Klimawandel in Niedersachsen

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1 Klimawandel in Niedersachsen Prof. Dr. Günter Gross Institut für Meteorologie und Klimatologie Fakultät für Mathematik und Physik Leibniz Universität Hannover Vortrag Ringvorlesung Transformation des Energiesystems Hannover April 2012

2 Anteil Einführung Beobachtungen Globale Mitteltemperatur Definitionen Klimaszenarienrechnungen Klimamodell IPCC und Ergebnisse Klima in Niedersachsen Temperatur Niederschlag weitere Größen Schlußbemerkungen

3 Mitteltemperatur ( o C) Klimaelement: Mitteltemperatur Deutschland 11 Hannover

4 2010 war zusammen mit den Jahren 2005 und 1998 das wärmste Jahr seit Beginn der Messungen. Die Weltwetterorganisation WMO verzeichnet im vergangenen Jahr mit 0,53 Grad über dem globalen Durchschnitt der Jahre 1961 bis 1990 zwar als geringfügig wärmer als die beiden anderen Rekordjahre, nennt die Differenz allerdings so gering, dass sie kaum erwähnenswert sei. Der WMO zufolge wurden seit 1998 die zehn wärmsten Jahre gemessen.

5 Globale Mitteltemperatur MPI Hamburg Nach ihren Berechnungen liegt die mittlere Temperatur der Erdoberfläche im Jahre 2007 um 0,54 Grad Celsius über dem langfristigen weltweiten Mittelwert von 14 Grad liegen. Das wären 0,02 Grad über dem Rekord von 1998.

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7 heute.de: Viele fanden den vergangenen Winter zu warm - gilt der auch schon als Extremwetter? Becker: Um ein Ereignis als objektiv extrem klassifizieren zu können, braucht man eine lange Zeitreihe von Beobachtungen. Nur durch eine Statistik über diese vielen Ereignisse, z.b. Winter, kann man sagen, ab wann ein Winter als extrem warm oder kalt einzustufen ist. Wichtig ist hier auch der Bezug auf den Vergleichs- Zeitraum, da sich durch den Klimawandel die Statistik selbst ändert. Wenn wir den Winter 2011/2012 mit dem mittleren Winter aus dem WMO-Klimareferenzzeitraum 1961 bis 1990 vergleichen, dann fällt er etwas zu mild aus. Legen wir zum Vergleich die Jahre 1981 bis 2010 zugrunde, dann ergibt die Statistik einen normalen Winter - eben innerhalb der letzten 30 Jahre.

8 Die Bezugsperiode

9 Sommerniederschlag (in % RR Jahr ) Winterniederschlag (in % RR Jahr ) Jahresniederschlag (mm) 1000 Genauigkeit der routinemäßigen Niederschlagsmessung: 10%

10 Gründe für die beobachteten Veränderungen

11 ohne Atmosphäre: Mitteltemperatur der Erde -15 Grad Natürlicher Treibhauseffekt : 30 Grad Anteil des Wasserdampfes: 20 Grad Anteil des CO2: 7 Grad

12 Reduktionsziele bis 2012 (im Vergleich zu 1990) Global 5,2% D 21% 100 ppm

13 Temperatur und Niederschlage ändern sich. Ist dies ein Klimawandel?? Klima Schönwiese:... Wie lautet.. die allgemeingültige Klimadefinition? Eine eindeutige Antwort kann nicht gegeben werden. Klimabeirat der Bundesregierung:... Zur Charakterisierung des Klimas wurde früher.. eine definierte Periode (z.b. 30 Jahre) benutzt... Heute definiert man das Klima.. über eine Mittelungsperiode von einem Monat... DWD: Das Klima ist definiert als die Zusammenfassung der Wettererscheinungen,... über einen genügend langen Zeitraum... von 30 Jahren..., es sind aber durchaus auch kürzere Zeitabschnitte gebräuchlich. esphere: Für Klima gibt es keine überall akzeptierte, allgemein gültige Definition.

14 Jahresniederschlag (mm) Das Klima Klima ist nicht direkt wahrnehmbar. Es handelt sich nicht um das sinnlich erfahrbare Wetter, sondern um abstrakte Mittelwerte meteorologischer Variabeln, die einer wissenschaftlichen Interpretation und Beschreibung bedürfen klimatologisches Mittel (8,9 o C, 655mm) Temperatur ( o C) Klimadaten Hannover

15 Jahresniederschlag (mm) Das Klima Klima ist nicht direkt wahrnehmbar. Es handelt sich nicht um das sinnlich erfahrbare Wetter, sondern um abstrakte Mittelwerte meteorologischer Variabeln, die einer wissenschaftlichen Interpretation und Beschreibung bedürfen klimatologisches Mittel (8,9 o C, 655mm) Temperatur ( o C) Klimadaten Hannover

16 Jahresniederschlag (mm) Das Klima Klima ist nicht direkt wahrnehmbar. Es handelt sich nicht um das sinnlich erfahrbare Wetter, sondern um abstrakte Mittelwerte meteorologischer Variabeln, die einer wissenschaftlichen Interpretation und Beschreibung bedürfen. 2. Die Veränderung des Klimas ist ein langfristiges Phänomen das weitab von unserer direkten Lebenswelt und jenseits unseres biografischen Horizontes liegt. 3. Das führt dazu, dass das Wissen eines Einzelnen über den Klimawandel nicht auf der Erfahrung aus erster Hand besteht, sondern dieses Wissen entsteht kommunikativ d.h. vorwiegend über Medien klimatologisches Mittel (8,9 o C, 655mm) Temperatur ( o C) Klimadaten Hannover

17 Klima:= Synthese des Wetters (Temperatur, Wind, Sonnenschein, Niederschlag,...) über einen Zeitraum, der lang genug ist, um dessen statistische Eigenschaften bestimmen zu können (DWD 30 Jahre) Was ist ein Klimawandel? 1. Wie viele meteorologische Variablen müssen sich ändern? 2. Welche statistischen Kenngrößen müssen sich ändern? 3. Wie groß muß diese Änderung sein?

18 Klimamodelle - Klimaszenarien Basierend auf physikalischen Gesetzen Dargestellt durch mathematische Gleichungen Gelöst durch numerische Verfahren mit Computern Vergleichbar mit Wettervorhersagemodellen Es müssen Szenarien über die Entwicklung der Rahmenbedingungen für die nächsten 100 Jahre festgelegt werden (z.b. CO 2 -Emission, Landnutzungsänderung, usw). Die Ergebnisse von Szenarienrechnungen sind keine Prognosen sondern beschreiben die Bandbreite der möglichen Veränderungen von Klimaelementen wie Temperatur und Niederschlag

19 Representative Concentration Pathways - RCPs Die Ziffern in den Bezeichnungen der RCP- Szenarien beziehen sich auf den Strahlungsantrieb am Ende des 21. Jahrhunderts. RCP8.5 bedeutet, dass gegenüber dem vorindustriellen Wert die Konzentration von CO2 und anderen Treibhausgasen im Jahre 2100 einen Strahlungsantrieb von 8,5 W/m2 bewirkt.

20 Vorgehensweise 1. Rechnung für Szenario 1 2. Rechnung für Szenario 2 3. Berechnung des Klimaänderungssignals aus 2-1 Szenario 2 Klimaänderungssignal Szenario 1

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22 Klima:= Synthese des Wetters (Temperatur, Wind, Sonnenschein, Niederschlag,...) über einen Zeitraum, der lang genug ist, um dessen statistische Eigenschaften bestimmen zu können (DWD 30 Jahre) Was ist ein Klimawandel? 1. Wie viele meteorologische Variablen müssen sich ändern? 2. Welche statistischen Kenngrößen müssen sich ändern? 3. Wie groß muß diese Änderung sein? Ausweg: Klimaklassifikationen!?!? (z.b. aus Vegetation abgeleitet)

23 Klima:= Synthese des Wetters (Temperatur, Wind, Sonnenschein, Niederschlag,...) über einen Zeitraum, der lang genug ist, um dessen statistische Eigenschaften bestimmen zu können (DWD 30 Jahre) Was ist ein Klimawandel? 1. Wie viele meteorologische Variablen müssen sich ändern? 2. Welche statistischen Kenngrößen müssen sich ändern? 3. Wie groß muß diese Änderung sein? Ausweg: Klimaklassifikationen!?!? (z.b. aus Vegetation abgeleitet)

24 Was ist ein globaler Klimawandel? heute

25 heute

26 Regionalmodelle in Deutschland: CLM REMO WETTREG STAR

27 Interne Variabilität Modellunsicherheit Unsicherheit durch das Szenario Quelle: Hawkins & Sutton, 2009 Unsicherheiten in den Emissionsszenarien: mögliche Bandbreite des menschlichen Einflusses auf das Klima Unsicherheiten durch die interne Modellvariabilität: Klimasimulationen mit minimal unterschiedlichen Anfangs- oder Randbedingungen können sich nach kurzer Zeit stark voneinander unterscheiden, selbst wenn sie mit demselben Klimamodell durchgeführt wurden. Unsicherheiten durch Modellungenauigkeiten: Systematische signifikante Abweichungen der Simulationsergebnisse vom tatsächlich beobachteten Klima (engl. bias ) ergeben sich durch eine unrealistische Beschreibung physikalischer Prozesse und können durch Modellvalidierung mittels Vergleich mit Messungen erkannt werden. 27

28 Regionales Management von Klimafolgen

29 Mittlere Temperatur in C (links) und mittlerer Niederschlag in mm pro Monat (rechts), modelliert von REMO und CLM, und beobachtet. Gebietsmittel für ganz Niedersachsen über den Zeitraum

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31 2100: wärmer (2,5-3 Grad)

32 Maximumtemperatur ( o C) Mitteltemperatur ( o C) 14 Temperaturänderung Mittel 8 6 Maximum

33 Anzahl der Sommertage / Jahr Anzahl in 10 Jahren Sommertage Wie viele Tage hintereinander eine Maximumtemperatur über 25 Grad? Sommertage 2 Wochen 3 Wochen 4 Wochen DWD I CLM

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36 Sommerniederschlag 2071/2100 zu 1961/1990 Winterniederschlag Datengrundlage: CLM, A1B_1 36

37 Jahresniederschlag (mm) Sommerniederschlag (in % RR Jahr ) Sommerniederschlag Jahresniederschlag

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39 Gefahren durch extreme Niederschläge Im Winter werden ab 2040 deutlich zunehmen (Flasbarth ). bisher kein Trend, für die Zukunft rechnen wir aber ab 2040 mit mehr Starkniederschlägen. (Becker, Extremwetterkongress, 2012)

40 Was sind Starkniederschläge? Starkregen (Starkniederschlag) Niederschlag > 17,1 mm/60 min. Warnkriterien für Unwetterwarnungen des DWD heftiger Starkregen > 35 l/m² in 6 Stunden Ergiebiger Dauerregen > 50 l/m² in 24 Stunden Extrem ergiebiger Dauerregen > 80 l/m² in 24 Stunden Starkniederschlagstag PIK MPI DWD > 10 l/m² in 24 Stunden > 20 l/m² in 24 Stunden > RR-Menge, die nur einmal in 100 Tagen überschritten wird

41 es passiert nichts vielleicht es passiert was 41

42 Temperatur und Niederschlag ändern sich bis 2100 Ist das ein Klimawandel?

43 Köppen-Geiger Klimaklassifikation z.b. Jahresmittel der T C f b (Hannover) Jahresgang der T Niederschlag

44 Monate mit M>10 o C Monat M = Monatsmitteltemperatur B-Klima: alle M > 18 o C C-Klima: -3 o C < M min < 18 o C D-Klima: M min < -3 o C und M max > 10 o C D C B Monatsmitteltemperatur a heisse Sommer b warme Sommer c kühle Sommer b c a grösste Monatsmitteltemperatur C b f RR(So) min RR(So) min f immer feucht s sommertrocken w wintertrocken f immer feucht 0s sommertrocken w wintertrocken RR(So) min /RR(Wi) max w f s f f f RR(Wi) min /RR(So) max

45 Anzahl der Tage mit v>bf 8 50 Sturm mittlere Windgeschwindigkeit

46 Zusammenfassung Änderungen der verschiedenen meteorologischen Variablen sind zukünftig auch in Niedersachsen zu erwarten Eine klare Definition der Begriffe ist notwendig Es gibt in Niedersachsen in den nächsten 100 Jahren keinen (Köppen-Geiger) Klimawandel.

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48 Temperatur und Niederschlag ändern sich bis 2100 Ist das ein Klimawandel? Klima heute Klima