Klimaszenarien für Deutschland -...

KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und

nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

KIT-Zentrum Klima und Umwelt / Süddeutsches Klimabüro

www.kit.edu

Klimaszenarien für Deutschland

Extremwetter im Klimawandel

Dr. Hans Schipper

2

Das Süddeutsche Klimabüro am KIT

Dr. Hans Schipper - Klimaszenarien für Deutschland25.03.2011

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Klimadaten - Klimainformationen - Forschungsaufträge

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Das Netzwerk der Regionalen Helmholtz-Klimabüros


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Inhalt

Das Klima im Wandel

Klimamodellierung

Extremereignisse

Beispiele

Winterstürme

Hagel

Hochwasser

Starkniederschläge

Wissen über Klima(-wandel) vermitteln

Politik und Eigeninitiative


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Zeitskalen


Klimaantriebe Zeitskalen der Änderung

Plattentektonik Millionen Jahre

Erdbahnparameter Hunderttausend Jahre

Landnutzung Jahrzehnte

Solaraktivität Jahre bis Jahrzehnte

interne Klimaschwankungen Jahre bis Jahrzehnte

Einzelne Vulkanausbrüche Wenige Jahre

anthropogene

Treibhausgasemissionen

Jahrzehnte

Paläoklimatologie

Klimaprojektionen

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Beispiel Klimaänderung


September 1979

September 2007

Eine Abnahme von

± 3 Mio. km2 in 30 Jahre

Das entspricht 3 Mal der Oberfläche

von Deutschland und Frankreich

zusammen!

Meereisausdehnung in September

7

Räumliche Skalen


Bezugszeitraum: 1961-1990

Daten für Deutschland und Baden-Württemberg: DWD

Daten global: NASA

K

8

Räumliche Skalen


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Globaler Temperaturverlauf


9 der 10 wärmsten Jahre waren ab 2000.

10 Dr. Hans Schipper - Klimaszenarien für Deutschland25.03.2011

Für das Verständnis des Klimas braucht man seine Zusammenhänge zu verstehen

Da ergibt es zwangläufig viele Unbekannte Treibhausgasemissionen

11 Dr. Hans Schipper - Klimaszenarien für Deutschland25.03.2011

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Die IPCC Szenarien


Quelle: IPCC, 2007

Szenarienbildung: IPCC-SRES (Special Report on Emissions Scenarios)

Globale Entwicklung

Treibhausgasemission

Klimaänderung

mehr Wachstum

mehr Emissionen

stärkere Klimaänderung

weniger Wachstum

weniger Emissionen

schwächere Klimaänderung

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CO2-Szenarien


Quelle: www.welt.de Abb. verändert nach IPCC (2007): Climate Change 2007,

Working Group I: The Science of Climate Change, Figure

10.26.

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Tatsächliche CO2-Zunahme


The Copenhagen Diagnosis, 2009

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Entwicklung der Klimamodelle


(1990)

(2007)(2001)(1995)

Quelle: IPCC, 2007

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Die IPCC Szenarien

Dr. Hans Schipper - Klimaszenarien für Deutschland

Quelle: IPCC, 2007

25.03.2011

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Beispiel Temperatur

Änderung der bodennahen Temperatur relativ zu 1980-1999


Figure 10.8

Quelle: IPCC, 2007

2011 – 2030 2046 – 2065 2080 – 2099

B1

A1B

A2

25.03.2011

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Klimamodellierung

3-dimensionales Gitter, Atmosphäre und

Ozean in Gitterzellen zerlegt

Qualität abhängig von Auflösung

(abhängig von Computerleistung)

Typen regionaler Klimamodelle

dynamisch

(REMO, COSMO-CLM)

statistisch

(STAR, WETTREG)

x = 250 km

x = 100 km

x = 18 km


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2,5 bis 2,75 °C

3,5 bis 3,75 °C

Änderung der Lufttemperatur – regional


Quelle: MPI-M, Hamburg

25.03.2011

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Verschiedene Gebiete verschieden betroffen


Änderung des

Sturmklimas

rückläufige

Niederschläge

starke

Erwärmung

Änderung der

Vegetationszonen

Quelle: Umweltbundesamt

25.03.2011

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Änderung der Frosttage

Qu

elle

: IM

K-T

RO

/KIT

(2

01

0)

in K

lima

wa

nd

el in

Ba

de

n-

Wü

rtte

mb

erg


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Änderung der Frosttage

Qu

elle

: IM

K-T

RO

/KIT

(2

01

0)

in K

lima

wa

nd

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Ba

de

n-

Wü

rtte

mb

erg


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EXTREMEREIGNISSE


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Extremereignisse im Klimawandel

Orkantief Kyrill (17./18. Januar 2007)


Spitzenwindgeschwindigkeiten > 200 km pro Stunde

Einige Tornados (F3) im Bereich der Kaltfront

43 Tote (Europa)

Gesamtschäden Deutschland ~4.7 Mrd. €

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Hagelsturm Villingen-Schwenningen 28. Juni 2006


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Karlsruhe

Stuttgart

Villingen

Schadenfrequenz

(Gebäudeschäden)

und Zugbahnen

>70%

27




Karlsruhe

Stuttgart

Villingen

Schadenfrequenz

(Gebäudeschäden)

und Zugbahnen

>70%

Starkniederschläge, Orkanböen, tennisballgroße Hagelkörner

erhebliche Schäden an Gebäuden, Fahrzeugen, landwirtsch. Kulturen

>100 Verletzte, 1 Toter

Gebäudeschäden > 250 Mio €

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Schadenerfahrungen Baden-Württemberg


Sehr hohe Schadensummen durch Extremereignisse

Höchste Schadensummen durch Winterstürme und Hagelschlag

Schadenpotentiale > 1 Mrd.€

1986-200838.1%

31.9%

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Extreme (seltene) Ereignisse


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Änderungs-szenarien • Entwicklung in die Zukunft

Von Daten zu Modellen


Daten • Beobachtungen an Messstationen

Methodik • Trendanalyse und Signifikanztests

Vergangen-heit

• Verknüpfung von Daten mit anderen meteorologischen Parametern

ValidierungKlimamodelle • Vergleich/Validierung Beobachtungen und regionale Klimamodelle

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Fragestellungen


Zusammenhang zwischen anthropogen

bedingte Klimawandel und extremer

Wettersysteme

Analysen und Trends von meteorologischen

Extremereignissen

Unterschiede in der Häufigkeit von

Extremereignissen auf lokaler Ebene

Beispiele

Winterstürme

Hagel

Hochwasser

Starkniederschläge

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Winterstürme


„gemessen“

CEDIM Δx ~ 1 km

10-jährliche Böengeschwindigkeit

globales Klimamodell

ECHAM5 Δx ~ 250 km

regionales Klimamodell

REMO Δx ~ 10 km

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Winterstürme

Relative Änderungen der 10-jährlichen Böengeschwindigkeit:

Anzahl der Simulationen mit Anstieg


Anstieg

kein Anstieg

nicht eindeutig

7 Simulationen

REMO +

CCLM-KL

Rauthe et al., Meteor. Z, eingereicht

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Hagel


Charakteristika

seltene Ereignisse (in einem Gebiet)

lokal sehr begrenzt

Überlagerung langfristiger Schwankungen (natürliche Klimavariabilität)

Wahrscheinlichkeit für neuen Rekord: p ~ 1/a (a = Jahre)

Zugbahnen der 30 stärksten Hagelunwetter 1997-2007

Baden-Württemberg

aus Versicherungsdaten

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Hagel


Gewitterstürme

Problematik: starke lokale Begrenzung

Anforderungen Messungen:

- hohe räumliche Auflösung (~1 km)

- lange Messreihen

- homogene, eindeutige Datensätze

kein Datensatz erfüllt alle Kriterien

Radiosonden

1952/1978-2009

Gewitterpotenzial

Radardaten

IMK / DWD

1997-2010

Ereignisse

Versicherung

1986-2010

Gebäudeschäden

Klimamodelle

1970-2050

Gewitterpotential

Blitzdaten

1991-2009

Gewittertage

Kombination verschiedener Messdaten

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Signifikanz

< 80 %

> 80 %

> 90 %

> 95 %

Trend

> 50 %

-50 – -40 %

-40 – -30 %

-30 – -20 %

-20 – -10 %

-10 – 0 %

0 – 10 %

10 – 20 %

20 – 30 %

30 – 40 %

40 – 50 %

> 50%

Starkniederschläge


Trends der Starkniederschläge 1931 - 2000

KLIWA Stationsdaten, hydrol. Sommer-Halbjahr

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Starkniederschläge


Frühjahr Sommer Herbst Winter

1971 - 2000

2011 - 2040

2041 - 2070

2071 - 2100

Mittlerer Niederschlag im 21. Jahrhundert

Beispiel: Ensemble CLM-KonsortialläufeQuelle: IMK, 2011

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Hochwasser


Emissionsszenarien

Globale Klimamodelle

Regionale Klimamodelle

Hydrologische Modelle

Quelle: IMK, 2011

39

Hochwasser


Zunahme ab

5—15 mm/Tag

Abnahme unter

5—15 mm/day

Niederschlagsintensität [mm/Tag]

Wahrs

chein

lichkeit [

mm

/Tag]

Quelle: IMK, 2011

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Zwischenfazit

Winterstürme

Im Norden von Deutschland ist mit einer Zunahme zu rechnen

Im Süden von Deutschland sind die Modelle sich uneinig

Hagel

Starke räumliche Variabilität

Abhängig von welchen Größen betrachtet wird, ändert sich das Ergebnis

Starkniederschläge

Starke räumliche Variabilität

Mittlere Niederschläge: Zunahme im Winter und Abnahme im Sommer

Hochwasser

Stark von der Kopplung Meteorologie-Hydrologie abhängig

Abnahme Niederschläge unter 5-15 mm/Tag; Zunahme ab 5-15 mm/Tag


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Wissen über Klima(-wandel) vermitteln


42

Regionale Klimaatlas Deutschland


www.regionaler-klimaatlas.de

43

Regionale Klimaatlas Deutschland



44

Einzelne Elemente


Auswahl einzelner Bundesländer

Auswahl der Jahreszeiten

Auswahl des Zeitraums

Auswahl der Parameter

45

Darstellung


46

Darstellung


Ergebnisse lassen

sich direkt mit

anderen Parametern

vergleichen

47

Darstellung für Modellnutzer


Szenario

Globalmodell

Regionales Modell

Datenbank

Metainformationen

Ausführender Instanz

Auswahlmöglichkeit

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Politik und Eigeninitiative


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Klimagipfel Kopenhagen

Ergebnisse (es gibt sie tatsächlich!):

Der Mensch ist für den Anstieg der globalen Mitteltemperatur

hauptsächlich verantwortlich

Ein ungebremster Anstieg der Temperatur führt zu unkontrollierten

Folgen Kipp-Punkte (Begründung vom 2°-Ziel)

Klimaschutz ist möglich wenn alle mitmachen


Delegierte aus 192 Ländern (viermal so viele wie 1997 in Kyoto)

bis zu 15000 Teilnehmer, darunter zahlreiche Staatsoberhaupte

25.03.2011

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Klimagipfel Cancún

Grundlage für ein Nachfolgeabkommen des Kyoto-Vertrags.

Die Industrieländer erkennen die Erkenntnisse des Weltklimarats IPCC

an

Die Industrieländer nehmen die freiwilligen Zusagen von CO2-

Einsparzielen zur Kenntnis

Der Vertrag drängt die Industrieländer dazu, ihre CO2-

Einsparmaßnahmen aufzustocken.

Waldreiche Länder, allen voran Russland, können ihre

Treibhausgasemissionen gegenrechnen


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CO2-Ausstoß reduzieren


Hauptemittenten CO2 (2007)

CO2 Emissionen in Mio. tAnteil CO2 pro Kopf in t

Quelle: International Energy Agency IEA, 2009

Deutschland ist Platz 6 in der Welt!

25.03.2011

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CO2-Rechner


CO2-Rechner

lfu.klima-aktiv.de

Verträglich:

2.5 t/Jahr CO2

pro Einwohner

Konsum

Ernährung

Verkehr

Energie: Strom,

Wärme

Öffentl. Bereich

25.03.2011

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VIELEN DANK

www.sueddeutsches-klimabuero.de

www.klimabuero.de



Mit Dank an folgenden Mitarbeitern des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung:

Susanna Mohr, Marc Puskeiler, Peter Berg, Hendrik Feldmann, Dr. Michael Kunz u.A.

25.03.2011

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