Risikoanalyse Klimawandel

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1 Statuskolloquium Klima 2014 des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG), , Sächsische Aufbaubank, Dresden Risikoanalyse Klimawandel Vulnerabilitätsstudie Sachsen Jochen Schanze, Axel Sauer, Marco Neubert, Rico Vogel, 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 und Untersuchungsansatz 2. Ausgewählte Folgen des Klimawandels 3. Bewertung ausgewählter Folgen als Risiken und Chancen 4. Maßnahmen und Instrumente für Resilienz und Anpassung 5. Schlussfolgerungen und Ausblick 2

3 Ziele der Studie Ermittlung des räumlichen und zeitlichen Ausmaßes möglicher regionaler Klimaänderungen mit ihren Bandbreiten Fach- und gebietsübergreifende Abschätzung der räumlichen und zeitlichen Folgen der Klimaänderungen auf Umwelt und Gesellschaft einschließlich Angabe von Bandbreiten Systematische Bewertung der Folgen des Klimawandels als Risiken und Chancen Überlagerung und Integration von Risiken und Chancen zur Identifizierung von räumlichen und zeitlichen Brennpunkten Entwicklung von Maßnahmen und Instrumenten für Resilienz und Anpassung als Handlungsempfehlungen für den Freistaat Sachsen 3

4 Untersuchungsansatz Regionale Klimaprojektionen Ensemble unter Einbeziehung verschiedener Treibhausgasemissionsszenarios und Klimamodelle Ausweisung von Klima(änderungs)räumen Vulnerabilitätsanalyse (i.e.s.) Unterscheidung von Funktion/Nutzung, Sensitivität u. Kompensationskapazität (Resilienz, Anpassung) Nach Umweltmedien und (gesellschaftlichen) Hauptnutzungen (Einfluss des gesellschaftlichen Wandels auf zukünftige Vulnerabilität) Folgenabschätzung (natur-/ingenieurwiss. Risikoanalyse) Qualitative und quantitative Abbildung einschl. Wechselwirkungen und Bandbreiten Nach Umweltmedien und (gesellschaftlichen) Hauptnutzungen Bewertung Bewertung der Folgen als Risiken und Chancen unter Bezug auf gesellschaftliche Normen Überlagerung und Integration von Risiken und Chancen zur Ermittlung von Brennpunkten Entwicklung von Handlungsstrategie und Handlungsempfehlungen Maßnahmen und Instrumente zur Förderung von Resilienz und Anpassung Gesamtstrategie mit praxisnahen Empfehlungen 4

5 Grundverständnis von Folgen des Klimawandels 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 Vulnerabilität: Funktion/Nutzung, Sensitivität, Kompensationskapazität (Resilienz, Anpassung) Anpassungsoptionen (Maßnahmen, Instrumente) Schanze & Sauer (2011, verändert) (Schanze 2009; Schanze & Daschkeit 2013, ver.) 5

6 Quantitative Abbildung von Wirkungszusammenhängen mittels Schlüsselprozessen und Indikatoren als Grundlage für Bewertung Schanze et al. (i. Vorb.) 6

7 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 150 Realisierungen) Treibhausgasemissionsszenarios A1B, A2, B1, E1 Klimamodelle WEREX V + WETTREG 2010 (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) 7

8 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 ( ) Klimaräume (farbig) und potentielle Klimaänderungsräume (schraffiert) für ausgewählte Bespiele: a) WEREX V EH5_L2_CLM_A1B 33, b) WETTREG2010 A1B 00 c) WETTREG2010 A2 88 d) WETTREG2010 B1 44. RR Änderungssignal Niederschlag; TM Änderungssignal mittlere Temperatur; CW Änderungssignal Klimatische Wasserbilanz Kronenberg & Franke (in Vorb.) 8

9 Umweltmedien und Hauptnutzungen für Folgenabschätzung Umweltmedien Boden* Wasser* Luft Lebewelt* Hauptnutzungen Landwirtschaft* Forstwirtschaft* Fischerei Wasser- und Energiewirtschaft* Verkehr Siedlungen und Bauwesen Gewerbe und Industrie Gesundheitswesen Erholung und Tourismus Naturschutz und Landschaftspflege Sonstige * Bearbeitung in 1. Phase 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) 9

10 Indikatoren(gruppen) für Umweltmedien Boden Pflanzenverfügbares Bodenwasser [SWAP mit WOFOST] Wassererosionsgefährdung [GIS-basierte MUSLE87: DIN 19708] Winderosionsgefährdung [SWAP mit WOFOST, METRAS-PCL, DIN ] Wasser Oberirdischer Abfluss [DIFGA, ArcEGMO; Schnittstelle KLIWES] Versickerung [DIFGA, ArcEGMO; Schnittstelle KLIWES] Niedrigwasser [DIFGA, ArcEGMO; Schnittstelle KLIWES] Hochwasser [DIFGA, ArcEGMO; Schnittstelle KLIWES] Gewässertemperatur [statistische Analyse v. Gewässertemperaturänderungen] Luft Thermische Regulation (Kalt-/Frischluftströmungen) [METRAS-PCL, GIS-Analyse] Lebewelt Standortbedingungen für Arten und Lebensgemeinschaften [HABITChange-Verfahren] 10

11 Indikatoren(gruppen) für Hauptnutzungen Landwirtschaft Wasserhaushaltliches Ertragspotenzial Ackerbaukulturen [SWAP mit WOFOST] Erträge Ackerbaukulturen [YIELDSTAT] Bewässerungsbedarf [SWAP mit WOFOST: Phasen kritischer Wassergehalte/Saugspannungen] Grasbrandgefährdung [M-68, FWI] Forstwirtschaft Wasserhaushaltliches Ertragspotenzial Forst/Wald Waldbrandgefährdung [WBKZ: M-68, FWI] Windbruch-/-wurfgefährdung [METRAS-PCL, statistische Analysen] Gefährdung Schädlingsbefall [PHENIPS-Regr.] 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 Verfügbarkeit Naherholungsgebiete [GIS-Analysen (v.a. Verfügbarkeit bei Hitze- /Trockenperioden)] Schneedeckentage für Wintertourismus [SnowMaus] Naturschutz und Landschaftspflege Standortbedingungen für Schutzziele [GIS- Analyse] 11

12 Folgen des Klimawandels: Indikator Versickerung (Grundwasserneubildung) Simulation Veränderung zu Sauer (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 12

13 Folgen des Klimawandels: Indikator Niedrigwasser (NQ15) Simulation Veränderung zu Sauer (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 13

14 Folgen des Klimawandels: Indikator Niedrigwasser Veränderung der mittleren Andauer von NQ7- und NQ15-Niedrigwasserepisoden Gebiets- ID Name Lauflänge [km] AEO Naturräume 249 Sebnitz Oberlausitzer Bergland, Westlausitzer Lösshügelland, Elbsandsteingebirge 271 Wesenitz Oberlausitzer Bergland, Westlausitzer Lösshügelland, Elbsandsteingebirge, Dresdner Elbtalweitung 288 Müglitz Untere und mittlere Lagen des Erzgebirges, Mittelsächsisches Lösshügelland, Dresdner Elbtalweitung 292 Vereinigte Weißeritz Untere und mittlere Lagen des Erzgebirges, Mittelsächsisches Lösshügelland, Dresdner Elbtalweitung 325 Schwarzer Graben Nordsächsisches Lösshügelland, Düben-Dahlener Heide, Riesa- Torgauer Elbtal Sauer (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 14

15 Folgen des Klimawandels: Indikator Erträge Ackerbaukulturen (vorl. Ergebnisse) Köstner et al. (2014) In: Schanze et al. (in Vorb.) 15

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

17 Folgen des Klimawandels: Indikator Gefährdung Buchdruckerbefall (kühle Standorte) Simulation Veränderung zu Sauer (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 17

18 Folgen des Klimawandels: Indikator Schneedeckentage für Wintertourismus (Ski-Langlauf) Simulation Veränderung zu Sauer (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 18

19 Schanze et al. (i. Vorb.) 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 von Indikatoren aus rechtlichen Regelungen, formellen Plänen und Programmen sowie technischen Regelwerken Einzelbewertung Einstufung der raum- und zeitbezogenen Folgen mit Bandbreiten als Risiken und Chancen in Abhängigkeit von gesellschaftlichen Normen Gesamtbewertung Überlagerung aller Risiken Multikriterielle Integration aller Risiken und Chancen 19

20 Verfahren für Bewertung einzelner Risiken und Chancen Fünf Schritte der Bewertung 1. Recherche möglicher Folgen des Klimawandels 2. Identifizierung gesellschaftlicher Normen in rechtlichen und formellen planerischen Instrumenten 3. Inhaltliche Zuordnung der gesellschaftlichen Normen zu den Folgen 4. Aufstellung eines Bewertungsalgorithmus 5. Bewertung der Folgen des Klimawandels Allgemeiner Algorithmus zur Bewertung der Folgen des Klimawandels auf Basis gesellschaftlicher Normen Gesellschaftliche Normen Entwicklung: Minderung Entwicklung: Erhaltung Entwicklung: Mehrung Entwicklung: Zunahme Folgen des Klimawandels Entwicklung: Konstanz Entwicklung: Abnahme negativ neutral positiv negativ neutral negativ positiv neutral negativ Schanze et al. (i. Vorb.) 20

21 Waldbestand Risiken und Chancen des Klimawandels: Bewertung für Indikator Waldbrandgefährdung 1. Folgen des Klimawandels: Differenz der mittleren jährlichen Anzahl von Tagen mit Waldbrandgefährdungskennziffer (WBKZ) > 4000 (Auftretenswahrscheinlichkeit > 50%) für zwei Normalperioden (NP) des Klimas (Normalisierung auf Skala mit positivem und negativem Vorzeichen bezogen auf Extremwert) Gesellschaftliche Normen: Der Waldanteil im Freistaat Sachsen ist auf 30 Prozent zu erhöhen (Z , LEP Sachsen 2013) <Mehrung> 4. Bewertungsalgorithmus: (siehe Tab. ) Algorithmus zur Bewertung der Folgen des Klimawandels für Indikator Waldbrandgefährdung Waldbrandtage (WBKZ > 4000) Folgen Klimawandel Zunahme Konstanz Abnahme stark mäßig schwach schwach mäßig stark Gesell. Normen Minderung Erhaltung Mehrung Schanze et al. (i. Vorb.) 21

22 Risiken und Chancen des Klimawandels: Indikator Waldbrandgefährdung Risiken und Chancen durch Folgen des Klimawandels ggü Schanze et al. (in Vorb.) 22

23 Wintersport Risiken und Chancen des Klimawandels: Bewertung für Indikator Schneedeckentage für Wintertourismus 1. Folgen des Klimawandels: Differenz der Anzahl an Tagen mit aus Schneewasseräquivalent (snow water equivalent SWE) abgeleiteten Schneedecke von > 10 cm (Ski-Langlauf) bzw. > 20 cm (Ski alpin) zwischen und Gesellschaftliche Normen: In den Mittelgebirgen als traditionelle Tourismus- gebiete sollen, die eine nachhaltige Entwicklung der Gebiete sicherstellen (G , LEP Sachsen 2013) <Erhaltung, relativ> 4. Bewertungsalgorithmus: (siehe Tab. ) Algorithmus zur Bewertung der Folgen des Klimawandels für Indikator Schneedeckentage für Wintertourismus Schneetage Folgen Klimawandel Zunahme Konstanz Abnahme stark mäßig schwach schwach mäßig stark Gesell. Normen Minderung Erhaltung Mehrung Schanze et al. (i. Vorb.) 23

24 Risiken und Chancen des Klimawandels: Indikator Schneedeckentage für Wintertourismus Risiken und Chancen durch Folgen des Klimawandels ggü Schanze et al. (in Vorb.) 24

25 Risiken des Klimawandels (vorl. Ergebnisse): Überlagerung ausgewählter Indikatoren Überlagerung der Risiken für ausgewählte Indikatoren für Folgen des Klimawandels ggü Schanze et al. (in Vorb.) 25

26 Risiken und Chancen des Klimawandels (vorl. Ergebnisse): Multikriterielle Integration ausgewählter Indikatoren Multikriterielle Integration der Risiken und Chancen für ausgewählte Indikatoren für Folgen des Klimawandels ggü Vogel (in Vorb.) In: Schanze et al. (in Vorb.) 26

27 Maßnahmen und Instrumente für Resilienz und Anpassung Biophysische Maßnahmen zur Förderung von Resilienz und Anpassung für Hauptnutzungen (u. a. Verringerung Wasser-/Winderosion, Schaffung Naherholungsflächen ) Zur Umsetzung dieser Maßnahmen werden folgende Arten von Instrumenten betrachtet: Informationsinstrumente Planungsinstrumente Finanzinstrumente Als finanzielle Förderinstrumente werden insbesondere behandelt: Zentrale Bereitstellung von Informationen (z. B. Förderprogramm Besondere Initiativen) Förderung von Wachstum und technischem Fortschritt (z. B. Förderprogramm Energieeffizienz und Klimaschutz) Bereitstellung lokaler öffentlicher Güter (z. B. Programm Städtebauliche Erneuerung in Sachsen Sonstige (z. B. Förderprogramm Energetische Sanierung von Wohnraum) 27

28 Schlussfolgerungen und Ausblick Studie liefert fach- und gebietsübergreifende Analyse der Folgen des Klimawandels mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung auf regionaler Ebene (vernetzte Wirkungsketten und Indikatoren, gekoppelte Impakt-Modelle) Unsicherheiten werden als Bandbreiten räumlich und zeitlich quantifiziert und sind für Einschätzung des Handlungsbedarfs konkret interpretierbar Bewertungen als Risiken und Chancen unter Bezug auf gesellschaftliche Normen schaffen Rechtssicherheit und erlauben praktische Verwertbarkeit; Brennpunkte werden zur Priorisierung von Maßnahmen und Instrumenten bestimmt und visualisiert Maßnahmen zur Förderung von Resilienz und Anpassung sind aus wissenschaftlichen Erkenntnissen abgeleitet und vorbereitet für wissenschaftliche Vertiefung, fachliche Untersetzung sowie regionale und örtliche Verwertung Vulnerabilitätsstudie Sachsen wird in erster Phase im 2. Quartal 2015 abgeschlossen ; weiterer Untersuchungsbedarf bezüglich übrigen Handlungsfelder sowie Extremereignissen 28

29 Statuskolloquium Klima 2014 des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG), , Sächsische Aufbaubank, Dresden Risikoanalyse Klimawandel Vulnerabilitätsstudie Sachsen Kontakt: Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. 29