte für saisonale Minimum – und Mitteltemperaturen bei Einbeziehung eines Gebietes
im Umkreis von 300m bzw. 500m um die Sensoren. Beispielsweise steigen bei einer Zunahme des
Gebäudeanteils um 10% die winterliche Minimumtemperatur um mehr als 0,2°C und die
Mitteltemperatur im Frühling ebenfalls um knapp 0,2°C. Eine Erhöhung des Grünanteils wiederum
senkt die Temperaturen ab. Da Lage und Umgebung der historischen Wetterstation bekannt sind,
konnte die damalige Landbedeckung ebenfalls digitalisiert und die eben angeführten Resultate genutzt
werden, um die Auswirkung der urbanen Wärme des historischen Brno auf die Zeitreihe zu ermitteln.
Eine Korrektur dieses fehlerhaften Einflusses in der Zeitreihe würde eine Absenkung der Temperaturen
zur Folge haben, die in frühen Jahren besonders ausgeprägt wäre und auf dem Weg zur Gegenwart
immer schwächer würde, da die Station sukzessive aus stark urbanen Gebieten ins Umland verlagert
wurde. Die Korrektur würde zudem den in der Zeitreihe zuvor schon inhärenten Erwärmungstrend
verschärfen.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Crowdsourcing von Lufttemperaturdaten: Herausforderungen und Möglichkeiten für
lokalskalige Analysen in Berlin
Daniel Fenner1, Fred Meier1, Marco Otto1, Benjamin Bechtel2 & Dieter Scherer1
Technische Universität Berlin1 & Universität Hamburg2
Die experimentelle Untersuchung stadtklimatologischer Fragestellungen ist stark von der
Verfügbarkeit und Qualität geeigneter Messdaten abhängig. Klassische meteorologische Messnetze
decken häufig nur unzureichend und mit wenigen Stationen die große Heterogenität städtischer
Strukturen ab, welche auf der Lokalskala (hunderte Meter bis wenige Kilometer) bezüglich der
Lufttemperatur zu charakteristischen Veränderungen führen können. Zur Untersuchung
lokalklimatischer Prozesse und zur Einordnung von Messstationen in den lokalen Kontext haben
Stewart und Oke (2012) das Konzept der Local Climate Zones (LCZs) entwickelt. Der von Bechtel et al.
(2015) entwickelte Ansatz ermöglicht es zudem, ganze Stadtgebiete mittels Fernerkundungsdaten
nach dem LCZ‐Konzept zu klassifizieren.
Für privat betriebene Wetterstationen, von denen die Daten ins Internet übertragen werden und
kostenlos von Externen abgerufen werden können (sogenanntes „Crowdsourcing“), stellt sich die
Frage, ob diese klassische Messnetze für lokalskalige Untersuchungen ergänzen können. Die Firma
„netatmo“ (www.netatmo.de) stellt private Wetterstationen her und vertreibt diese weltweit, der
Nutzer entscheidet, welche seiner Messdaten freigegeben werden. Alle frei verfügbaren Daten der
Lufttemperatur wurden automatisiert seit Januar 2015 für Berlin und Umgebung stündlich von uns
gesammelt. Im Januar 2015 haben rund 950 Stationen Daten gesendet, seitdem ist die Anzahl auf über
1500 Stationen gestiegen.
Die Genauigkeit der netatmo‐Sensoren haben wir in Klimakammer‐ und Freilandexperimenten
untersucht. Weitergehend wurden die Daten der Lufttemperatur des gesamten Stationskollektivs
umfassend qualitätsgeprüft. Für Berlin und Umgebung wurde zudem eine LCZ‐Klassifikation
angefertigt und die Standorte der Messstationen den LCZs zugeordnet. Die qualitätsgeprüften Daten
wurden dann für das Jahr 2015 hinsichtlich der LCZs untersucht: (1) Abdeckung der LCZs durch
netatmo‐Stationen, (2) Jahresgang der Lufttemperatur der LCZs mit Fokus auf intra‐LCZ Varianz und
dem Vergleich mit professionellen Messnetzen sowie (3) der Analyse von inter‐LCZ Differenzen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Daten der netatmo‐Stationen geeignet sind, um lokalklimatische
Charakteristika der Lufttemperatur zu untersuchen, wobei dies insbesondere auf städtische Flächen
zutrifft, wo eine ausreichend hohe Anzahl an Stationen verfügbar ist. Unbebaute Landoberflächen sind
schlecht oder gar nicht von netatmo‐Stationen abgedeckt. Die Varianz in der Lufttemperatur innerhalb
städtischer LCZs ist insbesondere am Tag hoch, statistisch signifikante Unterschiede zwischen
verschiedenen LCZs treten nur in einigen Monaten und zwischen einzelnen LCZs auf. In Nachtstunden
ist die intra‐LCZ Varianz geringer, die Unterschiede in der Lufttemperatur zwischen LCZs deutlicher
ausgeprägt und vergleichbar mit Daten aus professionellen Messnetzen.
‐ Bechtel, B., P. J. Alexander, J. Böhner, J. Ching, O. Conrad, J. Feddema, G. Mills, L. See, I. D. Stewart (2015): Mapping Local Climate
Zones for a Worldwide Database of the Form and Function of Cities. ISPRS Int. J. Geo‐Inf. 4: 199‐219. doi: 10.3390/ijgi4010199
‐ Stewart, I. D., T. R. Oke (2012): Local climate zones for urban temperature studies. Bull. Amer. Meteor. Soc. 93 (12): 1879‐1900.
doi: 10.1175/BAMS‐D‐11‐00019.1
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Integriertes kommunales Klimaanpassungskonzept Hagen: Bewertung der Betroffenheit
gegenüber Hitze im Kontext des demografischen Wandels
Astrid Snowdon‐Mahnke1 & Sophie Arens2
Regionalverband Ruhr1 & Technische Universität Dortmund2
Die Stadt Hagen als altindustrialisierte Stadt steht schon heute vor großen demografischen und
klimatischen Herausforderungen. Bereits seit Mitte der 90er Jahre geht die Zahl der Einwohner der
Stadt kontinuierlich zurück. Bis zum Jahr 2030 soll die Bevölkerung der Stadt noch einmal um knapp
15% schrumpfen. Hagen ist damit die am zweitstärksten schrumpfende Stadt in NRW.
Gleichzeitig wird die Anzahl der über 65‐jährigen im Stadtgebiet deutlich zunehmen. Der durch den
Klimawandel zu erwartende Anstieg der Hitzebelastung wird dabei zunehmend zur Belastung für die
alternde Gesamtbevölkerung.
Um die Auswirkungen des Klimawandels auf die sich wandelnde städtische Bevölkerung beurteilen zu
können, wurde im ersten Schritt die zeitliche Entwicklung der heißen Tage und der Tropennächte auf
der Basis der im Stadtgebiet ausgewiesenen Klimatope dargestellt. Als Berechnungsgrundlage dienten
dabei sog. Klimatopfaktoren für insgesamt sechs Klimatoptypen. Die Klimatopfaktoren beschreiben die
Differenzen zwischen verschiedenen Klimatoptypen und wurden für die Tropennächte und die heißen
Tage getrennt ermittelt. Als Datenbasis zur Ableitung der Klimatopfaktoren wurde dabei eine Vielzahl
an Klimadaten, die der Regionalverband Ruhr in den vergangenen Jahren in unterschiedlichen
Stadtgebieten innerhalb der Metropole Ruhr erhoben hat, herangezogen. Mit Hilfe der
Klimatopfaktoren, den Stationsdaten des DWD für verschiedene Bezugsperioden und den
Projektionsdaten für den Zeitraum 2021‐2050 wurde schließlich eine Beurteilung der Hitzebelastung
in den städtischen Quartieren von Hagen vorgenommen. Dabei wurden absehbare
Landnutzungsänderungen (Planungsabsichten der Stadt Hagen zur Entwicklung neuer Baugebiete)
über eine Anpassung des entsprechenden Klimatoptyps berücksichtigt.
Im zweiten Schritt wurde die Bevölkerungsstruktur des Hagener Stadtgebietes detailliert untersucht.
Dabei erarbeitet das Projekt ein integriertes Klimaanpassungskonzept mit einem innovativen
Analyseansatz. Es analysiert nicht nur die heutige Bevölkerungsstruktur und ihre Betroffenheit in Bezug
auf den Klimawandel, sondern es projiziert auch die zukünftige Bevölkerungsstruktur und ihre
Betroffenheit. Studien zu den zukünftigen Auswirkungen des Klimawandels auf den Raum oder eine
Gesellschaft beziehen sich zumeist auf zukünftige Klimaänderungen. Der Zeitbezug anderer Elemente
bspw. der Bevölkerung ist dabei jedoch nicht immer eindeutig (Greiving et al 2015).
Darüber hinaus wird, anders als in den meisten Anpassungskonzepten, die Betroffenheit der
Bevölkerung nicht nur über den Anteil Hochbetagter und Kleinkinder bewertet, sondern die gesamte
Bandbreite der Altersgruppen berücksichtigt. Untersuchungen zeigen, dass die Mortalitätsraten in
Hitzeperioden von Menschen hohen Alters erheblich steigen (z.B. Garcia‐Herrera et al. 2010).
Großmann et al. (2012) fordern jedoch darüber hinaus eine differenzierte Betrachtung aller
Altersgruppen. Sie fanden in einer Befragung zur subjektiven Hitzebelastung heraus, dass junge Alte
die geringste subjektive Wärmebelastung empfanden während jüngere und mittlere Altersgruppen
eine teilweise sehr hohe Hitzebelastung äußerten.
Im Rahmen des integrierten Anpassungskonzeptes für die Stadt Hagen werden folglich alle
Altersgruppen und ihre Zusammensetzung heute und in Zukunft berücksichtigt, um ein
Betroffenheitsprofil der Stadt Hagen zu ermitteln.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
12
‐ Adger, W.N. (2006), Vulnerability. Global Environmental Change 16, 268‐281
‐ Füssel, H.‐M.&Klein, R.J.T. (2006): Climate Change Vulnerability assessments: An Evolution of Conceptual Thinking, Climatic
Change 75 (3): 301‐329, 2006
‐ Greiving, S., Zebisch, M., Schneiderbauer, S., Lindner, C., Lückenkötter, J., Fleischhauer, M., Buth, M., Kahlenborn, w., Schauser, I.
(2015): A consensus based vulnerability assessment to climate change in Germany. In: International Journal of Climate Change
Strategies and Management. Volume 7 Issue 3, S. 306 ‐ 326.
‐ Großmann, K.; Franck, U; Krüger, M.; Schlink, U.; Schwarz, N.; Stark, K. (2012) Soziale Dimensionen von Hitzebelastung in
Großstädten, disP ‐ The Planning Review, 48:4, 56‐68
‐ García‐Herrera, R.; Díaz, J.; Trigo, R. M.; Luterbacher, J.; Fischer, E. M. (2010): A Review of the European Summer Heat Wave of
2003. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 40, S.267–306.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Natürliche und anthropogene Indikatoren als Analyseinstrument von
siedlungsklimatischen Risiko‐ und Potenzialflächen
Fabisch, Martin & Sascha Henninger
Technische Universität Kaiserslautern
Der Mensch wird nicht nur durch den globalen Klimawandel beeinflusst, sondern ebenfalls durch lokale
Veränderungen, die aufgrund der anthropogenen Überformung der Landschaft entstehen. Besonders
ausgeprägt sind solche lokalen Klimamodifikationen in Städten. Dabei können bereits geringe
Veränderungen zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Lebensqualität führen und bei Risikogruppen,
wie zum Beispiel Senioren, gesundheitliche Probleme hervorrufen. Vor dem Hintergrund des
demographischen Wandels sind diese lokalklimatische Modifikationen von zunehmender Bedeutung für die
räumliche Planung.
Um eine ökologische Siedlungsentwicklung betreiben zu können, müssen zunächst die lokalen
Gegebenheiten analysiert werden. Doch der flächendeckende Nachweis eines stadt‐ bzw.
siedlungsklimatischen Effektes ist nur durch aufwändige und in der Regel teure empirische Erhebungen
oder komplexe Modellierungen möglich. Oft können kleine Gemeinden diese Untersuchungen aufgrund
von fehlender fachlicher Qualifikation nicht selbstständig durchführen. Für ein externes Klimagutachten
stehen in der Regel nicht ausreichend Finanzmittel zur Verfügung.
Im Rahmen des Projektes soll ein Verfahren entwickelt werden, das es ermöglicht, kostengünstige
Klimaanalysen für kleine Siedlungen oder Stadtteile durchzuführen. Aus diesem Grund werden bei der
eigens hierfür entwickelten Matrix‐Methode nicht die Parameter direkt gemessen, sondern
siedlungsklimarelevante Indikatoren (z. B.: Versiegelungsgrad oder Baudichte) vor Ort aufgenommen.
Somit können bereits erste Anhaltspunkte für eine ökologische Siedlungsentwicklung erfasst werden. Viele
dieser Indikatoren entfalten ihre Wirkung allerdings erst im Wechselspiel mit anderen Indikatoren. Um
diese Wechselwirkungen zu erfassen und ein möglichst detailliertes und belastbares Ausgangsmaterial für
siedlungsökologische Handlungsempfehlungen zu erhalten, werden unterschiedliche Indikatoren in einer
Matrix gegenübergestellt. Je nach Ausprägungsintensität der Indikatoren kann so die
Eintrittswahrscheinlichkeit eines Stadtklimaphänomens abgeschätzt werden.
Die Bestandsaufnahme der Indikatoren erfolgt anhand eines Rasters mit einer Auflösung zwischen 50 und
100 Metern (heterogene bzw. homogene Siedlungsstrukturen). Dazu wird ein Fragenkatalog entwickelt, mit
dem für jedes Raster die benötigten Indikatoren analog oder digital per Smartphone abgefragt werden
können. Diese einfache Handhabung ermöglicht es auch Laien die Bestandsaufnahme durchzuführen, um
so die Kosten weiter zu reduzieren. Die erfassten Daten können entweder direkt während der
Bestandsaufnahme in einer mobilen Datenbank gespeichert oder im Anschluss digitalisiert werden. Die
Auswertung und Visualisierung der Ergebnisse erfolgt mithilfe eines Geographischen Informationssystems.
Als Grundlage für die meisten deutschen Siedlungsräume werden acht verschiedene Indikatoren
verwendet. Aus diesen Indikatoren können sechs verschiedene Matrizen gebildet werden, die die
Themenbereiche „Urbane Überwärmung“, „Urbaner Luftaustausch“ und „Urbaner Wasserhaushalt“
abdecken. Der modulare Aufbau des Verfahrens ermöglicht es, dass je nach Untersuchungsraum mehr oder
weniger Matrizen verwendet werden können, um den Rahmenbedingungen des Untersuchungsgebietes
gerecht zu werden. Je nach Auswirkung des Phänomens auf den Menschen, ist die
Eintrittswahrscheinlichkeit als positiv oder negativ zu bewerten. Auf diese Weise können Risiko‐ und
Potenzialkarten erstellt werden, die die Gemeinden dabei unterstützen, eine nachhaltige
Gemeindeentwicklung voranzutreiben und gezielte Handlungsempfehlungen zu entwickeln, um die
siedlunsgklimatischen Rahmenbedingungen zu verbessern.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Meteorologischer Antrieb und städtische Modifikation – ein dreidimensionales
Messkonzept
Sarah Wiesner & Felix Ament
Universität Hamburg
Im Verbundprojekt 3DO der BMBF‐Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ wird eine Vielzahl
dreidimensionaler atmosphärischer Datensätze in deutschen Großstädten erhoben. Für Hamburg
sollen hierbei gleichzeitig sowohl die meteorologischen Randbedingungen als auch die lokale
Modifikation des Atmosphärenzustandes durch die Stadt erfasst werden. Das zugehörige Konzept wird
in diesem Beitrag präsentiert.
Ziel des vorgestellten Teilprojekts ist es, die bestehende Wissenslücke zu räumlicher und zeitlicher
Variabilität meteorologischer Größen in urbanen Räumen im Verhältnis zum übergeordneten Antrieb
zu schließen. Mit Fokus auf Wind, Feuchte und Lufttemperatur werden zu diesem Zweck gleichzeitig
äußere und untere Randbedingungen sowie die lokale innere städtische Rückkopplung beobachtet.
Dies stellt sicher, dass die meteorologischen Charakteristiken der Stadt in ihrer Gesamtheit quantitativ
erfasst werden. Gerade die Stadt Hamburg eignet sich in besonderem Maße für die Erfassung dieser
Kernparameter, da hier stetige Winde vorherrschen und große Teile innerstädtischer Wasserflächen
sowie hoch anstehendes Grundwasser gegeben sind.
Diesem Konzept zugrunde liegen die Daten der UWWEX Messinstallationen (Urban wind, water and
energy experiment), welche Informationen zu den Modifikationen von Wetter und Klima in der Stadt
liefern. Viele Bestandteile des Messnetzes sind bereits seit Jahren in Betrieb. Ergänzt werden sie durch
neue Profilmessungen am Stadtrand und in Intensivmesskampagnen auch innerhalb der Stadt.
Insbesondere Zeitskalen, auf denen urbanes Klima von Einwohnern wahrgenommen wird, sollen im
Fokus der Datenauswertung stehen: Tage (Hitzewellen), Stunden (Tagesgänge) und Minuten
(städtische Ventilation und Windkomfort).
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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BMBF‐Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“
Katharina Scherber, Ute Fehrenbach & Dieter Scherer
Technische Universität Berlin
Die BMBF‐Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ (Urban Climate Under Change [UC]2) hat zum
Ziel, Großstädten und Stadtregionen ein wissenschaftlich fundiertes, praxistaugliches Instrumentarium
zur Bewältigung der mit heutigen und zukünftigen Klimabedingungen und Luftbelastungen
einhergehenden Probleme an die Hand zu geben. Vier Forschungsverbünde mit insgesamt 30
Teilprojekten (Gesamtkoordination der Fördermaßnahme: D. Scherer) arbeiten seit Juni 2016 mit einer
Laufzeit von drei Jahren sowohl eigenständig als auch kooperativ in drei Modulen: Modul A
„Entwicklung eines leistungsstarken Stadtklimamodells“, Modul B „Evaluierung von
Stadtklimamodellen“, Modul C „Überprüfung der Praxis‐ und Nutzertauglichkeit von
Stadtklimamodellen“. Unter der Beteiligung von über 20 Partnern aus Wissenschaft und Praxis soll ein
modernes, effizientes und benutzerfreundliches Stadtklimamodell entwickelt werden, welches
gebäudeauflösende Simulationen von Großstädten mit einer Größe von 1.000 bis 2.000 km² (z.B.
Berlin) und Gitterweiten von 10 m und feiner erlaubt. Das Modell wird auf dem hochoptimierten,
turbulenzauflösenden Large‐Eddy Simulationsmodell (LES) PALM basieren und in der Lage sein, die
städtische Grenzschicht sowohl im klassischen RANS‐Modus als auch im LES‐Modus zu simulieren.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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BMBF‐Verbundprojekt „Dreidimensionale Observierung atmosphärischer Prozesse
in Städten (3DO)“
Ute Fehrenbach, Katharina Scherber & Dieter Scherer
Technische Universität Berlin
Im Rahmen der BMBF‐Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ (Urban Climate Under Change [UC]2)
nimmt das Verbundprojekt „Dreidimensionale Observierung atmosphärischer Prozesse in Städten
(3DO)“ die Forschungs‐ und Entwicklungsarbeiten im Modul B „Evaluierung von Stadtklimamodellen“
wahr. Das 3DO‐Verbundprojekt besteht aus 14 Teilprojekten mit insgesamt 20 Partnern (3DO‐
Verbundkoordination: D. Scherer) und hat die Aufgabe, umfassende Daten zu Wetter, Klima und
Luftqualität in Städten zu erheben. Solche Daten sind bis heute leider nur begrenzt verfügbar. Dies gilt
insbesondere für mehrjährige oder multidekadische atmosphärische Langzeitbeobachtungen in
Städten. Existierende Beobachtungsdaten sollen daher aufbereitet, und neue Messungen in Berlin,
Hamburg und Stuttgart durchgeführt werden. Durch Langzeitbeobachtungen sowie während vier
Intensivmesskampagnen, jeweils zwei im Sommer und zwei im Winter, soll eine Vielzahl
dreidimensionaler meteorologischer und luftchemischer Datensätze erhoben werden. Die Daten
sollen sowohl die Evaluierung des in Modul A neu zu entwickelnden Stadtklimamodells ermöglichen,
als auch direkt für Anwendungen, z.B. in der Stadtplanung oder der Luftqualitätskontrolle, nutzbar
sein. Hierzu ist die Entwicklung neuer Messkonzepte und Analysewerkzeuge für die Modellevaluierung
notwendig. Die getesteten Konzepte und Werkzeuge sowie die erhobenen Daten werden über eine
Integrationsplattform allen Partnern der BMBF‐Fördermaßnahme zur Verfügung gestellt. Die
Modellvalidierung sowie Anwendungstests sollen gemeinsam mit den Partnern der Module A bzw. C
durchgeführt werden.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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BMBF‐Projekt „Dreidimensionales Monitoring atmosphärischer Prozesse in Berlin“
Achim Holtmann, Daniel Fenner, Fred Meier & Dieter Scherer
Technische Universität Berlin
Das Projekt „Dreidimensionales Monitoring atmosphärischer Prozesse in Berlin“ leistet im Rahmen des
Verbundprojekts 3DO der BMBF Fördermaßnahme „Stadtklima im Wandel“ (Urban Climate Under
Change [UC]2) einen Beitrag zur Entwicklung und Anwendung von Konzepten und Methoden für die
Evaluierung eines neuen gebäudeauflösenden Stadtklimamodells. Hierzu wird das bestehende,
langfristig betriebene, umfangreiche Netz automatischer Wetterstationen und Eddy‐Kovarianz‐
Stationen in Berlin weiter ausgebaut. Zusammen mit der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und
Umwelt Berlin werden lufthygienische und meteorologische Langzeitbeobachtungen der
Senatsverwaltung aufbereitet. Während vier Intensivmesskampagnen werden an ausgewählten
Berliner Standorten zudem Daten für die prozessbezogene Evaluierung einzelner Modellkomponenten
erhoben. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der räumlich dreidimensionalen Erfassung
meteorologischer Größen. Bestehende Analyse‐ und Visualisierungswerkzeuge werden
weiterentwickelt, um die Daten für die Modellevaluierung sowie für ausgewählte Anwendungen
nutzen zu können. Für ausgewählte Zeiträume werden Simulationen mit mesoskaligen
Atmosphärenmodellen sowie mit einem gebäudeauflösenden Modell für Berlin durchgeführt, um mit
diesen Ergebnissen die neu entwickelten Werkzeuge auf Basis der Messdaten zu testen. Anschließend
soll das neue Stadtklimamodell validiert und in Bezug auf ausgewählte Testanwendungen evaluiert
werden.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Auswirkungen horizontaler Photovoltaik im urbanen Raum auf die siedlungsklimatischen
Gegebenheiten
Jacqueline Finn & Sascha Henninger
Technische Universität Kaiserslautern
Urbane Räume weisen erheblich klimatische Veränderungen im Vergleich zum Umland auf. Diese sind
auf verschiedene städtische Oberflächenstrukturen zurückzuführen. Unterschiedliche Gebäudehöhen,
die städtische Bauweise, die Flächenversiegelung sowie topographische Merkmale prägen nicht nur
die Stadtgestalt, sondern haben auch siedlungsklimatische Auswirkungen. Vegetationsarmut sowie
anthropogen verursachte Luftbeimengungen führen zusätzlich zu lokalklimatischen Veränderungen.
In den Städten gibt es überwiegend versiegelte Flächen, wie zum Beispiel Straßen, Wege, Parkflächen
und öffentliche Plätze. Oftmals sind diese mit dunklen Oberflächenmaterialien, wie beispielsweise
Asphalt, belegt und tragen so zur urbanen Überwärmung bei. Vor allem Straßen sowie Geh‐ und
Radwege bestehen in der Regel aus einem solchen Oberflächenmaterial. Zusätzlich weisen sie lediglich
eine verkehrsinfrastrukturelle Nutzung. Mittels horizontaler Photovoltaik könnte diesen Flächen
langfristig mehrere Funktionen zugeordnet werden.
Horizontale Photovoltaik (auch „Solarstraßen“ genannt) sind Photovoltaikmodule, welche auf bereits
vorhandenen Flächen aufgebracht werden. Die Grundfunktion dieser Module ist ähnlich den
Photovoltaikanlagen auf dem Dach. Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal zu Dachanalgen beruht
auf der Tatsache, dass „ungenutzte“ Flächen nicht nur (überwiegend) von Privatpersonen
(Dachanlagen), sondern auch kommunal genutzt werden können. Zudem ersetzen sie die bisherigen
Asphaltflächen und führen so zu multifunktionalen Verkehrsflächen. Integrierte LED‐Beleuchtung als
Ersatz für Straßenbahnmarkierungen und Heizelemente als Alternative zu Streumitteln im Winter sind
nur erste Funktionen. Des Weiteren bieten „Solarstraßen“ den Kommunen, neben dem Ausbau
regenerativer Energie, die Möglichkeit gezielt Klimaanpassungsmaßnahmen umzusetzen.
In initial durchgeführten Untersuchungen wurden erste Grundlagen geschaffen und durch eine
Kartierung Potentialflächen ermittelt, die für die Anbringung horizontaler Photovoltaik als geeignet
erscheinen. Hierfür wurden Kriterien zur Bewertung erarbeitet, wie unter anderem die
Straßenausrichtung, Hangneigung und ‐exposition sowie dem sky view factor. Weiterführend soll nun
der Frage nachgegangen werden inwieweit sich „Solarstraßen“ lokalklimatisch auswirken,
insbesondere das Strahlungsverhalten der installierten Photovoltaik‐Platten steht hierbei im
Vordergrund.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Ermittlung und klimatische Charakterisierung von Local Climate Zones
in der Stadtregion Augsburg
Christoph Beck1, Susanne Breitner2, Josef Cyrys2, 3, Uta Geruschkat2, Uwe Hartz2, Jucundus Jacobeit1,
Benjamin Kühlbach1, Thomas Kusch3, Katja Richter2, Alexandra Schneider2, Annette Straub1, Kathrin
Wolf2 & studentische Teilnehmer der Übung “Experimentelle Klimatologie”1
Universität Augsburg1, Helmholtz Zentrum München2, Universität Augsburg, Environment Science
Center3
Das Konzept der Local Climate Zones findet weitverbreitet Anwendung, zur nachvollziehbaren
Beschreibung und Charakterisierung klimarelevanter städtischer Strukturen. Local Climate Zones
Klassifikationen liegen mittlerweile für eine Reihe von, sowohl makroklimatisch als auch strukturell
unterschiedlich charakterisierten, Stadtregionen vor. Inwieweit stadtspezifisch ermittelte Local
Climate Zones auch tatsächlich korrespondierende distinkte lokalklimatische Differenzierungen
wiederspiegeln wurde bislang allerdings nur für wenige Stadtregionen systematisch untersucht.
Der vorliegende Tagungsbeitrag dokumentiert die Ermittlung von Local Climate Zones in der
Stadtregion Augsburg, die im Rahmen einer Fortgeschrittenen‐Lehrveranstaltung durchgeführt wurde.
Weiterführend erfolgt auf der Grundlage eines umfangreichen stationären stadtklimatologischen
Messnetzes und unter Einbezug ergänzend durchgeführter mobiler Messungen die klimatologische
Evaluierung der Augsburger Local Climate Zones.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Untersuchung der klimatischen und gesundheitsrelevanten Effekte von Grün‐ und
Wasserflächen in Augsburg
Christoph Beck, Sebastian Brumann, Simon Flutura, Simon Neumair, Andreas Seiderer, studentische
Teilnehmer des Projektseminars “Grün und Wasser in der Stadt – Wohlfühlklimate in Augsburg”,
Elisabeth Andre & Jucundus Jacobeit
Universität Augsburg
Die kleinräumige klimatische Differenzierung in Städten bewirkt nachgewiesenermaßen
gesundheitsrelevante Effekte. Während in dicht bebauten und hochversiegelten städtischen Räumen
überwiegend nachteilige Gesundheitseffekte zu erwarten sind, wird insbesondere urbanen Grün‐ und
Wasserflächen eine mehrheitlich positive Gesundheitswirkung zugeschrieben.
Im Rahmen einer Kooperation zwischen dem Lehrstuhl für Physische Geographie und Quantitative
Methoden (Institut für Geographie) und dem Lehrstuhl für Multimodale Mensch‐Technik Interaktion
(Institut für Informatik) sollen die kleinräumigen klimatischen Differenzierungen und die
korrespondierenden Variationen relevanter physiologischer Kenngrößen entlang unterschiedlich
charakterisierter Messrouten im Stadtgebiet von Augsburg erfasst und weiterführend analysiert
werden. Zentrale Zielsetzung ist hierbei zunächst die Quantifizierung der Zusammenhänge zwischen
potenziell gesundheitsrelevanten Klimaparametern und physiologischen Kennwerten. Für zukünftige
weitergehende Untersuchungsschritte ist darüber hinaus die zusätzliche Berücksichtigung
nichtklimatischer potenziell gesundheitsrelevanter Umwelteinflüsse (z.B. Lärm) geplant.
In einer initialen Projektphase wurden im Sommer 2016 erste Messkampagnen zur simultanen
hochfrequenten Erfassung sowohl klimatischer Größen (z.B. Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit) als
auch physiologischer Kennwerte (z.B. Herzrate/Herzratenvarianz, Hautleitfähigkeit) konzipiert und
durchgeführt. Besonderes Augenmerk wurde hierbei auf die Berücksichtigung unterschiedlich
charakterisierter und dimensionierter Grün‐ und Wasserflächen gelegt.
Der vorliegende Tagungsbeitrag dokumentiert die Konzeption und Durchführung der initialen
Messkampagnen und präsentiert und diskutiert erste vorläufige Ergebnisse.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Wirkpotenziale von Dachbegrünung im urbanen Raum – exemplarische Ergebnisse
Laura Grunwald, Jannik Heusinger, Jana Caase & Stephan Weber
Technische Universität Braunschweig
Aktuelle Klimaprojektionen weisen auf einen eindeutigen globalen Erwärmungstrend hin. Diese
Problematik wird in Städten durch die thermischen Eigenschaften der Baumaterialien (z.B. erhöhte
Strahlungsabsorption, Wärmespeicherung) intensiviert. Als Maßnahme zur klimaangepassten
Stadtentwicklung wird die Erhöhung der grünen Infrastruktur (z.B. Gründächer) in Städten diskutiert.
Im Rahmen der Posterpräsentation werden ausgewählte Beispiele der aktuellen Gründachforschung
unserer Arbeitsgruppe an der TU Braunschweig präsentiert.
Zur Untersuchung des Gründachpotentials in Braunschweig (250.000 Einwohner) wurde mittels einer
GIS‐gestützten Analyse die zur Begrünung geeigneten Dachflächen identifiziert, wobei die
Dachneigung sowie die Dachgröße als Kriterien dienten. 14 % aller Gebäudedächer in Braunschweig
wurden generell als geeignet für Dachbegrünung eingestuft. Vertiefend wurde eine zusätzliche
Einteilung der geeigneten Dächer bezüglich ihrer positiven Wirkpotenziale auf klimatische und
lufthygienische Aspekte in der Stadt durchgeführt, um zu identifizieren wo eine Installation besonders
sinnvoll wäre. Dazu wurden vier Ökosystemleistungen (Minderung der Lufttemperatur, Verbesserung
der Lufthygiene, Erhöhung der Retention und Biodiversität) zur näheren Untersuchung ausgewählt.
Die Ergebnisse der vier Bereiche wurden in einem Gesamtranking zusammengefasst und zeigen, dass
0,9 % der Gebäude in Braunschweig ein hohes Wirkpotenzial aufweisen.
Ein wesentlicher positiver Effekt von Dachbegrünung ist die Modifikation der Energiebilanz im
Vergleich zu herkömmlichen Dachbedeckungen (Erhöhung der Verdunstung) sowie die Möglichkeit zur
Sequestrierung von CO2. Mit Hilfe von Eddy‐Kovarianz Messungen auf einem extensiven, nicht
bewässerten Gründach (8600 m²) in Berlin konnte gezeigt werden, dass das Bowen‐Verhältnis (β =
sensibler Wärmefluss/ latenter Wärmefluss) im Jahresmittel bei 0,93 und in feuchten Perioden bei 0,24
liegt. Allerdings ist ein exponentieller Anstieg von β innerhalb trockener Perioden zu erkennen (β =
2,9), weshalb eine künstliche Bewässerung zur Aufrechterhaltung der Verdunstungskühlung in diesen
Phasen sinnvoll wäre. Weiterhin zeigten die Untersuchungen, dass Gründächer in der annuellen Bilanz
eine CO2‐Senke (FCO2= ‐ 84 g C/ m² Jahr) darstellen können.
Die Variabilität des CO2‐Austausches sowie der Verdunstung von Gründächern in Abhängigkeit von
atmosphärischen Randbedingungen wurde mittels Kammermessungen über mehrere Wochen an
Gründachplots (je 1 m²) untersucht. Die Plots wurden unterschiedlichen Randbedingungen (z.B.
trocken, bewässert, eingeschränkt bewässert, unbeeinflusst) ausgesetzt. Erste Ergebnisse zeigen, dass
sich Unterschiede in der Verdunstungsleistung zwischen den trockenen im Vergleich zum regelmäßig
bewässerten Plot in der Größenordnung von bis zu 47 % einstellen.
Insgesamt zeigen Gründächer ein hohes Wirkpotenzial, um das Klima im urbanen Raum (lokal) zu
verbessern.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Modellstudie zu Kaltlufteffekten in stadtnahen Tälern
Gunnar Ketzler, Timo Sachsen & Dimitri Falk
RWTH Aachen
Eine mögliche Strategie kommunaler Anpassung an den Klimawandel ist die (Re‐) Aktivierung lokaler
Kaltluftströme bzw. das Vermeiden von Beeinträchtigungen der Kaltluftproduktion bzw. des
Kaltlufttransports.
Dabei geht es einerseits meist darum, vorhandene Kaltlufteinzugsgebiete zu erfassen und in Bezug auf
ihre Leistungsfähigkeit für oft sehr inhomogene Teilräume in komplexen Einzugsgebieten zu
untersuchen. Dies geschieht derzeit in der Arbeitsgruppe Klimatologie am Geographischen Institut der
RWTH Aachen im Projekt „StädteRegionale KlimaAnpassungsProzessE (ESKAPE)“. Andererseits stellt
sich gerade in komplexen Strukturen die Frage nach Kriterien für eine Beurteilung sehr oft ganz anders
als bei der Beurteilung eines einzelnen Vorhabens oder einer einzelnen Stadt.
Basierend auf Modellrechnungen mit dem Kaltluftabflussmodel KLAM_21 des DWD wurden
verschiedene Fragestellungen für reale und hypothetische Bebauungs‐ bzw. Geländesituationen
gerechnet und deren jeweilige Effekte berechnet.
Kaltluftüberströmungen („Kaltlufttransfluenz“) von einem in ein benachbartes hydrologisches
Einzugsgebiet scheinen am Mittelgebirgsrand nicht untypisch zu sein. Dargestellt werden
Auswirkungen einer Kaltluftüberströmung auf verschieden gelegene talabwärtige Teilflächen am
Stadtrand; hier zeigt sich, dass solche Effekte vorhanden sind, aber mit zunehmender Entfernung vom
Überströmungsort abnehmen.
Bauvorhaben in Kaltlufteinzugsgebieten sind in der Regel mit der Folge von reduziertem
Kaltluftvolumenstrom verbunden. In einem Beispieleinzugsgebiet wird ebenfalls die Wirkung von
Lagemerkmalen innerhalb des Einzugsgebiets untersucht, wobei es speziell um die Lage der
veränderten Flächen zum Kaltluftstrom selbst geht.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Sustainable Urban Development by Expanding the Green Roofs to improve the Urban Environment
Quality (case study: Karaj)
Maral Abolghasemi Moghaddam & Sascha Henninger
Technische Universität Kaiserslautern
Today with the increasing rate of energy consumption and energy resource constraints, in addition to
the environmental pollution and waste of human capitals, the future of human life is at risk and this is
increasing due to urbanization. Urbanization has had different impacts on the environment such as
global warming and consequently revealed in a change of climatic patterns. Iran is also a part of this
global change and because of various issues including geographical patterns (a large part of Iran is
located in hot and dry desert climate), energy consumption patterns, fossil fuel resources it has to
handle with climatic and environmental problems more than other countries. Growth in annual
consumption of energy and unbalance between the environment and humans in Iran has shown the
importance of considering the goals of sustainable urban development (environmental, economic and
social) more and more.
Karaj city, which is a metropolis in Iran and rapidly growing, has also the same situation. Karaj city is
the center of Alborz‐ the 31st province of Iran‐ and is located in west of Tehran‐ capital of Iran (34
kilometers). Unprecedented increase in the population of the city ‐ Karaj is one of the biggest cities in
Iran with a population of over 2,500,000 people ‐ and other urban issues have been followed by many
problems including environmental ones such as heavy traffic, sound and air pollution. It seems that a
good solution for this issue to help Karaj achieving the goals of sustainable urban development, are
green roofs. Green roofs can have major environmental impacts on contemporary cities to improve
and sustain the quality of urban environment. The purpose of this project is the introduction of green
roofs as a strategy for sustainable urban development particularly in the city of Karaj. So the progress
of the project would be that first the environmental sustainability of Karaj would be assessed with the
environmental and consumption data like annual energy consumption, air pollution, per‐capita green
space. Then based on this fact that climatic situations, framework shape and city components are the
most important factors, which affect the performance of green roofs in an area the indicators of
sustainable urban development and environmental problems, would be discussed in the 12 district
areas of Karaj municipality. Then according to obtained statistics there would be a particular program
(Karaj environmental strategic plan) to make use of green roofs. This program will work on the basis
of these factors: regional climate and micro‐climates, template and annual rainfall, average solar
radiation energy received, drought period, and eventually specific criteria for the construction of green
roofs on future and existing buildings would be suggested and implemented in a sample neighborhood.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Die großräumigen Klimaauswirkungen von Vulkaneruptionen im letzten Jahrtausend ermittelt
anhand dendrochronologischer Dichtereihen
Lea Schneider
Universität Mainz
Die Sensitivität der Strahlungsbilanz gegenüber externen Faktoren ist vor dem Hintergrund eines sich
ändernden Klimas von großer Bedeutung. Während sich für einen abrupten Anstieg der
Treibhausgaskonzentration nur schwer weltgeschichtliche Analogien finden lassen, übt die
vulkanogene Injektion von Sulfataerosolen häufig einen kurzlebigen, aber signifikanten Einfluss auf
den Strahlungsantrieb der Erde aus (Robock, 2000). Obwohl dank Satellitenüberwachung in der
jüngeren Vergangenheit viele Erkenntnisse über den Klimaeinfluss von sulfatreichen Ausbrüchen mit
stratosphärischer Aschewolke gewonnen werden konnten, legen Ascheablagerungen in polaren
Eisbohrkernen nahe, dass der Sulfatausstoß weiter zurückliegender Eruptionen von weitaus größerer
Dimension war (Oppenheimer, 2011). Um die Auswirkungen der größten Ausbrüche im vergangenen
Jahrtausend zu ermitteln, werden häufig Temperaturrekonstruktionen von hochauflösenden
Klimaproxies mit dem vulkanischen Strahlungsantrieb verglichen, der wiederum anhand polarer
Ascheablagerungen abgeschätzt wird (z.B. Masson‐Delmotte et al., 2013). In unserer Studie zeigen wir,
dass diese Gegenüberstellung unter anderem durch eine fehlerhafte Datierung der Eisbohrkerne zur
Unterschätzung des Strahlungsantriebs führen kann. Aber auch Temperaturrekonstruktionen, die auf
Jahrringbreite basieren, können durch biologische Speicherprozesse in Bäumen die vulkanische
Abkühlung nur unzureichend wiedergeben. Mit einer neuen jährlich aufgelösten hemisphärischen
Temperaturrekonstruktion, basierend auf Dichtemessungen von Jahrringen, detektieren und datieren
wir vulkanische Signaturen unabhängig von Eisbohrkernen. Diese abrupten Abkühlungsereignisse
lassen sich zwar mit Einbrüchen im Strahlungsantrieb assoziieren, weichen aber im Rahmen der
Datierungsunsicherheit von Eisbohrkernen ab. Auch hinsichtlich der Rangordnung ergeben sich
deutliche Unterschiede. Im Mittel folgt auf die zehn größten detektierten Vulkanausbrüche des letzten
Jahrtausends eine hemisphärische Abkühlung um 0.6°C im Sommer, was der vierfachen
Standardabweichung des hochfrequenten Signals hemisphärischer Temperaturvariabilität entspricht.
‐ Masson‐Delmotte, V., Schulz, M., Abe‐Ouchi, A., Beer, J., Ganopolski, A., Gonzalez Rouco, J. F., . . . Timmermann, A. (2013).
Information from Paleoclimate Archives. In T. F. Stocker, D. Qin, G.‐K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y.
Xia, V. Bex & P. M. Midgley (Eds.), Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth
Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (pp. 383–464). Cambridge, United Kingdom and New York,
NY, USA: Cambridge University Press.
‐ Oppenheimer, C. (2011). Eruptions that Shook the World. Cambridge.
‐ Robock, A. (2000). Volcanic eruptions and climate. Reviews of Geophysics, 38(2), 191‐219. doi: Doi 10.1029/1998rg000054
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Nichtlineare Prozesse im Klimasystem und ihr Einfluss auf die Sensivität von Proxies
Johannes Schultz1, Christoph Beck2, Burkhard Neuwirth3, Christian Ohlwein1 & Philipp Andreas2
Universität Bonn1, Universität Augsburg2, DeLaWi ‐ Jahrringanalytik Windeck3
Für ein verbessertes Verständnis des Klimasystems, der zugrunde liegenden Prozesse und
Rückkoppelungen, der natürlichen Klimavariabilität sowie für die Abschätzung des anthropogen
verursachten Anteils am Klimawandel, ist es unerlässlich, längere Zeiträume zu betrachten. Da
meteorologische Messdaten nicht in ausreichender Zahl, Güte und räumlicher Abdeckung für längere
Zeiträume zur Verfügung stehen, werden oft historische Quellen oder Proxydaten wie z.B.
Eisbohrkerne, Warven oder Jahrringe für die Rekonstruktion vergangener Klimazustände
stellvertretend herangezogen. Zahlreiche Studien konnten die Potenziale von Jahrringen,
insbesondere für die Rekonstruktion von Temperatur, Niederschlag oder Luftdruckindizes e.g.
Nordatlantische Oszillation (NAO), belegen.
In den gemäßigten Breiten sind die Bäume zumeist sensitiv für verschiedene Klimaelemente, jedoch
sind oft die statistischen Zusammenhänge zu einzelnen Klimaelementen nur schwach ausgeprägt.
Daher werden für Klimarekonstruktionen oft Baumstandorte verwendet, an denen extreme
klimatische Bedingungen vorherrschen bzw. nur ein Klimaelement das Wachstum dominant
beeinflusst. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, nicht einzelne Klimaelemente zu betrachten,
sondern den Zusammenhang zwischen Jahrringwachstum und Großwetterlage zu untersuchen. Die
Großwetterlage bzw. die großräumigen Zirkulationsverhältnisse und damit einhergehenden
Luftmassen bestimmen maßgeblich die Witterungsbedingungen am Standort. Die meisten
Klimaelemente sind statistisch signifikant mit der Großwetterlage gekoppelt. Etliche Studien konnten
auch einen starken Zusammenhang zwischen Jahrringwachstum und Wetterlagen nachweisen.
In diesem Beitrag untersuchen wir, basierend auf 9 verschiedenen Wetterlagenklassifikationen in
Kombination mit zwei Jahrringnetzwerken mit 50 und 726 Jahrringbreitenchronologien die
Wetterlagensensitivität dieser beiden Netzwerke. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Instationaritäten
zwischen höherskaligen Phänomenen im Klimasystem, in diesem Fall NAO und AMO (Atlantische
Multidekaden‐Oszillation), die Sensitivität von Jahrringen für niederskalige Phänomene herabsetzt.
Dieser von uns in Nature Scientific Reports (www.nature.com/articles/srep18560 ) beschriebene
“scale bias effect“ hat das Potenzial, selbst große Multi‐Proxy‐Netzwerke zu beeinflussen. Die Fähigkeit
dieser Netzwerke, verlässliche Aussagen über vergangene Klimabedingungen zu treffen, wird nicht für
die Gesamtlänge der Rekonstruktion herabgesetzt, aber in zyklisch auftretenden Perioden. Ein
verbessertes Verständnis der Interaktion von Prozessen und Phänomenen auf verschiedenen Raum‐
und Zeitskalen im Klimasystem ist daher unerlässlich, um robuste und verlässliche
Klimarekonstruktionen zu erstellen. Der Einfluss von Instationaritäten und Nichtlinearität im
Klimasystem auf Klimarekonstruktionen muss somit näher untersucht werden.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Vorstellung der aktuellen Version der Virtuellen Forschungsumgebung tambora.org
Michael Kahle & Rüdiger Glaser
Universität Freiburg
Mit tambora.org wurde eine virtuelle Forschungsumgebung (VFU) geschaffen, mit der klima‐ und
umwelthistorische Datenbestände mit unterschiedlichen regionalen und thematischen
Schwerpunkten langfristig und nachhaltig gesichert und zugänglich gemacht werden. Die VFU ist in den
Regelbetrieb der Universitätsbibliothek Freiburg eingebunden und bildet grundlegende Teile der
komplexen Wertschöpfungskette von den Rohdaten (in der Regel historische Schriftquellen oder
Bildzeugnisse) bis zu fachwissenschaftlichen und planungsrelevanten Informationen (z.B.
Hochwasserrisikokarten oder Temperaturrekonstruktionen) ab.
Die Präsentation soll einen Überblick bieten, wie tambora.org sowohl für Dateneingabe in eigene
Projekte als auch für die Verwendung bestehender Daten genutzt werden kann.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Nordhemisphärische Schneebedeckungs‐Anomalien während der Herbstmonate und ihre
Wirkung auf die winterlichen Zirkulations‐ und Niederschlagsmuster über Zentralasien
Lars Gerlitz
GFZ Potsdam
Das winterliche Niederschlagsklima Zentralasiens wird sowohl durch tropische als auch durch
Zirkulationsmuster der mittleren und hohen Breiten beeinflusst. Insbesondere die Variabilität
tropischer Ozeanoberflächen‐Temperaturen, aber auch die Ausprägung typischer Zirkulationsmuster
im Bereich des Nordatlantiks und Eurasiens (beispielsweise die Arktische/Nordatlantische Oszillation,
das East‐Atlantik‐Pattern, das East‐Atlantic/Western‐Russia‐Pattern sowie das Sibirische
Hochdruckgebiet) wurden als wesentliche Einflussfaktoren für die zentralasiatischen Winter‐
Niederschläge identifiziert. Während die tropischen Feuchteflüsse in die Region hoch signifikant mit
der El Nino Southern Oscillation korrelieren und mit Hilfe einfacher statistischer Modelle vorhersagbar
sind, ist eine Prognose der interannuellen Variabilität der Westwind‐Zirkulation und der Ausprägung
der wesentlichen Druck‐Zentren mit großen Unsicherheiten verbunden (Gerlitz et al., 2016)
Der vorliegende Beitrag zielt auf die Entwicklung neuer Prädiktoren für die Vorhersage der
winterlichen atmosphärischen Zirkulation und der assoziierten Niederschläge in Zentralasien ab. Dabei
wird insbesondere der Einfluss der Eurasischen Schneebedeckung im Oktober auf die Zirkulation der
Folgemonate analysiert. Grundlegend für die Analyse ist NOAA‐SCE, ein Hybrid‐Datensatz, der
wöchentliche Schneebedeckungsdaten seit 1966 mit einer räumlichen Auflösung von 1° lat./long.
bereitstellt (Estilow et al., 2016). Es zeigt sich, dass sowohl der Zustand der winterlichen Arktischen
Oszillation als auch die Ausprägung des Sibirischen Hochdruckgebietes mit unterschiedlichen
Schneebedeckungs‐Parametern im Herbst korrelieren. Hohe Schneebedeckungsraten in Eurasien
(beziehungsweise in Teilregionen) induzieren eine frühe / verstärkte Ausprägung des Sibirischen
Hochdruckgebietes. Eine Verstärkung der meridionalen Druckgradienten resultiert in einer negativen
Arktischen Oszillation und in einer Südwärts‐Verlagerung des Subtropen‐Jetstreams und der damit
verbundenen Zykolenen‐Zugbahnen.
Auf Basis von Korrelations‐ und Komposit‐Analysen wird das Vorhersage‐Potential unterschiedlicher
Schnee‐Parameter für das Zentralasiatische Winterklima bewertet. Die Integration der neuen
Prädiktoren in einfache statistische Vorhersage‐Modelle führt zu einer Verbesserung der Modell‐Skills.
‐ Gerlitz, L., Apel, H., Gafurov, A., Unger‐Shayesteh, K., Vorogushyn, S., and Merz, B.: A statistically based seasonal precipitation
forecast model with automatic predictor selection and its application to Central and South Asia, Hydrol. Earth Syst. Sci., accepted,
2016.
‐ Estilow, T.W., Young, A.H., and Robinson, D.A.: A long‐term Northern Hemisphere snow cover extent data record for climate
studies and monitoring. Earth System Science Data, 7, 137‐142, 2015.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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The stable water isotope signal in firn cores from high‐accumulation regions in West
Antarctica ‐ A proxy for the high‐resolution reconstruction of regional climate variability
Kirstin Hoffmann1,2, Hanno Meyer 2, Francisco Fernandoy3, Christoph Schneider1 & Johannes Freitag2
Humboldt‐Universität zu Berlin1, Helmholtz‐Zentrum für Polar‐ und Meeresforschung2, Universidad
Nacional Andrés Bello3
West Antarctica and in particular the northern Antarctic Peninsula (AP) and the West Antarctic Ice
Sheet (WAIS) belong to the regions on Earth with recently fastest and strongest warming. As a
consequence of increasing air and sea surface temperatures ice shelves have started to destabilize and
disintegrate leading to an accelerated retreat of marine glacier fronts and, thus, contributing to the
overall mass loss of West Antarctica. So far the involved processes and forcing mechanisms of the rapid
warming have not been entirely identified and understood, mainly due to the lack of long‐term
meteorological data records for Antarctica. Here we present new data on the stable water isotope
signal in firn cores from two high‐accumulation sites in West Antarctica – Plateau Laclavere (LCL) on
the northern tip of the AP and Union Glacier (UG) in the Ellsworth Mountains on the northern edge of
the WAIS – and aim to reconstruct the regional climate variability in a high spatial and temporal
resolution. The firn cores, which are up to 20 m long, were retrieved from the two study sites during
several Chilean‐German field campaigns undertaken between 2008 and 2016. They were processed
and then analysed for their stable water isotope composition using laser spectroscopy and mass
spectrometry. In addition, for some of the firn cores high‐resolution density profiles were obtained
using X‐ray microfocus computer tomography.
Based on the results of the laboratory analyses the two study sites are compared with respect to their
main isotopic characteristics (δ18O, δD, dexcess), accumulation rates are calculated from density
profiles and potential moisture source regions are identified by backward trajectory modelling. We
show that the stable water isotope signal in the examined firn cores and derived accumulation rates
well reflect the different climate regimes (maritime vs. continental) at the two study sites.
Furthermore, we have found that air masses precipitating on LCL mainly originate in the Bellingshausen
Sea whereas for UG the Weddel Sea represents the primary moisture source. Due to the high regional
snow accumulation, in particular at the northern AP, seasonal cycles up to single precipitation events
are well preserved in the stable water isotope signal of the firn allowing annual layer counting to be
used for firn core dating. Thus, we have determined the time period covered in firn cores from the AP
to be about 10 years and in firn cores from UG to be about 35 years. The high temporal resolution of
firn cores from LCL and UG allows to investigate and to better understand the imprint of
meteorological parameters ‐ such as air temperature, relative humidity and precipitation patterns ‐ on
the stable water isotope composition of snow and firn. Consequently, firn cores and possibly deeper
ice cores from LCL and UG, yet to be retrieved, bear a high potential of serving as natural archives for
the high‐resolution reconstruction of regional climate variability and hence allow to overcome the lack
of long‐term meteorological data records to investigate the recent warming process in West
Antarctica.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Climate trend analysis in western Central Asia
Isabell Haag1, Philip Jones2, Colin Harphan2 & Cyrus Samimi1
Universität Bayreuth1 & University of East Anglia2
Central Asia is warming twice as much as the Northern Hemisphere, which will result in exacerbating climate
change impacts such as changes in precipitation patterns, water stress, and food scarcity. In addition,
countries in Central Asia are also stressed by non‐climatic factors, like social inequality, political instability,
and poverty, making them extremely vulnerable to climate change. The scope beyond climate change
related consequences is uncertain, as large‐scale atmospheric patterns are expected to change due to
global warming. For our study area, the westerly and monsoonal circulations are more important. This
might result in changing precipitation patterns, both temporally and spatially. Changes in precipitation
patterns in addition to rising temperatures, can be extremely harmful and livelihood‐threatening to over
66 million local people, who need water for agricultural irrigation, energy production, and domestic use.
Therefore, climate research is needed to examine temporal and spatial changes in precipitation in order to
take early measurements and to support the local population to cope with climate change impacts.
The study examines precipitation and temperature trends for 1930 to 2014 in an area in western arid
Central Asia (35‐45N; 65‐80E). The study area covers the countries Tajikistan, Kyrgyzstan, West China,
Northern Pakistan and Afghanistan, Eastern Uzbekistan, and Southern Kazakhstan. On the one hand, the
research area was chosen because of its diversity of landscapes and elevations, while on the other hand it
has a sufficiently dense network of climate stations but past studies in the area are relatively few.
To examine historic climate patterns, the global gridded dataset CRU TS3.23 from the Climatic Research
Unit of the University of East Anglia was used. Temperature and precipitation data have been analyzed
using time series and spatial climate plots created, using the open statistic software R‐Studio. The statistical
analysis was conducted for the whole research area and for the nine interior subareas, in order to
distinguish spatial variation in precipitation and temperature more precisely. Climate trends were analyzed
annually and for winter and summer.
The climate trend analysis showed a significant warming trend throughout the entire area since 1976. These
warming trends have been getting more pronounced since the year 2000, particularly in summer. The
strongest increase in annual temperatures after 2000 (relative to 1961‐1990) can be seen in the northeast
of Kyrgyzstan. Annual precipitation amounts do not show any significant changes in the study area. Only a
slight increase in precipitation after 2000 can be detected. However, this cannot be seen as a significant
trend. Increasing precipitation is most pronounced in winter and in the countries Tajikistan and Kyrgyzstan.
The driest areas can be defined as the Tarim Basin in the southeast and the lower forelands in Kazakhstan,
east Uzbekistan, and north Afghanistan. Projected warming trends for the study area in combination with
low precipitation rates, will amplify climate change consequences, which will threaten the sustainable
development of the countries involved in the study. A reason behind the temporal and spatial precipitation
changes might be found in a shifting intensity and seasonality of the westerly and monsoonal circulation.
In order to detect the triggers behind the precipitation variability and to support future climate predictions,
further climate change research is needed in this area.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Datenexploration und‐analyse zu Rekonstruktion, Modellierung und Klassifizierung
historischer Hochwasserereignisse im Rheineizugsgebiet unter Einbeziehung von Fuzzy‐
Logic
Annette Bösmeier, Rüdiger Glaser, Iso Himmelsbach & Johannes Schönbein
Universität Freiburg
Im Rahmen des interdisziplinären, deutsch‐französischen und DFG‐ANR‐finanzierten Projektes
TRANSRISK (2008 ‐2011) wurden umfassend Daten zu Hochwasserereignissen der letzten 300 Jahre im
Bereich des südlichen Oberrheingebiets zusammengestellt. Im Hinblick auf die Untersuchung von
Wahrnehmung, Akzeptanz und Umgang mit Hochwasserrisiko beidseits des Rheins wurde unter
anderem eine typspezifische semi‐quantitative Klassifizierung der Hochwasser sowie deren
auslösende Wetterlagen erarbeitet sowie unterschiedliche räumliche Typen im Auftreten von
Hochwasserereignissen identifiziert.
In dem vorzustellenden Dissertationsprojekt, das im Rahmen des aktuelle laufenden Projektes
„Transnationales Hochwasserrisikomanagement im Rheineinzugsgebiet – Ein historisch‐progressiver
Ansatz“ (TRANSRISK2, 2014‐2017) erarbeitet wird, ist eine Verbesserung der Bewertung
hermeneutischer Inhalte zur Klassifizierung unterschiedlich starker Hochwasserereignisse auf der Basis
mathematisch‐statistischer Methoden angestrebt.
Der Fokus liegt dabei auf einer Untersuchung der Möglichkeiten in der Nutzung historischer,
hochwasserbezogener schriftlicher Daten sowie deren Aufbereitung, Exploration und Analyse, die
unter anderem auf Methoden der Fuzzy Logic zurückgreift.
Dabei gilt der eher unpräzisen historischen Information besondere Aufmerksamkeit, da für sie parallele
instrumentelle Messdaten vor Mitte des 19. Jh. meist nicht vorliegen. Untersucht wird daher, wie die
Hochwasserereignisse der prä‐instrumentellen Zeit mit den Hochwasserereignissen der
instrumentellen Periode in Bezug gesetzt werden können, um Veränderungen im Abflussregime
identifizieren und die Berechnung von Wiederkehrzeiten auf einer erweiterten Datenbasis vornehmen
zu können.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Spuren(gas)suche auf Deutschlands höchstem Berg
Esther Giemsa1, Jucundus Jacobeit1, Ludwig Reis2 & Stephan Hachinger3
Universität Augsburg1, Ries Umweltforschungsstation Schneefernerhaus2 & Leibniz‐Rechenzentrum3
Vergangenes Jahr wurde auf Deutschlands höchstem Gipfel ein trauriger Rekord verzeichnet: Das
Jahresmittel des atmosphärischen Kohlendioxidgehalts überschritt erstmals die Marke von 400 ppm.
Rund 300 m unterhalb des Zugspitzgipfels auf der Südseite von Deutschland höchstem Berg befindet
sich die Umweltforschungsstation Schneefernerhaus, deren langjährige CO2‐Messzeitreihe seit dem
Jahr 1981 die Kohlendioxidkonzentration misst. Das Zusammenspiel von Biosphäre und Mensch als
Absorber bzw. Emittenten in Verbindung mit der langen atmosphärischen Verweilzeit des
Kohlendioxids von durchschnittlich 120 Jahren verhindert, dass atmosphärische Messungen
unmittelbar Auskunft über Änderungen der regionalen Emissionssituation geben können. Um aus den
hochpräzisen CO2‐Messzeitreihen Größen klimapolitischer Dimension abzuleiten, auf deren Basis
effiziente Emissionsminderungsmaßnahmen verifiziert und gegebenenfalls angepasst werden können,
bedarf es daher einer differenzierten Aufschlüsselung der Messdaten nach ihrer Herkunft.
In einem ersten Schritt sind die Messreihen einer zuverlässigen Datenfilterung zu unterziehen, die
neben der Identifizierung von lokalen Kontaminationen eine Differenzierung der Messwerte nach den
Kategorien ‚großräumige Hintergrundkonzentration‘ und ‚regionaler Ursprung’ erlaubt. Denn obwohl
die Umweltforschungsstation auf einer Höhe von 2.650m fernab von Emissionsquellen gelegen ist und
als Mitglied des internationalen Atmosphärenbeobachtungsprogramms Global Atmosphere Watch
(GAW) der UN‐Weltmeteorologieorganisation (WMO) Luftschichten überregionaler Repräsentativität
detektiert, befindet sie sich dennoch episodisch im Einflussbereich der planetaren Grenzschicht. Als
präzisestes Verfahren für die CO2‐Konzentrationen des Untersuchungszeitraums 2011‐ 2015 zeigt sich
eine auf Radon basierende Filtermethodik.
Um Auskünfte über die Transportwege und potentielle Quellgebiete der nach ihrer Zugehörigkeit zu
regional (un‐)beeinflussten Luftmassen gefilterten CO2‐Konzentrationen zu erlangen, werden separat
für die Filterergebnisse Trajektorien ausgehend von der Messstation rückwärts in der Zeit berechnet.
Mit Hilfe des von Dr. Andreas Stohl entwickelten Lagrange‘schen Partikel‐Dispersionsmodells
FLEXPART werden am Startpunkt Schneefernerhaus alle zwei Stunden zehntausend Luftvolumina mit
den spezifischen Tracereigenschaften des CO2 entlassen und über zehn Tage hinweg rückverfolgt. In
der darauf folgenden Clusteranalyse werden aus den zehntägigen Partikeltransportrechnungen die
Haupttransportmuster identifiziert und mit den zum jeweiligen Startzeitpunkt an der Zugspitze
gemessenen CO2‐Konzentrationen in Beziehung gesetzt. Die Relation von Clustern der
Rückwärtstrajektorien einer Messstation mit den zeitgleich am Startpunkt aufgezeichneten CO2‐
Werten erlaubt eine erste qualitative Einordnung, ob sich Transportmuster konzentrationsmindernd
oder –steigernd auf die Messergebnisse auswirken; einzelne Quellen und Senken des Treibhausgases
können dabei aber nicht lokalisiert werden. Die Detektion geographischer Gebiete mit Einfluss auf die
CO2‐Konzentration erfolgt über die potentielle Quellbeitragsfunktion (Potential Source Contribution
Function, PSCF), die in Erweiterung zur Clusterung der Rückwärtstrajektorien die Aufenthaltsdauer der
Luftpakete über geographischen Regionen im Vorfeld ihrer Ankunft und Aufzeichnung am
Messstandort berücksichtigt.
Diese Forschungsarbeit ist Teil des Projekts “Virtuelles Alpenobservatorium (VAO): Ausbau und
Internationalisierung des Virtuellen Alpenobservatoriums (VAO II) an der Umweltforschungsstation
Schneefernerhaus (UFS)“ und wird vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und
Verbraucherschutz gefördert.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Glacier melt modelling of the inland ice cap of King George Island
Ulrike Falk1, Ben Marzeion1, Claudio Matko2 & Damian Lopez3
Universität Bremen1, Argentine Antarctic Institut2 & Universität Köln3
The South Shetland Islands are located at the northern tip of the Antarctic Peninsula (AP) which is
among the fastest warming regions on Earth. Surface air temperature increases (~3 K in 50 years) are
concurrent with retreating glacier fronts, an increase in melt areas, ice surface lowering and rapid
break‐up and disintegration of ice shelves. Observed surface air temperature lapse rates show a high
variability during winter months (standard deviations up to ±1.0 K/100 m), and a distinct spatial
variability reflecting the impact of synoptic weather patterns especially during winter glacial mass
accumulation periods. The increased mesocyclonic activity during the winter time in the study area
results in intensified advection of warm, moist air with high temperatures and rain, and leads to melt
conditions on the ice cap, fixating surface air temperatures to the melting point.
A glaciological model was configured based on five years of glaciological and climatological data time
series to assess changes in melt water input to the coastal waters, glacier surface mass balance and
the equilibrium line altitude. Results are used to drive the model with reduced long‐term climate data
and to look at changes of the inland ice cap of KGI and to estimate characteristic glacier parameters,
like sensitivities to precipitation and temperature changes.
Analysis of area changes in accumulation zone to the total glacier area are used to define a tipping
point where the negative trends in glacier mass balance is becoming irreversible.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Expositionseffekte im Wachstum und Klimasignal von Pinus heldreichii
Lara Klippel1, Paul Krusic2, Claudia Hartl‐Meier3, Valerie Trouet3 & Jan Esper3
Universität Mainz1, Universität Stockholm2, University of Arizona3
Proxydaten wie Zeitreihen aus Jahrringbreiten in Bäumen sind natürliche Klimaarchive, die
ermöglichen das Klima der Vergangenheit, Klimaextreme und seine Variabilität zu erfassen und zu
bewerten. Die Jahrringreite wird im Zuge dessen mit meteorologischen Messdaten korreliert, um
deren klimatischen Informationsgehalt zu quantifizieren. Jahrringbreitechronologien von Pinus
heldreichii, einer auf dem Balkan endemischen Art, zählen zu den wichtigsten jährlich aufgelösten
Klimaarchiven im östlichen Mittelmeerraum.
Im Rahmen dieser Studie wird die Exposition als potentieller Einflussfaktor auf die Klimasensitivität der
Jahrringbreite von Pinus heldreichii untersucht. Zwei Chronologien (1353‐2014 und 1507‐2014) von
einem nordwest‐ und einem südexponierten Standort am Bergmassiv Smolikas im Pindus Gebirge in
Griechenland werden auf Wachstumsunterschiede hin getestet und mit regionalen Klimadaten
korreliert sowie auf die Variabilität ihres Klimasignals geprüft.
Das Jahrringwachstum an der Waldgrenze von Mt. Smolikas wird standortunabhängig von der
Temperatur und dem Niederschlag im April und Juni‐Juli determiniert. Eine signifikant positive
Korrelation mit der Apriltemperatur und gleichzeitig negative Korrelation mit dem Niederschlag
zeigen, dass warme und trockene Bedingungen Wachstumsprozesse im Frühjahr begünstigen. Im
Frühsommer hingegen führen heiße Temperaturen und geringe Niederschläge dazu, dass die Bäume
massiven Trockenstress erleiden und Wachstumsprozesse verlangsamt bzw. unterbrochen werden.
Signifikante Wachstumsunterschiede zwischen den Standorten sowie Abweichungen in der
Klimasensitivität können eindeutig mit Expositionsunterschieden in Verbindung gebracht werden. Die
Bäume, die am Südhang wachsen, profitierten in warmen und trockenen Frühjahren in einem höheren
Maße von einer frühen Schneeschmelze und Aktivierung des Kambiums. Da der Jahrring jedoch nur
eine jährliche Auflösung besitzt und bereits früh ausgebildete Zellen die verlangsamte Zellproduktion
im Sommer ausgleichen, reduziert sich die Klimasensitivität des südexponierten Standortes im
Sommer.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Klimaökonomische Modellierung von Rückkopplungen im Klimasystem basierend auf dem
DICE2013R Modell
Joachim Rathmann
Universität Würzburg
Eine große Herausforderung für die globale Politik ist es, zukünftige Risiken für Gesellschaft und
Umwelt durch Änderungen im Klimasystem zu minimieren. Dazu sollten aktuelle Kosten der
Emissionsvermeidung mit zukünftigem Nutzen, die aus einer Reduktion möglicher Klimaschäden
entstehen, verglichen werden. Als Entscheidungsgrundlage für eine wohlfahrtsoptimale Steuerung der
Reaktionen auf den Klimawandel lassen sich quantitative Klimaökonomiemodelle heranziehen, die
eine entsprechende Kosten‐Nutzen‐Analyse durchführen. Das DICE2013R (Dynamic Integrated Model
of Climate and Economy, Nordhaus 2008) ist ein häufig genutztes Integrated Assessment Modell (IAM),
das die optimale Emissionsvermeidung auf Grundlage der Vermeidungskosten und der Klimaschäden
bestimmt. Es basiert auf einem neoklassischen Wachstumsmodell mit einem Klimamodul. DICE2013R
aggregiert sämtliche Länder der Erde zu einer Ökonomie und unterstellt damit jeweils einen Wert für
die relevanten Parameter (z.B. Output, Technologie, Kapitalstock, soziale Wohlfahrtsfunktion,...).
Eine besondere Herausforderung in der Abschätzung künftiger Klimaentwicklung liegt in der
Quantifizierung von Rückkopplungen im Klimasystem. Trotz großer Unsicherheiten gibt es inzwischen
einige robuste Abschätzungen zum zusätzlichen Erwärmungspotential der Permafrost‐Kohlenstoff‐
Rückkopplungen (PKR). Diese werden erstmalig in dem Klimaökonomiemodell berücksichtigt, um
realistischere Optionen in den Emissionsvermeidungsstrategien zu eröffnen. Weitere
Rückkopplungsmechanismen werden zusätzlich in das Modell integriert.
Basierend auf dem RCP4.5 Szenario werden für die Zeiträume bis 2100 bzw. bis 2200
Vermeidungskosten und Outputverluste berechnet. Die Modellierung basiert auf einer
Zeitpräferenzrate von 1,5%, wohingegen beispielsweise im Stern‐Review (2006) ein Wert nahe 0
angenommen wurde. Werden keine zusätzlichen Emissionsvermeidungsstrategien unternommen,
liegen die abdiskontierten Werte für den ökonomischen Verlust zwischen 1 und 3 Billionen US$, dies
entspricht zwar weniger als 1% der Weltwirtschaftsleistung, jedoch basieren die Abschätzungen auf
eher unteren Werten für die PKR. Werden weitere Rückkopplungsmechanismen berücksichtigt,
erhöhen sich die Werte entsprechend.
‐ Nordhaus, A. (2008): A Question of Balance: Weighing the Options on Global Warming Policies, New Haven, CT.
‐ Stern, N. et al. (2006), Stern Review: The Economics of Climate Change, London.
‐ Wirths, H., Rathmann, J, Michaelis, P. (2016): Climate Feedbacks in DICE‐2013R ‐ Modeling and Empirical Results. ‐ No 327,
Discussion Paper Series, Institute for Economics, Augsburg University.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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DRIeR – "Drought impacts, processes and resilience: making the invisible visible"
Iso Himmelsbach, Rüdiger Glaser & Mathilde Erfurt
Universität Freiburg
DRIeR („Drought impacts, processes and resilience: making the invisible visible“) ist ein
interdisziplinäres Forschernetzwerk, bestehend aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der
Universitäten Freiburg (Hydrologie, Geographie, Waldbau, Forst‐ und Umweltpolitik), Heidelberg
(Geographie, Rechtswissenschaften) und Tübingen (Vegetationsökologie) und wird vom Ministerium
für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden‐Württemberg im Rahmen Förderprogramms
„Wasserforschung Baden‐Württemberg“ gefördert.
In dem Vorhaben DRIeR werden die vielfältigen Wirkungseinflüsse von extremer Trockenheit und
Dürre in Baden‐Württemberg analysiert und insbesondere die Folgen für die Gesellschaft und für die
verschiedenen Akteure sichtbar gemacht. Dafür entwickelt das DRIeR‐Netzwerk eine nachhaltige IT‐
basierte Plattform für die interne Kommunikation, aber auch für die Wissensvermittlung an die
Öffentlichkeit und Träger öffentlicher Belange. Konkrete Forschungsfragen und Arbeitsbereiche sind:
Klimarekonstruktion mittels historischer Quellen und dendrochronologischer Analysen
Indikatoren und Wirkungsberichte zur Risikomodellierung
Trocknungsexperimente zur Erforschung von Resistenz und Resilienz von Pflanzen
hydrologische Modellierung zur Simulation der Wasserverfügbarkeit bei verschiedenen Klima‐
und Landnutzungsszenarien
eine vergleichende Analyse rechtlicher sowie wasser‐ und umweltpolitischer
Rahmenbedingungen
Ziel ist es schließlich, Konzepte für eine gesellschaftliche Resilienz gegen Trockenheit und Dürre
aufzuzeigen und Anpassungsstrategien zu entwickeln.
Die Physische Geographie Freiburg widmet sich insbesondere der Klimarekonstruktion der Dürre‐ und
Trockenheitsereignisse zur besseren Gefahrenabschätzung im Rahmen der Risikobewertung. Des
Weiteren ist sie an Fragen der IT‐basierten Wissens‐ und Kommunikationsplattform (CRE) beteiligt.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Clim’Ability – Klimaanpassungsstrategien für Unternehmen in der
Metropolregion Oberrhein
Nicolas Scholze, Rüdiger Glaser & Michael Kahle
Universität Freiburg
Die Physische Geographie der Universität Freiburg beteiligt sich an dem kürzlich gestarteten
Forschungsvorhaben Clim’Ability, das im Rahmen des EU‐Strukturprogramms INTERREG V gefördert wird.
Das interdisziplinär ausgerichtete Projektkonsortium, dem neben diversen Forschungseinrichtungen auch
Institutionen aus dem Bereich Wirtschaft und Verwaltung angehören, umfasst 13 Partner aus 3 Ländern
(Frankreich, Deutschland, Schweiz). Die Federführung liegt beim INSA Strasbourg.
Für die Oberrheinregion lässt sich eine gleichermaßen hohe wie auch komplexe Anfälligkeit der dort aktiven
Unternehmen feststellen. Ziel des Projektes ist es daher, maßgeschneiderte Evaluationsmethoden und
Anpassungsstrategien für die Unternehmen des Oberrheingebietes zu entwickeln. Die besondere
Herausforderung dieses Vorhabens liegt dabei – neben der Komplexität von Vulnerabilität als
Forschungsgegenstand ‐ in der transnationalen Komponente im Dreiländereck Frankreich, Deutschland und
der Schweiz: Sowohl die Wahrnehmung von Risiken als auch die Herangehensweise zur Risikobewältigung
unterliegt in jedem der drei Länder besonderen politischen, institutionellen, und historisch‐kulturellen
Gegebenheiten.
Die in diesem Projekt verfolgten Ziele sind im Einzelnen:
Mesoskalige, indikatorenbasierte Analyse der Klimavulnerabilität der Wirtschaft am Oberrhein
Vertiefte, mikroskalige Analyse regionaler Hot Spots an Hand ausgesuchter Fallstudien
Branchenspezifische Identifizierung von Wirkungsketten (impact chains) einzelner Klimasignale
Bewertung und Visualisierung der Analyseergebnisse mit Hilfe von GIS
Konzeption eines Fragenkataloges, der den Unternehmen der Region eine Selbstdiagnose ihrer
spezifischen Vulnerabilität ermöglicht
Auf Klimarisiken ausgerichtete Beratungsdienstleistungen (Anpassungsstrategien) für betroffene
Unternehmen und die Öffentlichkeit
Verstetigung eines Expertennetzwerkes zum Klimawandel am Oberrhein
Aufbau einer kollaborativen Forschungsumgebung als zentrale Daten – und Informationsplattform
Die Physische Geographie Freiburg ist dabei v.a. für die Durchführung von lokal und regional differenzierten
Vulnerabilitätsanalysen sowie für den Aufbau einer web‐basierten kollaborativen Forschungsumgebung
(collaborative research environment ‐ CRE) verantwortlich.
Das Vorhaben baut auf dem Vorgängerprojekt SECIF auf, welches einen erheblichen Beratungsbedarf von
französischen Unternehmen in Bezug auf den Klimawandel konstatierte. Auch die Ergebnisse des kürzlich
abgeschlossenen Projekts KLIMOPASS hinsichtlich der Klimavulnerabilität einzelner Branchen fließen in die
Konzeption mit ein. Es soll somit als Einstieg in eine nachhaltige wirtschaftliche Klimaanpassungsstrategie
dienen, die für andere Wirtschaftsbereiche und Regionen als Vorbild dienen kann.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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„Klimawandel findet Stadt“
– ein Konzept zur Förderung der Bewertung von Klimafolgen und Anpassungsstrategien in
städtischen Räumen im Sinne des entdeckenden und forschenden Lernens
Katharina Feja1, Christiana Schuler2, Svenja Lütje3, Karl‐Heinz Otto1,
Alexander Siegmund2 & Leif O. Mönter3
Ruhr‐Universität Bochum1, PH Heidelberg2, Universität Trier3
Das DBU‐geförderte Projekt zielt auf die Bewertung von Klimafolgen und Anpassungsstrategien in
städtischen Räumen durch Schülerinnen und Schüler. Städte sind dabei von den Auswirkungen der
regionalen Klimaveränderungen besonders betroffen, da hier Mensch und Umwelt ohnehin erhöhten
Belastungen wie Überhitzung und Luftschadstoffen ausgesetzt sind. Hinzu kommt der stetige Zuwachs
der globalen Stadtbevölkerung auf geschätzte 6,5 Mrd. Menschen in den Städten (WBGU 2016: 1) und
damit ein Ausbau der urbanen Infrastruktur, der mit einem zunehmenden Flächenverbrauch und
vermehrten Flächennutzungskonflikten einhergeht. In Deutschland lebten Ende 2014 etwa 77% der
Bevölkerung in dicht besiedelten Gebieten und Gebieten mit einer mittleren Besiedlungsdichte
(Statistisches Bundesamt 2014)*. Während der Aspekt Klimaschutz bereits in etlichen
Bildungskonzepten und ‐materialien aufgegriffen wird, findet das Thema Anpassungsstrategien derzeit
kaum Berücksichtigung in konkreten Lehr‐Lern‐Konzepten. Das zentrale Ziel des avisierten Projekts ist
es daher, sich dieses Desiderates anzunehmen. Im Sinne des entdeckenden und forschenden Lernens
orientiert sich das modularisierte Konzept an der Verknüpfung von Beobachtungsraum (Lebensumfeld
Stadt), Laborraum (schulischer und außerschulischer Lehr‐Lern‐Ort) und Handlungsraum (Raum zur
gesellschaftlichen und individuellen Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen).
Im Projekt wird unter Beobachtungsraum der urbane Raum verstanden, der maßgeblich die Alltags‐
bzw. Lebenswelt der Jugendlichen darstellt. In diesem Raum findet Klimawandel konkret statt, seine
Folgen und Auswirkungen können untersucht werden, woraus sich – auch im Sinn eines Reallabors –
in und aus der Praxis konkrete Forschungsfragen generieren lassen. Diese können dann mit
verschiedenen Methoden der Erkenntnisgewinnung (u. a. Untersuchungen, Versuche, Experimente,
Modellierungen) bearbeitet werden. Dies kann insbesondere durch „Vor‐Ort‐Experimente“ direkt im
städtischen Raum, im schulischen Kontext und/oder im Rahmen von Modellexperimenten im Lehr‐
Lern‐Labor erfolgen, wobei letztere im Projekt als konkreter Laborraum fungieren. Die resultierenden
Forschungsergebnisse liefern Antworten auf die entwickelten Fragestellungen und bieten die
Grundlage für Lösungsansätze im urbanen Handlungsraum, also dem Raum, in dem sich konkrete
Anpassungsstrategien umsetzen lassen und damit klimaadäquates Handeln realisiert werden kann.
Insofern ist der Beobachtungs‐/Erfahrungsraum zugleich auch Lern‐ und Handlungsraum (vgl. OTTO &
MÖNTER 2016: 10). Die Verschränkung der drei Räume wird in modularisierter Form für Schulen
angeboten. Durch eine Allianz von drei geoökologisch ausgerichteten außerschulischen Lehr‐Lern‐
Laboren in Bochum, Heidelberg und Trier werden die entsprechenden Konzepte und Lernmodule mit
unterschiedlicher regionaler, inhaltlicher und methodisch‐didaktischer Schwerpunktsetzung
gemeinsam entwickelt. Die drei Hochschulstandorte befassen sich schwerpunktmäßig mit den
Bereichen (1) Gesundheit/Risikoprävention, (2) Stadtökologie/Biodiversität und (3)
Stadtklima/Stadtplanung.
Unter Anwendung des Educational Design Research (EDR)‐Ansatzes soll ferner insbesondere der
Fragestellung nachgegangen werden, wie die Konzeption und die Module gestaltet sein müssen, damit
der Transfer (=Übertragung, Anwendung) von Erkenntnissen und Wissen auf Seiten der Schülerinnen
und Schüler zwischen den drei o.g. Räumen und ggf. auf neue Räume optimal gelingen kann. Der EDR‐
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Ansatz betont die Relevanz der Forschung innerhalb der Bildungspraxis und verfolgt innerhalb des
Projekts die Zielsetzung, empirisch fundierte Aussagen darüber treffen zu können, wie Lern‐ und
Instruktionsprozesse (nachhaltig) optimiert werden können (vgl. VAN DEN AKKER et al. 2006: 5).
‐ MÖNTER, L./OTTO, K.‐H. (2016): Experimentelles Arbeiten im Geographieunterricht. Grundlagen, Erkenntnisse, Konsequenzen.
In: Geographie aktuell und Schule, 38. Jg., H. 219, 4‐13.
‐ STATISTISCHES BUNDESAMT (2014): Grad der Verstädterung nach Fläche, Bevölkerung und Bevölkerungsdichte am 31.12.2014.
Wiesbaden. URL:
https://www.destatis.de/DE/ZahlenFakten/LaenderRegionen/Regionales/Gemeindeverzeichnis/NichtAdministrativ/Aktuell/33S
TL.html [Eingesehen am 21.09.2016].
‐ VAN DEN AKKER, J., GRAVEMEIJER, K., MCKENNEY, S. & N. NIEVEEN (2010): Educational Design Research. Abingdon & New York.
‐ WBGU (Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen) (2016): Der Umzug der Menschheit: Die
transformative Kraft der Städte. Hauptgutachten. Berlin.
*Dicht besiedelte Gebiete sind Städte oder Großstadtgebiete, in denen mindestens 50 % der
Bevölkerung in hochverdichteten Clustern lebt. Gebiete mittlerer Besiedlungsdichte sind Städte und
Vororte oder Kleinstadtgebiete, in denen weniger als 50 % der Bevölkerung in ländlichen Rasterzellen
und weniger als 50 % der Bevölkerung in einem hochverdichteten Cluster leben.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Auszubildende begegnen dem Klimawandel ‐ klimAZUBI
Förderung von Bewusstsein und Handlungskompetenz zur betrieblichen Klimaanpassung
in der Metropolregion Rhein‐Neckar
Svenja Brockmüller, Christina Lütke & Alexander Siegmund
Pädagogischen Hochschule Heidelberg
Zum langfristigen Erhalt des wirtschaftlichen Erfolgs von Unternehmen sind nachhaltige
Anpassungsstrategien an die regional‐ und branchenspezifischen Folgen des Klimawandels notwendig.
Märkte, Produktion und Distribution sind insbesondere durch Extremereignisse wie andauernde
Starkniederschlags‐ oder Hitzephasen betroffen. Für die Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen an
den fortschreitenden Klimawandel auf betrieblicher Ebene bedarf es neben Sensibilisierung und
Bewusstseinsbildung v.a. auch der nachhaltigen Förderung von Gestaltungs‐ und
Handlungskompetenz von Mitarbeiter/innen.
In dem durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit geförderten
klimAZUBI‐Projekt werden daher in Kooperation der Abteilung Geographie – Research Group for Earth
Observation (rgeo) der Pädagogischen Hochschule Heidelberg mit ausgewählten Unternehmen der
Metropolregion Rhein‐Neckar (ABB, HeidelbergCement, REWE) sowie der IHK Rhein‐Neckar
Lernmodule zur Klimaanpassung entwickelt, erprobt und optimiert. Zielgruppe sind Auszubildende als
zukünftige betriebliche Akteure und Entscheidungsträger. Die Module basieren auf einem innovativen
doppelten methodisch‐didaktischen Dreiklang. Bezogen auf die „natürliche“ Umwelt umfasst dieser
Dreiklang (1) das Erkennen der Folgen des Klimawandels im Gelände, (2) die vertiefende Analyse
einzelner Prozesse im Labor und (3) die Beurteilung der Nachhaltigkeit von Anpassungsmaßnahmen
und Handlungsoptionen mit Hilfe von Modellen. Dieser wird integrativ verbunden mit der
„betrieblichen“ Umwelt die (1) das Erkennen der branchenspezifischen Vulnerabilität gegenüber
Folgen des Klimawandels, (2) die vertiefende Analyse der spezifischen Klima‐Resilienz einzelner
Unternehmen als „Reallabor“ und (3) die Beurteilung der Nachhaltigkeit von Anpassungsmaßnahmen
und Handlungsoptionen mit Hilfe der Szenariotechnik und des Design Thinking umfasst. Hierbei erfolgt
eine integrative Erarbeitung regionaler Klimafolgen auf die natürlichen Ressourcen Boden, Vegetation
und Wasser, verzahnt mit einer branchen‐ und betriebsspezifischen Betrachtung nachhaltiger
Anpassungsoptionen hinsichtlich Märkten, Produktion und Distribution.
Im Fokus des geplanten Vortrags stehen Komponenten des Basismoduls zum regionalen Klimawandel
in der Metropolregion unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses von Starkniederschlägen und
Trockenperioden auf die Hoch‐ bzw. Niedrigwasserproblematik am Neckar und seinen Zuflüssen in
Hinblick auf die Unternehmenslogistik und Energieversorgung sowie der Auswirkungen des
Klimawandels auf den regionalen Obstanbau bzw. Vermarktung am Beispiel des Apfels. Methodisch
kommen Kartierungen und Messungen, Experteninterviews, Rollenspiele, die standortbezogene
Analyse von Klimafolgenkarten sowie die lösungsorientierte Anwendung von Modellen zur Beurteilung
von Schutz‐ und Anpassungsstrategien zum Einsatz. Instrumente zur Dissemination und dauerhaften
Verankerung der Bildungsmodule zu den Folgen und betrieblichen Anpassungspotenzialen hinsichtlich
des regionalen Klimawandels sind neben Multiplikatorenschulungen und Workshops für betriebliche
Ausbilder auch die Bereitstellung modulspezifisch ausgestatteter Methodenkoffer sowie die
Einbindung von Lehramtsstudierenden.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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„In 80 Minuten um die Welt“ – Geobotanik als verknüpfendes Element für interdisziplinäre
Unterrichtskonzepte in Klimageographie und Biologie*
Tanja Kaiser, Sascha Henninger & Christoph Thyssen
Technische Universität Kaiserslautern
Nicht nur über das Fehlen oder Vorkommen von Pflanzenarten oder ‐gemeinschaften in einigen
Räumen der Erde liefert die Geobotanik Erklärungsansätze, sie widmet sich aus der Kenntnis der
Evolution und Arealkunde auch Fragen, wie sich verändernde Umweltbedingungen und der
zunehmende anthropogene Nutzungsdruck auf die jeweiligen Pflanzenarten und ‐vorkommen
auswirken können. Zur Beantwortung solcher Fragen zu komplexen Wechselwirkungen innerhalb
eines Ökosystems sowie zu räumlichen Verbreitungsmustern aus entwicklungsgeschichtlicher Sicht
reicht eine reine Artenkenntnis nicht aus, da vieles nur aus der Interaktion mit dem Raum und sich
ändernden Standortfaktoren erklärbar ist. Als integrative Wissenschaft verknüpft die Geobotanik
somit die Disziplinen Biologie und Klimageographie, insbesondere die Teildisziplinen Systematik,
Taxonomie und Evolutionsbiologie, Pflanzenphysiologie und Ökologie einerseits sowie Klimatologie,
Bodenkunde und Erdgeschichte. Ein Zugang zur Geobotanik kann die Schule durch die Verbindung der
Fächer Erdkunde und Biologie anbieten.
Inspiriert von Jules Vernes Roman „In 80 Tagen um die Welt“ stellen sich die Fachdidaktik der
Geographie und der Biologie der Technischen Universität Kaiserslautern derzeit der Herausforderung,
eine Lehr‐Lernsequenz zu entwickeln, in der Schülerinnen und Schüler (SuS) in 80 Minuten die
Angepasstheit von Pflanzen an die Bedingungen in der polaren, gemäßigten, subtropischen und
tropischen Klimazonen erforschen. Am außerschulischen Lernort eines botanischen Gartens wird
dieser „Zeitraffer“ in die Praxis umgesetzt, denn entsprechend temperierte Gewächshäuser lassen die
klimatischen Bedingungen hautnah erleben und beherbergen eine Fülle an Pflanzen der jeweiligen
Klimazonen. Die SuS durchlaufen am Lernort einen Lernzirkel, dabei werden sie durch eine eigens für
das Projekt programmierte Lernapplikation (App) auf dem Tablet‐PC geführt.
An den Stationen im Garten fordern Forschungsaufträge zu Beobachtungen morphologischer und
anatomischer Besonderheiten an Pflanzen auf, die die SuS per Texteingabe, Foto oder Video
dokumentieren. Die Auswertung fachspezifischer Medien wie Klimadiagramme und Kartenmaterial
ermöglicht das aktive Erarbeiten von Informationen, um diese Beobachtungen zu deuten. Hinzu
kommen an einigen Stationen Schülerversuche zu physikalischen Standortfaktoren und
physiologischen Anpassungsmechanismen der Pflanzen.
*„Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ von Bund & Ländern mit Mitteln des Bundesministeriums für
Bildung und Forschung gefördert
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Cloudwalk ‐ Eine Reise ins All
Unterrichtskonzepte in Klimageographie und Biologie
Natalie Bell & Sascha Henninger
Technische Universität Kaiserslautern
Die Wissenschaft der Physischen Geographie in ihren vielen verschiedenen Disziplinen beruht auf
Beobachtungen in der Realität und dem Vergleich zur Theorie. Durch den Realitätsbezug entwickeln
sich unterschiedliche Interessensfelder und Faszinationen für den Menschen, die ihn antreiben weiter
zu forschen und zu entwickeln.
Das Schülerprojekt „Cloudwalk – Eine Reise ins All“ einer gymnasialen Mittelstufe, setzt genau diesen
Vergleich zwischen Theorie und Praxis um und bringt die Faszination der Physischen Geographie, hier
speziell die Klimatologie/ Meteorologie, in die Schule. Dabei handelt es sich um ein
handlungsorientiertes Projekt, bei der die Schülerinnen und Schüler einen Wetterballonflug
vorbereiten, durchführen und auswerten. Anhand derer Interessen, wird das Projekt „unter Regie
eines jeden“ geführt. Dies bedeutet alle Beteiligten treffen Entscheidungen, wie das Projekt umgesetzt
wird. Dabei sollen die Schülerinnen und Schüler den Bezug zur Theorie im Vergleich zur Realität selbst
schaffen, motivieren, mitgestalten und hinterfragen. Damit die Realität bewertet werden kann,
wurden meteorologische Elemente wie der Luftdruck, die Luftfeuchte und die Lufttemperatur
während des Ballonfluges erfasst. Zusätzliche Datenaufzeichnungen, wie die Flugzeit und die Flughöhe,
sowie Videoaufnahmen animieren zu weiteren Analysen. Letztendlich entsteht ein wissenschaftlicher
Überblick über die Atmosphäre und ihren variierenden Einflussgrößen.
Die Umsetzung eines solchen Projektes soll Lehrkräfte motivieren, komplexe Themen mit einfachen
Mitteln in der Schule durchzuführen. Das Ergebnis ist für alle Beteiligten bildstark und emotional und
liefert ein außergewöhnlich hohes Engagement von Seiten der Schüler.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Klimatologie für alle – Wetterphänomene von der ISS beobachtet
Hendrik Flügel, Johannes Schultz, Sascha Heinemann, Annette Ortwein & Andreas Rienow
Universität Bonn
Seit dem Jahr 2014 führt die NASA das Experiment „High Definition Earth Viewing“ am Columbus Labor
der Internationalen Raumstation (ISS) durch, bei dem vier Kameras die Erde 24 Stunden am Tag, sieben
Tage die Woche beobachten. Im Zuge des Projektes „Columbus Eye – Live‐Bilder von der ISS im
Schulunterricht“ der Arbeitsgruppe Fernerkundung des Geographischen Instituts der Universität Bonn
(1) werden die erdbeobachtenden Videos von der ISS empfangen, verarbeitet und archiviert. Das
Projekt verfolgt das Ziel, Unterrichtmaterialien zum Thema Erdbeobachtung von der ISS zu entwickeln,
um so die Medien‐ und Handlungskompetenzen der Schülerinnen und Schüler (SuS) zu unterstützen.
Über das Webportal (http://www.columbuseye.uni‐bonn.de/?q=archiv) werden die
Unterrichtseinheiten und ausgewählte Highlights des Experimentes kostenlos für die MINT‐Fächer
Geographie, Physik und Mathematik bereit gestellt. Die Lernmaterialien sind so gestaltet, dass sie über
Interaktionen die SuS für das Thema Fernerkundung sensibilisieren und lernen Informationen aus
Fernerkundungsdaten differenziert wahrzunehmen. Somit wird das eigenständige Lernen der SuS
gefordert und gefördert.
Der Poster‐Beitrag stellt zunächst Video‐Aufnahmen vor, die meteorologische Phänomene wie z.B.
Gewitterzellen, Hurrikans, Tiefdruckgebiete oder leuchtende Nachtwolken aus Sicht der ISS zeigen. Die
Kameras des HDEV‐Projektes bieten dazu sehr gute Voraussetzungen, da sowohl die räumliche (500
Meter) als auch die zeitliche (Wiederholungsrate ~180 Minuten) Auflösung recht hoch ist. Im nächsten
Schritt wird demonstriert wie die anschaulichen Videos zur Fernerkundung der Atmosphäre so
aufbereitet werden, dass man sie in den alltäglichen Schulunterricht integriert werden können.
Abschließend wird beispielhaft die Columbus Eye Unterrichtseinheit „Im Auge des Sturms“ vorgestellt.
Sie thematisiert die Entstehung von tropischen Zyklonen am Beispiel des Taifun Maysak, der die
Philippinen am 5.4.2015 heimgesucht hat. Anhand von schematischen Darstellungen, ISS Videos und
Wetterkarten wird die Entstehung und der Aufbau eines tropischen Zyklons erläutert. Das Arbeitsblatt
bedient sich dazu der sogenannten erweiterten Realität, Augmented Reality. In Kombination mit dem
Arbeitsblatt ermöglicht es die dafür entwickelte App „Im Auge des Sturms“ den Zyklon live auf dem
Smartphone der SuS darzustellen (Abb. 4). Aus dem Querschnitt eines Taifuns wird der Überflug über
das mächtige Tiefdruckgebiet und aus einer schematischen Wetterkarte ein dynamischer Kartenfilm.
Die SuS lernen so die physikalischen Grundlagen e.g. Corioliskraft von tropischen Wirbelstürmen
kennen und die Interpretation von Wetterkarten. Dazu erfahren sie ihr Smartphone als geografisches
Werkzeug.
(1) Columbus Eye wird vom Deutschen Zentrum für Luft‐ und Raumfahrt mit Mitteln des BMWi
gefördert (50JR1307)
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
43
Are trend analyses from FLUXNET station data realistic?
(Sind Trendanalysen von FLUXNET Daten realistisch?)
Thomas Foken & Wolfgang Babel
Universität Bayreuth
Extensive studies are available which analyze time series of carbon dioxide and water flux
measurements of FLUXNET sites over many years and link these results with climate zones or even
climate change. Analysis of the nearly 20 years of measurements of the Waldstein‐Weidenbrunnen
(DE‐Bay) site has shown that several breakpoints, with different causes, are visible in the time series.
The trend to a larger carbon uptake is realistic but probably has reasons other than climate change,
and we identified several likely causes. There was an affect on small fluxes due to the low bit resolution
in the first years, mainly in the carbon rather than in the water fluxes. Under these circumstances the
influence of possible mechanical turbulence may have a stronger influence on the flux than does the
footprint. The forest was, in the first years, very much affected due to forest decline, and convalesced
after a liming. In the last ten years the site was much affected by beetles and wind‐throw. The fluxes
increased, obviously due to a larger heterogeneity, but this could also indicate a shift of the “area of
maximal fluxes” found in Large Eddy Simulations. All these effects also have an influence on the gap
filling routine. Furthermore, the inter‐annual variation of the carbon and water fluxes, especially of
extreme years, is so large that the data are scattered over published climate diagrams. In conclusion:
Possible sensor and site‐specific effects may be much larger than climate trends. Because the FLUXNET
stations were built up 10–20 years ago at nearly ideal forest sites, which are now often much more
heterogeneous, a possible site‐specific trend should be visible. Therefore, for climate and trend
analysis, a careful analysis of the metadata of stations is recommended and not only the download of
data from a database. Acknowledgement: This analysis is based on the work of many researchers, a
list of whom will be published in Foken (Ed.): Energy and matter Fluxes of a Spruce Forest Ecosystem,
Ecological Series, Springer 2016.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Machine‐Learning‐Algorithmen und rein mathematische Interpolationsverfahren – Ein
Methodenvergleich zur Interpolation von Winddaten Zentralasiens
Katja Reinhardt & Cyrus Samimi
Universität Bayreuth
Für die Beurteilung des globalen Klimawandels und seiner Folgen sind die Ergebnisse rechnergestützter
Klimamodelle von zentraler Bedeutung. Die Qualität dieser Ergebnisse und damit auch der
Aussagegehalt der abgeleiteten Prognosen werden jedoch maßgeblich durch die Güte der
zugrundegelegten Klimadaten bestimmt. In weiten Teilen der Erde sind hochaufgelöste Klimadaten
jedoch nicht verfügbar. Dies gilt namentlich für viele Länder Zentralasiens, in denen das Netz
klimatologischer Messstationen eher grobmaschig ist. Um gleichwohl auch für diese Räume eine
fundierte Analyse des vergangenen Klimageschehens sowie zuverlässige Prognosen über zukünftige
Entwicklungen zu ermöglichen, ist der Einsatz statistischer Verfahren zur Verbesserung der Auflösung
der vorhandenen Klimadaten von enormer Wichtigkeit.
Die hier vorgestellte Studie zeigt einen Vergleich verschiedener Interpolationsmethoden für die
Windkomponenten u und v in einem stark reliefierten Gebiet Zentralasiens. Das Ziel der Studie ist es
herauszufinden, ob es ein optimales Interpolationsverfahren gibt, das für alle Druckniveaus
gleichermaßen angewendet werden kann, oder ob sich in Abhängigkeit vom jeweiligen Druckniveau
qualitative Unterschiede in der Güte der Modelle zeigen.
Als Ausgangsdaten dienen die europäischen Reanalysedaten Era‐Interim der Jahre 1989‐2015 für die
Druckniveaus von 850 hPa, 500 hPa und 200 hPa. Zur Verbesserung der Auflösung dieser
Ausgangsdaten werden einerseits Interpolationsverfahren, wie Inverse Distance Weighting und
Kriging, auf einer rein mathematischen Basis eingesetzt, andererseits aber werden auch Machine‐
Learning‐Algorithmen verwendet, im Rahmen derer zusätzliche Einflussfaktoren (z.B. Geopotential
und Schichtdicke) berücksichtigt wurden.
Vorläufige Befunde aus den noch laufenden Berechnungen deuten darauf hin, dass die Machine‐
Learning‐Algorithmen unter Einbeziehung zusätzlicher Einflussfaktoren im Vergleich zu reinen
Interpolationsmethoden deutlich bessere Ergebnisse liefern.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
45
Modellierung der Partikelanzahlgrößenverteilung beim Transport vom Straßenrand in den
urbanen Hintergrund unter Anwendung inverser Methoden
Lars Gerling, Stephan Lars & Stephan Weber
Technische Universität Braunschweig
Ultrafeine Partikel (UFP) werden von der umweltmedizinischen Wirkungsforschung als Auslöser von
Lungen‐, Herz‐Kreislauf und weiteren Erkrankungen beschrieben. Für eine detaillierte
Expositionsanalyse und mangels eines ausreichenden UFP‐Messnetzes werden Modelle verwendet,
die die räumliche und zeitliche Variabilität der UFP‐Anzahlkonzentration widerspiegeln. Komplexe
Modellansätze benötigen eine Vielzahl an mikrometeorologischen und atmosphärenphysikalischen
und –chemischen Inputgrößen, die nur mit erheblichem Aufwand bestimmt werden können. Einfache
Modelle, die auf Basis von einfachen meteorologischen Größen die Partikelanzahlgrößenverteilung
(particle number size distribution, PNSD) bestimmen, parametrisieren aerosoldynamische Prozesse
mit Hilfe von Koeffizienten, die anhand von Messdaten kalibriert oder aus komplexen Modellen
abgeleitet werden.
Ziel der Studie ist die Konzipierung eines vereinfachten Aerosolmodells zur Abbildung der
Partikeltransformation beim Transport mit dem vorherrschenden Wind vom Straßenrand in den
urbanen Hintergrund. Das Modell berücksichtigt die Verdünnung der Partikelkonzentration beim
Transport, die Koagulation, Kondensation bzw. Evaporation, trockene Deposition und eine
kontinuierliche Zufuhr an Partikeln durch Quellen im urbanen Hintergrund. Das Modell wurde mit Hilfe
von PNSD‐Daten aus mobilen Messungen in Braunschweig, Niedersachsen, kalibriert, bei denen die
PNSD an einer Hauptstraße sowie in 70, 200 und 400 m Abstand zur Hauptstraße gemessen wurde.
Vereinfachende Parameter zur Quantifizierung der Verdünnung, Partikelquellen und Kondensation
bzw. Evaporation sowie die Unsicherheiten der Parameter und des Modelloutputs wurden mit Hilfe
eines Markov‐chain Monte Carlo‐Verfahrens (MCMC) bestimmt.
Trotz der vereinfachten Beschreibung der einzelnen Prozesse konnte eine gute Übereinstimmung
zwischen dem Modelloutput und dem Modell erzielt werden (Pearson‐Korrelation = 0,91;
Modelleffizienz = 0,82; mittlere absolute Abweichung = 1,7∙10^3 cm^‐3 (dN/dlogDp)). Der
Verdünnungsparameter konnte mit einem engen Konfidenzintervall bestimmt werden, während der
Kondensations‐ bzw. Evaporationsparameter innerhalb der a priori gesetzten Grenzen nicht bestimmt
werden konnte. Die Veränderung der PNSD wurde durch die Verdünnung der Partikel dominiert.
Koagulation, Evaporation bzw. Kondensation und Deposition führten durch die kurze Transportzeit nur
zu einer geringfügigen Veränderung der PNSD. Die Ergebnisse werden auf dem Poster vorgestellt und
diskutiert.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Gewichtung von Klimamodellen mittels statistischer Downscaling‐Ergebnisse für den
Niederschlag des Mediterranen Raums
Irena Kaspar‐Ott1, Elke Hertig1, Jucundus Jacobeit1, Christoph Ring2, Felix Pollinger2 & Heiko Paeth2
Universität Augsburg1 & Universität Würzburg2
Die erfolgreiche Abschwächung oder zumindest eine Anpassung an die Folgen der globalen Erwärmung
erfordern eine verlässliche Abschätzung des zukünftigen Klimas. Globale generalisierte
Zirkulationsmodelle (CGCMs) sind dafür das gebräuchlichste Mittel. Allerdings unterscheiden sich die
Projektionsergebnisse verschiedener Modelle unter Umständen sehr, vor allem auf regionaler Ebene
und bei bestimmten, schwierig zu simulierenden Klimaelementen wie dem Niederschlag. Diese
Modellunsicherheiten resultieren aus unbekannten klimatischen Ausgangszuständen,
unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Modellauflösungen, verschiedenen
Parametrisierungsmethoden und Emissionsszenarien. Herauszufinden, welches Modell das
wahrscheinlichste zukünftige Klima simuliert, ist schwer.
Dies versucht das DFG‐geförderte Projekt COMEPRO (Comparison of Metrics for Probabilistic Climate
Change Projections of Mediterranean Precipitation) zu ergründen. Das Ziel sind optimierte
probabilistische Abschätzungen des zukünftigen Klimas – am Beispiel des Niederschlags im
Mediterranen Raum. Dafür werden alle verfügbaren Klimamodellsimulationen von CMIP3 und CMIP5
für je zwei Zukunftsszenarien (A1b, A2; RCP 4.5, RCP 8.5) untersucht.
Die hier vorgestellte Methode aus einem umfangreichen Metrik‐Paket von COMEPRO bewertet die
einzelnen Klimamodelle danach, wie gut sie die wichtigsten atmosphärischen Prädiktoren im Rahmen
eines statistischen Downscalingansatzes, erzeugt mit Reanalyse‐ und Messdaten, wiedergeben
können. Dies umfasst die Analyse von geopotentieller Höhe, Luftdruck auf Meereshöhe, Wind,
atmosphärischer Schichtdicke, sowie relativer und spezifischer Feuchte auf mehreren
atmosphärischen Levels. Die Fähigkeit jedes einzelnen Klimamodells, die anhand von Multiplen
Linearen Regressionen (MLRs) ermittelten Schlüssel‐Prädiktoren für den mediterranen Niederschlag
zu simulieren, bestimmt das modellspezifische Gewicht. Somit bekommen Modelle, welche die
Schlüssel‐Prädiktoren gut modellieren, ein höheres Gewicht als Modelle, welche die groß‐ und
kleinskaligen atmosphärischen Randbedingungen schlechter simulieren. Diese Gewichte können nun
auf die projizierten Modell‐Niederschläge angewendet werden, was zu einer sichereren Abschätzung
des Niederschlagssignals im 21. Jahrhundert führt.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
47
Grenzschichtsondierung mithilfe unbemannter Luftfahrtsysteme im Rahmen der
Messkampagne ScaleX 2016
Andreas Philipp, Erik Petersen, Alexander Groos & Jucundus Jacobeit
Universität Augsburg
Eine immer noch bedeutende Fehlerquelle für Meso‐ und Mikroskalige Zirkulationsmodelle liegt in der
ungenauen Abbildung oder Parametrisierung von Prozessen und Veränderungen in der planetarischen
Grenzschicht der Atmosphäre, während gleichzeitig der Bedarf an Wissen hierüber in
Anwendungsfeldern wie der Luftreinhaltung oder der Windenergienutzung an Bedeutung gewinnt.
Neben Fernerkundungsverfahren sowie In‐Situ‐Messungen mittels meteorologischen Türmen,
Fesselballons oder Seilbahnen, aber auch bemannter Luftfahrt, rücken unbemannte Luftfahrtsysteme
(engl. unmanned aerial systems, UAS) zur Sondierung der Grenzschicht zunehmend in den Fokus, da
durch Fortschritte in der Miniaturisierung sowie der Energiedichte von Akkus längere Sondierungsflüge
mit meteorologischer Sensorik zunehmend praktikabel werden.
Neben den populären Multikoptern (Drehflügler), weisen sog. Flächenflugzeuge (Starrflügler) einige
Vorzüge auf. So sind sie besser sichtbar, was rechtlich einen größeren Aktionsradius erlaubt, können
durch Segeleigenschaften länger in der Luft bleiben und bieten mehr und geschützteren Platz für
Sensorik in ihren meist aus Schaumstoff gefertigten Rümpfen, die zudem die Sensorik vor
Erschütterung schützen und bis zu einem gewissen Grad auch unsanftere Landungen verzeihen. Die
Hauptnachteile liegen in den Platzansprüchen für die Landebahn und der benötigten Übung zur
Steuerung der UAS bei der Landung. Zur Steuerung während des Sondierungsfluges wird ein
Mikrocontroller eingesetzt, der das UAS vollautonom nach einem programmierten Flugplan navigieren
kann. Bewährt hat sich ein Flugmuster mit schnellem Aufstieg auf eine Sollhöhe (meist 300 bis 1000
m) und einem langsamen spiralförmigen Abstieg von 15 Minuten Dauer während dessen sich die
Sensorik je nach Reaktionszeit ausreichend an die wechselnden Lufteigenschaften der jeweiligen
Höhenstufe anpassen kann. Zudem erlauben Spiralflüge die Abschätzung von Windrichtung und ‐
geschwindigkeit durch den Vergleich von Beschleunigung und Verlangsamung in einem Kreis aufgrund
von Rücken‐ und Gegenwind. Direkt aufgezeichnete Variablen umfassen Luftdruck, Temperatur (mit
zwei Sensoren) und Luftfeuchte.
Nach einer ersten Messkampagne im Jahre 2015, organisierte das Partnerinstitut IMK‐IFU (Institut für
Meteorologie und Klimatologie – Institut für atmosphärische Umweltforschung) des KIT (Karlsruher
Institut für Technologie) im Sommer 2016 eine zweite Kampagne zur intensiven Erfassung wichtiger
Wasser‐ und Energiehaushaltsgrößen mit verschiedenen Messtechniken auf verschiedenen Skalen.
Unter internationaler Beteiligung wurde hierzu im TERENO(Terrestrial Environmental Observatories)‐
Gebiet Fendt bei Hohenpeissenberg inbesondere eine Intensivmessperiode am 6./7. Juli 2016
abgehalten. Neben dem Betrieb von SODAR‐RASS, Doppler‐LIDAR, Mikrowellen‐Radiometer etc.
wurden in einem Kubus von 1 km Kantenlänge fünf Spiralen von UAS des Insituts für Geographie der
Universität Augsburg geflogen, eine im Zentrum und vier jeweils in der Mitte der Außenkanten um
eine Gitterzelle einer speziell konfigurierten Zirkulationsmodellsimulation mit WRF (Weather and
Research Forecasting Model) möglichst gut abzudecken. Die Flughöhe an den fünf Punkten betrug
zwischen 700 und 1000m. Vorgesehen war jeweils ein Aufstieg zur jeweils vollen Stunde an allen
Punkten, allerdings schränkten Ausfälle aufgrund missglückter Landungen sowie externer
Funkstörungen die Datenkonsistenz ein. Dennoch verbleiben einige Profilpunkten an denen zwischen
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
48
Nachmittag des 6. und Vormittag des 7. Juli stündliche Profile vorliegen sowie ein Zeitpunkt an dem an
allen fünf Punkten gleichzeitig geflogen werden konnte.
Ein Abgleich der Sensoren durch separate halbstündige Kalibrationsflüge erlaubt die Analyse der
raumzeitlichen Variabilität der Messwerte. Das Poster stellt erste Ergebnisse der Auswertung dieser
Flüge dar, die in einen Vergleich mit den Modellsimulationen münden sollen.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
49
Zirkulationstypen und extreme Gebietsniederschläge im Klimawandel in Mitteleuropa –
das Projekt WETRAX
Markus Homann, Jucundus Jacobeit, Christoph Beck & Andreas Philipp
Universität Augsburg
Die Untersuchung niederschlagsrelevanter Zirkulationstypen und ihrer Auswirkungen auf extreme
Gebietsniederschläge in Süddeutschland und Österreich fand im Rahmen des österreichisch‐
bayerischen Gemeinschaftsprojekt WETRAX (Weather patterns, cyclone tracks, and related
precipitation extremes) statt.
Auf Basis des vom Projektpartner ZAMG generierten täglichen Niederschlags‐Gitterdatensatzes 1951‐
2006 sind zunächst mittels s‐modaler Hauptkomponentenanalysen Regionen ähnlicher
Niederschlagsvariabilität auf saisonaler Basis bestimmt worden. Extreme Gebietsniederschläge
bezeichnen regionsspezifische Ereignisse jenseits des 95%‐Perzentils, die hinsichtlich Häufigkeit und
Starkniederschlagssumme analysiert werden.
Großskalige Zirkulationstypen werden auf der Basis der NCEP/NCAR‐Reanalysen mittels objektiver
Klassifikationsverfahren bestimmt (hier SANDRA: simulated annealing and diversified randomization),
wobei eine Zielgrößenoptimierung bezüglich der einbezogenen Parameter und Niveaus zugrunde liegt.
Basierend auf RCP‐Szenarien verschiedener Globalmodelle werden die Änderungen der
starkniederschlagsrelevanten Zirkulationstypen sowohl im Beobachtungszeitraum als auch in
Zukunftsprojektionen aufgezeigt.
Zusätzlich werden mittels Regressionsmodellen, aufgrund der geänderten Auftritts‐häufigkeiten der
Zirkulationstypen Zukunftsabschätzungen der extremen Gebietsnieder‐schläge in den einzelnen
Jahreszeiten und Regionen durchgeführt.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
50
Validierung von Extremen im Rahmen der COST Action VALUE
Elke Hertig
Universität Augsburg
Aufgrund ihres Schadenspotentials sind klimatische Extremereignisse von weitreichender Bedeutung
sowohl für natürliche als auch anthropogene Systeme. Daher sind Informationen zu Veränderungen von
Extremereignissen unter Bedingungen eines anthropogen verstärkten Treibhauseffektes von
herausragender Relevanz.
Abschätzungen des zukünftigen Klimawandels basieren in der Regel auf globalen generalisierten
Zirkulationsmodellen. Aufgrund der relativ groben räumlichen Auflösung dieser Modelle, ist es für regionale
bis lokale Aussagen notwendig Downscalingverfahren anzuwenden. Diese untergliedern sich im
Wesentlichen in die drei Hauptvorgehensweisen dynamisches Downscaling, statistisches Downscaling und
Wettergeneratoren.
Im Rahmen der COST Action VALUE (Validating and Integrating Downscaling Methods for Climate Change
Research) wird eine Vielzahl von Downscalingmethoden hinsichtlich verschiedener Aspekte validiert. Das
„Perfect Predictor“ (PP) Experiment untersucht dabei die Güte der Methoden im Zeitraum 1979‐2008 unter
Verwendung eines fünffachen Kreuzvalidierungsverfahrens. Das Experiment basiert auf
beobachtungsgestützten Datensätzen. Als Eingangsdaten/ Prädiktoren werden Reanalysedaten verwendet,
als Zielgröße 86 Stationen im europäischen Raum, die verschiedene Klimate und lokale Charakteristika
abbilden. Das PP Experiment dient zur Validierung der Methoden im Beobachtungszeitraum, weitere
Experimente konzentrieren sich auf die Fähigkeit der Methoden zukünftige Veränderungen korrekt
abzubilden.
Mit Bezug auf Extreme steht die Validierung marginaler und zeitlicher Aspekte der Verteilungen des
Niederschlags, der minimalen und maximalen Temperatur im Vordergrund. Räumliche Aspekte werden in
einer gesonderten Analyse betrachtet. Die marginalen und zeitlichen Aspekte werden mit Hilfe von
verschiedenen Indizes erfasst. Für den Niederschlag sind dies, unter anderen, relative Häufigkeit von Tagen
mit Niederschlag >= 10mm, 98% Perzentil der Niederschlagstage, Niederschlagssumme dieser Tage, 20‐
jährliche Wiederkehrwerte und Mediane der jährlichen Feucht‐ und Trockenperiodenmaxima. Für die
Temperatur werden ebenfalls Schwellenwert‐basierte Indizes herangezogen, wie z. B. 1%, 5% und 10%
Quantil der Minimumtemperaturen (Tmin), 90%, 95% und 99% Quantil der Maximumtemperaturen (Tmax),
sowie die Kenntage Frosttag (Tmin < 0°C), Eistag (Tmax < 0°C), Sommertag (Tmax > 25°C), Heißer Tag (Tmax
> 30°C) und Tropische Nacht (Tmin > 20°C). Zeitliche Aspekte von Temperaturextremen werden durch die
Mediane der jährlichen Kälte‐ und Wärmeperiodenmaxima beschrieben.
Aus den umfangreichen Ergebnissen können Empfehlungen hinsichtlich der Eignung von Methoden für
spezifische Fragestellungen abgeleitet werden. Je nach Problemstellung wird zunächst das verursachende
klimatische Phänomen betrachtet, um dann die darin beinhalteten marginalen, zeitlichen und räumlichen
Aspekte zu identifizieren. Anschließend können dann gezielt die Downscalingmethoden herangezogen
werden, die diese Aspekte am besten abbilden.
‐ Hertig E, Maraun D, Bartholy J, Pongracz R, Vrac M, Mares I, Gutiérrez JM, Wibig J, Casanueva A, Soares P (2016): Validation of
extremes from the Perfect‐Predictor Experiment of the COST Action VALUE. Submitted.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
51
Prozesse niedriger Wolken in multivariaten statistischen Modellen
Hendrik Andersen2, Jan Cermak2 & Julia Fuchs1
Ruhr‐Universität Bochum1 & Karlsruher Institut für Technologie2
In dem hier vorgestellten Beitrag wird untersucht, inwieweit multivariate statistische Modelle in der
Lage sind, Wolkeneigenschaften auf Basis von Informationen zu Aerosolen und meteorologischen
Rahmenbedingungen vorherzusagen.
Wolken und ihre physikalischen Eigenschaften sind zentrales Element des Strahlungshaushaltes der
Erde. Wolkenbedeckung und ‐eigenschaften sind die Folge eines komplexen Wirkungsgefüges aus
meteorologischen Rahmenbedingungen und dem Einfluss von Aerosolen als Kondensationskeime. In
der klassischen Theorie wird davon ausgegangen, dass mehr Aerosole zu einer höheren Anzahl und
dadurch kleineren Wolkentropfen führen, was anschließend zu weiteren Veränderungen des
Lebenszyklus der Wolke führt. Effekte dieser klassischen, eher konzeptionellen Theorie werden meist
mit bivariaten statistischen Methoden untersucht. Oft fehlt in diesen Studien jedoch der
meteorologische Kontext, da sowohl die Eigenschaften der Wolken, der Aerosole, als auch die Art und
Stärke ihres Zusammenhangs von der meteorologischen Umgebung beeinflusst und angetrieben
werden.
Dieses Poster präsentiert die Implementierung eines künstlichen neuronalen Netzwerks um global
Wolkeneigenschaften auf Grundlage von Satelliten‐ und Reanalysedaten zu Meteorologie und
Aerosollast vorherzusagen. Das neuronale Netzwerk zeigt einen signifikant besseren Skill
Wolkeneigenschaften vorherzusagen, als bivariate statistische Methoden. Über Sensitivitätstests
können Aussagen zu der Relevanz einzelner Prediktoren gemacht werden.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Einflüsse von Wetterlagen auf Schlaganfälle in der Region Augsburg
Christoph Beck1, Michael Ertl2, Esther Giemsa1, Jucundus Jacobeit1, Markus Naumann2, Stefanie
Seubert1 & Jens Soentgen1
Universität Augsburg1 & Klinikum Augsburg2
Schlaganfallerkrankungen sind in Deutschland die häufigste Ursache für dauerhafte
Pflegebedürftigkeit. Das Eintreten dieser folgenreichen Erkrankung zu verhindern bzw. im Ernstfall
durch optimale Versorgung die Folgenschwere zu mindern, ist nicht zuletzt aus volkswirtschaftlicher
Perspektive von großer Relevanz.
Aus zahlreichen epidemiologischen Studien geht hervor, dass die Auftrittshäufigkeit und Schwere von
Schlaganfallerkrankungen auch durch die Variabilität meteorologischer Größen beeinflusst wird. Dabei
scheint die kombinierte Wirkung von Wetterelementen über gesundheitswirksame Einzeleffekte von
z.B. Temperatur‐ oder Luftdruckschwankungen hinauszureichen. Diesen synergetischen Einfluss des
Wetters auf Schlaganfallerkrankungen adäquat zu erfassen und umfassend zu quantifizieren, ist ein
zentrales Ziel eines geplanten Gemeinschaftsprojekts zwischen Medizinern des Klinikums Augsburg
und Klima‐ und Umweltwissenschaftlern der Universität Augsburg. Der gewählte Ansatz der
Wetterlagenklassifikation eignet sich hierfür aus mehreren Gründen in besonderem Maße: Erstens
können mittels einer zielgrößenspezifischen Optimierung von Klassifikationsansätzen potentielle
Kopplungen zwischen multiplen meteorologisch‐witterungsklimatologischen Einflussgrößen und
Schlaganfallerkrankungen bestmöglichst erfasst werden. Zweitens kann dieses Verfahren als Basis
operationeller Frühwarnsysteme oder für Zukunftsabschätzungen auf der Grundlage numerischer
Wettervorhersage‐ bzw. Klimamodelle dienen, sollten sich gefundene Zusammenhänge als robust
erweisen. Die Eignung der Methodik für diese Anwendungen zu evaluieren, ist ebenfalls eine
Zielstellung des geplanten Projekts.
Die hier vorgestellten Ergebnisse stammen aus einer ersten Projektvorstudie, in der bislang
ausschließlich einfache Zusammenhangsanalysen und nicht‐optimierte Wetterlagenklassifikationen
zum Einsatz kamen. Die ermittelten Spearman‐Korrelationen zwischen einzelnen Klimaparametern
(verschiedene Temperaturmaße, Niederschlag, Luftdruck, Feuchtemaße u.a.) und
Auftrittshäufigkeiten ischämischer (mangeldurchblutungsbedingter) Schlaganfälle in Augsburg auf
täglicher Basis (2005‐2015) fallen erwartungsgemäß niedrig aus. Deutlichere Zusammenhänge zeigen
sich hingegen bei Analysen auf der Grundlage wetterlagenspezifischer Teilkollektive (entsprechend
zehn Wetterlagen einer Bodenluftdruck‐basierten Großwettertypen‐Klassifikation): in nahezu allen
Wetterlagen steigen die Zusammenhänge zwischen Klimaparameter‐ und Schlaganfallzeitreihen auf
ein beachtenswertes Niveau. Im Winter und Sommer kommt insbesondere den verschiedenen
Temperaturmaßen (Tmean, Tmax, Tmin) eine erhöhte Bedeutung zu. In einzelnen Wetterlagen, wie
beispielsweise den Westwetterlagen, fallen aber auch die Kopplungen mit zusätzlichen
klimatologischen Parametern wie Windgeschwindkeit und ‐maximum oder Niederschlag vergleichbar
hoch aus. Inwieweit diese Korrelationen kovariat den Temperatureffekt anzeigen oder aber auf
zusätzliche gesundheitsrelevante Prozesse schließen lassen, ist Gegenstand weiterführender Analysen.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
53
Nebelwassereintrag in der Atacamawüste: Untersuchungsdesign und erste Ergebnisse des
DFG‐Crustweathering‐Projektes
Lukas Lehnert1, Katja Trachte1, Pablo Osses2, Burkhard Büdel3 & Jörg Bendix1
Universität Marburg1, Pontificia Universidad Catolica de Chile2, Technische Universität Kaiserslautern3
Nebel ist die wichtigste Wasserressource im Küstenbereich der Atacamawüste und ermöglicht dort
eine spärliche Vegetation, die von biologischen Bodenkrusten (flechtenähnliche Symbiose aus Pilzen
und Algen) dominiert wird. Diesen Bodenkrusten kommt eine Schlüsselfunktion bei der Verwitterung
von Phosphat zu, wobei die Verwitterungsraten dabei stark von der Wasserverfügbarkeit abhängen.
Daher ist Ziel des neuen DFG‐Projektes Crustweathering, die räumliche Verteilung der Bodenkrusten
sowie den Wassereintrag durch Nebel abzuleiten, so dass verlässliche Verwitterungsraten geschätzt
werden können. Der vorliegende Beitrag fasst die bisherigen Ergebnisse zum Nebelwassereintrag
zusammen. Hierzu wird das Messnetz bestehend aus bisher zwei Klimastationen und erste Messdaten
vorgestellt. Das Messnetz umfasst neben klassischen zylindrischen Nebelsammlern auch Wägezellen
(Lysimeter), die den Wassereintrag einer krustendominierten Oberfläche messen. Zur flächenhaften
Abschätzung des Nebelwassereintrags werden zwei verschiedene Methoden entwickelt. Die erste ist
ein neues satellitenbasiertes Nebelretrieval, das auf Landsatdaten basiert. Landsat hat hierbei im
Gegensatz zu klassischen für die Atmosphärenfernerkundung verwendeten Sensoren den Vorteil der
hohen räumlichen Auflösung, die wegen der räumlichen Heterogenität des Nebels unabdingbar ist.
Der Nachteil der niedrigen zeitlichen Auflösung von Landsat kann teilweise durch die lange Datenreihe
ausgeglichen werden, wodurch zumindest eine Abschätzung des Jahresganges ermöglicht wird. Die
zweite räumliche Methode stellen WRF‐Simulationen einzelner Nebelereignisse dar, die dem
Prozessverständnis der Nebelentstehung dienen.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Fingerprinting zur Evaluation von Klimamodellen und Abschätzung der Unsicherheiten über
Zukunftsprojektionen
Christoph Ring1, Felix Pollinger1, Irena Kaspar‐Ott2, Elke Hertig2, Jucundus Jacobeit1 & Heiko Paeth1
Universität Würzburg1 & Universität Augsburg2
Mit Hilfe eines Posters stellen wir die ersten Ergebnisse einer Modellevaluation auf Basis des
Fingerprintings vor, das im Rahmen des COMEPRO (Comparison of Metrics for Probabilistic Climate
Change Projections of Mediterranean Precipitation) Projekts verwendet wurde. Abweichend von den
Rahmenbedingungen wurde nicht ausschließlich die Mittelmeerregion, sondern sechs weitere
Regionen auf kontinentalem bzw. globalem Maßstab betrachtet.
Wir zeigen die Herangehensweise und bisherigen Ergebnisse. Es wurden saisonale und jährliche
Niederschläge sowie die durchschnittlichen Temperaturen aus Phase 3 und Phase 5 der CMIP‐(Coupled
Model Intercomparison Projects) Daten verwendet. Als Beobachtungsdatensatz wurde ERA‐20Cc
verwendet mit Hilfe dessen die 50‐jährigen Trends über den Zeitraum von 1960 bis 2009 untersucht
wurden.
Die bisherigen Ergebnisse auf Grundlage von suboptimaler Fingerprint (FP)‐Gewichtung zeigen
zunächst eine hohe Qualität der Simulation von Temperatur für alle untersuchten Region.
Differenzierter verhält es sich bei der Gewichtung auf Basis des optimalen Fingerprints. Hier zeigen
sich deutlichere Abstufungen der Ergebnisse. Die Untersuchung der saisonalen Niederschläge zeigt
dagegen sowohl für den optimalen als auch für den suboptimalen FP ein sehr ähnliches, allerdings auch
qualitativ deutlich schwächeres Bild. Zu der Einordnung der Modellqualität insgesamt können wir
sagen, dass es nach unseren Ergebnissen zu keiner Eindeutigen Rangfolge kommt, was auf die saisonal
und regional stark schwankenden Simulationen einzelner Modelle zurückzuführen ist. Aufbauend
darauf werden die Auswirkungen eines auf regionaler sowie saisonaler Basis gewichteten Modell‐
Ensembles auf die Zukunftsprojektionen (A1b/A2 bzw. RCP4.5/8.5) im Vergleich zum gleich
gewichteten Multi‐Model‐Mean veranschaulicht, um einen Ausblick auf die weiteren Analysen zu
bieten.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
55
Einfluss der Luftmassenherkunft auf die Eigenschaften niedriger Wolken im Südostatlantik
Julia Fuchs1, Jan Cermak2, Hendrik Andersen2 & Katharina Schwarz2
Ruhr‐Universität Bochum1 & Karlsruher Institut für Technologie2
Diese Studie untersucht den Einfluss der Luftmassenherkunft auf die Eigenschaften der
Stratokumuluswolken im Südostatlantik (SOA) mit Hilfe von geostationären Satelliten‐ und
Reanalysedaten. Wolkenprozesse und ihre Determinanten sind ein wichtiger Aspekt des Klimasystems
und des Strahlungshaushaltes der Erde. In dieser Studie werden Wolkeneigenschaften nicht nur als
Ergebnis von lokalen Umweltbedingungen betrachtet, sondern auch als Resultat externer Dynamiken
und Herkunftsorte von Luftmassen, die in das Untersuchungsgebiet eindringen. Diese Perspektive wirft
ein neues Licht auf die thermodynamisch sehr stabile Wolkendecke im SOA, die sich im
Subsidenzbereich der Hadleyzelle über dem kalten Auftriebswasser des Benguelastroms befindet. In
welchem Ausmaß wird dieses semipersistente Wolkenfeld und seine meteorologische Umgebung
durch synoptisch abweichende Eigenschaften heranströmender Luftmassen beeinflusst? Zur Klärung
dieser Frage wurden Fallstudien anhand des zeitlich hoch aufgelösten SEVIRI (Spinning Enhanced
Visible and InfraRed imager) Satelliten und der Reanalyse Produkte durchgeführt.
Die Repräsentativität der Fallstudien wurde anschließend mit Hilfe einer Clusteranalyse von
Luftmassentrajektorien unter der Verwendung des Hybrid Single‐Particle Lagrangian Integrated
Trajectory (HYSPLIT) Modells im September für den Zeitraum 2004 bis 2011 getestet. Die Ergebnisse
zeigen, dass Luftmassen, die einen langen Weg zurückgelegt haben, mit marinen Kaltluftausbrüchen
assoziiert werden können und mit erheblichen Veränderungen der Wolkeneigenschaften in dem
ansonsten thermodynamisch stabilen SOA einhergehen. Die Berücksichtigung der
Luftmassengeschichte führt zu einem besseren Verständnis physikalischer Prozesse hinter
beobachteten Wolkeneigenschaften und bewirbt eine dynamischere Perspektive auf experimentelle
und theoretische Konzepte der Aerosol‐Wolken Interaktion.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Kälteeinbrüche in den tropischen Anden –
Analyse der synoptischen Bedingungen und regionalen Einflussgrößen im nördlichen Altiplano
(Süd‐Peru und West‐Bolivien)
Marco Otto & Dieter Scherer
Technische Universität Berlin
Regelmäßig treten Kälteeinbrüche im Hochland der tropischen Anden in unterschiedlicher Intensität,
Dauer und räumlicher Verteilung auf (z.B. 2003, 2008, 2009, 2010, 2013 und 2015). Plötzlicher Abfall
der Lufttemperaturen bis unter ‐20°C (sog. „Friajes“) und starker Schneefall oder Eisregen (sog.
„Heladas“) treffen die oft in Selbstversorgung wirtschaftende Bevölkerung im Andenhochland
besonders hart (ab 3000 m). Für Peru schätzt man nach offiziellen Angaben die Anzahl der durch
Kälteeinbrüche stark gefährdeten Einwohner auf ca. 6 Millionen, und allein für 2015 den Schaden mit
ca. 1 Million Euro für die Nothilfe. Die extratropische Entstehung und Propagierung von Kaltluft bis in
die Tropen Südamerikas entlang des östlichen Vorgebirges der Anden und bis in den Süden Brasiliens
(„Cold Air Incursions“) wurde schon häufig dokumentiert. Wenig bekannt ist, ob und wie diese
Kaltlufteinbrüche im Tiefland mit denen der Hochgebirgsregionen wie dem Altiplano (Südost‐Peru und
West‐Bolivien) zusammenhängen und welche anderen Faktoren insbesondere auf der regionalen Skala
eine Rolle spielen. Ein Grund dafür ist die sehr geringe Datendichte (Stationsdichte) innerhalb der
Hochgebirgsregion.
Ziel der Untersuchung ist es daher, Aussagen zur raumzeitlichen Verteilung, Intensität und den
synoptischen Rahmenbedingungen von Kaltlufteinbrüchen für die tropischen Anden am Beispiel des
Altiplanos zu konkretisieren. Des Weiteren sollen begünstigende Einflussfaktoren für die Intensität von
Kaltlufteinbrüchen auf regionaler Raumskala untersucht werden.
Zur raumzeitlichen Differenzierung der Kälteeinbrüche werden Fernerkundungsdaten (MODIS) zur
Schneebedeckung sowie Stationsdaten (GSOD‐NOAA) zum Lufttemperaturverlauf für die jüngere
Vergangenheit (2000 ‐ 2015) ausgewertet. Die Charakterisierung der mesoskaligen Prozesse in der
Atmosphäre erfolgt für ausgewählte Ereignisse mittels raumzeitlich hochauflösender numerischer
Modellierung (WRF) und unter Verwendung eines bereits bewährten dynamischen Downscaling‐
Ansatzes. Die gewonnenen Erkenntnisse können einen Beitrag zur besseren Vorhersagbarkeit und
räumlichen Verortung der Gefährdung durch Kälteeinbrüche in den tropischen Hochanden leisten.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Empirische Gewichtung von Multi‐Modell Ensembles für probabilistische Klimawandelprojektionen
im Mittelmeerraum
Felix Pollinger1, Christoph Ring1, Irena Kaspar‐Ott², Elke Hertig², Jucundus Jacobeit² und Heiko Paeth1
Universität Würzburg1 & Universität Augsburg2
Bei der Entscheidung für Adaptions‐ und Mitigationsmaßnahmen im Umfeld des anthropogenen
Klimawandels sind zuverlässige Abschätzungen von künftigen Klimaänderungen von größter
Bedeutung. Diese basieren im wesentlichen auf den Simulationen globaler Klimamodelle (GCMs),
koordiniert in Multi‐Modell Ensembles. Die Klimaänderungssignale in den einzelnen GCMs können sich
dabei allerdings deutlich unterscheiden, was etwa durch modelleigene Parametrisierungen oder
Unwissen über die Anfangsbedingungen bedingt sein kann.
Diese Differenzen treten besonders deutlich auf subkontinentalen oder noch regionaleren Skalen zu
Tage. In der in dieser Studie betrachteten Region, dem Mittelmeerraum, besteht in vielen Gegenden
für die essentielle Klimagröße Niederschlag zwischen den einzelnen GCMs sogar Uneinigkeit über das
Vorzeichen der Änderung.
In dieser Situation könnten Verfahren zur Bewertung der Zuverlässigkeit und Qualität von GCMs bei
der Entscheidung helfen, welches Modell eine realistische Abschätzung des künftigen regionalen
Klimas produziert. Andererseits erscheinen diese Ansätze im hohen Maße sensitiv gegenüber eher
subjektiven Entscheidungen wie diese Zuverlässigkeit erfasst wird.
In dieser Studie werden das Reliability Ensemble Averaging (REA) und seine bayessche Variante (BREA)
zur Bewertung der GCMs von zwei Multi‐Modell Ensembles (CMIP3 und CMIP5) angewandt und
miteinander verglichen.
Der Mittelmeerraum wird dabei in acht, auf Grundlage des Niederschlags statistisch definierte,
Subregionen unterteilt. Die Robustheit der Verfahren gegenüber Unsicherheitsfaktoren wie
verwendete Beobachtungsdaten, Referenzzeitraum, Variablen, Forcingszenario und Modellgeneration
wird systematisch getestet. Insbesondere die BREA‐Ergebnisse zeigen zudem große räumliche
Variabilität. Im Methodenvergleich zeigen sich deutliche Übereinstimmungen ‐ aber auch
charakteristische Unterschiede ‐ zwischen REA und BREA. Das gilt sowohl für die spezifischen
Sensitivitäten als auch die Modellbewertungen für die untersuchten Ensembles.
Mit den hieraus entwickelten Gewichtungen werden für die Subregionen probabilistische
Abschätzungen für die Niederschlags‐ und Temperaturänderungen im 21. Jahrhundert erstellt. Beide
Verfahren führen zu teilweise deutlich schmaleren Wahrscheinlichkeitsverteilungen als der
gebräuchliche Multi‐Modellmittelwert.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
58
Statistisches Downscaling zur lokalen Abschätzung von wasserhaushaltsrelevanten
meteorologischen Zielgrößen an der Zugspitze und dem Hohen Sonnblick
Severin Kaspar, Andreas Philipp & Jucundus Jacobeit
Universität Augsburg
Die Auswirkungen des Klimawandels im alpinen Raum waren überproportional stark ausgeprägt in den
letzten Jahrzehnten, was sich beispielsweise in einem starken Lufttemperaturanstieg zeigt. Neben den
Änderungen in der Temperatur werden dabei auch Auswirkungen auf den Wasserkreislauf vermutet.
Diese werden, unter anderem an der Universität Augsburg, im Kontext des Virtuellen
Alpenobservatoriums (VAO) untersucht. Ziel ist es, lokale wasserhaushaltsrelevante meteorologische
Kenngrößen im Bereich der Zugspitze und des Hohen Sonnblicks mittels statistischer
Downscalingmodelle abzuschätzen und ihre Entwicklung auf Szenarien für das 21. Jahrhundert zu
projizieren.
Als Modellansätze dienen dabei zum einen konditionierte Wetterlagenklassifikationen und zum
anderen künstliche neuronale Netze (KNN), wobei beide Verfahren im nichtlinearen Methodenbereich
anzusiedeln sind. Im Rahmen dieses Beitrags wird die Entwicklung und Anwendung von robusten KNNs
im Fokus stehen. Als Prädiktanden dienen Tageswerte lokaler meteorologischer Größen, wie
Temperatur und Niederschlag beider alpinen Messstationen sowie zudem relative Feuchte und
Windgeschwindigkeit an der Zugspitze. Als Prädiktoren werden zunächst zur Modellkalibrierung
Reanalysedatensätze, wie der 20th century reanalysis Datensatz (Version 2) verwendet. Anschließend
können diese Downscalingmodelle mittels globaler Klimamodelle (GCMs) angetrieben werden. KNNs
erzielen dabei während der Kalibrierung hohe Modellgüten mit einem Erklärungsanteil (R²) von bis zu
ca. 90% bei der Temperatur und bis zu ca. 60% beim Niederschlag. Um aussagekräftige Modelle zu
erhalten, werden zudem Verfahren vorgestellt mit deren Hilfe man gute Prädiktorkombinationen für
KNNs identifizieren kann, basierend auf sogenannten Sensitivitätsstudien. Abschließend wird ein
Ausblick auf die projizierte zukünftige Entwicklung der Prädiktanden gegeben.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Berücksichtigung variierender Prädiktor‐Prädiktand‐Beziehungen bei der Abschätzung zukünftiger
Starkniederschlagsereignisse im Mittelmeerraum
Christian Merkenschlager, Elke Hertig & Jucundus Jacobeit
Universität Augsburg
Da die atmosphärische Zirkulation einer Spannbreite natürlicher Variabilität unterliegt, zeigen sich
dadurch auch Variationen in den Zusammenhängen zwischen den großskaligen Einflussparametern
und dem regionalen/ lokalen Niederschlag. Eine Region, in der solche Schwankungen signifikante
Veränderungen hinsichtlich der täglichen Niederschlagsmengen hervorrufen können, ist der
Mittelmeerraum, teilweise bedingt durch die Lage dieses Gebietes im Übergangsbereich zwischen der
im Norden dominierenden Westwindzone und der südlich gelegenen subtropischen Hochdruckzellen.
Im Rahmen des statistischen Downscalings soll hier ein Ansatz präsentiert werden, der diese
instationären Zustände innerhalb der Prädiktor‐Prädiktand‐Beziehungen explizit in die
Modellerstellung mit einbezieht, um anschließend Abschätzungen zukünftiger
Starkniederschlagsereignisse unter Berücksichtigung eines anthropogen verstärkten Treibhauseffekts
durchzuführen.
Zu diesem Zweck werden die vorliegenden, auf Homogenität und Vollständigkeit getesteten, täglich
aufgelösten Niederschlagsstationszeitreihen mittels s‐modaler Hauptkomponentenanalyse (PCA) in
Niederschlagsregionen eingeteilt. Anschließend werden die Beziehungen zwischen den jeweiligen
Referenzstationen und ausgewählter atmosphärischer Zustandsgrößen des NCEP/NCAR‐
Reanalysedatensatzes anhand einer Three‐Step Censored Quantile Regression (TSCQR) für
verschiedene Quantile und Jahreszeiten auf Instationaritäten untersucht. Hierfür werden zwei
unterschiedliche Ansätze verfolgt. Zum einen wird durch 100 zufällig ausgewählte 31‐jährige
Kalibrierungsperioden ein stationärer Zusammenhang simuliert und anhand der restlichen Jahre
mittels des Censored Quantile Verfication Skill Scores (CQVSS) validiert. Der höchste und niedrigste
CQVSS dienen hierbei als Schwellenwerte einer stationären Atmosphäre‐Klima‐Beziehung. Zum
anderen werden 31‐jährige gleitende Subintervalle zur Kalibrierung herangezogen und anhand der
restlichen Jahre die Güte der Modelle abgeschätzt. Fällt der CQVSS der gleitenden Subintervalle für
mehr als drei aufeinander folgende Jahre aus dem Bereich der durch den stationären Ansatz
abgegrenzt wird, liegt bei dieser Zeitreihe eine Instationarität vor.
Für die Zukunftsprojektionen werden Zeitreihen der Prädiktoren aus globalen Zirkulationsmodellen
ebenfalls in 31‐jährige gleitende Subintervalle unterteilt und mit den verschiedenen Ausprägungen der
Variablen des Reanalysedatensatzes verglichen, um so das bestmögliche Regressionsmodell für die
Abschätzung zukünftiger Niederschlagsextrema festzulegen. Hierfür werden zum einen die
Verteilungen der PC‐Scores miteinander verglichen, zum anderen die atmosphärischen Zustände an
den Tagen, an denen die unterschiedlichen Variationszentren stark ausgeprägt sind. Anschließend
werden jeweils die Modelle für die Projektionen der Niederschlagsquantile ausgewählt, die bei diesem
Vergleich die höchsten Korrelationen aufweisen.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Räumliche und zeitliche Variabilität von NO2 und Partikeln entlang einer verkehrsreichen
Bundesstraße in Stuttgart – Ergebnisse von Fahrradmessungen und Passivsammler‐Messungen
Ulrich Vogt & Abdul Samad
Universität Stuttgart
Erstmals wurden mobile Partikel‐ und NO2‐Messungen mit Passivsammlermessungen und stationären
Messungen kombiniert. Die mobilen Messungen wurden mit Hilfe eines mit Messgeräten ausgerüsteten
Fahrrads entlang der stark befahrenen Bundesstraße B14 durchgeführt, die mit Fahrzeugzahlen von 80.000
bis über 100.000 Fahrzeuge pro Tag durch das Stadtgebiet von Stuttgart führt. Die NO2 /NOx‐Passivsammler
in Kombination mit den stationären Messungen wurden so angeordnet, dass sowohl die horizontale als
auch die vertikale Verteilung der Konzentrationen gemessen werden konnte. Zur Feststellung der urbanen
Hintergrundkonzentrationen wurden einige der Messungen abseits der Bundesstraße (im angrenzenden
Schlosspark und auf dem abseits gelegenen Marktplatz) durchgeführt.
Die von der LUBW (Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden‐Württemberg) im
Landesmessnetz betriebene sogenannte Spotmessstation „Am Neckartor“ hat mittlerweile in Deutschland
durch die seit 10 Jahren dort ermittelten Grenzwertüberschreitungen für PM10 und NO2 Berühmtheit
erlangt. Im bundesdeutschen Vergleich „führt“ diese Messstation meist und wird nur selten von einer
anderen Messstation mit noch höheren Konzentrationen übertroffen. Die Messstation befindet sich direkt
an der schon erwähnten, stark befahrenen Bundesstraße B14 auf dem angrenzenden Gehweg in ca. 3 m
Entfernung vom Fahrbahnrand. Die gegenüberliegende Straßenseite ist nicht bebaut, und es schließt sich
Stuttgarts Schlosspark an. Die Bundesstraße führt auf einer Strecke von ca. 5 km durch die Innenstadt von
Stuttgart und den sogenannten „Stuttgarter Talkessel“. In weiten Teilen ist sie ein‐ oder zweiseitig bebaut,
teilweise besitzt sie sogar Straßenschluchtcharakter.
Die mobilen Messungen wurden bewusst mit einem Fahrrad und nicht mit einem PKW durchgeführt, da
das Fahrrad auf dem Gehweg bewegt werden konnte, sodass die gewonnenen Messergebnisse mit
denjenigen an der Messstation verglichen werden konnten. Die Passivsammlerstandorte entlang der Straße
wurden dementsprechend festgelegt (einheitliche Höhe und einheitliche Entfernung von der Straße),
sodass sie vergleichbar waren.
Die Ergebnisse wiesen eine sehr hohe räumliche Variabilität auf. Bei NO2 betrugen die Konzentrationen im
Park, welche als urbane Hintergrundwerte angesehen werden können, nur 30 bis 50 % der direkt an der
Straße gemessenen Werte. Die vertikale Abnahme von ca. 3 m als Standardmesshöhe bis in 15 m Höhe
(Höhe des an die Messstation angrenzenden Gebäudes) betrug ebenfalls ca. 50 %. Der Vergleich der PM10‐
und PM2,5‐Konzentrationen an der Straße mit den urbanen Hintergrundkonzentrationen ergab einen
weniger eklatanten Unterschied, der jedoch noch sehr deutlich messbar war. Die mobilen Messungen
entlang der Straße ergaben darüber hinaus eine sehr große Variabilität, abhängig von der Belüftung der
entsprechenden Straßenabschnitte. An Straßenkreuzungen oder an größeren Baulücken in der sonst fast
lückenlosen Straßenrandbebauung gingen die Konzentrationen sofort stark zurück; für NO2 wiederum
stärker als für PM10 und PM2,5. Die absolut höchsten Konzentrationen wurden bei allen Messungen im
Bereich der Messstation „Am Neckartor“ festgestellt, obwohl dort nicht die höchsten Verkehrszahlen
registriert wurden und im Gegensatz zu anderen Straßenabschnitten nur eine einseitige Bebauung
vorhanden ist. Diesem noch ungeklärten Ergebnis wird momentan in einer weiteren Untersuchung
nachgegangen, deren Ergebnisse ebenfalls präsentiert werden sollen.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Parallelmessungen an Klimareferenzstationen in Deutschland
Lisa Hannak
Deutscher Wetterdienst
Die Messungen meteorologischer Parameter unterliegen einem ständigen Wandel. Potenziell können
solche Veränderungen der Messumgebung, der Messweise oder des verwendete Messinstruments die
Zeitreihe des Parameters verändern. Auswirkungen können Brüche in der Zeitreihe sein, die nicht
durch das Klima verursacht werden. Um den Wechsel von konventioneller Messtechnik zu modernen
automatischen Messinstrumenten zu analysieren und in Hinblick auf die Homogenität der Messreihe
zu untersuchen, führt der Deutsche Wetterdienst seit 2008 Parallelmessungen dieser beiden
Messtechniken an ausgewählten Standorten in Deutschland durch. Konventionell wird an diesen
sogenannten Klimareferenzstationen an drei Klimaterminen gemessen. Im Gegensatz dazu liefert die
automatische Technik Messwerte in einer höheren zeitlichen Auflösung. Erste Analysen und
Ergebnisse der Parallelmessungen sollen hier vorgestellt werden. Verglichen werden jeweils die
Ergebnisse an den Terminwerten, Tagesmittel und Tagesextrema bzw. Tagessummen. Die Zeitreihen
werden zunächst statistisch verglichen und auf Inhomogenitäten untersucht. Diese Inhomogenitäten
oder Brüche in der Zeitreihe werden durch Metadaten oder falls diese nicht vollständig sind mit
statistischen Bruchdetektionsverfahren identifiziert und soweit möglich homogenisiert.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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3DO, Teilprojekt: Urbane Mobile Messsysteme und GIS‐Integration (URBMOBI‐GIS) &
MOASIK, Teilprojekt: Urbane Strahlung und Gebäudeparametrisierung
Christoph Schneider, Sebastian Schubert, Janani Venkatraman Jaghta, Mohamed Hefny Salim &
Sabine Fritz
Humboldt Universität Berlin
Das BMBF geförderte Forschungsprogramm "Stadtklima im Wandel (Urban Climate Under Change,
[UC]²)" zielt darauf ab, ein gebäudeauflösendes Stadt‐Klimamodelle zu entwickeln und zu evaluieren.
Die Klimageographie‐Gruppe der Humboldt‐Universität zu Berlin (HU) arbeitet in Abstimmung mit
neun Partnerinstituten in Modul A des Programms ([UC]²: A‐MOSAIK) an der Entwicklung eines
modernen, benutzerfreundlichen, hocheffizienten und hochauflösenden Stadtklimamodells für ganze
Großstadtregionen. Das Modell wird auf dem Large‐Eddy‐Simulationsmodell (LES) PALM basieren,
welches an der Leibniz Universität Hannover entwickelt wird. PALM soll um diverse Module erweitert
werden um als Stadtklimamodell einsetzbar zu sein. Die Implementierung einer speziellen
Gebäudeparametrisierung und die Berechnung kurz‐ und langwelliger Strahlungsflüsse für diese
gebäudeauflösende Parametrisierung sind die Projektziele des Teilprojektes an der HU.
Die HU ist außerdem Projektpartner des Konsortiums in Modul B ([UC]²: B‐3DO) bestehend aus
20 Partnerinstitutionen in Deutschland, welches das neue Modell mit existierenden und neuen drei‐
dimensionalen Beobachtungsdaten evaluiert. An der HU werden drei Ansätze verfolgt: semi‐
permanente mobile Messungen mit dem Instrument URBMOBI 3.0, intensive Messkampagnen und
statistische Modelle. Im Fokus steht die Stadt Berlin als Untersuchungsraum. Der existierende Sensor
des semi‐permanenten mobilen Messsystems URBMOBI 2.0 wird um Luftgütesensoren für PM und
NO2 erweitert. Diese ergänzen die bereits enthalten Sensoren für Temperatur, Druck, Feuchtigkeit
sowie GPS. Verschiedene Messplattformen werden im Rahmen langfristiger (>12 Monate) und
intensiver Beobachtungsperioden (~2 Wochen) verwendet, um Daten über die zeitliche und räumliche
Verteilung der Luftqualität und der biometeorologischen Bedingungen in Berlin zu erzeugen. Auf der
Basis des breiten Datensatzes des gesamtem Konsortiums werden
Flächennutzungsregressionsmodelle (LURM) und Neuronale Netzwerk‐Modelle (NNM) eingesetzt, um
zu beurteilen, ob diese als Low‐Cost‐Modelle wettbewerbsfähige Ansätze bieten.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Klimasensitivität von Jahrringbreite‐ und Weindaten aus der Haardt/Pfalz
Oliver Konter
Universität Mainz
Die historische Klimavariabilität stellt eine wichtige Grundlage zur Einschätzung der
Temperaturentwicklung in jüngster Zeit dar. Zur Rekonstruktion der historischen Klimaschwankungen
werden in paläoklimatischen Analysen klimasensitive Proxy‐daten wie beispielsweise
Jahrringbreitemessungen verwendet (Fritts, 1976).
Die Haardt bietet für die Erhebung von geeigneten Proxydaten besondere Bedingungen: Der Übergang
vom Pfälzerwald in die Rheinebene ist geprägt von vergleichsweise trockenen Bedingungen durch den
anstehenden Sandstein und die entsprechend sandigen Böden. Der Höhenunterschied von über 300
m und der damit verbundene Lee‐Effekt durch die Nord‐Südorientierung der Grabenschulter bei
vorherrschenden Westwinden führen zudem zu höheren Temperaturen und niedrigeren
Niederschlagssummen.
Die Vegetation der bewaldeten Flächen besteht bis zu 80% aus Kiefern, während die Rheinebene
hauptsächlich Weinbau und andere landwirtschaftliche Nutzflächen aufweist. Die Erfassung der
Jahrringbreite der Kiefern und die Kalibration dieser Daten gegen meteorologische Messungen
ermöglicht die Analyse der Klimasensitivität von absolut datierten Zeitreihen und deren Potential für
Klimarekonstruktionen (e.g. Büntgen et al., 2013; Hartl‐Meier et al., 2014). Diese Analyse kann
ebenfalls mit chemischen Analysewerten (Mostgewicht, zuckerfreie Extrakte, Alkoholgehalt,
Säuregehalt) verschiedener Weinsorten aus der Rheinebene (Riesling, Grauer und Weißer Burgunder,
Silvaner) durchgeführt werden, denn diese Analysewerte werden ebenfalls jährlich erhoben und
erweisen sich als klimasensitiv (Bock et al., 2013; Pfister, 1981; Urhausen et al., 2011).
Trotz der besonderen klimatischen und ökologischen Bedingungen der Region konnte keine eindeutige
Klimasensitivität in den Jahrringbreitedaten (487 Pinus sylvestris Proben) detektiert werden, da das
Wachstum der Kiefern sowohl von Temperatur‐ als auch von Niederschlagsschwankungen beeinflusst
wird. Allerdings zeigt die Analyse der Weindaten, dass insbesondere das Mostgewicht von Riesling
signifikante und zeitlich stabile Korrelationen zur Temperatur aufweist (r1984‐2003=0.67, p<0.01).
Temperaturrekonstruktionen basierend auf längeren und klimasensitiven Mostgewichtszeitreihen des
Rieslings könnten somit zum besseren Verständnis der historischen Klimavariabilität der Region
beitragen.
‐ Bock, A., Sparks, T. H., Estrelle, N. and Menzel, A. (2013): Climate‐Induced Changes in Grapevine Yield and Must Sugar Content in
Franconia (Germany) between 1805 and 2010. PLoS ONE 8, 7.
‐ Fritts, H. C. (1976): Tree Rings and Climate. Academic Press, 567.
Hartl‐Meier, C., Dittmar, C., Zang, C. and Rothe, A. (2014): Mountain forest growth response to climate change in the Northern
Limestone Alps. Trees 28, 3: 819‐829.
‐ Pfister, C. (1981): Die Fluktuationen der Weinmosterträge im schweizerischen Weinland vom 16. bis ins frühe 19. Jahrhundert.
Klimatische Ursachen und sozioökonomische Bedeutung. Schweizerische Zeitschrift für Geschichte 31, 4: 445‐491.
‐ Urhausen, S., Brienen, S., Kapala, A. and Simmer, C. (2011b): Climatic conditions and their impact on viticulture in the Upper
Moselle region. Climatic Change 109, 3‐4: 349‐373.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Humanbiometeorologische Untersuchungen unterschiedlicher urbaner Grünanlagen in Aachen und
dem Bergischen Städtedreieck
Cathrin Werkmeister, Isabell Maras & Gunnar Ketzler
RWTH Aachen
Durch eine zunehmende Hitzebelastung in Städten gewinnen Grünflächen im Stadtklima und in Bezug
auf den thermischen Komfort in Städten an Bedeutung. Humanbiometeorologische Untersuchungen
können einen Beitrag zur Bewertung des thermischen Komforts in Grünanlagen leisten.
Untersuchungsgegenstand dieses Abstracts ist der thermische Komfort in unterschiedlichen urbanen
Grünflächen zum einen in Aachen und zum anderen in den Städten Solingen und Wuppertal im
Rahmen des Projekts BESTKLIMA.
Eine Teilfragestellung dabei ist, wie Parkbesucher städtische Grünflächen an warmen bis heißen
Sommertagen in Bezug auf thermischen Komfort wahrnehmen und inwieweit dies mit den messbaren
mikrometeorologischen Bedingungen übereinstimmt.
Methodisch wurde eine Kombination aus Passentenbefragungen und humanbiometeorologischem
Messdesign gewählt. Damit können zum einen die subjektiven Wahrnehmungen der einzelnen
meteorologischen Parameter und die resultierende thermische Belastung durch die Befragung erfasst
und zum anderen die physikalischen Bedingungen thermischen Komforts durch die
humanbiometeorologischen Messungen erhoben werden. Die Bewertung des thermischen Komforts
erfolgt auf Basis des thermischen Index PET (physiologisch äquivalente Temperatur).
Die Untersuchungen in Aachen sowie Solingen und Wuppertal zeigen, dass sich die Relation von
thermischen Indizes und den subjektiven Wahrnehmungen an den Untersuchungsstandorten
unterscheidet. Zudem bewerten die Parkbesucher ihr Wohlbefinden überwiegend deutlich positiv,
auch wenn thermisch weniger komfortable Bedingungen vorliegen.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Wie stark wird die Massenbilanz der Gletscher auf Spitzbergen vom Arktischen Ozean beeinflusst?
Marco Möller
RWTH Aachen
Der europäische Arktisarchipel Spitzbergen liegt auf 76‐80°N im Einfluss von sowohl kalten wie auch
warmen Gewässern. Auf der Ostseite dominieren kalte, arktische Ozeanströmungen, wohingegen die
Westseite dem direkten Einfluss des Westspitzbergenstroms ausgesetzt ist, welcher den
Hauptwarmwasserzufluss in das Arktische Becken darstellt. Ein Studium der Gletscherveränderungen
auf Spitzbergen unter dem Einfluss des Klimawandels verspricht daher wichtige exemplarische
Einblicke in die Kausalkette zwischen arktischen Klima‐ und Ozeanbedingungen auf der einen und der
dadurch bedingten Reaktion der arktischen Landeismassen auf der anderen Seite.
Die Gletscher und Eiskappen, welche weite Teile von Spitzbergen bedecken, haben über die letzten
Dekaden hinweg einen signifikanten Wandel erfahren. Die rezenten Massenbilanzen und tatsächlichen
lokalen Entwicklungen weisen jedoch eine deutliche, räumliche Variabilität über den Archipel hinweg
auf. Das Ziel dieses Beitrags ist es aufzuzeigen, inwieweit diese regionalen Unterschiede auf die
Variabilität der raumzeitlichen Verteilung von sowohl Meereisbedeckung als auch
Meeresoberflächentemperaturen im arktischen Ozean sowie in den angrenzenden Ozeangebieten
zurückzuführen sind. Hierfür werden Anomalien der räumlichen Muster dieser beiden Zustandsgrößen
über eine multidekadische Zeitreihe hinweg mit entsprechenden Anomalien in den saisonalen
Massenbilanzen verschiedener Gletschergebiete in Spitzbergen korreliert.
Aus der vorgestellten Analyse wird deutlich, dass die Stärke der Einflüsse der beiden potentiellen
ozeanischen Antriebsgrößen über den Archipel hinweg stark variiert. Die topographische Lage der
analysierten Gletschergebiete in Bezug auf das großmaßstäbliche Relief des Archipels sowie auf die
vorherrschenden Windrichtungen spielen hierbei eine bedeutende Rolle. Es wird deutlich, dass sowohl
positive als auch negative Anomalien in den saisonalen Gletschermassenbilanzen dieser Gebiete
signifikant mit den Anomalien in den räumlichen Mustern von Meereisbedeckung und
Meeresoberflächentemperaturen korreliert sind.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Fog ecosystems in the Atacama Desert under climate change
Nils Wolf1, Alexander Siegmund1, Camilo del Rio2, Nicolas Zanetta2 & Pablo Osses2
PH Heidelberg/ Universität Heidelberg1 & Pontificia Universidad Católica de Chile2
The Tarapaca region in the Atacama Desert, northern Chile, is among the driest places on Earth with a
mean annual precipitation of less than 1 mm. Long term climate records of this region reveal even
increasing aridity since the 1970s, associated with an overall decreasing low‐level cloudiness. The
climate shift may be linked to an apparent retreat of the Tillandsia spp., an endemic species populating
the coastal fog belt. Adapted to the extreme climatic conditions, these plants specialize on the foliar
uptake of fog as main water and nutrient source. It is this characteristic that leads to distinctive spatial
distribution patterns, reflecting the local climate regime, mainly affected by the spatiotemporal
occurrence of marine advective fog respectively the South Pacific Stratocumulus (Sc) clouds reaching
inlands.
This research aims to investigate the relationship between the interannual variability and spatial
distribution of Sc cloud cover and its relation to fog water yields at a local scale as measured with
Standard Fog Collectors (SFCs) in the field. Moreover, fog water yields are measured along an
altitudinal profile and correlated with the spatial distribution patterns of the Tillandsia vegetation as
well as the microtopography as derived from UAV‐based remote sensing. The results contribute to a
better understanding of the local fog climate and the role of Tillandsia spp. as a bio‐indicator of climate
change.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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NaFoLiCA: Namib Fog Life Cycle Analysis
Jan Cermak1, Andreas Bott2, Eberhard Parlow3, Roland Vogt3, Hendrik Andersen1, Maike Hacker2
Karlsruher Institut für Technologie1, Universität Bonn2 & Universität Basel3
Vorgestellt wird ein neues Projekt (2017 ‐ 2019), dessen Ziel die Untersuchung des Lebenszyklus von
Nebel in der Namib‐Region ist. Dabei sind einerseits in‐situ‐Messungen geplant (Universität Basel), die
durch Satellitenmessungen um eine räumliche Komponente ergänzt werden (Karlsruher Institut für
Technologie) und gemeinsam mit diesen zur Evaluierung eines numerischen Modells (Universität
Bonn) dienen. Im Fokus sind eine Verbesserung des Systemverständnisses sowie die Charakterisierung
räumlicher und zeitlicher Muster.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Niederschlagsmuster, Schnee‐ und Gletscher‐Reaktion in Hochasien und
ihre Variabilität auf subdekadischen Zeitskalen (prime)
Christoph Schneider1, Jörg Bendix2, Boris Thies2, Dieter Scherer3 & Paolo Reggiani4
Humboldt‐Universität Berlin1, Technische Universität Berlin2, Universität Marburg3 &
Universität Siegen4
Im Projektkonsortium mit dem englischen Titel „PRecipitation patterns, snow and glacier response in
High Asia and their variability on sub‐decadal tIMEe scales” werden Fragen zur Niederschlagsdynamik
Zentralasiens und deren Implikation für Wasserressourcen Zentralasiens. Der Ausgangs‐ und
Fluchtpunkt ist, dass Niederschlag einer der wichtigsten Klimaelemente ist, welches komplexe
atmosphärische Prozesse mit dem Wasserkreislauf, Schneebedeckung und der Massenbilanz von
Gletschern und Eiskappen verknüpft. Niederschlag ist eine Schlüsselgröße für das Management
natürlicher Ressourcen und Naturkatastrophen wie Fluten und Düren. Dies gilt ganz besonders für das
Untersuchungsgebiet des Bündelprojektes prime, welches Hochasien, d.h. das Tibet‐Plateau und seine
umgrenzenden Gebirgsketten, umfasst. Die Forschung in prime zielt darauf ab, einen verbesserten
gegitterten Niederschlagsdatensatz abzuleiten und zu validieren, der auf neuen
Fernerkundungsverfahren und fortgeschrittenen Ansätzen numerischer Modellierung aufbaut (i).
Darauf basierend untersuchen wir räumliche und zeitliche Muster und regionsspezifische
Randbedingungen, großräumigen Antriebs und meso‐bis lokalskaliger Prozesse, die die
Niederschlagsvariabilität kontrollieren (ii). Die verbesserte Genauigkeit und das erweiterte Verständnis
von Niederschlagstypus und ‐variabilität ermöglichen es, unser Wissen bezüglich der räumlichen und
zeitlichen Variabilität von Gletschermassenbilanz und saisonalen Schneedecken in verschiedenen
Teilregionen Hochasiens zu erweitern (iii). Maßgebliche Aspekte des Forschungsthemas werden ab
Januar 2017 in DFG‐geförderten Projekten an der Humboldt‐Universität zu Berlin und der Philipps‐
Universität Marburg bearbeitet und in weiteren Projektkontexten z. B. innerhalb der Plattform Geo.X
der geowissenschaftlichen Forschungslandschaft in Berlin und Brandenburg umgesetzt.
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Liste der Teilnehmer/innen am 35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima 2016
NAME VORNAME INSTITUTION EMAIL
Abolghasemi Moghaddam Maral Technische Universität Kaiserslautern [email protected]
Abromeit Henrike Ruhr‐Universität Bochum [email protected]
Ahlemann Denis Ruhr‐Universität Bochum [email protected]
Andersen Hendrik Ruhr‐Universität Bochum [email protected]
Arens Sophie Technische Universität Dortmund sophie.arens@tu‐dortmund.de
Bechtel Benjamin Universität Hamburg benjamin.bechtel@uni‐hamburg.de
Beck Christoph Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de
Bell Natalie Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de
Bendix Jörg Philipps‐Universität Marburg [email protected]‐marburg.de
Bendix Astrid Philipps‐Universität Marburg [email protected]‐marburg.de
Beyer Ulrike Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de
Böhner Jürgen Universität Hamburg juergen.boehner@uni‐hamburg.de
Bösmeier Annette Sophie Universität Freiburg [email protected]‐freiburg.de
Brockmüller Svenja Pädagogische Hochschule Heidelberg brockmueller@ph‐heidelberg.de
Caase Jana Technische Universität Braunschweig j.caase@tu‐bs.de
Cermak Jan Karlsruher Institut für Technologie (KIT) [email protected]
Dienst Manuel Johannes Gutenberg Universität Mainz [email protected]‐mainz.de
Dostal Paul Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt [email protected]
Endlicher Wilfried Humboldt‐Universität zu Berlin [email protected]‐berlin.de
Esper Jan Johannes‐Gutenberg‐Universität [email protected]‐mainz.de
Falk Ulrike Universität Bremen ufalk@uni‐bremen.de
Fehrenbach Ute Technische Universität Berlin ute.fehrenbach@tu‐berlin.de
Feja Katharina Ruhr‐Universität Bochum [email protected]
Fenner Daniel Technische Universität Berlin daniel.fenner@tu‐berlin.de
Finn Jacqueline Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de
Flügel Hendrik Universität Bonn [email protected]
Foken Thomas Universität Bayreuth thomas.foken@uni‐bayreuth.de
Fuchs Julia Ruhr‐Universität Bochum [email protected]
Gerling Lars Technische Universität Braunschweig lars.gerling@tu‐bs.de
Gerlitz Lars Deutsches GeoForschungsZentrum lars.gerlitz@gfz‐potsdam.de
Giemsa Esther Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de
Glaser Rüdiger Albert‐Ludwigs‐Universität Freiburg [email protected]‐freiburg.de
Grudzielanek Martina LANUV NRW [email protected]
Grunwald Laura Technische Unviversität Braunschweig l.grunwald@tu‐bs.de
Haag Isabell Universität Bayreuth [email protected]
Hannak Lisa Deutscher Wetterdienst [email protected]
Hartl‐Meier Claudia Johannes Gutenberg‐Universität Mainz c.hartl‐[email protected]‐mainz.de
Henninger Sascha Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de
Hertig Elke Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de
Himmelsbach Iso Universität Freiburg iso.himmelsbach@@geographie.uni‐freiburg.de
Hoffmann Kirstin Humboldt‐Universität zu Berlin;Alfred‐Wegener‐Institut, Helmholtz‐Zentrum [email protected]
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
70
für Polar‐ und Meeresforschung, Forschungsstelle Potsdam
Holtmann Achim Technische Universität Berlin achim.holtmann@tu‐berlin.de
Homann Markus Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de
Jacobeit Jucundus Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de
Jüpner Robert Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de
Kahle Michael Fakultät für Umwelt und Natürliche Ressourcen [email protected]‐freiburg.de
Kaiser Tanja Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de
Kaspar Severin Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de
Kaspar‐Ott Irena Universität Augsburg irena.kaspar‐[email protected]‐augsburg.de
Ketzler Gunnar RWTH Aachen [email protected]‐aachen.de
Klippel Lara Johannes Gutenberg‐Universität Mainz [email protected]‐mainz.de
Konter Oliver Johannes Gutenberg‐Universität Mainz konter@uni‐mainz.de
Kuttler Wilhelm privat wiku@uni‐due.de
Lehnert Lukas Philipps‐Universität Marburg [email protected]‐marburg.de
Leitte Arne Marian Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de
Lütje Svenja Universität Trier luetje@uni‐trier.de
Lütke Christina Pädagogische Hochschule Heidelberg [email protected]
Martin Fabisch Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de
Merkenschlager Christian Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de
Möller Marco RWTH Aachen [email protected]‐aachen.de
Ohnesorg Jasmin Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐KL.de
Otto Marco Technische Universität Berlin [email protected]‐berlin.de
Parlow Eberhard Universität Basel [email protected]
Petersen Erik Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de
Philipp Andreas Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de
Pinzner Anika Københavns Universitet [email protected]
Pollinger Felix Universität Würzburg felix.pollinger@uni‐wuerzburg.de
Rathmann Joachim Universität Würzburg joachim.rathmann@uni‐wuerzburg.de
Reck Uwe Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de
Reinhardt Katja Universität Bayreuth katja.reinhardt@uni‐bayreuth.de
Ring Christoph Universität Würzburg Christoph.ring@uni‐wuerzburg.de
Rollenbeck Rütger Universität Marburg [email protected]‐marburg.de
Rosner Hans‐Joachim Universität Tübingen hans‐joachim.rosner@uni‐tuebingen.de
Samad Abdul Institut für Feuerungs‐ und Kraftwerkstechnik (IFK) [email protected]‐stuttgart.de
Samimi Cyrus Universität Bayreuth cyrus.samimi@uni‐bayreuth.de
Scherber Katharina Technische Universität zu Berlin katharina.scherber@tu‐berlin.de
Scherer Dieter Technische Universität Berlin dieter.scherer@tu‐berlin.de
Schneider Christoph Humboldt‐Universität zu Berlin [email protected]‐berlin.de
Schneider Lea Johannes Gutenberg‐Universität Mainz [email protected]‐mainz.de
Scholze Nicolas Albert‐Ludwigs‐Universität Freiburg [email protected]‐freiburg.de
Schönwiese Christian‐D. Goethe‐Universität Frankfurt [email protected]‐frankfurt.de
Schrödter Steffen Ruhr‐Universität Bochum [email protected]
Schuler Christiane Pädagogische Hochschule Heidelberg christiane.schuler@ph‐heidelberg.de
Schultz Johannes Universität Bonn [email protected]‐bonn.de
35. Jahrestreffen des Arbeitskreises Klima Bad Dürkheim 2016
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Schulze‐Neuhoff Hubertus privat hsn‐[email protected]
Schwarz Katharina Bergische Universität Wuppertal kschwarz@uni‐wuppertal.de
Seidel Jochen Lehrstuhl für Hydrologie und Geohydrologie [email protected]‐stuttgart.de
Seubert Stefanie Universität Augsburg [email protected]‐augsburg.de
Snowdon‐Mahnke Astrid Regionalverband Ruhr snowdon@rvr‐online.de
Steinrücke Monika Ruhr‐Universität Bochum [email protected]
Straaten Agnes Technische Universität Braunschweig agnes.straaten@tu‐bs.de
Trachte Katja Universität Marburg [email protected]‐marburg.de
Vogt Ulrich Institut für Feuerungs‐ und Kraftwerkstechnik (IFK) [email protected]‐stuttgart.de
Weber Stephan Technische Universität Braunschweig s.weber@tu‐bs.de
Werkmeister Cathrin RWTH Aachen [email protected]‐aachen.de
Wiesner Sarah CEN, Universität Hamburg sarah.wiesner@uni‐hamburg.de
Wolf Nils Pädagogische Hochschule Heidelberg Wolf3@ph‐heidelberg.de
Ziegler Karl Technische Universität Kaiserslautern [email protected]‐kl.de