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Manfred Stock und Martin WodinskiPotsdam Institut für Klimafolgenforschung
Perspektiven der Klimaänderung bis 2050 für den Weinbau in Deutschland
(Klima 2050)45. Arbeitstagung des
Forschungsrings des Deutschen Weinbaus26.04.2006 in Neustadt a.d.W.
Manfred.Stock@pik-potsdam.deMartin.Wodinski@pik-potsdam.de
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Klima 2050 - INHALT
1. Aufgaben und Ziele2. Basisszenarium: Klima 1951/20003. Zukunftsszenarium: Klima 2001/20504. Klimawandel: Einzelergebnisse im Detail5. Zusammenfassung der Ergebnisse6. Ausblick7. Anhang:
a) Modelle und Methodenb) Datenprüfung, Verifikation und verbleibende
Unsicherheitenc) Weitere Ergebnisse
1. Aufgaben und Ziele2. Basisszenarium: Klima 1951/20003. Zukunftsszenarium: Klima 2001/20504. Klimawandel: Einzelergebnisse im Detail5. Zusammenfassung der Ergebnisse6. Ausblick7. Anhang:
a) Modelle und Methodenb) Datenprüfung, Verifikation und verbleibende
Unsicherheitenc) Weitere Ergebnisse
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FDW-ProjektKlima 2050 -
Aufgaben und Ziele
Hessen
Rheinland-Pfalz
Frankreich
Bayern
Baden-Württemberg
Geisen-heim
Siebel-dingen
Weinsberg
• Aufgabe: Abschätzung regionaler Ausprägung des Klimawandels für ausgewählte Regionen in Deutschland bis 2050.
• Untersuchungs-schwerpunkte sind:
RheingauPfalz
• Ziel: Bereitstellung wis-senschaftlicher Grund-lagen zum Umgang mit möglichen Chancen und Risiken für den Weinbau.
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>| |< ~18 kmRegionalisierung
Niederschlag~1250 km
T~250 km
Globales Szenario
GCM
Klimamodell
global
?lokal
Niederschlag2050
Infrastruktur
Böden/Geologie
Landnutzung
Hydrologie
Klimadaten
Klimaveränderung regionale Auswirkungen
Die globale Änderung der Jahresmitteltemperatur ist nur ein erster Richtwert für regionale Auswirkungen.Mit geeigneten Methoden der Regionalisierung kann man räumlich und zeitlich differenzierte Aussagen berechnen (siehe Anhang).So ist beispielsweise der Niederschlag nur sehr viel ungenauer zu ermitteln als die Temperatur.
Die Auswirkungen einer Klimaänderung, wie z.B. Niederschlagsrückgang, hängen auch von anderen, nichtklimatischen Faktoren ab und damit u.a. von der Art des Managements.
Potenzielle Auswirkungen
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Klimawandel und AuswirkungenGewinner und Verlierer
KLIMAÄNDERUNG TA
US
WIR
KU
NG
EN
€
Betriebsstruktur S0
Klima K0 K1 K2
S+ (angepasst)
Klimawandel und AuswirkungenGewinner und Verlierer oder Vorausschauende
These: Der Klimawandel ist weniger ein Prognose-, denn vielmehr ein Managementproblem!
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Beispiel HitzeperiodenVorgehen
4. Pot. Auswirkungen
Globaler Wandel
1. KlimawandelNichtklimatische Einflüsse
•+Mostgew. & Säureabbau•Veränd. Ertrag & Qualität
Vorschlag zur Entwicklung von Anpassungsstrategien
5. Anpassungspot.• Wechsel Lage & Sorte• Bewässerung, Erziehung
6. Verbleibende Risiken & ChancenZiel
2. Reg. Belastungen
• Wärmebelastung• Andauer der Trockenheit
3. Sensitivität
• Weinberglage & Boden•Art & Zustand der Reben
1. Szenarium Klimawandel und andere Einflussfaktoren
7.
7.
2. Quantifizierung der regionalen klimatischen Belastungen
3. Bewertung belastungs-spezifischer Sensitivitäten
4. Analyse der potenziellen Auswirkungen
5. Bewertung des vorhandenen Anpassungspotenzials
6. Katalogisierung von Anpassungsmaßnahmen und verbleibenden möglichen Auswirkungen (Analyse von Risiken & Chancen)
7. Vermeidung von Verwundbar-keiten durch weitere, nicht-klimatische Einflüsse (fertig)
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Basisszenarium1951/2000
Beobachtete Trends
der Lufttemperatur
Maximum 0.3 bis 1.5 K
Mittel 0.6 bis 1.4 K
Minimum 0.8 bis 1.8 K
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Ausgewählte Veränderungen 1951/2000
1. Temperaturanstieg im Jahresmittel je nach Region bis zu 1.4 K
2. Rückgang der Frosttage im Mittel um 22 Tage und bis zu 35 Tage
3. Zunahme der Sommertage im Mittel um 15 Tage und bis zu 23 Tage
4. Zunahme der Starkniederschlagstage im Mittel um etwa 2 Tage und bis zu 10 Tage
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Trendwerte der Lufttemperatur aus ECHAM4/OPYC3
Grundlage ist das sog. A1-CO2-Emissionsszenarium des IPCC mit einer relativ
moderaten Temperaturerhöhung. Für den Zukunftszeitraum 2001 bis 2055 ergeben sich:
Maximum 1.35 K
Mittel 1.21 K
Minimum 1.14 K
Zukunftsszenarium2001/2050
13.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Ausgewählte VeränderungenZukunftsszenarium
1. Fortsetzung des Niederschlaganstiegs im Mittel um +23 mm
2. Im Winter Zunahme der Niederschlags-menge von Nord nach Süd ansteigend und im Mittel um +20 mm
3. Im Sommer im Mittel geringe, aber räumlich differenzierte Änderung zwischen –55 und +40 mm
4. Annäherung der Niederschlagssummen im Winter und Sommer
5. Weiterer Rückgang der Frosttage und Zunahme der Sommertage
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15.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Übersicht: Klimaveränderungen im Detail (rote Begriffe anklicken)
Danach weiter mit:0
Frosttage
Jahresmittel
Eistage
Heiße Tage
Sommertage
Jahresmittel
Kältesumme
Jahresmittel
Anzahl
Anzahl
Anzahl
Anzahl
Tagesminimum der Lufttemperatur
Tagesmaximum der Lufttemperatur
Tagesmittel der Lufttemperatur
AnzahlFeuchte Tage
JahresmittelTagesmittel des Wasserdampfdrucks
Mittlere Wintersumme
Tage mit hohem Wasserdampfdruck
Trockene Tage
Jahresmittel
Tage mit starkem Niederschlag
Tage „ohne“ Niederschlag
Mittlere Sommersumme
Mittlere Jahressumme
Anzahl
Anzahl
Anzahl
Anzahl
Tagesmittel der relativen Luftfeuchte
Tagessumme des Niederschlags
Tage „mit Bewölkung“
Tage „ohne Bewölkung“
Jahresmittel
Tage mit viel Sonne
Tage „ohne“ Sonne
Jahresmittel
Jahresmittel
Anzahl
Anzahl
Anzahl
Anzahl
Tagesmittel des Bedeckungsgrads
Tagessumme der Sonnenscheindauer
Tagesmittel der Globalstrahlung
Jahresmittel
Jahresmittel
Tagesmittel der Windgeschwindigkeit
Tagesmittel desLuftdrucks
Andauer
Erstes Auftreten
Letztes Auftreten
Andauer
Erstes Auftreten
Letztes Auftreten
Andauer
Erstes Auftreten
Letztes Auftreten
Andauer
Erstes Auftreten
Letztes Auftreten
Andauer
Andauer
Andauer
Andauer
Andauer
Andauer
Andauer
Andauer
16.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +1.47 KLandau: +1.54 K
Basz: +5.7 bis 10.9 °CMittel: +9.3 °CLandau: +10.0 °C
Zusz: +7.1 bis 12.4 °CMittel: +10.8 °CLandau: +11.6 °C
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17.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +28.2 KLandau: +25.4 K
Basz: -320 bis -66 °CMittel: -125 °CLandau: -100 °C
Zusz: -269 bis -54 °CMittel: -98 °CLandau: -74 °C
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18.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +1.66 KLandau: +1.72 K
Basz: +9.0 bis 15.2 °CMittel: +13.5 °CLandau: +14.6 °C
Zusz: +10.6 bis 16.9 °CMittel: +15.2 °CLandau: +16.4 °C
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19.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +17.2 TageLandau: +23.2 Tage
Basz: 6 bis 56 TageMittel: 35.9 TageLandau: 47 Tage
Zusz: 13 bis 79 TageMittel: 53.1 TageLandau: 70 Tage
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20.http://www.pik-potsdam.de/~stock0
Mittlere Änderung: +0.09 TageLandau: +0.03 Tage
Basz: 1.2 bis 3.2 TageMittel: 2.7 TageLandau: 3.0 Tage
Zusz: 1.6 bis 3.4 TageMittel: 2.8 TageLandau: 3.0 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
21.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -13 TageLandau: -15 Tage
Basz: 121. bis 183. TagMittel: 135. TagLandau: 125. Tag (05. MAI)
Zusz: 109. bis 158. TagMittel: 122. TagLandau: 110. Tag (20. APR)
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22.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +21 TageLandau: +22 Tage
Basz: 216. bis 268. TagMittel: 253. TagLandau: 262. Tag (19. SEP)
Zusz: 245. bis 287. TagMittel: 274. TagLandau: 284. Tag (11. OKT)
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23.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +7.5 TageLandau: +10.2 Tage
Basz: 0 bis 14 TageMittel: 6.3 TageLandau: 10.6 Tage
Zusz: 1 bis 26 TageMittel: 13.8 TageLandau: 20.8 Tage
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24.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +0.4 TageLandau: +0.3 Tage
Basz: 0.1 bis 1.9 TageMittel: 1.2 TageLandau: 1.7 Tage
Zusz: 0.4 bis 2.0 TageMittel: 1.6 TageLandau: 2.0 Tage
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25.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -25 TageLandau: -33 Tage
Basz: 165. bis 205. TagMittel: 183. TagLandau: 173. Tag (22. JUN)
Zusz: 137. bis 201. TagMittel: 158. TagLandau: 140. Tag (20. MAI)
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26.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +24 TageLandau: +23 Tage
Basz: 203. bis 233. TagMittel: 219. TagLandau: 227. Tag (15. AUG)
Zusz: 207. bis 259. TagMittel: 243. TagLandau: 251. Tag (08. SEP)
Zurück zur Übersichtstabelle:
27.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -7.7 TageLandau: -6.1 Tage
Basz: 8 bis 55 TageMittel: 18 TageLandau: 13 Tage
Zusz: 5 bis 38 TageMittel: 10 TageLandau: 7 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
28.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -0.7 TageLandau: -0.9 Tage
Basz: 1.9 bis 4.2 TageMittel: 2.8 TageLandau: 2.7 Tage
Zusz: 1.5 bis 3.0 TageMittel: 2.1 TageLandau: 1.8 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
29.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +19 TageLandau: +17 Tage
Basz: 320. bis 358. TagMittel: 342. TagLandau: 346. Tag (12. DEZ)
Zusz: 324. bis 392. TagMittel: 361. TagLandau: 363. Tag (29. DEZ)
Zurück zur Übersichtstabelle:
30.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +5 TageLandau: +5 Tage
Basz: 387. bis 449. TagMittel: 407. Tag (11. FEB)Landau: 402. Tag (06. FEB)
Zusz: 393. bis 460. TagMittel: 412. Tag (16. FEB)Landau: 406. Tag (10. FEB)
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31.http://www.pik-potsdam.de/~stock1
Mittlere Änderung: +1.43 KLandau: +1.52 K
Basz: +2.9 bis 7.5 °CMittel: +5.4 °CLandau: +5.7 °C
Zusz: +4.3 bis 8.7 °CMittel: +6.8 °CLandau: +7.2 °C
Zurück zur Übersichtstabelle:
32.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -21.8 TageLandau: -24.5 Tage
Basz: 44 bis 126 TageMittel: 18 TageLandau: 74 Tage
Zusz: 37 bis 102 TageMittel: 55 TageLandau: 49 Tage
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33.http://www.pik-potsdam.de/~stock1
Mittlere Änderung: -1.2 TageLandau: -0.9 Tage
Basz: 3.4 bis 7.4 TageMittel: 4.2 TageLandau: 3.9 Tage
Zusz: 2.6 bis 4.3 TageMittel: 3.1 TageLandau: 3.0 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
34.http://www.pik-potsdam.de/~stock1
Mittlere Änderung: +9.9 TageLandau: +17.6 Tage
Basz: 282. bis 326. TagMittel: 303. Tag (30. OKT)Landau: 299. Tag (26. OKT)
Zusz: 280. bis 329. TagMittel: 312. Tag (08. NOV)Landau: 316. Tag (12. NOV)
Zurück zur Übersichtstabelle:
35.http://www.pik-potsdam.de/~stock1
Mittlere Änderung: -1.5 TageLandau: -3.7 Tage
Basz: 452. bis 493. TagMittel: 473. Tag (18. APR)Landau: 472. Tag (17. APR)
Zusz: 448. bis 496. TagMittel: 471. Tag (16. APR)Landau: 468. Tag (13. APR)
Zurück zur Übersichtstabelle:
36.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +23 mmLandau: +48 mm
Zurück zur Übersichtstabelle:
37.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -4 mmLandau: +6 mm
Zurück zur Übersichtstabelle:
38.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +21 mmLandau: +17 mm
Zurück zur Übersichtstabelle:
39.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +9.1 TageLandau: +11.6 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
40.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -0.6 TageLandau: -0.5 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
41.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +0.5 TageLandau: +1.8 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
42.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -0.3 %-PunkteLandau: -0.5 %-Punkte
Zurück zur Übersichtstabelle:
43.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +1.4 TageLandau: +2.6 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
44.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +0.0 TageLandau: +0.2 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
45.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -5.9 TageLandau: -11.2 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
46.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -0.3 TageLandau: -0.4 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
47.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +0.2 hPaLandau: +0.3 hPa
Zurück zur Übersichtstabelle:
48.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +0.6 TageLandau: +3.3 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
49.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -1.0 TageLandau: -1.1 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
50.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +1.4 hPaLandau: +1.4 hPa
Zurück zur Übersichtstabelle:
51.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -64 J/cm²Landau: -68 J/cm²
Zurück zur Übersichtstabelle:
52.http://www.pik-potsdam.de/~stock1
Mittlere Änderung: -0.2 hLandau: -0.2 h
Zurück zur Übersichtstabelle:
53.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +9.6 TageLandau: +18.9 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
54.http://www.pik-potsdam.de/~stock1
Mittlere Änderung: -0.1 TageLandau: -0.1 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
55.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -2.1 TageLandau: -2.2 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
56.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -0.1 TageLandau: -0.1 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
57.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -0.0 AchtelLandau: -0.1 Achtel
Zurück zur Übersichtstabelle:
58.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +2.0 TageLandau: +2.4 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
59.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -0.1 TageLandau: +0.0 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
60.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: +7.6 TageLandau: +2.9 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
61.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -0.1 TageLandau: -0.1 Tage
Zurück zur Übersichtstabelle:
62.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Mittlere Änderung: -0.1 m/sLandau: -0.1 m/s
Zurück zur Übersichtstabelle:
63.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Lufttemperatur Tmit +1.5 K +1.5 K
Kältesumme +28.2 K +25.4 K
Lufttemperatur Tmax +1.7 K +1.7 K
Sommertage AnzahlAndauerErstes AuftretenLetztes Auftreten
+17.2+0.1-13+21
TageTageTageTage
+23.2+0.0-15+22
TageTageTageTage
Heiße Tage AnzahlAndauerErstes AuftretenLetztes Auftreten
+7.5+0.4-25+24
TageTageTageTage
+10.2+0.3-33+23
TageTageTageTage
Eistage AnzahlAndauerErstes AuftretenLetztes Auftreten
-7.7-0.7+19
+5
TageTageTageTage
-6.1-0.9+17
+5
TageTageTageTage
Lufttemperatur Tmin +1.4 K +1.5 K
Frosttage AnzahlAndauerErstes AuftretenLetztes Auftreten
-21.8-1.2+10
-2
TageTageTageTage
-24.5-0.9+18
-4
TageTageTageTage
Niederschlagssumme +23 mm +48 mm
Nsumme Sommer -4 mm +6 mm
Nsumme Winter +21 mm +17 mm
NS < 0.1mm AnzahlAndauer
+9.1-0.6
TageTage
+11.6-0.5
TageTage
NS > 10mm Anzahl +0.5 Tage +1.8 Tage
Relative Luftfeuchte -0.3 %-P. -0.5 %-P.
RF < 50% AnzahlAndauer
+1.4+0.0
TageTage.
+2.6+0.2
TageTage.
RF > 90% AnzahlAndauer
-5.9-0.3
TageTage
-11.2-0.4
TageTage
Globalstrahlung -64 J/cm² -68 J/cm²
Sonnenscheindauer -0.2 h -0.2 h
T ohne Sonne AnzahlAndauer
+9.6-0.1
TageTage
+18.9-0.1
TageTage
T viel Sonne AnzahlAndauer
-2.1-0.1
TageTage
-2.2-0.1
TageTage
Bedeckungsgrad -0.0 -/8 -0.1 -/8
T ohne Bew. AnzahlAndauer
+2.0-0.1
TageTage
+2.4+0.0
TageTage
T mit Bew. AnzahlAndauer
+7.6-0.1
TageTage
+2.9-0.1
TageTage
Luftdruck +1.4 hPa +1.4 hPa
Windgeschwindigkeit -0.1 m/s -0.1 m/s
Südwestdeutschland LandauZurück zur Übersichtstabelle:
Zusammenfassung der Ergebnisse
64.http://www.pik-potsdam.de/~stockmo
JanFebMar
JanFebMar
AprMaiJun
AprMaiJun
JulAugSep
JulAugSep
OktNovDez
OktNovDez
65.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Erstes Auftreten im Jahr Letztes Auftreten im Jahr
Veränderung des ersten und letzten Auftretens im Jahrausgewählter Ereignistage an drei Stationen
Erstes Auftreten im JahrLetztes Auftreten im Jahr
Station Geisenheim
Heiße Tage
Sommertage
JAN FEB MAR APR MAI JUN JUL AUG SEP OKT NOV DEZ
Eistage
Frosttage
Station Landau
JAN FEB MAR APR MAI JUN JUL AUG SEP OKT NOV DEZ
Station Heilbronn
JAN FEB MAR APR MAI JUN JUL AUG SEP OKT NOV DEZ
Heiße Tage
Sommertage
Eistage
Frosttage
Sommertage
Heiße Tage
Eistage
Frosttage
Erstes Auftreten im Jahr Letztes Auftreten im Jahr
Erstes Auftreten im JahrLetztes Auftreten im Jahr
Erstes Auftreten im Jahr Letztes Auftreten im Jahr
Erstes Auftreten im JahrLetztes Auftreten im Jahr
66.http://www.pik-potsdam.de/~stock1500 1900 2300
2050
2040
2030
2020
2010
2000
1990
1980
1970
RheingauHuglin-Index
67.http://www.pik-potsdam.de/~stock
2050
2040
2030
2020
2010
2000
1990
1980
1970
1500 1900 2300
Südwest-deutschlandHuglin-Index
68.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Ausblick
0
1. Zusätzliche Validierung für Hauptorte in den ausgewählten Regionen Rheingau und Pfalz
2. Anbindung der Klimaszenarien an die Rebphänologie
3. Ableitung und Auswertung weinbaurelevanter Kenngrößen
4. Verbesserung der räumlichen Auflösung für die Weinbaugebiete Rheingau und Pfalz
5. Analyse der Zusammenhänge zwischen Klima- und Weinbaudaten
69.http://www.pik-potsdam.de/~stockEnde
Mit der Bitte um Kritik, Ratschläge, Fragen und Anregungen danken wir für Ihr Interesse!
Mark Twain, 1897
Alle reden vom Wetter, Aber keiner tut etwas dagegen
Manfred Stock und Martin Wodinskidanken
Franz-W. Badeck, Antonella Battaglini, Friedrich-W. Gerstengarbe, Thomas Kartschall, Peter C. Werner
und Dieter Hoppmann
sowie dem Forschungsring des
Deutschen Weinbaus
Manfred.Stock@pik-potsdam.deMartin.Wodinski@pik-potsdam.de
70.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Anhang
0
a) Modelle und Methodenb) Datenprüfung, Verifikation und
verbleibende Unsicherheitenc) Weitere Ergebnisse
71.http://www.pik-potsdam.de/~stock0399
Eine exakte Vorhersage der zukünftigen Klimaentwicklung ist nicht möglich, z. B. wegen unbekannter Randbedingungen für:
a) Entwicklung des globalen Energieverbrauchs,
b) Zukünftige Landnutzungsformen,
c) Entwicklung von Infrastruktur und Wirtschaft
d) „Kipppunkte“ im Erdsystem (nichtlineare Dynamik).
Deshalb werden Szenarien zur Abschätzung der zukünftigen Entwicklung eingesetzt.
Das folgende Beispiel berücksichtigt verschiedene Alternativen zu obigen Punkten a) bis c) und die daraus sich ableitende weitere Emission von Treibhausgasen.
72.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Unsicherheiten beim Globalen KlimawandelT
em
per
atu
rab
we
ich
ung
[°C
]
IPCC-Report 2001http://www.ipcc.ch
Jahr
a) Emissionssenarien b) Unsicherheiten Globaler Modelle
A1B Klima-szenarium
0
73.http://www.pik-potsdam.de/~stock0397
Anforderung der Klimafolgenforschung an regionalisierte Klimaszenarien
Zeit: Stunden bis TagRaum: Punkt bis zu wenigen Kilometern
Maßstab
Meteorologische Größen und Parameter
Lufttemperatur MittelwerteNiederschlag VarianzenLuftfeuchte ExtremwerteWind IntensitätenSonnenscheindauerStrahlungBewölkung
Daten Die erstellten Daten müssen einen genügend großen Umfang
besitzen, um zum einen aus ihnen statistische Maßzahlen ableiten und zum anderen einen entsprechenden Antrieb für Impact-Modelle liefern zu können.
Die meteorologischen Größen müssen für den entsprechenden räumlichen und zeitlichen Maßstab in sich konsistent sein (Sie dürfen den meteorologischen Zusammenhängen nicht widersprechen).
74.http://www.pik-potsdam.de/~stock0599
Dynamik
des
Klimas
Statis-
tische
Relationen
Modellhierarchie zur Berechnung regionaler Klimaszenarien
Rand- undAnfangswerte
generalisierteTrendinformation
Zirkulations-muster
~250 km
~18 km
beliebig
Skale
REMO MPI Hamburg
Beobachtungs-daten
Ausgabe skalenbezogener Ergebnisse
GROWEL FU-Berlin
STAR PIK-Potsdam
ECHAM4-OPYC3 MPI Hamburg
75.http://www.pik-potsdam.de/~stock0400
Globales Zirkulationsmodell
Erzeugung statistisch basierter Zukunfts-szenarien auf der Basis von Ähnlichkeitsbe-ziehungen, z.B. beim Statisischen Regionalmodell STAR
Ableitung einer plausiblen Tendenz für einen ausgewählten meteorologischen Parameter (hier: Temperaturtrend) im Untersuchungs-gebiet für den Zeitraum des Zukunfts-szenariums 2001 bis 2055
Regionales Szenarienmodell
Grundidee: Berechnung möglicher zukünftiger Klimaänderungen im regionalen Maßstab durch Kombination generalisierter Klimamodellergebnisse mit langjährigen Beobachtungsdaten.
76.http://www.pik-potsdam.de/~stock
6. Monte-Carlo-Simulation
Modellphilosophie STAR
1.EINGABE 1Zu erwartendes regionalesÄnderungsverhalten einer meteorologischen Größe(Bezugsgröße)
2.EINGABE 2Stationsdaten, Beobachtungsdaten
3.Simulation der Zeitreiheder Bezugsgröße
4.Verknüpfung von Beobachtungs-und Simulationsdaten der Bezugs-größe über Mustererkennung
5.Berechnung eines räumlichund zeitlich konsistentenGesamtszenariums
7.Auswahl des wahrscheinlichsten Szenariums
0700
Temperaturtrend <dT/dt>
A1B Klimaszenarium
77.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Datengrundlage:Für Stationen
Basisszenarium 1951 – 2000Zukunftsszenarium 2001 - 2055
Meteorologische Größen (Tageswertbasis)MitteltemperaturMaximumtemperaturMinimumtemperaturNiederschlagRelative FeuchteDampfdruckLuftdruckSonnenscheindauerBewölkungGlobalstrahlungWindgeschwindigkeit
78.http://www.pik-potsdam.de/~stock0312
Aufstellen desräumlich-zeitlichen Szenariums
Berechnung der Temperaturverläufe an den Stationen der Region durch Addition der mittleren Differenzen zur Bezugsstation
Zuordnung der verbleibenden meteorologischen Größen über das Zeitschema
79.http://www.pik-potsdam.de/~stock0311
Bei der Zuordnung der simulierten Bezugs-größe zu dem jeweiligen Cluster wurde die Position (Datum) im Cluster in einem Zeitschema gespeichert.
Zuordnung der Beobachtungs-daten über Zeitschema
Zuordnung der verbleibenden meteorolo-gischen Größen entsprechend ihrer Position (Datum) im Basisszenarium zu dem jeweiligen Wert der Bezugsgröße im Zukunftsszenarium.
80.http://www.pik-potsdam.de/~stock0309
Auswahl des Leitparameters (z. B. Niederschlag)
Aufstellen der Verteilungsfunktion hinsichtlich der tendenziellen Entwicklung
Basisszenarium Zukunftsszenarium
Aufstellen der Verteilungs-funktionen für den Leitparameter
81.http://www.pik-potsdam.de/~stock0306
Einsatz der vollständigen nicht-hierarchischen Clusteranalyse entsprechend der vorgegebenen Parameterkombination für das Basisszenarium
Vollständige Clusteranalyse(Mustererkennung)
• Automatische Bestimmung der Startclusteranzahl
• Statistische Sicherung der Clustertrennung
• Berechnung der optimal getrennten Anzahl an Clustern
• Ausreißerbehandlung
82.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Abgeleitete Größen:Anzahl und Andauer:
Frosttage EistageSommertageHeiße TageTage mit Niederschlag < 0.1mmTage mit Niederschlag > 10mmTage mit RF < 50%Tage mit RF > 90%Tage mit Dampfdruck > 15 kPaTage mit Sonnenscheindauer < 0.2hTage mit Sonnenscheindauer > 90%Tage ohne BewölkungTage mit Bewölkung = 8/8
Erstes und letztes Auftreten im Jahr:FrostageEistageSommertageHeiße Tage
83.http://www.pik-potsdam.de/~stock0303
Erstellen eines trendfreien, jahresweise zufällig geordneten Zeitreihe in der Länge des Szenarienzeitraums mittels Zufallszahlengenerator unter Beibe-haltung der statistischen Kenngrößen aus dem Beobachtungszeitraum
Monte-Carlo-Simulationder Bezugsgröße
84.http://www.pik-potsdam.de/~stock0310
Verteilungsvergleich und Auswahlder wahrscheinlichsten Entwicklung
xr xw
wahrscheinlichsteEntwicklung
realbeobachtet
ZukunftsszenariumBasisszenarium
xw = xr+1 - xr-1
85.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Anhang b)
0
Datenprüfung, Verifikation und verbleibende Unsicherheiten
86.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Statistische Tests
0314
Für den Vergleich von beobachteten und simulierten Reihen wurden folgende statistische Tests verwendet:
² -Test Verteilungen der Mittelwerte, Standardabweichungen und des90%-Quantils für die Tageswerte und Dauerstufen
Kolmogorov-Smirnov-Test
Verteilungen der Mittelwerte, Standardabweichungen und des90%-Quantils für die Tageswerte und Dauerstufen
t -Test Monatsmittelwerte
F -Test Standardabweichung der Monatswerte
Spearman-Test Trend
87.http://www.pik-potsdam.de/~stock0315
Jahressummen des Niederschlags Gschwend,1951-2000,
rot: beobachtet, blau: simuliert
88.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Jahresmittel der Sonnenscheindauer Gschwend,1951-2000,
rot: beobachtet, blau: simuliert
0316
89.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Verifikationsergebnisse für die Bezugsstation Gschwend(0 = kein signifikanter Unterschied; 5 = signifikanter Unterschied mit 5% Irrtumswahrscheinlichkeit; 1 = signifikanter Unterschied mit 1%
Irrtumswahrscheinlichkeit)
Meteorologische Größe
Mittelwert Standardabweichung Trend
beobachtet simuliert beobachtet simuliert beobachtet simuliert Test b - s
Niederschlag 1040.2 1035.8 171.03 153.35 116.47 112.01 0
Tmax 12.6 12.6 0.86 0.89 1.34 1.36 0
Tmit 8.0 8.0 0.79 0.84 1.35 1.48 0
Tmin 3.7 3.8 0.81 0.86 1.58 1.57 0
Dampfdruck 9.3 9.1 0.46 0.42 0.55 0.31 0
Sonnenschein 4.7 4.9 0.35 0.35 -0.28 -0.03 0
0317
90.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Verifikationsergebnisse bezüglich größter Trenddifferenz
Meteorologische Größe
Station
Mittelwert Standardabweichung Trend
beobachtet simuliert beobachtet simuliert beobachtet simuliert Test b - s
Niederschlag fru 1658.0 1616.3 305.49 277.93 263.91 188.33 0
Tmax ovt 10.7 11.2 0.78 0.83 0.39 1.38 1
Tmit fru 6.8 7.1 0.70 0.79 0.88 1.47 5
Tmin kli 3.2 3.5 0.67 0.79 0.77 1.56 5
Dampfdruck weh 9.3 9.1 0.45 0.41 0.80 0.33 5
Sonnenschein ovt 4.3 4.5 0.41 0.41 -0.37 0.01 5
0318
91.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Typ des Ereignistages Charakterisierung
Lufttemperatur
Heiße Tage Tmax 30°C
Sommertage Tmax 25°C
Frosttage Tmin < 0°C
Eistage Tmax < 0°C
Niederschlag
Tage ohne Niederschlag RR = 0.0 mm
Tage mit hohem Niederschlag
RR 10.0 mm
0731
Definition ausgewählter Ereignistage
92.http://www.pik-potsdam.de/~stock0853
Ereignistag Beobachtung Simulation
Eistag
Tmax < 0.0° C26.5 26.3
Frosttag
Tmin < 0.0° C107.9 109.4
Sommertag
Tmax ≥ 25.0° C29.2 29.3
Heißer Tag
Tmax ≥ 30.0° C3.6 3.7
Vergleich der Ereignistage (mittlere Häufigkeit pro Jahr)für die Bezugsstation Gschwend, Zeitraum 1951-2000
93.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Vergleich der Ereignistage für die Teststationen,Zeitraum 1951-2000, grün = Simulationswert mit der größten
relativen Abweichung zur Beobachtung
StationEistage Frosttage Sommertage Heiße Tage
beob. simu. beob. simu. beob. simu. beob. simu.
Gschwend 26.5 26.7 107.9 109.3 29.2 29.1 3.6 3.4
Bamberg 21.1 23.6 100.3 104.9 41.6 42.7 8.1 8.8
Würzburg 23.6 23.5 86.6 88.1 39.1 39.7 7.4 7.6
Oberviechtach 50.3 44.4 112.8 116.9 17.7 21.1 1.4 2.6
Weihenstephan 32.7 29.4 124.2 117.4 31.5 34.3 3.4 5.6
Oberstdorf 26.9 30.0 145.2 146.4 26.3 27.1 2.0 3.2
Karlsruhe 13.3 13.2 68.0 68.4 54.9 56.9 14.0 15.2
Klippeneck 45.1 43.7 121.1 117.6 11.2 12.5 0.5 0.9
Freudenstadt 39.6 40.0 111.6 108.4 13.1 13.6 0.8 1.0
0319
94.http://www.pik-potsdam.de/~stock0600
Jahresmittel der Lufttemperatur, Gschwend 1951-2055,blau: Minimum; grün: Mittel; rot: Maximum
95.http://www.pik-potsdam.de/~stock0601
Jahresmittel des Niederschlags, Gschwend 1951-2055
96.http://www.pik-potsdam.de/~stock0733
0
2
4
6
8
10
12
1951 1961 1971 1981 1991 2001
Homogenitätsprüfung, Station Neuglobsow,Stationsverlegung 1971
Jahr
Tem
per
atu
r [°
C]
97.http://www.pik-potsdam.de/~stock0734
0
2
4
6
8
10
12
1951 1961 1971 1981 1991 2001
Homogenitätsprüfung, Station Neuglobsow,korrigierte Temperaturreihe
Jahr
Tem
per
atu
r [°
C]
98.http://www.pik-potsdam.de/~stock0398
Statistische Klimaszenarien
Hohe räumliche Auflösung. Die beobachteten physikalischen
Zusammenhänge bleiben erhalten. Möglichkeit einer variablen Szenarienbildung. Geringer Rechenzeitaufwand.
Vorteile:
Nachteile:
Es müssen Annahmen zur Klimaentwicklung vorgegeben werden.
Physikalische Prozesse können nicht direkt erfaßt werden.
Die Stationarität der beobachteten statistischen Zusammenhänge wird vorausgesetzt.
99.http://www.pik-potsdam.de/~stock0408
Schlußfolgerungen
1. Die Validierung des Modells zeigt im statistischen Sinn akzeptable Ergebnisse.
2. Das Modell ist für beliebige Bezugsgrößen einsetzbar.
3. Monte-Carlo-Simulationen ermöglichen eine statistische Aussage zur wahrscheinlichsten Entwicklung ausgewählter meteorologischer Parameter.
4. Die Anwendung des Verfahrens unter praktischen Gesichtspunkten liefert plausible Klimaänderungsszenarien.
5. Die Rechenzeit ist im Vergleich zu anderen Szenarienmodellen extrem niedrig.
100.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Möglichkeiten
1. Stationsverdichtung
2. Räumliche Interpolation
3. Kriging
4. Statistisches Downscaling
5. Lokales Klimamodell
z
101.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Anhang c)
0
Weitere Ergebnisse
102.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Klimawandel – Regionalstudien des PIK in Deutschland
LfU-BW-Projekt KLARA
PIK-Report 99
FDW-Projekt Klima 2050
Regionale Partner:•Geisenheim (FAG und DWD)•Siebeldingen (Geilweilerhof)•Weinsberg (LVWO)
BMBF-Projekt GLOWA-Elbe
www.glowa-elbe.de
Erläuterung:In zwei anderen Regionalstudien hat das PIK auch regionale Auswirkungen des Klimawandels auf die Weinbauregionen Baden, Württemberg, Elbe, Saale-Unstrut sowie die mögliche Ausdehnung des Weinbaus in Nordostdeutschland untersucht.
103.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Entwicklung des Huglin-Index in fünf Weinbauregionen in Europa
zwischen 1951 - 2050
30.SEP H = GNL * {(Tmax-10)/2 +(Tmean-10)/2)} 01.APR
Messung der Photosyntheseleistung im Weinberg auf dem Wachtelberg in Werder a.d.Havel, 2002
www.wachtelberg.de/
Arbeitsgruppe des PIK bei Messungen der Photosyntheseleistung auf dem Wachtelberg in
Werder bei Potsdam
105.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Weinbau in Nordostdeutschland: Simulation 1951 - 2050
Hamburg
Berlin
Hamburg
Berlin
2000
1800
1600
Cabernet sauvignon MerlotChenin blanc (Sancerre)
Pinot noir Chardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc
Gamay noir (Beaujolais nouveau)Pinot blanc
Cabernet franc
HUGLIN INDEX
Mueller-Thurgau
Dresden
106.http://www.pik-potsdam.de/~stock
2000
1800
1600
Cabernet sauvignon MerlotChenin blanc (Sancerre)
Pinot noirChardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc
Gamay noir (Beaujolais nouveau)Pinot blanc
Cabernet franc
HUGLIN INDEX
Mueller-Thurgau
Weinbau in Nordostdeutschland 1970
107.http://www.pik-potsdam.de/~stock
2000
1800
1600
Cabernet sauvignon MerlotChenin blanc (Sancerre)
Pinot noirChardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc
Gamay noir (Beaujolais nouveau)Pinot blanc
Cabernet franc
HUGLIN INDEX
Mueller-Thurgau
Weinbau in Nordostdeutschland 2000
108.http://www.pik-potsdam.de/~stock
2000
1800
1600
Cabernet sauvignon MerlotChenin blanc (Sancerre)
Pinot noirChardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc
Gamay noir (Beaujolais nouveau)Pinot blanc
Cabernet franc
HUGLIN INDEX
Mueller-Thurgau
Weinbau in Nordostdeutschland 2030
109.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Extreme und deren Veränderungen
•Niederschlagsarme Tage (P 0.1 mm)•Starkregentage (P 10 mm)
•Frosttage (Tmin < 0 °C)
•Eistage (Tmax < )
•Sommertage (Tmax 25 °C)
•heiße Tage (Tmax 30 °C)
•Weitere Extreme: Sturm, Gewitter, Hagel
Räumlich sehr unterschiedliche Trends, früher über-wiegend rückläufige Anzahl, zukünftig eher zunehmend
Bisher in der Regel deutliche Zunahme, vor allem im Schwarzwald; zukünftig weiterhin im Westen und Norden, im restlichen Gebiet abnehmende Anzahl
Die Zahl der Frosttage war generell rückläufig, vor allem im Nordosten; erster Frosttag meist später; der letzte Frosttag eher zum Jahresbeginn, außer im Hochschwarzwald. Bei Eistagen noch stärkerer Rückgang der Häufigkeit.
Die Zahl der Sommertage nimmt generell deutlich zu, in den Gebirgen etwas geringer und von Ost nach West abnehmend. Bei der Zahl heißer Tage zeigt sich räumlich ein gleicher Trend
(erste Hinweise, aber noch keine Zukunftstrends)
110.http://www.pik-potsdam.de/~stock
Chancen Risiken
Mehr Sortenmöglichkeiten
Veränderungen im Sortencharakter
Lagenspezifische Analyse des klimatischen Entwicklungspoten-zials, Etablierung von Cuvées
Frühere Vegetationsphasen schnelleres Wachstum
beschleunigtes Wachstum auch bei Schaderregern
Resistente Sorten (ggf. mit Hilfe gentechnischer Methoden)
Mehr Strahlung, beschleunigte Reife
auch mehr Sonnenbrand
Wechsel der bevorzugten Lagen, angepasste Erziehung, Folien
Höhere Qualität einiger Jahrgänge
Einbußen bei anderen Jahrgängen, höhere Variabilität
Versicherungssysteme, Derivate, Etablierung von Cuvées
Weitere Regionen & Flächen
Zusätzlicher Wettbewerb
Offensives Marketing, Förderung des Weintourismus
Steigende Erträge Sinkende Renditen Nachhaltiges Qualitätsmanagement
Tabelle (Vorentwurf): Auswirkungen & Anpassungsmaßnahmen
Maßnahmen