Josef Eitzinger Institut für Meteorologie, Universität für Bodenkultur, Wien

Transkript

1 ADAGIO Workshop Landwirtschaft und Klimawandel BOKU Wien, 3.Juli 2007 Josef Eitzinger Institut für Meteorologie, Universität für Bodenkultur, Wien

2 Projekt ADAGIO

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4 Ziele der ADAGIO Veranstaltungen Evaluierung / Sammlung von Expertenwissen und Erfahrungen über mögliche regionale Auswirkungen des Klimawandels in der Landwirtschaft in seiner ganzen Komplexität Diskussion und Bewertung von möglichen Anpassungsmassnahmen unter Berücksichtigung aller relevanten Rahmenbedingungen Aufbereitung und Weitergabe des Wissens über regionale Probleme / Trends / Anpassungen für Entscheidungsträger

5 Der Klimawandel in Österreich

6 CO 2 -Szenarien global A1 B1 A2 B2 economydirected ecologydirected regional IPCC 2001

7 Temperaturszenarien global A1 B1 A2 B2 regional economydirected ecologydirected IPCC 2001

8 Temperaturszenarien global CGCM1 ECHAM Fischer, G., S. Prieler; IIASA

9 (C. Simota,, 2005) Änderung der Temperatursummen (> 10 о С)

10 Temperaturen der letzten 1000 Jahre Österreich 1.8 C 0.6 C Die alpine Region erwärmt sich stärker IPCC 2001

11 Temperaturänderung 2020/50 vs. 1961/90

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14 Zunahme der potentiellen Verdunstung Anstieg der jährlichen Verdunstung des Neusiedlersees gegenüber der gegenüber Klimanormalperiode der Periode in Prozent Änderung [%] Periode

15 Das Trocken- und Hitzejahr 2003

16 Zunahme der Variabilität? Änderung der Sommertemperaturen im Alpenraum 1961/1990 und 2071/2100 (Schär, 2004)

17 Hitzeperioden in Österreich StartClim 2004 / ZAMG

18 Änderung der Klimavariabilität = Kritisch für die Landwirtschaft!

19 Zunahme der Wetterextreme Tage über 30 C um 2100 (Projekt ACACIA) Dauer der Trockenperioden um 2100 (Projekt ACACIA)

20 Prozessverständnis Es wird erwartet dass der Wassergehalt der Atmosphäre mit erhöhter Meeres- und Lufttemperatur zunimmt intensiverer Wasserkreislauf intensivere Niederschläge und Stürme => Extremereignisse werden wahrscheinlich zunehmen nach Ritz 2003

21 Änderung der Niederschlagssumme in Österreich (ZAMG) 8 7 Anzahl der Ereignisse Extremniederschläge > 70 mm/d in der Schweiz (Schär, 2004)

22 16 14 Häufigkeit von Niederschlägen > 20 mm/d & Jahressummen in Starkniederschläge und Jahressummen für Wien und Feldkirch Feldkirch, Vbg., und Wien Starkniederschläge > 20 mm [n/a] Jahr Formayer 2004 Feldkirch >20 Wien >20 Feldkirch sum Wien sum Niederschlagsjahressumme [mm] Jahressumme ~ +20% Starkniederschlag ~ +50 %

23 Zunahme der Trockenheiten (Index für Ostösterreich)

24 Gewittertätigkeit nimmt zu

25 Globale Klimaszenarien (räumliche Auflösung mehrere 100km) Downscaling (regionale Modelle, statistische Verfahren) Regionale Klimaszenarien (räumliche Auflösung bis 1km)

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33 Folgen für die Landwirtschaft in Österreich

34 Landnutzung in Österreich Grünland: ~ 1.9 Mio ha (22%) Ackerland: ~ 1.4 Mio ha (17%) Wald: ~ 3.8 Mio ha (46%) Anderes: ~ 1.2 Mio ha (15%) Begrenzungen : Topographie Temperatur Bodenbedingungen Niederschlag

35 Ackerbau in Österreich

36 Pflanzenspezifisch! Extremwerte, Zeitpunkt! Temperaturabhängigkeit der Bruttobiomassebildung (Lundegardh, 1924)

37 Einfluss von Temperatur und CO2 auf die Photosynthese

38 Wasserverbrauch der Pflanzen

39 Änderung der Phänologie der Pflanzen Blüte der Forsythia (Hamburg) Beginn Blüte der Forsythia DWD/Bruns 2002

40 Traubenreife in der Slowakei Oktober 30. Sept. 18. Sept. 5. September

41 Ertragsminderungen durch Hitze und Trockenheit im Jahr 2003 StartClim 2004 / Soja et al., ARCS

42 Ertragsgefährdete Regionen im Grünland durch Hitze und Trockenheit (Beispiel 2003)

43 Pflanzen : Saisonale Änderungen sind entscheidend! b) 30 ECHAM4 HadCM2 ΔP (%) a) Month CGCM1 CSIRO-Mk2b Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec ΔT ( o C) Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Month

44 Auswirkung auf Winterweizenertrag (%) ΔN (days) a) er ohne CO 2 effekt 2050er Ohne Zunahme von Extremereignissen! 2080er 2020s 2050s 2080s ECHAM4 HadCM2 CGCM1 CSIRO-Mk2b GFDL-R er mit CO 2 effekt 2050er ECHAM4 HadCM2 CGCM1 CSIRO-Mk2b GFDL-R er Modellierte Klimaszenarien Simulierte Auswirkungen des Klimawandels auf den Winterweizen (Alexandrov and Eitzinger, 2001)

45 Investigation area: Marchfeld one of the major field agricultural production areas of Austria geologically part of the Vienna Basin, soils contain of bedrock Loess based on diluvial gravel, no access to groundwater semi-arid climate (Fuchsenbigl): annual mean temperature=9.8 C annual precipitation sum=550mm

46 A2 SRES scenario 2050: CSIRO, HadCM, ECHAM - Minimum temperature [ C change in respect to the present conditions ] Temp: C change to present CSIROhigh CSIROlow HADCMhigh HADCMlow ECHAMhigh ECHAMlow JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC

47 A2 SRES scenario 2050: CSIRO, HadCM, ECHAM Precipitation [% change in respect to the present conditions ] precipitation: % change to present CSIROhigh CSIROlow JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC precipitation: % change to present HADCMhigh HADCMlow JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC precipitation: % change to present ECHAMhigh ECHAMlow JAN FE B MAR A PR MAY JUN JUL A UG SE P OCT NO V DEC

48 Available water capacity of soils the range of available water that can be stored in soil (1 m depth) and be available for growing crops

49 A2 SRES scenario 2025 Winter wheat cultivar Capo Yield [kg ha -1 ] present CSIRO A2 HIGH HADCM A2 HIGH ECHAM A2 HIGH CSIRO A2 LOW HADCM A2 LOW ECHAM A2 LOW

50 A2 SRES scenario 2050 Winter wheat wheat cultivar Capo Yield [kg ha -1 ] present CSIRO A2 HIGH HADCM A2 HIGH ECHAM A2 HIGH CSIRO A2 LOW HADCM A2 LOW ECHAM A2 LOW

51 A2 SRES scenario 2025 (CO 2 = 438 ppm) Winter wheat cultivar Capo Yield % change in [kg ha -1 ] in respect to the present conditions CSIRO HIGH CSIRO LOW HADCM HIGH HADCM LOW ECHAM HIGH ECHAM LOW Fuchsenbigl soil soil soil soil soil

52 A2 SRES scenario 2050 (CO 2 = 535ppm) Winter wheat cultivar Capo Yield Yield [kg ha -1 ] % change in respect to the present conditions CSIRO HIGH CSIRO LOW HADCM HIGH HADCM LOW ECHAM HIGH ECHAM LOW Fuchsenbigl soil soil soil soil soil

53 Auswirkungen zunehmender Temperaturvariabilität auf den Getreideertrag (Trnka, 2005)

54 Ausweitung der potentiellen Befallsgebiete für klimasensitive Schädlinge und Krankheiten Befallsgebiete des Maiszünslers in Tschechien (Trnka, 2006)

55 Komplexe Auswirkungen einer Klimaänderung für die Pflanzenproduktion (positive und negative Effekte) Verlängerung der Vegetationsperiode (höheres Ertragspotential möglich) (7-10 Tage pro Dekade) Beschleunigte Entwicklung der Pflanzen durch Temperaturerhöhung (je nach Klimagebiet positive oder negative Auswirkungen möglich) Grössere Wasserverluste durch mehr Verdunstung bei höherer Temperatur Sommerkulturen leiden zunehmend an Trockenheit / erhöhter Bewässerungsbedarf Zunahme des Ertragsrisikos durch mehr Witterungs Extremereignisse (z.b. Trockenheiten, Überflutungen, Erosion, Bodenstrukturschäden, Hagel) Neue Pflanzenkrankheiten und Schädlinge (insbes. Insekten) können grosse Verluste verursachen Ein höherer CO2 Gehalt der Atmosphäre wirkt ertragssteigernd (Variationen!) Zusätzliche Schadensursachen könnten vermehrt auftreten (UV-Strahlung, Ozon u.a. Schadgase)

56 Mehrkosten in der landwirtschaftlichen Produktionstechnik durch Anpassungsmassnahmen (z.b. zusätzliche Bewässerung, Produktionsumstellungen) Längere Vegetationsperiode bewirkt potentiell mehr Feldarbeitstage Frostgefahr bleibt bzw. steigt insbes. bei Dauerkulturen Vergrösserung der regionalen Unterschiede im Produktionspotential (limitierende Faktoren wie Bodenqualität treten stärker hervor) Übergangsregionen (klimatisch) als erstes von Änderungen betroffen Höheres Ertragsrisiko : Höhere Ansprüche an Lagerhaltung Zunahme an Hitzeschäden (Pflanze und Tier) Langfristige Verschlechterung der Bodenstruktur durch Hitze, Starkniederschläge usw. Weniger lang andauernde Winterfeuchte, Verlängerung der Sommer-Trockenheiten

57 Klimaschutz und Anpassung durch effektive Ressourcennutzung

58 Landwirtschaft optimiert : Infrastruktur, Poiltik, Versicherung,... Produktionstechnologien Erträge, Nahrungsmittel Nahrungsmittelqualität Einkommen Landschaftspflege Produktionsrisiko durch effiziente Nutzung der Produktionsmittel (Energie, Dünger, Maschinen,...) UND der natürlichen lokalen Ressourcen (Boden, Wasser, Pflanze, Klima) Frage der Nachhaltigkeit!

59 Einsatz neuer Produktionsarten/technologien? Das zentrale Bewertungskriterium für jede Technologie muss lauten: Fördert oder behindert eine Technik die Entwicklung zur Nachhaltigkeit oder ist sie neutral dazu?

60 Schutz und effiziente Nutzung der lokalen Ressourcen in der Landwirtschaft BODEN WASSER PFLANZEN KLIMA

61 Wasserhaushalt der Pflanzen: Die Faktoren Boden Pflanzen Klima beeinflussen sich gegenseitig Niederschlag Pflanzenbestand Verdunstung (bis zu 8 l/m2/tag) Wind Strahlung, Energie Luftfeuchte Temperatur Mulchschicht (Isolierend, speichernd) Fester Boden (Wasserspeicher) l/m2 im Wurzelraum Wasserbewegung

62 ~ 40 l/m² Pflanzenverfügbares Bodenwasser und Art der Bodenbearbeitung

63 Beispiel : Förderung der Wasserspeicherung in Böden senkt das Ertragsrisiko 1 x CO2 2 x CO2 (CGCM1 Scenario) field capacity (28% ) initial soil moisture [%] wilting point (11% ) grain yields [kg/ ha]

64 Simulated barley yield (kg/ha) Simulated barley yield (kg/ha) a) III (current) Sowing date changes (days) b) no change * decreasing increasing Ertragseffekte durch frühere Anbauzeitpunkte Ertragseffekte durch angepasste Sortenwahl

65 Potentiell notwendige Anpassungsmassnahmen (Überblick) Sicherstellung der Wasserversorgung für Bewässerung (zunehmender Wasserbedarf der Kulturen) Alternativen : Begrenztes Potential für Biomasseproduktion in den niederschlagsarmen Regionen - hohes Potential in den niederschlagsreicheren Regionen (>ca. 700mm) Verdunstungsschutzmassnahmen fördern (Mulchdecken, Hecken, Bodenverbesserungen) Zunahme des Ertragsrisikos durch Extreme - Versicherung, Notfallstöpfe Ackerbau : Umstellung von Fruchtfolgen (Winterungen statt Sommerungen in Trockenregionen), Umstieg auf wärmeliebende Sorten/Arten, Verschiebung Anbauregion von Körnermais, mehr Potential für Soja, etc. Vorverlegung von Anbauterminen, Stressresistentere Sorten Weinbau : Sorten- und Qualitätsverschiebungen - Umstellung Marketing Grünland : Grenzregionen bzgl. Wasserversorgung : Flächenausdehnung, Bewässerung, mehr intensiver Futterbau, Alternativen

66 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!