Trends im Klima der letzten 60 Jahre in Sachsen-Anhalt Ein tiefer Blick in die Daten

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1 Trends im Klima der letzten 60 Jahre in Sachsen-Anhalt Ein tiefer Blick in die Daten Arne Spekat (1), Thomas Einfalt (2) und Annemarie Jackisch (2) (1) Climate & Environment Consulting Potsdam GmbH (2) hydro & meteo GmbH & Co. KG, Lübeck Klimatagung des LAU Sachsen-Anhalt, Halle,

2 Aufbau Kontext Vorstellung des Projekts Ergebnisse anhand von Beispielen Temperatur und thermische Klimaindikatoren Niederschlag, Mittel und Extreme = Weiteres im Vortrag von Thomas Einfalt Waldbrand Zusammenfassung weiterer wichtiger Resultate Projektschwerpunkt Phänologie = Weiteres im Vortrag von Annemarie Jackisch

3 Klimawandel: Gegenwart und Zukunft Klima und Klimawandel sind bedeutende Einflussfaktoren auf zahlreichen Gebieten: Wirtschaft Ernährung Gesundheit Zivilschutz Infrastrukturschutz Tourismus... Klimawandel ist mehr als ein Prozess der fernen Zukunft Das Klima ändert sich bereits jetzt Erfahrungen z.b. NRWoder Sachsen-Studie Belastbare Aussagen zum bereits stattfindenden Klimawandel

4 Klimawandel: Zukunftsprojektionen Projektionen mit globalen und regionalen Klimamodellen Fragestellung: Wie wirkt sich ein erhöhter Gehalt an Treibhausgasen auf das Klima aus? Szenarios der Treibhausgasentwicklung in Abhängigkeit der Entwicklung von Bevölkerung Wirtschaft Umwelt Technologie Globalisierung Gerechtigkeit...

5 Klimawandel: Zukunftsprojektionen Weitere Fragestellung: In welcher Art wandelt sich das Klima regional? Dafür spezielle Verfahren der Regionalisierung von Rechnungen der Globalmodelle Und natürlich die Frage: Welche Auswirkungen hat das sich wandelnde Klima Hoher Informationsbedarf zur Entwicklung von Strategien zur Abmilderung der Folgen Anpassung an den Klimawandel Spezialstrecke der Klimafolgenforschung

6 Klimawandel: Was sehen wir bereits? Vielfalt an Messungen von Atmosphärengrößen Wetter- und Klimastationen Schiffsmeldungen Radiosonden Satelliten... Einige messen schon seit dem 19. Jahrhundert Viele sind seit den 1950er Jahren hinzu gekommen Aber: Nicht alle Reihen sind durchgängig Dennoch: Was können wir über Klimaveränderungen lernen, wenn wir rund 60 Jahre Daten analysieren?

7 Dichterwort Mit den Worten Von Karl Valentin: Hoffentlich wird s net so schlimm wie s jetz scho is!

8 Projektstrategie Der Projekttitel ist Programm: Klimaanalyse Sachsen-Anhalt für den Zeitraum Fragestellung: Was können wir über Klimaveränderungen lernen, wenn wir rund 60 Jahre Daten analysieren? Anschlussfrage: Verfügen wir denn über 60 Jahre Daten? Erster Projektschwerpunkt: Qualitätskontrolle des Grundlagen-Datenmaterials Aussieben Eingangsdaten Weitere Projektschwerpunkte: Analysen der Eingangsdaten Starkes Augenmerk auf Trendentwicklungen Weiteres Anliegen: Vergleichbarkeit mit älteren Studien und Studien in anderen Bundesländern Projektlaufzeit:

9 Sieben Datenquellen Besonderer Charme des Projekts: Bandbreite der Möglichkeiten durch Vielfalt der Datenquellen 1. Klimadaten, täglich 2. Klimadaten, stündlich 3. Daten der Agrarmeteorologie, Standort Leipzig, täglich und stündlich für eine Stationsauswahl 4. Phänologische Daten, Kenngrößen und Eintritt phänologischer Ereignisse 5. Reanalyse und Zirkulationsdaten, täglich 6. Daten des Luftüberwachungssystems LÜSA, halbstündlich und täglich 7. Historische Zeitreihen, täglich und stündlich für eine Stationsauswahl

10 ...aber... Glaub nicht alles was Du denkst... Datenreihen können zur Ergänzung benutzt werden Datenreihen haben spezifische Einschränkungen Stationsdichte, Grad der vorausgegangenen Qualitätskontrolle, verfügbare Reihenlänge

11 Welche Klimagrößen? Weiterer Charme des Projekts: Einbeziehung von Nutzern Im Vorfeld zur Definition von nütz-lichen Größen, während der Projektlaufzeit Beratung und weitere Abstimmung. Basisinformation aus diesen Klimagrößen 1. Lufttemperatur (Maximum, Minimum, Mittel) 2. Niederschlag 3. Relative Feuchte 4. Wolkenbedeckungsgrad 5. Sonnenscheindauer 6. Wind

12 Abgeleitete Klimagrößen Extremindikatoren Differenzierte Betrachtung des Klimawandels Hohe Temperatur Kenntage (Sommertage, Heiße Tage, Tropennächte) Andauer (Hitzeperioden) Summarische Größen (Wärmesummen, Kühlgradtage) NOAA-Hitzeindex Tiefe Temperatur Kenntage (Eistage, Frosttage) Andauer (Kälteperioden) Summarische Größen (Kältesummen, Heizgradtage) Tagesspannen Huglin-Index

13 Abgeleitete Klimagrößen Extremindikatoren Niederschlag Kenntage (Starkniederschlag, Extremniederschlag) Andauer (Starkniederschlagsperioden, Trockenperioden) Intensität (Maximaler 5-Tageniederschlag, mittlerer maximaler täglicher Niederschlag) Extremwertstatistische Auswertungen Luftfeuchte (Anzahl der Stunden mit hoher Luftfeuchte) Verdunstung, Klimatische Wasserbilanz Bodenfeuchte Globalstrahlung Waldbrand

14 Zeithorizonte Von mehreren Minuten bis zu mehreren Tagen Extremwertstatistik des Niederschlags Stundenwerte Temperaturspannen, Entwicklungen beim Tagesgang Tageswerte Basis für die meisten Untersuchungen, oft aggregiert zu Monats- oder Jahreszeitenmitteln Kenntage Andauer- und Intensitätsverhalten Summarische Größen...

15 Themenbereich Phänologie Veränderung von Beginn, Ende und Dauer der Vegetationsperioden nach verschiedenen Definitionen Einfluss der Höhenlage Zusammenhänge Phänologische Phasen Temperatur Zusammenhänge Phänologische Phasen Niederschlag Bezug zu Veränderungen in der großräumigen Zirkulation Regionale Besonderheiten in den Naturräumen Sachsen-Anhalts Vortrag von Frau Jackisch

16 Zahl der Stationsreihen Umfangreichere Problematik als vor Beginn des Projekts gedacht... Vom Rohmaterial zu den Eingangsdaten für die weiteren Analysen

17 Zeitreihen in der Fläche Sachsen-Anhalt und Umgebung, Lage und Länge von Klimazeitreihen

18 Zeitreihen in der Fläche Sachsen-Anhalt und Umgebung, Lage und Länge von Niederschlagszeitreihen

19 Auswirkungen auf Trends Trendbestimmung an der Station Magdeburg: Mittlere Tagesmaximumtemperatur im Jahr

20 TX Magdeburg Trendbestimmung an der Station Magdeburg: Geringer Anstieg bis zu den 1980ern

21 TX Magdeburg Trendbestimmung an der Station Magdeburg: Stärkerer Anstieg nach den 1980ern

22 TX Magdeburg Trendbestimmung an der Station Magdeburg: Trend

23 TX Magdeburg Trendbestimmung an der Station Magdeburg: Betrag des Trends für 10 Jahre

24 TX-Trends an 25 Stationen 10-Jahresbetrag der Trends an 25 Stationen in Sachsen-Anhalt und Umgebung

25 TX-Trends an 25 Stationen Länge der Zeitreihen Trends an 25 Stationen in Sachsen-Anhalt und Umgebung

26 TX-Trends an 25 Stationen Länge der Zeitreihen geringe Trends aus den Anfangsjahren bis etwa 2000

27 TX-Trends an 25 Stationen Länge der Zeitreihen starke Trends aus den Jahren ab etwa 1975

28 Trends in der Fläche Die Daten-Situation bei der Temperatur ist dabei noch verhältnismäßig gut...pragmatismus ist gefragt... Konsequenz: Fokussierung auf eine Untermenge der Stationen Möglichst viele Regionen Sachsen-Anhalts durch mindestens eine Station beschreiben Möglichst lange Reihen nutzen

29 Änderungen Kälte Anzahl der Frosttage Temperaturminimum unter 0 C Beispielstationen Brocken und Wittenberg Abnahmetrends, aber nur schwach signifikant

30 Änderungen Kälte Anzahl der Frosttage Temperaturminimum unter 0 C Regionale Übersicht der Trends Geringere Abnahmetrends im Harz als in den übrigen Gebieten

31 Änderungen Minimumtemperatur Minimumtemperatur Auswahl der Stationen Gesamtanstieg der Minimumtemperatur, Jahr Regionale Übersicht Anstieg um rund 1,0 1,5

32 Änderungen Wärme Anzahl der Sommertage Temperaturmaximum über 25 C Beispielstationen Brocken und Wittenberg Deutliche Zunahmetrends in Wittenberg, statistisch signifikant Selbst am Brocken treten immer mehr Sommertage auf!

33 Änderungen Wärme Anzahl der Sommertage Temperaturmaximum über 25 C Regionale Übersicht der Trends Geringere Zunahmetrends im Harz als in den übrigen Gebieten

34 Änderungen Maximumtemperatur Maximumtemperatur Auswahl der Stationen Gesamtanstieg der Maximumtemperatur Regionale Übersicht Anstieg um rund 1,5 2,0

35 Änderungen Tropennächte Anzahl der Tropennächte Temperaturminimum über 20 C Seltene Ereignisse, Zunahmetendenz an einigen Stationen nicht belastbar, diese als Trends zu bezeichnen Blick auf Studien der Klimaentwicklung/Vulnerabilität: Zu erwarten, dass im Südosten Sachsen-Anhalts Potenzial für weitere Zunahme besonders groß ist

36 Änderungen Niederschlag Niederschlagsmengen Winter Regionale Übersicht der Trends, etwas andere Auswahlstationen als bei der Temperatur Trends überwiegend in Richtung Zunahme, aber nur im Harz signifikant

37 Änderungen Niederschlag Niederschlagsmengen Sommer Regionale Übersicht der Trends, etwas andere Auswahlstationen als bei der Temperatur Uneinheitliche Trends, aber Anstieg Schkeuditz statistisch signifikant und Rückgang Braunlage schwach signifikant

38 Änderungen Niederschlag Niederschlag Vegetationsperioden I und II Andere Jahreszeiten gekoppelt an mittleres Verhalten der Vegetation. VP I April, Mai, Juni (links) und VP II Juli, August, September (rechts) Bei Trenduntersuchungen des Sommerniederschlags in der Tat hilfreich, Trends deutlicher und einheitlicher als bei der Analyse von Juni, Juli, August

39 Änderungen Niederschlag Alternative Untersuchungsform: Jahresgänge Mittelung über 30-jährige Zeiträume an jedem Tag Beispiel 1: Brocken

40 Änderungen Niederschlag Alternative Untersuchungsform: Jahresgänge Mittelung über 30-jährige Zeiträume an jedem Tag Beispiel 2: Lüchow

41 Änderungen Niederschlag Extreme - Schwellwertüberschreitungen Anzahl der Tage mit mehr als 10 mm Niederschlag Station: Brocken Zusätzliche Kurven für Vertrauensbereich der Trendgeraden (rot) und Vertrauensbereich der dargestellten Werte (blau)

42 Änderungen Niederschlag Extreme - Schwellwertüberschreitungen Anzahl der Tage mit mehr als 20 mm Niederschlag Station: Brocken Zusätzliche Kurven für Vertrauensbereich der Trendgeraden (rot) und Vertrauensbereich der dargestellten Werte (blau)

43 Änderungen Niederschlag Extreme - Schwellwertüberschreitungen Zunahmetrend Brocken auch bei Tagen mit mehr als 40 mm Niederschlag Bei allen Schwellen statistisch signifikant An allen anderen Stationen keine oder sehr schwache Trends nachweisbar.

44 Waldbrand Kanadischer Index 5 Stufen: 1 (geringe Waldbrandgefahr) bis 5 (höchste Waldbrandgefahr) Zunahmetrends am deutlichsten in der zweithöchsten Gefahrenstufe alle starken Trends auch signifikant Abweichendes Verhalten: Brocken - dort deutlichster Trend bei der dritthöchsten Gefahrenstufe

45 Wichtige Resultate Im Vortrag Beispiele für Charakteristika Viel detaillierter im Bericht im Laufe des Dezembers Was ist der rote Faden? Zunahme bei der Höchsttemperatur im Zeitraum : 1,5 bis 2,0 C Zunahme bei der Tiefsttemperatur im Zeitraum : 1,0 bis 1,5 C Rückgang der Tage mit Dauerfrost (Eistage) um 5 8 Tage im Harz geringer als in tiefer gelegenen Regionen Rückgang der Tage mit Nachtfrost (Frosttage) 5 15 Tage im Harz geringer als in tiefer gelegenen Regionen

46 Wichtige Resultate Sommertage: Deutliche Zunahme um Tage, in den letzten Jahren Häufung des Auftretens von Sommertagen selbst am Brocken Schwüle (extrem hohe Feuchte): Deutliche Zunahme bis etwa 2000 im Mittel 3-mal pro Jahr, danach Zunahme auf 6-mal und mehr pro Jahr Tropennächte: Sehr unterschiedliches regionales Bild Tendenz zu häufigerem Auftreten nach 2000; Hinweise auf städtische Effekte Hitzeperioden: Nach 1990 beginnende Häufung von Perioden mit mehr als 3 Tagen Höchsttemperatur über 30 C. Tendenz der Zunahme von Perioden mit 10 und mehr Tagen Länge. Kühlgradtage: Indikator für den zusätzlichen Bedarf an Energie für technische Kühlung. Starke Zunahme um rund 50% nach 1990.

47 Wichtige Resultate Niederschlag: Leichte Zunahmen im Winter, regional uneinheitliches Bild im Sommer. Betrachtung der Vegetationsperioden I und II (April Juni bzw. Juli September) gibt deutlichere Hinweise auf die Entwicklungen: In VP I dominieren Abnahmen um 5 mm / 10 Jahre und in VP II dominieren Zunahmen um 5, an einzelnen Stationen über 10 mm / 10 Jahre Extremniederschlag aus Tageswerten: Trends deutlich am Brocken, dort signifikante Zunahme der Tage mit mehr als 10 oder 20 oder 40 mm Niederschlag. Bei tiefer gelegenen Stationen kaum Trends nachweisbar. Jahresgang des Niederschlags sowie Extremniederschlag in Dauerstufen Vortrag Thomas Einfalt

48 Wichtige Resultate Klimatische Wasserbilanz: Nur sehr geringe Trendenwicklungen, sowohl bei Betrachtung des Jahres als auch der hydrologischen Sommer- und Wintgerhalbjahre Betrachtungen zur Frühjahrstrockenheit Vortrag Thomas Einfalt Sonnenscheindauer, Bedeckung: Nur schwache und nicht einheitliche Trends Wind, Windextreme: Defizite bei der Flächenrepräsentativität, nur schwache und nicht einheitliche Trends Waldbrand: Signifikante Zunahmen in den hohen Gefahrstufen, am deutlisten in der zweithöchsten Gefahrenstufe Phänologie Vortrag Annemarie Jackisch

49 Vielen Dank ; einfalt@hydrometeo.de