GLOWA-ELBE Abschlusskonferenz 15./16. März 2004 in Potsdam

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1 GLOWA-ELBE Abschlusskonferenz 15./16. März 2004 in Potsdam Klima Simulationsergebnisse des regionalen Klimamodells STAR Friedrich-Wilhelm Gerstengarbe, Peter C. Werner Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.v.

2 1 EINGABE 1 Zu erwartendes regionales Änderungsverhalten einer meteorologischen Größe (Bezugsgröße) 2 EINGABE 2 Beobachtungsdaten 6 Monte-Carlo-Simulation 3 Simulation der Zeitreihe der Bezugsgröße Modellphilosophie STAR 4 Verknüpfung von Beobachtungsund Simulationsdaten der Bezugsgröße über Mustererkennung 5 Berechnung eines räumlich und zeitlich konsistenten Gesamtszenariums 7 Auswahl des wahrscheinlichsten Szenariums

3 Vorgehensweise: Modellvalidierung n Simulationen des Beobachtungszeitraumes Auswahl des wahrscheinlichsten Szenariums Festlegung der Validierungsparameter Vergleich der Validierungsparameter beobachtet simuliert Statistische Absicherung der Validierungsergebnisse

4 Niederschlag [mm] Jahr Jahressumme des Niederschlags, Magdeburg , rot: beobachtet, blau: simuliert

5 83 82 Relative Luftfeuchte [%] Jahr Jahressumme der relativen Luftfeuchte, Magdeburg , rot: beobachtet, blau: simuliert

6 6,0 Sonnenscheindauer [h] 5,5 5,0 4,5 4,0 3, Jahr Jahresmittel der Sonnenscheindauer, Magdeburg , rot: beobachtet, blau: simuliert

7 6,0 Bedeckungsgrad [1/8] 5,5 5,0 4, Jahr Jahresmittel der Bedeckungsgrads, Magdeburg , rot: beobachtet, blau: simuliert

8 Meteorologische Größe beobachtet Mittelwert simuliert Standardabweichung beobachtet simuliert Niederschlag Rel. Luftfeuchte Sonnenscheindauer Bedeckungsgrad Beobachtete und simulierte meteorologische Parameter für die Station Magdeburg,

9 Meteorologische Parameter Lufttemperatur Heiße Tage, Tmax 30 C Sommertage, Tmax 25 C Frosttage, Tmin < 0 C Eistage, Tmax < 0 C Niederschlag Tage ohne Niederschlag 0.1 mm Tage mit Niederschlag 10 mm Rel. Luftfeuchte Trockene Tage, RF < 50% Feuchte Tage, RF 90% Sonnenschein Tage ohne Sonnenschein Tage mit Sonnenschein 90% Bedeckungsgrad Tage ohne Bedeckung Tage mit 8/8 Bedeckung beobachtet Mittel Trend simuliert Mittel Trend Trend gesichert mit: 80% 95% Beobachtete und simulierte Ereignistage für die Station Magdeburg,

10 Dateneingabe 1: Mittlerer Temperaturtrend für die Untersuchungsregion und den Zeitraum ~1.4 K abgeleitet aus dem ECHAM4/OPYC3-Modell des MPI für Meteorologie Hamburg (A1B-CO 2 -Emissionsszenarium) Dateneingabe 2: Beobachtungsdaten von 369 meteorologischen Stationen für den Zeitraum Tageswerte für folgende meteorologische Größen Lufttemperatur (Maximum, Mittel, Minimum) Niederschlag Relative Luftfeuchte Luftdruck Dampfdruck Sonnenscheindauer Bedeckungsgrad Globalstrahlung Windgeschwindigkeit

11 Die Stationsübersicht zeigt die Lage der 84 meteorologischen Hauptstationen und 285 Niederschlagsstationen, die für die Berechnungen genutzt wurden.

12

13 Die Differenzenkarte des Niederschlags 2046/ /2000 zeigt Regionen mit einer Abnahme größer als 200mm, wie um Luckau oder im Lee des Fichtelbergs. Andererseits gibt es eine Zunahme bis zu 300mm in den westlich gelegenen Gebirgsregionen Harz und Thüringer Wald. Dabei ist die Niederschlagsentwicklung jahreszeitlich differenziert, im Sommer ist ein genereller Niederschlagsrückgang zu verzeichnen, dagegen nimmt der Niederschlag im Winter nur in einigen Teilregionen ab, in den Gebirgsregionen dagegen deutlich zu. Fazit: Große Teile des Elbeeinzugsgebiets werden bei der vorgegeben Entwicklung mit hoher Wahrscheinlichkeit von einem deutlichen Niederschlagsrückgang betroffen.

14 Meteorologische Größe Mittelwert Differenz Niederschlag Rel. Luftfeuchte Sonnenscheindauer Bedeckungsgrad Beobachtete ( ) und simulierte ( ) meteorologische Parameter für die Station Magdeburg

15 Meteorologische Parameter Lufttemperatur Heiße Tage, Tmax 30 C Sommertage, Tmax 25 C Frosttage, Tmin < 0 C Eistage, Tmax < 0 C Niederschlag Tage ohne Niederschlag 0.1 mm Tage mit Niederschlag 10 mm Rel. Luftfeuchte Trockene Tage, RF < 50% Feuchte Tage, RF 90% Sonnenschein Tage ohne Sonnenschein Tage mit Sonnenschein 90% Bedeckungsgrad Tage ohne Bedeckung Tage mit 8/8 Bedeckung Mittelwert Differenz Beobachtete ( ) und simulierte ( ) Ereignistage für die Station Magdeburg

16 Zusammenfassung Die Modellphilosophie ermöglicht eine Minimierung des Eingabefehlers Der Modellfehler liegt unter 10% Die Effektivität des Modells erlaubt bei geringem Rechenzeitaufwand die Berechnung beliebig vieler Szenarienrealisierungen Damit besteht die Möglichkeit, aus einer großen Stichprobe das wahrscheinlichste Szenarium abzuleiten Die Vorgabe einer moderaten Temperaturerhöhung führt in den nächsten 50 Jahren im Untersuchungsgebiet zu einem deutlichen Niederschlagsrückgang (außer Gebirge) Erfolgreiche Anwendung des Modells in anderen Untersuchungsgebieten

17 Ausblick Weiterentwicklung des Modells hinsichtlich der Simulation von Extremereignissen 1. Simulation von Stundenwerten (z. B. für Starkniederschlagsereignisse) 2. Berücksichtigung von Zirkulationsmustern 3. Berücksichtigung differenzierterer tendenzieller Entwicklungen

18 GLOWA-ELBE Abschlusskonferenz 15./16. März 2004 in Potsdam Klima Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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