Rimini am Königssee? Das Alpenklima von morgen

Transkript

1 Rimini am Königssee? Das Alpenklima von morgen Sven Kotlarski 1 Prisco Frei 1,2 Fabienne Dahinden 1,2 Jan Rajczak 2 1 Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz, Zürich 2 Institut für Atmosphäre und Klima, ETH Zürich Foto:

2 Zürich -> Berchtesgaden Globale Klimamodelle als Grundlage zukünftiger Klimaprojektionen Orographie MPI-ESM-LR, Keine Beschreibung regionaler Klima- und Klimaänderungsvariabilität Unzureichende Beschreibung von Extremen Nur begrenzt nutzbar für Klimaprojektionen im alpinen Raum

3 Regionale Klimamodelle (RCMs) als «Lupe» Globale Klimamodelle als Randantrieb: Regionale Klimaprojektionen räumliche Auflösung Klimaprojektionen km Grundlage diese Vortrags

4 Die Alpen in 12 km Auflösung Orographie COSMO-CLM, 0.11

5 Temperaturprojektionen Alpenraum Äquivalente atmosphärische CO 2 Konzentration [ppm] Temperaturänderung Alpenraum (Jahresmittel) [ C] gegenüber Modellunsicherheit abgebildet durch ein Multi-Modell Ensemble

6 Temperaturprojektionen Alpenraum Äquivalente atmosphärische CO 2 Konzentration [ppm] Temperaturänderung Alpenraum (Jahresmittel) [ C] gegenüber Szenariounsicherheit Beschreibung der Unsicherheiten durch Ensembleprojektionen

7 CORDEX und EURO-CORDEX Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment Internationale Initiative zur Erstellung einer neuen Generation lokaler Klimaszenarien für alle Landregionen der Erde ( EURO-CORDEX Europäischer CORDEX-Ableger Ca. 30 Modellierungsgruppen mit ca. 10 RCMs Grosses Multi-Modell Multi-Szenario Ensemble in 10 km und 50 km Statistisches Downscaling Grundlage für nationale Klimaszenarien und Impaktforschung, z.b. Schweizer CH2018 Szenarien

8 Sommer Winter Temperatur- und Niederschlagsänderung bis , RCP4.5, Ensemble Mittelwert Temperaturänderung [ C] Niederschlagsänderung [%] Kotlarski et al, in prep.

9 Sommer Winter Temperatur- und Niederschlagsänderung bis , RCP8.5, Ensemble Mittelwert Temperaturänderung [ C] Niederschlagsänderung [%] Kotlarski et al, in prep.

10 Sommer Sommer Unsicherheit im Änderungssignal Niederschlagsänderung Sommer, bis , RCP8.5 Ensemble Mittelwert [%] Ensemble Minimum pro Gitterzelle [%] Ensemble Maximum pro Gitterzelle [%] Kotlarski et al, in prep.

11 Unsicherheit im Änderungssignal Übersicht, bis Kotlarski et al, in prep.

12 Änderung von Niederschlagsextremen Räumliche Mittel des Änderungssignals im Alpenraum, RCP4.5 Winter Frühjahr Sommer Herbst Zunahme von Niederschlagsextremen in allen Jahreszeiten! Rajczak et al, in prep.

13 Schneefallprojektionen Zwei konkurrierende Effekte Temperaturänderung Winter, RCP8.5 Höhere Temperaturen Kleinerer Schneefallanteil und Schneefallabnahme Niederschlagsänderung Winter, RCP8.5 Mehr Winterniederschlag Schneefallzunahme

14 Schneefallprojektionen Änderung mittlerer Sep-Mai Schneefall [%], bis , RCP4.5 Frei et al, in prep.

15 Schneefallprojektionen Änderung mittlerer Schneefall [%], bis Nur leichte Abnahme des Schneefallanteils Zunahme des Gesamtniederschlags überwiegt Höhere mittlere Schneefallintensität! Frei et al, in prep.

16 Die Zukunft des Schnees Entwicklung mittleres winterliches Schneewasseräquivalent in den Alpen, SRES A1B Einzelmodelle Ensemble Mittelwert Steger et al, 2013.

17 Sommer Frühjahr Die Schnee-Albedo-Rückkoppelung Vertikalprofile Schneeänderung und Temperaturänderung in den Alpen, bis , SRES A1B Änderung Anzahl der Schneetage [Tage pro Saison] Temperaturänderung [ C] Höhe mit maximaler Reduktion Einzelmodelle Ensemble Mittelwert Kotlarski et al, 2015.

18 Die Zukunft der Gletscher Von regionalen Klimamodellen i.d.r. nicht direkt beschrieben Vergletscherung Aletschregion, 4 C Erwärmung bis 2100 Quelle: Andreas Linsbauer, Universität Zürich / Université de Fribourg

19 Verbleibender Skalensprung Abbildung: S. Gruber, Univ. Zurich / Carleton University Systematische Modellfehler selbst auf nomineller Auflösung

20 Kombination von dynamischem und statistischem Downscaling / Fehlerkorrektur Quantile-Mapping-Szenarien für Bad Reichenhall zu , RCP8.5, EC-EARTH-RCA (CORDEX EUR-11) Temperatur [ C] Niederschlag [mm/tag] JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC 8.5 C 13.3 C 0 JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

21 Klimaanaloge Welcher Ort heute hat heute ein ähnliches Klima wie Bad Reichenhall in der Zukunft? Beispielanwendung basierend auf maximaler Ähnlichkeit der vier saisonalen Mittelwerte für Temperatur und Niederschlag. Eine Modellkette (EUR-11 EC-EARTH-RCA) für RCP8.5. Foto:

22 2600 mögliche Analoge Was ist Ihr Tipp? Quelle: Fabienne Dahinden, ETH Zürich / MeteoSwiss

23 Quelle: Fabienne Dahinden, ETH Zürich / MeteoSwiss

24 Die 5 besten Analoge. Quelle: Fabienne Dahinden, ETH Zürich / MeteoSwiss

25 Nur Temperatur. Quelle: Fabienne Dahinden, ETH Zürich / MeteoSwiss

26 RCP8.5 Quelle: Fabienne Dahinden, ETH Zürich / MeteoSwiss

27 RCP4.5 Quelle: Fabienne Dahinden, ETH Zürich / MeteoSwiss

28 Zusammenfassung Regionale Klimamodelle als Werkzeuge zu Klimaund Klimafolgenforschung im Alpenraum. Kombination mit statistischen Verfahren notwendig / sinnvoll. Grosse Multi-Modell Ensemble (CORDEX) zur Quantifizierung von Projektionsunsicherheiten. Robuste Signale, aber auch erhebliche Unsicherheiten. Deutliche Auswirkungen auf alpinen Wasserhaushalt durch Schwund der Kryosphäre. Sotchi oder Adria?

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30 Zürich -> Berchtesgaden Eine Reise durch die Alpen

31 Niederschlagsprojektionen Alpenraum Äquivalente atmosphärische CO 2 Konzentration [ppm] Niederschlagsänderung Alpenraum (Jahressumme) [%] gegenüber

32 Schneefallprojektionen Erklärung Frei et al, in prep.

33 Die Zukunft des Schnees Periode mit kontinuierlicher Schneebedeckung in den Alpen, SRES A1B Steger et al, 2013.

34 Quantile Mapping

35 Kombination von dynamischem und statistischem Downscaling / Fehlerkorrektur QM-Szenarien für Bad Reichenhall zu , RCP8.5, EC-EARTH-RCA (CORDEX EUR-11) 8.5 C 13.3 C

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37 Quelle: Fabienne Dahinden, ETH Zürich / MeteoSwiss

38 Zürich -> Berchtesgaden Orographie MPI-ESM-LR, Keine Beschreibung regionaler Klima- und Klimaänderungsvariabilität Unzureichende Beschreibung von Extremen Nur begrenzt nutzbar für Klimaprojektionen im alpinen Raum