Landwirtschaft & Klimawandel. Dr. C. Frühauf, Deutscher Wetterdienst - Braunschweig Zentrum für Agrarmeteorologische Forschung

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1 Landwirtschaft & Klimawandel Dr. C. Frühauf, Deutscher Wetterdienst - Braunschweig Zentrum für Agrarmeteorologische Forschung

2 Auszug aktuelle Forschungsthemen Agrarmeteorologische Probleme Maisanbau (Wasserhaushalt, Zwei- und Zweitfrucht, Qualität) Auswirkungen der Klimaänderungen auf die Landwirtschaft (Schwerpunkt ZWEK) Auswirkungen CO 2 Erhöhung auf Pflanzen (FACE) Umsetzung Düngeverordnung (Bodenfrost, Auftauschicht ) Ausbreitung Pollen Genmais Wasserstress Wintergetreide Waldbrandgefahrenvorhersage rot = Thema Klimaänderungen

3 Der Wasserhaushalt Bodenfeuchte Sickerwasser Verdunstung war, ist und wird in Zukunft ein zentrales Thema in der Agrarmeteorologie sein, u.a. durch neue Kulturen Abschätzung: Wasserstress auf Ertrag Einfluss CO 2 -Erhöhung auf Ertrag und Wasserhaushalt

4 Lysimeteranlage auf den Versuchsflächen der ZAMF Braunschweig Lysimeteroberfläche Einstieg

5 Hat sich das Klima schon geändert? Was wurde gemessen oder beobachtet? Der Beitrag des DWD

6 Winter 2006/2007: großes Freilandexperiment mit Witterungsbedingungen wie sie ca. ab 2050 erwartet werden. 14 Monate in Folge extrem positive Abweichungen der Temperatur April 2007: extrem trocken Einzelereignisse sind kein Beleg für Klimaänderungen! Aber: sie sensibilisieren Enormer Anstieg der Medienberichterstattung Auswirkungen auf die Politik

7 2011 April: extrem trocken geringster Niederschlag seit 1893 November: geringster Niederschlag seit Beginn der Aufzeichnungen mit 9.6 C eines der fünft wärmsten Jahre seit 130 Jahren Winter 2011/2012 bis Ende Januar mit Witterungsbedingungen wie sie ca. ab 2050 erwartet werden Dekade Februar war extrem kalt Häufigkeit Temperaturminimum < - 15 C neue Rekordwerte in Gesamtdeutschland

8 Vorhersage Extremwerte seit 1962 (Stand ) Der Mai 2012 war wieder extrem trocken Bodenfeuchte Wintergetreide leichter Boden 3. Minimum unterschritten 2. Minimum unterschritten absolutes Minimum neu

9 Linearer Trend: +0,8 C in 100 Jahren

10 0,21-0,30

11 0,21-0,30

12 Mittel: 122 (2. Mai) 123 (3. Mai) im Mittel Verfrühung um 13 bzw. 14 Tagen

13 0,21-0,30

14 0,21-0,30

15 Mittel: 208 (27. Juli) 282 ( 9. Oktober) im Mittel Verfrühung um 42 bzw. 22 Tagen

16 0,21-0,30

17 Jahrestag 120 Blüte der Haselnuss ( ) Braunschweig Jahr

18 Tage Zahl der heißen Tage Höchsttemperatur mind. 30,0 C -- Flächenmittel Deutschland Zunahme von ca. 3 auf ca. 8 Tage Quelle: Deutscher Wetterdienst, Abteilung Klimaüberwachung Einzeljahre Linearer Trend R 2 =0,17 / Tage ~ 5

19 Gefühlte Situation zur Zeit am Beispiel Wasser Niederschläge im Sommer haben abgenommen Starkniederschläge haben zugenommen Wasser sparen ist wichtig Klimawandel erhöht Dürregefahr in Deutschland * Wasser wird noch knapper * Starkniederschläge werden weiter zunehmen Unwetter werden weiter zunehmen * * Medienberichte, Expertenaussagen

20 Linearer Trend: - 5 mm in 100 Jahren

21 Linearer Trend: +37 mm in 100 Jahren

22 Klimamonitoring - Niederschlag Prozentualer Niederschlagstrend Sommer Winter

23 Aussagen wie: Starkniederschläge haben nicht zugenommen Zahl der Tage mit Hagel Gebietsmittel Deutschland Einzeljahre Linearer Trend Polynomischer Trend Intensitäten? Anzahl der Tage mit Hagel ist nicht signifikant gestiegen Stürme haben nicht zugenommen lösen Erstaunen/ Misstrauen aus, haben aber auch eine beruhigende Wirkung

24 Hagel VERGANGENHEIT Konvektive verfügbare potentielle Energie (CAPE) aus Radiosondenaufstiegen 1200 UTC 7 Radiosondenstationen Deutschland CAPE 1200 UTC, Man-Kendall Trendtest, Bereinigung Autokorrelation 90. und 95. Perzentil (Weibull-Vert.) Hagelunwetter 90. Perz: 18 Tage 95. Perz: 9 Tage p.a. Deutschland Gewitterpotential hat zugenommen Nach Kunze, KIT Karlsruhe

25 Tage mit Schneedecke Linearer Trend (geglättet) Verbreitet Abnahme um 10 bis 30 Tage im Jahr Abnahme in Tagen < >= 30 Quelle: Deutscher Wetterdienst, Abteilung Klimaüberwachung

26 Sturm Sturmtätigkeit variiert von Jahr zu Jahr, von Jahrzehnt zu Jahrzehnt Sturmtätigkeit spiegelt sich am besten an Windstatistiken Veränderlichkeit von Windstatistiken über viele Jahre kaum beschreibbar Daher Stellvertretergrößen z.b. Druckgradienten Keine Tendenz zu höheren Werten seit Jährliche 90%-ile der Geschwindigkeit des geostrophischen Windes für die Deutsche Bucht zwischen 1878 und 2007 (Hamburger Klimabericht, 2010). Nach von Storch, Helmholz-Zentrum Geesthacht

27

28 Bodentemperatur Trend ab 1962 Zeitraum Ende April

29 Das war das Klima in der Vergangenheit Was bringt die Zukunft ( 2050 / 2100) Was sind die Auswirkungen auf die Landwirtschaft? Anwendung von AMBER

30 Agrarmeteorologie Witterungsabhängige Beratungsinhalte: - über 250 Parameter von agrarmeteorologischen Modellen und Verfahren Optimierung landwirtschaftlicher Arbeitsmaßnahmen Bestands- und Bodenklima Ertrag (Qualität und Quantität) Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz Waldbrand- und Grasbrandwarnungen phänologische Vorhersagen Beregnungssteuerung 30

31 Klimawandel und Änderungen im landwirtschaftlichen Produktionsprozess Aussagen zu dem Thema : Zahlreiche Berichte aus Forschungsprojekten, Expertenaussagen, diverse Medienaussagen, eigene Beobachtungen des Landwirts, Aussagen von Entscheidungsträgern, Firmen etc. z.t. widersprüchlich an Bundesländergrenzen wechselnd

32 Szenario Globalmodell Regionalmodell räumliche Auflösung: 10 bis 25 km zeitliche Auflösung: Tag Globalmodel HadRM3Q3 RCA 3.0 HadRM3Q16 RCA 3.0 HadCM3Q16 REMO 2005 (UBA) CLM WettReg 2005 WettReg 2010 STAR Regionalmodel HadRM3Q0 CLM PROMES 2005 HIRHAM 2 RRCM CRCM HadCM3Q3 HadCM3Q0 HIRHAM 2 HIRHAM 5 RCA 3.0 CGCM3 BCM A1B IPSL CLM ECHAM5_r1 ECHAM5_r2 ECHAM5_r3 CNRM CM3 ALADIN RM4.5 ALADIN RM5.1 HIRHAM 5 REMO 2009 (BfG) CLM REMO 5.7 HIRHAM 5 RACMO 2.1 RegCM 3 RCA 3.0 Szenario CERA ENSEMBLES

33 Anwendung von AMBER mit regionalen Klimaszenarien 21 Regionalmodelle langjährige Messdaten Daten Klimaszenarien Daten Klimaszenarien bis AMBER - Anwendungen - Vergleich der Ergebnisse bzw Bewertung der Zukunft Deutscher Klimaatlas auf 33

34 Extreme Ereignisse der letzten Jahre lösen Fragen zum Klimawandel aus Frühjahrstrockenheit: Müssen wir verstärkt mit solchen Ereignissen rechnen? Befahrbarkeitsproblemen im Herbst: Müssen wir mit verstärkten Niederschlägen im Herbst rechnen?

35 Änderungssignale des Niederschlages für die Zeitraum (a) bzw (b) im Vergleich zum langjährigen Mittelwert für verschiedene für die Landwirtschaft wichtige Zeitabschnitte (I bis VII) (rot Niederschlagsabnahme, blau Niederschlagszunahme)

36 Basis reale Messungen

37 Bodenfeuchte Mai Wintergetreide, leichter Boden bis 60 cm Mittel Absolut Abweichung

38 Die häufigste Aussage zum Klimawandel: Die Vegetationszeiten verlängern sich oder die Vegetationszeit beginnt früher Für die Landwirtschaft überwiegend positiv (Zweitkulturnutzung, ertragsreiche Sorten)

39 Vegetationsbeginn Normalwert (Zeitraum ) 2012 Jahrestag: 80 = 21. März 110 = 20. April

40 Vegetationsbeginn

41 Vegetationsbeginn

42 Vegetationsbeginn Änderungstendenzen zur 30-jährigen Referenzperiode % der Modelle errechnen noch positivere Werte % der Modelle liegen über und 50 % unter dem 50. Perzentil bei 70% der Modelle liegen die berechneten Werte zwischen dem 15. und dem 85. Perzentil 15% der Modelle errechnen noch negativere Werte negative Werte = Verfrühung

43 Vegetationsbeginn Änderungstendenzen zur 30-jährigen Referenzperiode negative Werte = Verfrühung

44 Was sind relativ sichere Auswirkungen auf die Landwirtschaft? Weniger Bodenfrost mit Aufhebung von Bodenverdichtungen (Gegenmaßnahmen) Aufheben Vernalisation (Kältereiz) könnte Problem werden (Gegenmaßnahme Züchtung, Sorten) Längere Vegetationszeit bringt Vorteile aber: Unsicherheiten bei Spät- und Frühfrösten relativieren die Vorteile Aussagen zum Wasserhaushalt machen Prognosen für die Landwirtschaft zusätzlich unsicher

45 Wasserstress im Sommer? Drainage-Problem im Winter? beregnet unberegnet August 2003 Investitionen in Beregnungsanlagen? oder Erneuerung der Drainagen? 50 C 30 C Abb.: Dölger, Hanse-Agro

46 Ab 2013 / 2014 liegen vollkommen neue Klimamodellergebnisse vor!

47 Mitwirkung am FACE Projekt des Thünen Instituts Auswirkungen erhöhtes CO 2 auf Pflanzen hier Ringe mit CO 2 -Anreicherung nach Weigel / TI

48 nach Weigel / TI

49 Zukunft Temperaturanstieg Abnahme der Frostgefahr im Winter Verfrühung der phänologischen Entwicklung, dadurch größere Gefahr von Spätfrösten (Aprikosen, Süßkirschen) Hitzestress im Sommer; frühere Abreife / Notreife bei langer Trockenheit frühere Ernte im Herbst wegen beschleunigter Entwicklung

50 Zukunft Niederschlagsituation mehr Niederschläge im Winter, wenige Änderung im Sommer Erosion und Überflutung im Winter, Nitratauswaschung Speicherung der Winterniederschläge notwendig Wassermangel im Sommer (höhere Verdunstung bei gleichbleibendem Niederschlag) zusätzlicher Beregnungsbedarf Züchtung Trockenstress resistenter Pflanzen, Verwertung von Düngern? keine Zunahme der Tage mit Starkregen und Hagel aber möglicherweise Zunahme der Intensität?

51 Zukunft Temperaturanstieg geänderte Niederschlagsverteilung Hitze, Dürre, aber auch Überschwemmungen Natur verkraftet max. 0.1 K Erwärmung pro Jahrzehnt (derzeit mindestens 0.2 K) stark schwankende Pegel der Flüsse mehr Wetterkatastrophen Rückzug der Gletscher, Schneemangel in den Alpen Abschmelzen des polaren Eises, Anstieg des Meeresspiegels

52 Zukunft Phänologie Vegetationsperiode verlängert sich In Europa beginnt der Frühling ca. eine Woche früher schnellere Entwicklung der Kulturen (frühere Abreife, Notreife) Europa: Verschiebung der Anbaugrenzen nach Norden neue Kulturen / Sorten (Mais, Sonnenblumen), im Süden breitet sich die Trockenheit (Wüsten) aus: Gewinner / Verlierer!!! mehr CO 2 = steigende Erträge? (Inhaltsstoffe, Wasser?)

53 Zukunft Schädlinge / Krankheiten höhere Temperaturen im Winter erhöhen die Überlebenschancen höhere Sommertemperaturen führen zu einer Beschleunigung der Entwicklungszyklen. höhere Populationsdichte, Schädlingswanderung (Zikaden im Weinbau, Miniermotte bei Kastanien) neue Strategien im Pflanzenschutz

54 Wetterfax für die Landwirtschaft Wettervorhersage = Ergebnis verschiedener Wettervorhersagemodelle manuell überarbeitet durch erfahrene Meteorologen Aussagen über die Prognosesicherheit 6-7-Tages-Prognose der Wetterentwicklung Regionalisierung für 75 Regionen in Deutschland 6-7-Tages-Prognose für agrarmeteorologische Parameter Interessante agrarmeteorologische und pflanzenbauliche Hinweise Kompetente Ansprechpartner für Spezialfragen

55 weitere Informationen langjährige Mittelwerte Aktuelle Ergebnisse Weitere Entwicklungen bis 2100 auf der Basis von 22 Klimamodellen

56 Deutscher Klimaatlas auf zurzeit 15 Parameter: Allgemein Landwirtschaft Forstwirtschaft Bodenschutz Lufttemperatur Eistage Frosttage Sommertage Heiße Tage Tropennächte Niederschlag Vegetationsbeginn Waldbrandindex Bodenfeuchten unter Getreide / Hackfrüchten Vegetationsbeginn Tage mit Wechselfrost Beginn der Vollblüte Winterraps Maisabreife und Maisertrag Grünlandertrag (1. Silageschnitt) Winterhärtezonen und Hitzezonen für Pflanzen Huglin-Index (Wärmeindex Rebsorteneignung) Frosteindringtiefe Maximum der Oberflächentemperatur Lufttemperatur Niederschlag Waldbrandindex Borkenkäfer (Befallsbeginn + Ende 1. Brut) Winterhärtezonen und Hitzezonen für Pflanzen Vegetationsbeginn Lufttemperatur Niederschlag Bodenfeuchten unter Getreide / Hackfrüchten Frosteindringtiefe Maximum der Oberflächentemperatur Lufttemperatur Niederschlag

57 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit