Klimawandel und Extremereignisse in Deutschland

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1 Klimawandel und Extremereignisse in Deutschland Christian-D. Schönwiese J.W. Goethe-Universität Frankfurt a.m. Institut für Meteorologie und Geophysik Mitarbeiter (u.a.): Jürgen Grieser, Jörg Rapp, Tim Staeger, Silke Trömel Vortrag Annaberg 12. Mai 2004

2 IPCC 2001; Jones et al. 2004; Bearbeitung Schönwiese

3 Datenquelle: Jones et al. 2002; Bearbeitung: Schönwiese 2002

4 Beobachtete Temperaturtrends in Europa Schönwiese und Rapp 1997

5 Rapp 2000; erg. nach DWD ; Bearbeitung: Schönwiese 2004

6 Temperaturanomalien in C C Temperaturanomalienin C Deutschland-Temperatur, Winteranomalien ,5 Deutschland-Temperatur, Zeit Sommeranomalien in Jahren ,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0-1, Polynomialer Trend Korr.: 0,224 (5%) 3,8 s Trendgleichung: y = 0,00004x 2-0,0017x - 1,1294; R 2 = 0, / ,0-2, Zeit in Jahren y = 0,00005x 2-0,0102x + 0,2233

7 Wahrscheinlichkeitsanalyse zum Sommer in Deutschland 3,4 C Ereignis Trömel 2004

8 Zeitabhängige Wahrscheinlichkeitsanalyse für das Eintreten/Überschreiten des 2003-Ereignisses (3,4 C) (Sommertemperatur Deutschland) p = 0,0022 entsprechend 1/455 Jahre p < 0,0001 entsprechend 1/10000 Jahre

9 Häufigkeitsanalyse Hitzetage, Beispiel Karlsruhe 44 (1947) 53 9 (1947) 10 (1952) 16 Offizielles Maximum: 40,2 C (9. u Karlsruhe, auch Freiburg) Bisheriger Rekord ebenfalls 40,2 C ( , Gärmersdorf)

10 Vergleich Sommer-Temperatur/Niederschlag 4 Temperatur Deutschland, Sommer, Flächenmittel (Anomalien) 2003 Temperaturanomalienin C , Zeit in Jahren Korrelation: - 0,464 (r 2 = 21,5%) %) Niederschlag Deutschland, Sommer, Flächenmittel Niederschlagssummeninm Zeit in Jahren

11 Niederschlagssummeninmm Niederschlagssummen in mm Variationen des Flächenniederschlags Deutschland Winter / / Sommer Zeit in Jahren Korrelation: 0,232 (r 2 = 5,4 %) Variationen des Flächenniederschlags Deutschland Zeit in Jahren 2002

12 Klimatrends in Deutschland Klimaelement, Zeitspanne Frühling Sommer Herbst Winter Jahr Temperatur, ,6 C + 0,7 C + 1,2 C + 0,8 C + 0,8 C ,8 C + 0,4 C 0 + 1,7 C + 0,7 C ,3 C + 0,7 C - 0,1 C + 2,3 C + 1,1 C Niederschlag, % 0 % + 16 % + 19 % + 9 % % - 8 % + 10 % + 20 % + 3 % % + 4 % + 14 % + 34 % + 16 % Quellen: Rapp u. Schönwiese 1996; Rapp 2000; Schönwiese 2002.

13 Lineare Niederschlagtrends in %, Deutschland, Winter Sommer

14 Lineare Niederschlagtrends in %, Deutschland, Winter Sommer

15

16 Zeitliche Entwicklung der Wahrscheinlichkeit für das Eintreten extremer monatlicher Niederschläge am Beispiel der Station Eppenrod (Lahn) Überschreitung der Schwelle 180 mm Unterschreitung der Schwelle 10 mm Trömel 2004

17 Trends der Überschreitungswahrscheinlichkeit von 180 mm Monatsniederschlag ( , 132 Stationen in Deutschland) Trömel 2004

18 Trends der Unterschreitungswahrscheinlichkeit von 10 mm Monatsniederschlag ( , 132 Stationen in Deutschland) Trömel 2004

19 Wahrscheinlichkeitsdichte Änderung der 1902 Wahrscheinlichkeit (Weibull-Verteilung) für das Auftreten von Tagen mit Niederschlag über dem 10%-Perzentil im Winter (Beispiel Tuttlingen, 6 mm) Anzahl Tage

20 Trends der Wahrscheinlichkeit der Anzahl der Tage mit mehr als 6 mm Niederschlag (10%-Perzentil), Winter, Tuttlingen Wahrscheinlichkeit Tage Tage Jahr 0.0 Staeger 2004

21 Trends der Anzahl der Tage mit Niederschlag über dem 5%-Perzentil ( , 301 Stationen; rot: zunehmend; blau: abnehmend) 55 Winter Sommer Staeger

22 Folgerungen und Konsequenzen Das Klima ist global und regional im Wandel. In Deutschland ist vor allem im Winter eine deutliche Erwärmung und Niederschlagszunahme (insbes. im Westen u. Süden) festzustellen. Diese Niederschlagszunahme ist mit häufigeren extrem hohen Monats- als auch Tageswerten verknüpft. Im Sommer überwiegt die Niederschlagsabnahme und somit die Gefahr von Dürreperioden; lokalregionale Extremniederschläge sind trotzdem möglich. Ursächlich lässt sich auch in Deutschland der Temperaturanstieg weitgehend dem anthropogenen Treibhauseffekt zuordnen. Daher sind entsprechende Schutzmaßnahmen erforderlich (vorsorgend und anpassend).

23 Frankfurter Neue Presse,

24

25 Veränderung der Wahrscheinlichkeitsdichte der Sommermitteltemperatur an zwei ausgewählten Stationen Hohenpeißenberg Dresden Staeger 2004

26 Fallstudie Sommer 2003 in der Schweiz (nach C. Schär et al. 2004, Nature) Häufigkeitsanalyse der Schweizer Sommer Häufigkeit Modellsimulationen für Gegenwart und Zukunft

27 Niederschlagtrends in Deutschland Monat/Jahreszeit Januar mm (10.5 %) mm (33.3 %) 4.2 mm (6.8 %) Februar mm (17.6 %) mm (12.1 %) mm (64.4 %) März mm (31.4 %) mm (29.0 %) mm (47.9 %) April mm (2.2 %) mm (18.4 %) mm (0.4 %) Mai mm (11.5 %) mm (25.5 %) mm (7.5 %) Juni mm (17.5 %) mm (4.8 %) mm (14.2 %) Juli mm (9.7 %) mm (4.5 %) mm (26.7 %) August mm (15.3 %) mm (28.8 %) mm (0.9 %) September mm (4.2 %) mm (24.1 %) mm (34.9 %) Oktober mm (4.2 %) mm (25.8 %) mm (28.0 %) November mm (18.9 %) mm (0.4 %) mm (19.1 %) Dezember mm (28.5 %) mm (20.3 %) mm (26.5 %) Frühling mm (13.0 %) mm (6.8 %) mm (12.9 %) Sommer mm (2.7 %) mm (9.1 %) mm (4.4 %) Herbst mm (9.1 %) mm (14.5 %) mm (14.1 %) Winter mm (19.1 %) mm (21.9 %) mm (35.2 %) Jahr (insgesamt) mm (8.5 %) mm (4.2 %) mm (14.6 %) Quelle: Schönwiese (2002, nach der Datengrundlage DWD, KLIS, 2002; Fettdruck: Si > 70% entspr. α < 0.3)

28 Lineare Niederschlagtrends in Prozent, Deutschland, Winter Sommer Rapp und Schönwiese 1996

29 Lineare Niederschlagtrends in mm, Deutschland, Winter Sommer

30 Lineare Niederschlagtrends in mm, Deutschland, Frühling Herbst

31

32

33 Impressionen vom Elbe-Hochwasser, August 2002

34 Hochwasser-Analyse für das Elbe- und Odergebiet Zusammenschau (Mudelsee et al. (2003) Nature 425: ) Mudelsee et al. 2003; Nature 425,

35 Staeger 2004 Überschreitungshäufigkeit der Tagessummen des Winter-Niederschlags für bestimmte Schwellenwerte, Beispiel Station Weißenhorn (bei Ulm) 6 5 1%-Perzentil, Schwelle: 14,1 mm 6 5 Haeufigkeit %-Perzentil, Schwelle: 7,1 mm Haeufigkeit %-Perzentil, Schwelle: 4,2 mm Haeufigkeit

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