Klimawandel in der Region Oberrheingraben

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1 Klimawandel in der Region Oberrheingraben Regionalkonferenz Der Oberrheingraben im Klimawandel eine Region passt sich an 26. und 27. März 2012 Prof. Christoph Kottmeier Institut für Meteorologie und Klimaforschung Karlsruher Institut für Technologie

2 Globale Temperaturänderungen: ein komplexes Bild Atmosphäre stark überhöht! Größte Erwärmung am Boden: Arktis, Kontinente in 8 12 km Höhe: Tropen Größte Abkühlung in der Stratosphäre (> 15 km) Auswirkungen MRI-CGCM2.3.2 Climate Model, Yukimoto et al., 2006 auf Vertikalaustausch, Wirbelbildung, Tiefdruckgebiete, Verdunstung, Niederschlag, Wasserkreislauf D-Temperaturänderungen gegenüber heute

3 Die hot spots des globalen Klimawandels Regional Climate Change Index (RCCI) over 26 land regions of the World calculated from 20 coupled Atmospheric-Ocean General Circulation Models and 3 IPCC emission scenarios (A1B, A2, B1). The RCCI is a comparative index that identifies the regions most responsive to climate change (Modified from Giorgi, 2006) Prof. Dr. Ch. Kottmeier, KIT Klimawandel in der Region Oberrheingraben

4 Die hot spots des Klimawandels in Deutschland Quelle: R. Glaser Prof. Ch. Kottmeier, IMK-TRO KIT - Tag der Offenen Tür 2010

5 Die Auswirkungen des regionalen Klimawandels - fast alle Betroffenheitsbereiche am Oberrhein gross - Wasserhaushalt, Wasserwirtschaft, Hochwasserschutz Bauwesen Küstenschutz Landwirtschaft Bodenschutz Finanzwirtschaft Tourismus Verkehr, Raum-/Siedlungsentwicklung Prof. Dr. Ch. Kottmeier, KIT Klimawandel in der Region Oberrheingraben Gesundheit Biodiversität Forstwirtschaft Energiewirtschaft Katastrophen-/Zivilschutz Naturschutz DAS, Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel, BMU, Dezember 2008

6 Die Auswirkungen des Klimawandels Versicherte Schäden An Gebäuden (Privat/Wirtschaft Baden-Württemberg) 42,5% Wintersturm 15,5% Hochwasser Synoptische Wettersysteme seltene Ereignisse 62 % der Gesamtschäden 3,6% 0,2% 3,5% Schneelasten Schneedruck Erdfall, Erdbeben Erdbeben Lokale Böen lokale Sturmböen Hagel Lokale Überflutungen 24,3% 10,2% Lokale Wettersysteme (konvektiv) relativ häufig 38% der Gesamtschäden Pflichtversicherer bis 1994, 2010 > 70 % Versich.dichte CEDIM

7 Künftige Entwicklung nach IPCC AR4 für Mitteleuropa Temperatur- und Niederschlagsänderungen der MMD-A1B Simulationen in Europa. Jahresmittel Winter Sommer Obere Reihe: Jahresmittel, Dezember-Februar und Juni-August-Mittel der Temperatur als Differenz zwischen 1980 bis 1999 und 2080 bis 2099, als Mittel über 21 Modelle. Mittlere Reihe, wie Temperatur, aber relative Niederschlagsänderung. Untere Reihe: Anzahl der Modelle mit Zunahme des Niederschlags. Übereinstimmung unsicher Übereinstimmung

8 Zwischenfazit: Die Ergebnisse globaler Modelle angewendet auf den Oberrheingraben - Sind zu grobmaschig und deshalb unscharf, - zeichnen kein eindeutiges Bild der Änderungen und - haben geringe Informationstiefe (Sturm, Starkregen, Hagel, Dürrren, and. Extremwetter)

9 Hochauflösende Modellierung am KIT für Baden- Württemberg / Oberrheingraben Fokus auf näherer Zukunft ( bzw ) Konsequente Anwendung der Ensemble-Modellierung - Niederschlag und Starkniederschlag - Winterstürme - Konvektion: Indizes für Gewitter, Hagel, Projektbasis: Herausforderung Klimawandel Baden-Württemberg , KLIMOPASS ab 2011, andere KIT-/HGF-Projekte

10 y in km Regionalisierende Modelle: detaillierte Auflösung der Erdoberfläche und Prozesse 7 km für Bundesländer: ähnliche Modelle, engere Maschenweite Globalmodell Jetztklima: NCEP, DWD, ECMWF Globalmodell Zukunft: ECHAM 5+6, CCC, Hadley-Center Regionalmodell 50 km: COSMO-CLM, REMO, WRF statistische Modelle: STAR, WETTREG ,8 km für Regionen wie Oberrhein Saarbrücken * Strasbourg * Basel * Karlsruhe Mannheim * * x in km Stuttgart * T in ºC 26 25, , ,

11 Aufbau des Ensembles von Modellen am KIT für die Klimaentwicklung in Baden-Württemberg 3 Regionalmodelle 7 Globalmodell-Läufe verwendet Hendrik.Feldmann@kit.edu ReSiPrec Prof. Dr. Ch. Kottmeier, KIT Klimawandel in der Region Oberrheingraben CPU-Zeit 17,8 Jahre am HLRS Stuttgart, Speicherbedarf > 50 Terabyte

12 Änderung der Anzahl Frosttage vs

13 Änderung der Anzahl Sommertage vs

14 Änderung der Jahr-zu-Jahr-Variabilität des Gegenwart/Zukunft mittleren Niederschlags RCM Ensemble (alle 3 Modelle) Standardabweichung zu Mittelwert Änderung zu Mittlere Regenmengen Zunahme Abnahme Steigende Variabilität deutet auf eine höhere Wahrscheinlichkeit extremer Perioden hin Hendrik.Feldmann@kit.edu ReSiPrec Prof. Dr. Ch. Kottmeier, KIT Klimawandel in der Region Oberrheingraben

15 Die Starkniederschläge CCLM-Ensemble - Änderungen Sommer zu Mittlere Änderung [%] Starkregen Mittlerer Niederschlag Sommer! Modellübereinstimmung für Änderungen > 5% Starkniederschlag 10-jährlicher Wiederkehrwert Abnahme Abnahme Zunahme % Modellübereinstimmung [%] Hendrik.Feldmann@kit.edu ReSiPrec

16 Gegenüberstellung KLIWA Änderungen letzte Jahrzehnte / ReSiPrec Zukunft Starkniederschlag hydrologisches Sommerhalbjahr Zunahme Abnahme Hendrik.Feldmann@kit.edu ReSiPrec Prof. Dr. Ch. Kottmeier, KIT Klimawandel in der Region Oberrheingraben

17 Sturmschadensrisiko in Deutschland Wind + Schäden nach PLZ Winterstür me Die statistisch am schwersten betroffenen Gebiete sind: Östlicher Schwarzwald Nordwestliche Schwäbische Alb CENTER FOR DISASTER MANAGEMENT AND RISK REDUCTION TECHNOLOGY 50-jährige Windböen für die bebauten Flächen innerhalb der PLZ Gebiete und Gesamtschaden, mit dem in den betreffenden Gemeinden zu rechnen ist

18 Sturmschadensrisiko in Deutschland Schadensvalidierung Winterstürme Sturmschaden an privaten Wohngebäuden (PLZ-Gebiet); modellierte und tatsächliche Schäden für den Orkan Lothar. CENTER FOR DISASTER MANAGEMENT AND RISK REDUCTION TECHNOLOGY Prof. Dr. Ch. Kottmeier, KIT

19 Änderungen Sturmklima nach Modellensemble WP = 10 Jahre Relative Änderungen( ) zu ( ) Winterstürme A2 A1B B Michae Kunz kunz@kit.edu Extremereignisse im Klimawandel Prof. Dr. Ch. Kottmeier, KIT Klimawandel in der Region Oberrheingraben

20 Änderungen Gewitter/Hagelgefährdung Deutliche Zunahme Hagelereignisse in Baden-Württemberg Hauptschadenursache Gebäudeschäden CAP E Boden Fragen CAPE Perzentile (Sommerhalbjahr): 90. Perz: 18 Tage 95. Perz: 9 Tage p.a. Gewitterpotential hat zugenommen Regionalmodelle: Verbleib auf hohem Niveau Michae Kunz kunz@kit.edu Extremereignisse im Klimawandel

21 Regionale Klimamodelle sind in der Lage, mittlere und extreme Niederschläge sowie Windgeschwindigkeiten in ihrer statistischen Verteilung realistisch abzubilden Ensembles vieler Modellläufe sind notwendig, um Wahrscheinlichkeiten der Änderung zu quantifizieren und Robustheit der Ergebnisse abzuschätzen Zukünftig zu erwartende Änderungen ( ) Baden-Württemberg: wenig Änderung der seit 20 Jahren hohen Sturmaktivität (-4 bis 0%) Zunahme der Winterniederschläge durch Ensemble bestätigt Sommerlicher Starkregen ändern sich deutlicher als mittlere Sommerniederschlag Jahr-zu-Jahr Variabilität der Niederschläge nimmt im Sommer und Herbst zu, im Winter dagegen wenig Anzahl Hageltage p.a. haben in den vergangenen Jahren erheblich zugenommen (nach Gebäudeschadendaten), bleibt auf ähnl. Niveau Konvektionspotential in der Atmosphäre hat erheblich (statistisch signifikant) zugenommen; Hinweis auf Einfluss Klimawandel

22 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Mitarbeit: M. Kunz, G. Schädler, H. Feldmann, M. Rauthe, P. Berg, B. Früh, M. Puskeiler, S. Mohr u.a.m. Förderung: Baden-Württemberg Förderprogramme KLARA, KLIWA, Herausforderung Klimawandel, CEDIM (KIT, GFZ), HGF-REKLIM, BW KLIMOPASS, BMBF MIKLIP, BMVBS KLIWAS