Hochwasser und hydrologische Dürre bei 1.5, 2 und 3 Grad Erwärmung

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Ursula Eleonora Kerner
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1 Hochwasser und hydrologische Dürre bei 1.5, 2 und 3 Grad Erwärmung Dr. Andreas Marx 7. REKLIM Konferenz, KUBUS Leipzig,

nicht-lineare, unumkehrbare und in ihren Konsequenzen kaum einschätzbare Folgen des Klimawandels zu

2 2 Grad Ziel / 1.5 Grad Ziel 2 Grad Ziel (UN-Klimakonferenz in Cancun 2010): Risikominimerungsstrategie, vor allem um nicht-lineare, unumkehrbare und in ihren Konsequenzen kaum einschätzbare Folgen des Klimawandels zu verhindern. 1.5 Grad Ziel (UN-Klimakonferenz in Paris 2015) Begrenzung der globalen Erwärmung auf - deutlich unter 2 C, - möglichst 1,5 C im Vergleich zum vorindustriellen Level Seite 2

3 Abgeschätzte Globale Erwärmung bis 2100 basierend auf Politische Zusagen Tatsächliche Politik Vergleich Paris-Agreement 2015: die globale Erwärmung deutlich unter 2 Grad begrenzen Bildquelle: Climate Action Tracker Seite 3

Verwendete Modellkette dieser Studie www.ufz.

eu 5 Klimamodelle mal 3 Szenarien (RCPs 2.6, 6.0, 8.

4 Verwendete Modellkette dieser Studie Noah-MP, mhm, PCR-GLOBWB 5 Klimamodelle mal 3 Szenarien (RCPs 2.6, 6.0, 8.5) = 15 Klimasimulationen mal 3 hydrologische Modelle = 45 Hydro-klimatische Simulationen Seite 4

5 Wann tritt die Erwärmung von 1.5 (2, 3) Grad ein? Bestimmung 30- jähriger Zeiträume des entsprechenden Erwärmungsniveaus Vorteil: Wissenschaftliche Aussagen zu politischen Zielen (1.5 und 2 Grad Ziel) Seite 5

Untersuchungsraum 165 Validierungsmesstellen (Abfluss) in Europa für den Zeitraum 1971-2000 Kontinentale

6 Untersuchungsraum 165 Validierungsmesstellen (Abfluss) in Europa für den Zeitraum Kontinentale hochaufgelöste Simulationen (5 5 km²) in Tageszeitschritten Flussabschnitte mit mehr als 1000 km² Einzugsgebiet Seite 6

7 so gut sind die hydrologischen Modelle ( ) Niedrigwasser: 90 Perzentil = der Abflusswert, der in 90% der Tage überschritten wird Mittlerer Abfluss Hochwasser 10 Perzentil Seite 7

8 Motivation: Hochwasser Milliardenschäden 2002 und 2013 Foto: A. Marx (UFZ)

9 Räumliche Übersicht Magdeburg Jena Leipzig Dresden Seite 9

5 Grad 2 Grad 3 Grad Ergebnis aus 45 Klima-Hydrologie-Simulationen Blau: größere zukünftige

10 Hochwasser (Jahreshöchstabfluss): nur leichte Veränderungen in Mitteleuropa bei großer Spannbreite der Simulationen Erwärmung 1.5 Grad 2 Grad 3 Grad Ergebnis aus 45 Klima-Hydrologie-Simulationen Blau: größere zukünftige Hochwasserereignisse Quelle: Thober et al. 2017: Multi-model ensemble projections of European river floods and high flows at 1.5, 2, and 3 degree global warming, under review in ERL Seite 10

Hochwasserereignisse Die Unsicherheiten in den Simulationen sind hoch Quelle: Thober et al.

11 Hochwasser: nur leichte Veränderungen in Mitteleuropa bei großer Spannbreite der Simulationen Erwärmung 1.5 Grad 2 Grad 3 Grad Ergebnis aus 45 Klima-Hydrologie-Simulationen Blau: größere zukünftige Hochwasserereignisse Die Unsicherheiten in den Simulationen sind hoch Quelle: Thober et al. 2017: Multi-model ensemble projections of European river floods and high flows at 1.5, 2, and 3 degree global warming, under review in ERL Seite 11

12 Hochwasser also kein Problem? Erlln bei Colditz an der Freiberger Mulde im Juni 2013 Foto: A. Künzelmann (UFZ) Hochwasserschutz bleibt ein drängendes Thema

Motivation: Niedrigwasser Einschränkungen im Schiffsverkehr Frachtschifffahrt: Kleinwasserzuschläge (Fracht verteuert sich) Erliegen des Schiffsverkehrs / Schiffe laufen auf Grund Einschränkungen an

13 Motivation: Niedrigwasser Einschränkungen im Schiffsverkehr Frachtschifffahrt: Kleinwasserzuschläge (Fracht verteuert sich) Erliegen des Schiffsverkehrs / Schiffe laufen auf Grund Einschränkungen an der Elbe zuletzt Nov/Dez 2011, 2015, 2016 ( Millionenschaden, Sprecherin der Sächsischen Binnenhäfen Oberelbe) 2017: Kreuzfahrschiffe meiden im Sommer die Elbe aufgrund der Niedrigwasser der vergangenen Jahre Foto: A. Marx (UFZ) Seite 13

14 Gesellschaftliche Auswirkungen Niedrigwasser Engpässe in der Stromversorgung Kühlwasserprobleme: Wärmekraftwerke müssen Leistung drosseln; mengenmäßig zu wenig Kühlwasser Maximaltemperatur des Kühlwassers beim Zurückfließen in den Fluss (vor allem im Sommer relevant) Wasserkraftwerke können weniger Strom produzieren (z.b. geringe Fallhöhe in Flüssen) die Belieferung von Steinkohlekraftwerken per Schiff (Rhein) wird bei sinkenden Wasserständen schwieriger Seite 14

15 Niedrigwasser: hydrologische Dürre (P90) Erwärmung 1.5 Grad 2 Grad 3 Grad Ergebnis aus 45 Klima-Hydrologie-Simulationen rot: weniger Wasser im Fluss bei Niedrigwasser Datenquelle: Marx et al (HESS_D) Seite 15

16 Niedrigwasser: absolute Jahresminima Erwärmung 1.5 Grad 2 Grad 3 Grad Ergebnis aus 45 Klima-Hydrologie-Simulationen rot: weniger Wasser im Fluss bei Niedrigwasser Datenquelle: Marx et al (HESS_D) Seite 16

Hydrologische Dürre P90: Gewinner in Skandinavien,

17 Hydrologische Dürre P90: Gewinner in Skandinavien, Verlierer am Mittelmeer Wie abhängig sind wir von unseren Europäischen Nachbarn? Erwärmung 1.5 Grad 2 Grad 3 Grad rot: weniger Wasser im Fluss bei Niedrigwasser Nordeuropa +8% unter 1.5 Grad, +24% unter 3 Grad Mittelmeerraum -12% unter 1.5 Grad, -35% unter 3 Grad Quelle: Marx et al 2017 (HESS_D) Seite 17

18 Zusammenfassung (I) Unter 1.5, 2 und 3 Grad Erwärmung sind nur leichte Änderungen der maximalen jährlichen Hochwasser in Mitteldeutschland zu erwarten. Für Europa insgesamt nimmt die Hochwassergefahr mit zunehmender Erwärmung eher ab (v.a. Iberische Halbinsel, Baltikum, Südosteuropa) Aussagen sind limitiert für Flussabschnitte >1000 km² Einzugsgebiet Spannbreite der 45 Simulationen ist groß und die Vertrauenswürdigkeit für Deutschland gering Handlungsbedarf beim Hochwasserschutz bleibt bestehen Seite 18

19 Zusammenfassung (II) Unter 1.5, 2 und 3 Grad Erwärmung sind nur leichte Änderungen der Niedrigwasser in Mitteldeutschland zu erwarten. Bei 3 Grad Erwärmung verschlechtert sich die minimale Wasserführung der mitteldeutschen Flüsse -> zunehmende Betroffenheit von Ausflugsdampfern Uneinheitliches Bild in Europa: potentielle Gewinner in Skandinavien, Verlierer am Mittelmeer Vertrauenswürdigkeit der Aussagen ist bei großen Veränderungen hoch Unterschiede 1.5 Grad und 2 Grad insgesamt in Europa nur gering und nicht signifikant Hauptproblem ist, dass negative Auswirkungen auf Niedrigwasser in Südeuropa schon vor einer Erwärmung um 1.5 Grad erreicht werden. Seite 19

20 Danke für die Aufmerksamkeit Stephan Thober, Rohini Kumar, Luis Samaniego (UFZ), Matthias Zink (UFZ/ECMWF) Seite 20

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