Regionale Klimaszenarien für Hessen unter besonderer Beachtung der Simulation von Extremen W. Enke, F. Schneider, A.Spekat

Transkript

1 Regionale Klimaszenarien für Hessen unter besonderer Beachtung der Simulation von Extremen W. Enke, F. Schneider, A.Spekat Climate & Environment Consulting Potsdam GmbH

2 Frank Kreienkamp Geschäftsführer Wolfgang Enke F.-W. Gerstengarbe Werner Lahmer Peter Werner Arne Spekat Manfred Stock

3 Motivation

4 0275 Überschwemmung in Dresden bei der Jahrhundertflut 2002

5 0669 Düsseldorf am Rhein im Sommer 2003

6 Statistik der Naturkatastrophen Dekade Dekade Dekade Dekade Dekade letzte 10 Jahre Anzahl Volkswirtschaftliche Schäden Versicherte Schäden Schäden in Milliarden US$ (in Werten von 2003) nach: Münchener Rück, TOPICSgeo 2004

7 Länge der arktischen Schmelzsaison bei Meereis 80 Anzahl der Schmelztage Quelle: D. M. Smith 1998

8

9 Einschränkungen auf dem Weg zu einer regionalen Klimaprognose

10 Anstieg der CO 2 Emissionen für die unterschiedlichen Szenarien (IPCC 2001)

11 Erwartete Änderungen der globalen Mitteltemperatur bis 2100 für 7 Szenarien

12 Quelle: Deutscher Wetterdienst

13 WETTREG Methodik Herleitung der objektiven Wetterlagen auf der Basis der NCEP/NCAR Reanalysen und des ECHAM4-OPYC3 Klima-Simulationslaufes

14 Ausschnitt und geographische Lage der äquidistanten Gitterpunkte zur Ableitung der objektiven Wetterlagen

15 Präsentation der Strömungsmuster der Wetterlagen geordnet von kalt nach warm für den Sommer (siehe Film 1) und den Winter (siehe Film 2)

16 [%] [%] Szenario A kalt Wetterlage warm Häufigkeitsverteilung der auf das Temperaturregime optimierten Wetterlagen Szenario B kalt Wetterlage warm Häufigkeit der Temperatur Wetterlagen von 1960 bis 2100 ( NCEP/NCAR Analysen; ECHAM4-OPYC3 GCM-Läufe) SOMMER

17 [%] [%] Szenario A kalt Wetterlage warm Szenario B kalt Wetterlage warm Meteo-Research Häufigkeit der Temperatur Wetterlagen von 1960 bis 2100 ( NCEP/NCAR Analysen; ECHAM4-OPYC3 GCM-Läufe) Winter

18 Start des Zufallsgenerators : Räumlich gemittelte Temperatur Wetterlage Zerlegung der Zeitreihe in übernormal warme und unternormal kalte Intervalle Bedingungen: 1. Maximale Annäherung an vorgegebene Häufigkeitsverteilung der Wetterlagen relative Häufigkeit [%] Übergangswahrscheinlichkeit zwischen den Wetterlagen >10% 5 6

19 Simulation der Klimaszenarien für 14 Boxen

20

21 Zusammenfassung der Methode 1. Die Häufigkeitsverteilung von Wetterlagen für das Ist-Klima und ein beliebiges Szenario bilden die Grundlage der Regionalisierungsmethode. 2. Mit Hilfe einer Führungsgröße (Jahresgang bereinigtes Gebietsmittel der Temperatur) werden Witterungsabschnitte gebildet. 3. Die Witterungsabschnitte werden mittels Zufallsgenerator neu kombiniert, so dass die resultierende Wetterlagenverteilung an eine vorgegebene Wetterlagenverteilung optimal angepasst wird. 4. Eine wetterlagenspezifische multiple Regressionsanalyse erlaubt die Berechnung von Extremwerten in den Zeitreihen. 5. Es erfolgt eine Anpassung der Niederschlagsverteilung mit Hilfe der auf das Feuchteregime optimierten Wetteragen. 6. Die Boxenszenarien werden zu einem deutschlandweit einheitlichen Szenario zusammengefasst

22 Ergebnisse

23 Modellbewertung

24 Simulierte Tagesmitteltemperaturen ERA40 - Kontrolllauf 1971/2000 Simulierte Tagesmitteltemperaturen ERA40 - Kontrolllauf 1971/1980 Simulierte Tagesmitteltemperaturen ERA40 - Kontrolllauf 1981/1990 Simulierte Tagesmitteltemperaturen ERA40 - Kontrolllauf 1991/2000

25 Änderung der Tagesmaximumtemperatur für Hessen

26 Vergleich der Szenarien A2 und B1 des globalen Klimamodells ECHAM5/MPI-OM T63L1 mit Szenario B2 des globalen Klimamodells ECHAM4-OPYC3

27 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Änderung der Tagesmitteltemperatur [K], Winter 2071/2100 gegenüber 1971/2000 Die Szenarien B2 und A2 sind sehr ähnlich (Erwärmung ca. 4 K), B1 ist mit ca. 3.2 K etwas moderater

28 Präsentation der Temperaturentwicklung in Hessen von 1961 bis 2100 ECHAM5, Szenario A2, Winter (siehe Film 3)

29 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Änderung der Tagesmitteltemperatur [K], Sommer 2071/2100 gegenüber 1971/2000 Die ECHAM5 A2 Simulationen sind ca.1 K kühler als ECHAM4 B2, B1 ist ca. 1 K kühler als A2

30 Präsentation der Temperaturentwicklung in Hessen von 1961 bis 2100 ECHAM5, Szenario A2, Sommer (siehe Film 4)

31 Überschreitung der mittleren Tagesmaximumtemperatur von mehr als 23 C, 1961 bis 2100 ECHAM5, Szenario A2, Sommer (siehe Film 5)

32 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Niederschlagsänderung [%], Frühling 2011/2040 gegenüber 1971/2000

33 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Niederschlagsänderung [%], Frühling 2041/2070 gegenüber 1971/2000

34 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Niederschlagsänderung [%], Frühling 2071/2100 gegenüber 1971/2000 Die ECHAM5 Simulationen zeigen keine nennenswerten Niederschlagsänderungen, ECHAM4 B2 ist trockener

35 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Niederschlagsänderung [%], Sommer 2011/2040 gegenüber 1971/2000

36 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Niederschlagsänderung [%], Sommer 2041/2070 gegenüber 1971/2000

37 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Niederschlagsänderung [%], Sommer 2071/2100 gegenüber 1971/2000 Bei allen drei Simulationen wird es bis 2100 um ca. 15 bis 25% trockener

38 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Niederschlagsänderung [%], Herbst 2011/2040 gegenüber 1971/2000

39 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Niederschlagsänderung [%], Herbst 2041/2070 gegenüber 1971/2000

40 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Niederschlagsänderung [%], Herbst 2071/2100 gegenüber 1971/2000 Der Herbst zeigt bei allen Simulationen keine wesentliche Niederschlagsänderung

41 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Niederschlagsänderung [%], Winter 2011/2040 gegenüber 1971/2000

42 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Niederschlagsänderung [%], Winter 2041/2070 gegenüber 1971/2000

43 ECHAM4 B2 ECHAM5 B1 ECHAM5 A2 Niederschlagsänderung [%], Winter 2071/2100 gegenüber 1971/2000 Die ECHAM5 Simulationen B1 und A2 zeigen eine deutliche Niederschlagszunahme im Winter (ca. 40 %) ECHAM4-B2 zeigt nur geringere Zunahme der Winterniederschläge

44 Präsentation der Niederschlagsentwicklung in Hessen von 1961 bis 2100 ECHAM5, Szenario A2, Winter (siehe Film 6)

45 Entwicklung der Extremereignisse in Hessen

46 Zahl der Ereignistage für Wiesbaden 2001/2010 (rot) und 2091/2100 (blau)

47 Zahl der Ereignistage für Feldberg 2001/2010 (rot) und 2091/2100 (blau)

48 Zahl der Ereignistage für Kassel 2001/2010 (rot) und 2091/2100 (blau) Der Vergleich der Ereignistage zeigt eine deutlich Verschiebung des Klimas in Richtung Erwärmung

49 Überschreitungswahrscheinlichkeit der Tagesmaximumtemperatur für Wiesbaden für die Zeiträume 2001/2050 und 2051/2100 Tagesmaxima von 39 C sind gegen Ende dieses Jahrhunderts für Wiesbaden nicht mehr ausgeschlossen

50 Überschreitungswahrscheinlichkeit der 24 std. Niederschlagssumme für Wiesbaden für die Zeiträume 2001/2050 und 2051/2100 Extreme Niederschläge werden sich nicht nur in den Wintermonaten häufen.

51 Tagesmaximumtemperatur für Aachen zwischen 1961 und 2100.

52 Zusammenfassung - Die Szenarien B2 und A2 sind im Winter sehr ähnlich (Erwärmung ca. 4 K) B1 ist mit ca. 3.2 K etwas moderater - Die ECHAM5 A2 Simulationen im Sommer sind ca.1 K kühler als ECHAM4 B2, B1 ist ca. 1 K kühler als A2 - Die ECHAM5 Simulationen zeigen keine nennenswerten Niederschlagsänderungen, im Frühling, ECHAM4 B2 ist etwas trockener - Bei allen drei Simulationen wird es im Sommer bis 2100 um ca. 15 bis 25 % trockener - Der Herbst zeigt bei allen Simulationen keine wesentliche Niederschlagsänderung - Die ECHAM5 Simulationen B1 und A2 zeigen eine deutliche Niederschlagszunahme im Winter (ca. 40 %) ECHAM4-B2 zeigt nur geringere Zunahme der Winterniederschläge - Der Vergleich der Ereignistage zeigt eine deutlich Verschiebung des Klimas in Richtung Erwärmung - Tagesmaxima von 39 C sind gegen Ende dieses Jahrhunderts für Wiesbaden nicht mehr ausgeschlossen - Extreme Niederschläge werden sich nicht nur in den Wintermonaten häufen.

53 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Endgültiger Beweis der schon eingetretenen Klimaerwärmung