Fach und gebietsübergreifende Ermittlung und Bewertung der Folgen des Klimawandels

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1 Regionalkonferenz Mittel und norddeutsche Trockenregionen im Klimawandel Herausforderung für die Landnutzung, April 2014, Leipzig Fach und gebietsübergreifende Ermittlung und Bewertung der Folgen des Klimawandels (Vulnerabilitätsstudie Sachsen) Jochen Schanze, Axel Sauer, Marco Neubert, Johannes Franke, Barbara Köstner, Christian Bernhofer, Robert Lehmann, Marcel Thum Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung, Technische Universität Dresden, ifo Institut im Auftrag von Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie des Freistaates Sachsen Fachbetreuer: Andreas Völlings Fachliche Begleitung: Werner Sommer, Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft 1

2 Übersicht 1. Ziele der Studie Fach und gebietsübergreifende Folgenabschätzung des Klimawandels 2. Untersuchungsansatz Analyse und Bewertung nach Wirkungsketten und Indikatoren 3. Zwischenergebnisse Ausgewählte Veränderungen mit deren Bandbreite 4. Beteiligung und Verwertbarkeit Abstimmung mit Experten und Ergebnisse für die Praxis 5. Schlussfolgerungen und Ausblick Folgen des Klimawandels können handhabbar gemacht werden 2

3 Anlass für Vulnerabilitätsstudie Sachsen Deutliche Anzeichen des Klimawandels im Freistaat Sachsen wie Erhöhung des Temperaturniveaus Veränderungen von Niederschlagsregime und klimatischen Wasserbilanzen Veränderungen von Strahlungsverhältnissen, Windfeld und chemischer Zusammensetzung der Atmosphäre (geringfügig) Folgen für Umwelt und Gesellschaft erkennbar und zunehmend zu erwarten Sektorale Studien liegen vor bzw. werden zurzeit erarbeitet (z. B. KLIWAS, KliWES, NEYMO, KLAPS, Studien der Forstwirtschaft, Strategie der Landwirtschaft) Fach und gebietsübergreifende Untersuchung sowie systematische Bewertung als Grundlage für Gesamtstrategie des Freistaates Sachsen und weiterführende Verwertbarkeit steht noch aus 3

4 Ziele der Studie Ermittlung des räumlichen und zeitlichen Ausmaßes möglicher regionaler Klimaänderungen mit ihren Bandbreiten Abschätzung der räumlichen und zeitlichen Folgen der Klimaänderungen auf Umwelt und Gesellschaft einschließlich Angabe von Bandbreiten Bewertung der Folgen des Klimawandels als Risiken und Chancen Priorisierung der Risiken und Chancen zur Identifizierung von räumlichen und zeitlichen Brennpunkten Entwicklung von Handlungsstrategien und deren Untersetzung in Handlungsempfehlungen für den Freistaat Sachsen 4

5 Untersuchungsansatz Regionale Klimaprojektionen Ensemble unter Einbeziehung verschiedener Treibhausgasemissionsszenarios und Klimamodelle Ausweisung von Klima(änderungs)räumen Vulnerabilitätsanalyse Nach Umweltmedien und (gesellschaftlichen) Nutzungen Unterscheidung von Sensitivität, Wert/Funktion und Bewältigungskapazität (Einfluss des gesellschaftlichen Wandels auf zukünftige Vulnerabilität) Folgenabschätzung Nach Umweltmedien und (gesellschaftlichen) Nutzungen Einbeziehung von Wechselwirkungen zwischen einzelnen Prozessen Bewertung und Priorisierung Bewertung als Risiken und Chancen unter Bezug auf gesellschaftliche Normen Priorisierung zur multikriteriellen Identifizierung räumlicher und zeitlicher Brennpunkte Entwicklung von Handlungsstrategie und Handlungsempfehlungen Maßnahmen und Instrumente zur Klimaanpassung Gesamtstrategie mit praxisnahen Empfehlungen (einschl. Beachtung der Lastenverteilung) 5

6 Grundverständnis von Folgen des Klimawandels und Anpassung Projektionen des Wandels Klimasensitives Mensch Umwelt System Folgen mit Bandbreite und Bewertung Umwelt Nutzungen Klimawandel Gesellschaftlicher Wandel Vulnerabilität gegenüber Einwirkungen des Klimawandels und Exposition Vulnerabilität gegenüber (Umwelt ) Einwirkungen des Klimawandels (einschl. gesellschaftlichem Wandel) und Exposition Risiko Chance Anpassungsoptionen (Maßnahmen, Instrumente) Schanze & Sauer (2011, verändert) Vulnerabilität: Sensitivität, Wert/Funktion, Bewältigungskapazität (Schanze 2009; Schanze & Daschkeit 2013) 6

7 Quantitative Abbildung von Wirkungszusammenhängen mittels Schlüsselprozessen und Indikatoren als Grundlage für Bewertung Projektionen des Wandels Indikatoren Umwelt Indikatoren Nutzungen Bewertung Folgen mit Bandbreiten Umweltmedien und Nutzungen Klimakenngrößen Indikator U1 A. Vulnerabilität Sensitivität Wert/Funktion Bewältigungskapazität B. Exposition Methode, Modell Indikator N1 A. Vulnerabilität Sensitivität Wert/Funktion Bewältigungskapazität B. Exposition Methode, Modell Ziel A: Risiko 1 Ziel B: Chance 1 Ziel C: Chance 2 Ziel D: Risiko 2 Boden Wasser Luft Lebewelt Landwirtschaft Forstwirtschaft Fischerei Wasser und Energieversorgung Sozioökonomische Kenngrößen Indikator U2 A. Vulnerabilität Sensitivität Wert/Funktion Bewältigungskapazität B. Exposition Methode, Modell Indikator N2 A. Vulnerabilität Sensitivität Wert/Funktion Bewältigungskapazität B. Exposition Methode, Modell Ziel E: Risiko 3 Ziel F: Risiko 4 Ziel G: Chance 3 Ziel H: Risiko 4 Verkehr Siedlungen und Bauwesen Gewerbe und Industrie Gesundheit Erholung und Tourismus Naturschutz und Landschaftspflege Sonstige Schanze et al. (i. Vorb.) 7

8 Projektionen von Klimakenngrößen Vorgehensweise Integration mehrerer Berechnungsläufe (Realisierungen) aus Treibhausgasemissionsszenarios, globalen Zirkulations und regionalen Klimamodellen in Multi Modell Ensembleansatz ( ) Selektion von Klimaprojektionen zur Abbildung von Bandbreiten (0 %, 15 %, 50 %, 85 % und 100% Perzentile aus 120 Realisierungen) Treibhausgasemissionsszenarios A1B, E1 Klimamodelle WEREX V (GCMs: ECHAM5 MPI/OM, HadCM3C, HadGEM2; RCMs: COSMO CLM , REMO 5.7, RACMO 2.1) (170 bzw. 190 Stationen) Klimakenngrößen (für Selektion) Lufttemperatur (Max/Min/Mittel), Niederschlag, potenzielle Verdunstung, klimatische Wasserbilanz (jeweils Zeitreihen mit Tageswerten) Zeiträume, zeitliche Auflösung , bis 2021 (Trendextrapolation vs. Projektionen zum Vergleich), und Jahr, 4 Jahreszeiten, 2 meteorologische Halbjahre (hydrologische Halbjahre) Franke (2013) 8

9 Ausweisung von Klima(änderungs)räumen Ziel Ausweisung regionaler Klima(änderungs)räume mit ähnlicher Klimaentwicklung Klimamerkmale Klimakenngrößen: Lufttemperatur, Niederschlag, klimatische Wasserbilanz Eliminierung des mittleren Sonnenfleckenzyklus (natürliche Klimavariabilität) Zeitliche Entwicklung der Merkmale Trends für dekadische Anomalien vs. einer Referenzdekade ( ) Exemplarische Ausweisung von Klimaänderungsräumen in Sachsen anhand des Niederschlags (RR) mittels Clusteranalyse und Triangulation für WETTREG2010 und WEREX V WETTREG 2010 (EH5_L1_A1B_00) WEREX V (EH5_L1_A1B_00) Franke (2013) 9

10 Projektionen von Kenngrößen des gesellschaftlichen Wandels Bevölkerung Modellrechnungen des Bundesinstituts für Bau, Stadt und Raumforschung (BBSR) Bevölkerungsprognose auf Gemeindeebene Volkswirtschaft ifo Prognoseansatz für Bruttoinlandsprodukt (BIP) auf Basis von Bevölkerungsprojektionen und weiteren Größen (Baum & Nagel 2012) Siedlungsfläche (Raumnutzung) (Option) Gemeindebezogene Bedarfsanalyse nach neuen Wohnungen in Ein und Zweifamilienhäusern (EFH/ZFH) sowie Mehrfamilienhäusern (MFH) in Abhängigkeit von Bevölkerungsprojektionen (Sauer et al., i. Vorb.) (Räumliche Allokation der Siedlungsflächenänderungen mit DINAMICA) Hinweis: Bearbeitungsmöglichkeiten unter Berücksichtigung des Zensus in Abstimmung. 10

11 Umweltmedien und Nutzungen für Folgenabschätzung Umweltmedien Boden Wasser Luft Lebewelt Nutzungen Landwirtschaft Forstwirtschaft Fischerei Wasser und Energieversorgung Verkehr Siedlungen und Bauwesen Gewerbe und Industrie Gesundheit Erholung und Tourismus Naturschutz und Landschaftspflege Sonstige Handlungsfelder DAS Menschliche Gesundheit Bauwesen Wasserhaushalt, Wasserwirtschaft, Küstenund Meeresschutz Boden Biologische Vielfalt Landwirtschaft Wald und Forstwirtschaft Fischerei Energiewirtschaft Finanzwirtschaft Verkehr, Verkehrsinfrastruktur Industrie und Gewerbe Tourismuswirtschaft Raum und Bauleitplanung, Bevölkerungsschutz Bundesregierung (2008) 11

12 Indikatoren(gruppen) für Umweltmedien (Arbeitsstand) Boden Pflanzenverfügbares Bodenwasser [SWAP mit WOFOST] Standorteignung für landwirtschaftliche Kulturen [LandCaRe DSS] Standorteignung für Forstbaumarten bzw. Waldgesellschaften [ Dynamische Klimastufen ; Sachsenforst] Wassererosionsgefährdung [GIS basierte MUSLE87: DIN 19708] Winderosionsgefährdung [METRAS PCL, DIN ] Wasser Grundwasserneubildung [DIFGA, ArcEGMO; Schnittstelle KLIWES] Abfluss (Hoch )/Niedrigwasser [DIFGA, ArcEGMO; Schnittstelle KLIWES] Gewässerzustand [in Abstimmung] Luft Thermische Regulation (Kalt /Frischluftströmungen) [METRAS PCL, GIS Analyse] Lebewelt Standortbedingungen für Arten und Lebensgemeinschaften [GIS Analyse] 12

13 Indikatoren(gruppen) für Nutzungen (Arbeitsstand) Landwirtschaft Erträge Ackerbaukulturen [SWAP mit WOFOST] Bewässerungsbedarf [SWAP: Phasen kritischer Wassergehalte/Saugspannungen] Grasbrandgefährdung [M 68] Forstwirtschaft Waldbrandgefährdung [WBKZ: M 68, FWI] Windbruch / wurfgefährdung [METRAS PCL, statistische Analysen] Gefährdung Schädlingsbefall [PHENIPS] Siedlungen und Bauwesen Beeinträchtigung Gebäude [SEMENTA, Verletzbarkeitsklassen] Gewerbe und Industrie Witterungsabhängige Produktionsbedingungen [Berechnung Energie und Rohstoffintensität] Gesundheit Bioklimatische Belastung [PET: RayMan, Grünvolumendichte (HIRVAC)] Erholung und Tourismus Witterungsbedingungen für Wintertourismus [Berechnung Schneedeckentage/Schwellenwerte (z.b. >20 cm/20mm)] Verfügbarkeit Naherholungsgebiete [GIS Analysen (v.a. Verfügbarkeit bei Hitze /Trockenperioden)] Naturschutz und Landschaftspflege Standortbedingungen für Schutzziele [GIS Analyse] 13

14 Beispiel: Schlüsselprozess Gesundheit Schlüsselprozess Lufttemperatur/Strahlung/Luftfeuchte/Windfeld Bioklima Gesundheit Indikator bioklimatische Belastung Projektionen des Wandel Klimawandel: Projektionen der Klimakenngrößen Lufttemperatur, Strahlung, Luftfeuchte, Windfeld Gesellschaftlicher Wandel (in Abstimmung): Bevölkerungsentwicklung, Raumnutzungswandel Vulnerabilität Sensitivität: Wärmehaushalt des Menschen (Altersgruppen) Wert/Funktion: Anzahl betroffene Bevölkerung (Bevölkerungsdichte) Bewältigungskapazität: Erhöhung Grünvolumendichte Exposition/Folgen Tage mit kritischer physiologisch äquivalenter Temperatur (PET) einschl. Bandbreiten Thermischer Stress (Diskomfort) Bewertung Risiken/Chancen: Referenzierung auf Ziele und Grundsätze des Landesentwicklungsplans 2013 des Freistaates Sachsen sowie DIN (07/2003) und DIN E (10/2011) 14

15 Folgen des Klimawandels (Zwischenergebnisse): Indikatoren Grundwasserneubildung und Abfluss Einzugsgebiet Pöhlbach (Erzgebirge/Fichtelberg; Testgebiet Festgestein) Grundwasserneubildung 44% (NP3 NP1, Median) Schneller Abfluss 57% (NP3 NP1, Median) Seifert (2014) 15

16 Folgen des Klimawandels (Zwischenergebnisse): Indikator Waldbrandgefährdung Simulation Sauer (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 16

17 Folgen des Klimawandels (Zwischenergebnisse): Indikator Waldbrandgefährdung Veränderung ggü Sauer (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 17

18 Folgen des Klimawandels (Zwischenergebnisse): Indikator Beeinträchtigung Gebäude/Gebäudetypen Simulation 2013 Naumann et al. (2013) Neubert (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 18

19 Folgen des Klimawandels (Zwischenergebnisse): Indikator Bioklimatische Belastung/Grünvolumendichte Simulation Sauer (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 19

20 Folgen des Klimawandels (Zwischenergebnisse): Indikator Bioklimatische Belastung/Abkühlung Vegetation Simulation Sauer (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 20

21 Folgen des Klimawandels (Zwischenergebnisse): Indikator Witterungsbedingungen für Wintertourismus Simulation Sauer (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 21

22 Folgen des Klimawandels (Zwischenergebnisse): Indikator Witterungsbedingungen für Wintertourismus Veränderung ggü Sauer (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 22

23 Bewertung von Risiken und Chancen Folgen des Klimawandels werden als wertneutral betrachtet; Bewertung erfolgt unter Bezug auf gesellschaftliche Normen Kategorien Risiken: Folgen mit Bandbreiten, die Einhalten/Erreichen gesellschaftlicher Normen hemmen Chancen: Folgen mit Bandbreiten, die Einhalten/Erreichen gesellschaftlicher Normen fördern Referenzen Gesellschaftliche Normen zu Ausprägungen der Indikatoren aus rechtlichen Regelungen, Plänen und Programmen sowie technischen Regelwerken z.b. In den Mittelgebirgen als traditionelle Tourismus und Naherholungsgebiete sollen eingeleitet werden, die Entwicklung der Gebiete sicherstellen (LEP 2013, G ) Bewertung Einstufung der raum und zeitbezogenen Folgen mit Bandbreiten als Risiken und Chancen z.b. räumlich zeitlicher Rückgang der Schneedeckentage Risiko (zzgl. Skalierung) Priorisierung Multikriterielle Reihung zur Identifizierung von räumlichen und zeitlichen Brennpunkten Schanze et al. (i. Vorb.) 23

24 Beteiligung und Verwertbarkeit Experten und Nutzerbeteiligung Einbeziehung vorhandener Expertisen und Erkenntnisse (v. a. Fachgebiete zu Umweltmedien und Nutzungen) sowie potenzieller Nutzer der Studie Regionale Akteure (Akteursanalyse, Workshops, Interviews, Gruppendiskussion) Schnittstellen zu anderen Vulnerabilitätsstudien (z. B. Netzwerk Vulnerabilität des Bundes) (u.a. nationale Dialogveranstaltungen von BMUB/UBA) Abstimmung mit nationalen, europäischen und internationalen Strategien und Politiken (Dokumentenanalyse, Vernetzung mit anderen Vorhaben) Verwertbarkeit für Fachgebiete und nachfolgende Planungsebenen Ausrichtung der Untersuchungen auf weiterführende Arbeiten Konkretisierung durch Fachplanungen Nutzung bei Fortschreibung der Regionalpläne und kommunalen Bauleitplänen Nutzung für Strategien und informelle Instrumente der Stadt und Regionalentwicklung 24

25 Schlussfolgerungen und Ausblick Komplexität der Folgen des Klimawandels erfordert fach und gebietsübergreifende Analysen, für die auf regionaler Ebene gekoppelte Wirkungsketten und Indikatoren herangezogen werden können Unsicherheiten der Folgen des Klimawandels können als Bandbreiten räumlich und zeitlich quantifiziert werden und sind dadurch für Einschätzung des Handlungsbedarfs und Ermittlung der Robustheit von Anpassungsoptionen nutzbar Bewertungen unter Bezug auf gesellschaftliche Normen schaffen Rechtssicherheit und praktische Verwertbarkeit Darstellungen der Folgen und Handlungsmöglichkeiten sind auf wissenschaftliche Vertiefung, fachliche Untersetzung sowie regionale und örtliche Verwertung ausgerichtet Vulnerabilitätsstudie Sachsen wird etwa Mitte 2014 abgeschlossen; Ergebnisse und Ergebnisdaten werden anschließend veröffentlicht 25

26 Perspektive: Web basiertes räumliches Entscheidungshilfewerkzeug Kooperation ZENON (IÖR) und ScaDS Dresden Leipzig (TUD u.a., BMBF) Petroschka et al. (2008, 2013) 26

27 Regionalkonferenz Mittel und norddeutsche Trockenregionen im Klimawandel Herausforderung für die Landnutzung, April 2014, Leipzig Fach und gebietsübergreifende Ermittlung und Bewertung der Folgen des Klimawandels (Vulnerabilitätsstudie Sachsen) Kontakt: Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. 27