Regionale Klimaprojektionen für das Einzugsgebiet des Westlichen Bug (Ukraine/Polen/Weißrussland)

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1 Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften, Institut für Hydrologie und Meteorologie, Professur für Meteorologie Regionale Klimaprojektionen für das Einzugsgebiet des Westlichen Bug (Ukraine/Polen/Weißrussland) Dirk Pavlik & Dennis Söhl

2 Gliederung Motivation / Projekt IWAS Aufgaben und Ziele Methodik Modellansatz und konfiguration Auswertung des Kontrolllaufs Regionale Klimaprojektionen Zusammenfassung Ausblick Folie 2 von 17

3 IWAS Internationale Wasserforschungsallianz Sachsen Osteuropa Ukraine (R1) Zentralasien Mongolei (R2) Lateinamerika Brasilien (R5) Naher Osten Saudi Arabien / Oman (R4) Südostasien Vietnam (R3) Folie 3 von 17

4 Untersuchungsraum Einzugsgebiet Westlicher Bug entspringt in UA EZG ca. 40tkm², davon ca. 10tkm² in UA 2.5 Mio. EW (Anschlussgrad ~ 50%) Grenzgewässer PL, BY, UA östl. Außengrenze der EU Einleiter in die Ostsee (Zufluss zur Weichsel) Quelle: BUG Report No. 2 (2002) Folie 4 von 17

5 Aufgaben und Ziele Modellierung der klimatischen Bedingungen in Gegenwart und Zukunft für die einzelnen IWAS Modellregionen (Start Osteuropa). Entwicklung eines adäquaten Ansatzes zur regionalen Klimamodellierung innerhalb des IWAS-Projektes. Implementierung eines geeigneten Regionalmodells. Erstellung robuster Klimaprojektionen (Klimawandel). Bereitstellung von Klimadaten (Szenarien) für Modellanwendungen der Projektpartner (Wasserhaushalt, Wasserqualität). Folie 5 von 17

6 Methodik Dynamisches Downscaling Globaler Klimaprojektionen (7km Auflösung) Modell: COSMO CLM (CCLM) Double Nesting Ansatz (Downscaling- Faktor) Kontrolllauf und Evaluierung ( ) Antrieb: Reanalyse Daten ERA40 Regionale Klimaprojektionen (SRES Szenarien) Antrieb: ECHAM 5 / MPI-OM GCM CLM RCM Results Folie 6 von 17

7 Modellansatz Control run Forcing 1. Nesting Results 2. Nesting Results ERA 40 Int2lm CCLM 0.44 Evaluation Evaluation Int2lm CCLM Climate projection Forcing 1. Nesting 2. Nesting Results GCM Int2lm CCLM 0.44 Int2lm CCLM Evaluation Folie 7 von 17

8 Modellkonfiguration 1. Nesting grid points: 51 x 47 resolution: 0.44 atm. layers: 32 soil layers: 9 2. Nesting grid points: 135 x 107 resolution: atm. layers: 32 soil layers: 9 Evaluation area (0.44 ) grid points: 33 x 24 Evaluation area ( ) grid points: 43 x 57 Folie 8 von 17

9 Evaluierung 2. Nesting Methode: Vergleich mit interpolierten Stationsdaten (P, T2m) Interpolationsmethode: Kriging (Ordinary Kriging, Kriging mit Trend) Zeitraum: Räumliche Auflösung Referenzdaten 1 x 1 km Zeitschritt: monatliche Summen, Mittelwerte aus Tagesdaten Datenquellen: 1.) NOAA (http://www.ncdc.noaa.gov/) 2.) ECA (http://eca.knmi.nl/) 3.) Daten der Projektpartner (UA) Arbeitsschritte: Datenakquise, Datenprüfung, Korrektur, Interpolation, Bewertung Probleme: Datenverfügbarkeit, Stationsdichte, Metadaten Folie 9 von 17

10 Evaluierung Kontrolllauf 2. Nesting Niederschlag [mm], langjährige Mittel (CCLM Referenz) Folie 10 von 17

11 Evaluierung Kontrolllauf 2. Nesting 2m Temperatur [K], langjährige Mittel (CCLM Referenz) Folie 11 von 17

12 Regionale Klimaprojektionen GCM (ECHAM 5/MPI-OM) als Antrieb für CCLM IPCC SRES-Szenarien: o o A2 (extrem) B1 (moderat) Zeitrahmen: Quelle: AR4 (IPCC 2007) Quelle: Hamburger Bildungsserver (www.hamburger-bildungsserver.de) Folie 12 von 17

13 Temperaturänderung, Szenario A2-Kontrolllauf K Folie 13 von 17

14 Niederschlagsänderung, Szenario A2-Kontrolllauf mm Folie 14 von 17

15 Zusammenfassung Das Regionale Klimamodell CCLM wurde für ein Einzugsgebiet in Osteuropa implementiert. Das Modell überschätzt im langjährigen Mittel die Niederschläge und gibt die 2m Temperaturen gut wieder. Es werden derzeit 2 regionale Klimaszenarien gerechnet, die noch nicht abgeschlossen sind. Bei der Temperatur treten sehr schwache Abweichungen vom Kontrolllauf auf, beim Niederschlag relative hohe Abweichungen ohne erkennbare räumliche Muster. Folie 15 von 17

16 Ausblick Vervollständigung der Szenarioläufe bis Überprüfung der Signifikanz der projizierten Klimaänderungen. Bewertung der Unsicherheiten innerhalb der Modellkette. Prüfung auf Verwendbarkeit in hydrologischen Modellen. Eventuell Anwendung von Korrekturverfahren (bias correction) für den Niederschlag. Folie 16 von 17

17 Vielen Dank! Das Projekt IWAS wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Das CCLM wird bereitgestellt und weiterentwickelt von der CLM-Community. Die Interpolationssoftware InterMet wurde bereitgestellt vom Landesamt für Umwelt, Wasserwirtschaft und Gewerbeaufsicht Rheinland Pfalz. Hochleistungsrechnerressourcen und Unterstützung kamen vom Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH) Dresden. CLM Folie 17 von 17

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