Deutscher Wetterdienst

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1 Deutscher Wetterdienst Globaler Klimawandel, regionale Wo stehen wir heute? Vizepräsident des Deutschen Wetterdienstes Deutscher Wetterdienst Das Jahr 2017 Obst: 90% weniger Ertrag Weizen/Raps: EUR Schaden Grünland: Totalausfall beim 2. Schnitt Quelle: top agrar, Ausgabe 11/2017 Mais: 20% weniger Ertrag 2 1

2 Deutscher Wetterdienst Das Jahr 2017 Obst: 90% weniger Ertrag Ist das schon der Klimawandel? Weizen/Raps: EUR Schaden 2,0 ABER 0,0 Grünland: Totalausfall beim 2. Schnitt Quelle: top agrar, Ausgabe 11/2017 Mais: 20% weniger Ertrag -2, CO 2 Humustagder Bundesgütegemeinschaft Kompost e.v. Bremen am 22. November

3 Beobachtungen Globale CO 2 - Emissionen Kumulative anthropogene Kohlendioxid Emissionen [Mt C] 5 Beobachtungen Projektionen Entwicklung der atm. CO 2 -Konzentration Eiskernbohrungen Kohlendioxidkonzentration in ppm 300 ppm Quelle: Lüthi et al., Tans, IIASA 2100 Weiter-wie-bisher-Szenario 2100 Klimaschutz-Szenario Zeit (in Jahren vor heute) 2015 beobachtet CO 2 -Messungen globales Jahresmittel 100 Mauna Loa Jahresmittel

4 Jahresmitteltemperaturen Abweichung von CO2 des CO2 Anstiegs auf das Pflanzenwachstum Höhere Photosynthese- und Wachstumsraten (Wenn kein anderer Wachstumsfaktor limitierend wirkt) Verbesserte Wassernutzungseffizienz 7 In die Zukunft schauen: Wie geht das? Auswertung von Klimaprojektionsensembles Klimaprojektionen Beobachtungen Klimamodelle: notwendig für die Abschätzung möglicher zukünftiger Entwicklungen es gibt kein bestes Modell, daher Ensembleauswertungen: Abschätzungen der Unsicherheiten, statistische Methoden: notwendig, um Unsicherheiten und Bandbreiten zu quantifizieren 8 4

5 Wetterlagen 9 Änderung potentiell zu Starkregen neigender Wetterlagen Ausgangssituation Wetterlageneinteilung nach der objektiven Wetterlagenkassifikation (owlk) des DWD Niederschlagsdaten aus dem HYRAS-Datensatz (Version 2, 5 km Auflösung) 10 Klimaprojektionen (4 Modelle mit bis zu 5 Realisierungen), NCEP Reanalyse Klimaprojektionen reproduzieren Häufigkeiten der Wetterlagen in der Reanalyse im Überlappungszeitraum 10 5

6 Änderung potentiell zu Starkregen neigender Wetterlagen Kriterien mittlerer Niederschlag über alle Pixel mit Niederschlag (mind. 1 mm/tag) berechnet mittlerer Pixelniederschlag mind. 25 Pixel pro Tag müssen Niederschlag haben mittlerer Pixelniederschlag an diesem Tag ist > 10 mm/tag (einzelne Pixelwerte über 100 mm/tag möglich) Wetterlagen, die in mind. 10% der Fälle ihres Auftretens mehr als 10 mm/tag mittleren Pixelniederschlag haben werden als zu Starkregen neigend klassifiziert 11 Änderung potentiell zu Starkregen neigender Wetterlagen Häufigkeit Wetterlagen mit Starkregenpotential Tage mit Wetterlage 100 Tage Tage Tage mit Wetterlage RCP 8.5 RCP 8.5 RCP 2.6 RCP tage 0 tage 12 6

7 13 Beobachtungen 2,0 0,0 Abweichung der vom vieljährigen Mittelwert in C Kurz notiert: ungebrochener Trend der Erwärmung in Deutschland Anstieg der Jahresmitteltemperatur um 1,4 C seit , Anzahl Sommertage linearer Trend Anzahl Frosttage 40 linearer Trend Änderung der Extreme: - mehr Sommertage - weniger Frosttage

8 Projektionen Änderungssignale zu in C Erwärmung im Mittel bis C: Weiter-wie-bisher-Szenario 6,0 C Erwärmung im Mittel bis C: Weiter-wie-bisher-Szenario + 1,4 + 3,8 + 1,1 + 1,1 Klimaschutz-Szenario Klimaschutz-Szenario 0 C 15 des anstiegs auf das Pflanzenwachstum tendenziell Verfrühung der Pflanzenentwicklung 16 8

9 Pflanzenentwicklung Phänologische Uhr / Deutschland WINTER Stiel-Eiche (Blattfall) extrapoliert : 120 Tage SPÄTHERBST Stiel-Eiche (Blattverfärbung) VOLLHERBST Stiel-Eiche (Früchte) FRÜHHERBST Schwarzer Holunder (Früchte) SPÄTSOMMER Apfel, frühreifend (Früchte) Dez. Jan. 40 Nov. Feb. Okt. Sep. Aug. Mai Juli Juni Mrz. Apr VORFRÜHLING Hasel (Blüte) ERSTFRÜHLING Forsythie (Blüte) VOLLFRÜHLING Apfel (Blüte) Leitphasen, mittlerer Beginn und Dauer der phänologischen Jahreszeiten Zeiträume und im Vergleich HOCHSOMMER Sommer-Linde (Blüte) FRÜHSOMMER Schwarzer Holunder (Blüte) 17 Pflanzenentwicklung Phänologische Uhr / Deutschland Kurz notiert: Verschiebung der phänologischen Jahreszeiten Vegetationsperiode beginnt früher WINTER : 120 Stiel-Eiche (Blattfall) Tage 1990: extrapoliert : 103 SPÄTHERBST : 109 Tage Stiel-Eiche (Blattverfärbung) Dez. Jan. 40 Nov. Feb. 37 VOLLHERBST 20 Stiel-Eiche (Früchte) Okt. Mrz. 27 Sep. Apr Aug. Mai Juli Juni FRÜHHERBST Schwarzer Holunder (Früchte) SPÄTSOMMER Apfel, frühreifend (Früchte) VORFRÜHLING Hasel (Blüte) ERSTFRÜHLING 27 Forsythie (Blüte) VOLLFRÜHLING Apfel (Blüte) Leitphasen, mittlerer Beginn und Dauer der phänologischen Jahreszeiten Zeiträume und im Vergleich HOCHSOMMER Sommer-Linde (Blüte) FRÜHSOMMER Schwarzer Holunder (Blüte) 18 9

10 Tage seit Jahresbeginn Vegetationsbeginn Austrieb der Stachelbeere April Messungen März Früherer Austrieb ABER Starke Schwankungen von Jahr zu Jahr März Gleitendes Mittel Klimamodelle des anstiegs auf das Pflanzenwachstum tendenziell Verfrühung der Pflanzenentwicklung dadurch größere Gefahr durch Spätfröste (Aprikosen, Süßkirschen, Äpfel) 20 10

11 des anstiegs auf das Pflanzenwachstum tendenziell Frühere Ernte im Herbst wegen beschleunigter Entwicklung Abnahme der Frostgefahr im Winter Geringere Frosthärte der Pflanzen erforderlich. Anbau von mediterranen Pflanzen möglich? 21 des anstiegs auf das Pflanzenwachstum tendenziell Teilweise fehlende Vernalisationsreize bei warmen Wintern Hitzestress im Sommer (bei gleichzeitig abnehmendem Wasserangebot); frühere Abreife / Notreife bei Trockenheit, Sonnenbrand Teilweise bessere Überlebenschancen für Schädlinge Aber hohe Variabilität von Jahr zu Jahr 22 11

12 Niederschlag 23 Beobachtungen Niederschlag Jahresniederschlagssummen in mm 1200,0 linearer Trend 600,0 Kurz notiert: seit 1881 Niederschlagsanstieg in allen Jahreszeiten außer Sommer 0, Anzahl der Tage Niederschlag 10 mm im Jahr linearer Trend Zunahme der Jahresniederschlagshöhe um +10 % Zunahme von Starkniederschlägen 24 12

13 Projektionen Niederschlag Änderungssignale relativ zu in % Änderung Niederschlag in % +30% Weiter-wie-bisher-Szenario Änderung Niederschlag in % Weiter-wie-bisher-Szenario + 4% + 5% + 3% ± 0% Klimaschutz-Szenario Klimaschutz-Szenario -30% 25 Niederschlag der Niederschlagsänderung auf das Pflanzenwachstum tendenziell Mehr Niederschläge im Winter, weniger im Sommer Erosion und Überflutung im Winter, Nährstoffauswaschung 26 13

14 %nfk Niederschlag der Niederschlagsänderung auf das Pflanzenwachstum tendenziell Wassermangel im Sommer: höhere Verdunstung bei weniger Niederschlag Bewässerung! Niederschlagsereignisse werden extremer Trockenperioden wechseln mit Starkregen, besonders im Sommer Aber hohe Variabilität von Jahr zu Jahr 27 Niederschlag Bodenfeuchte unter Wintergetreide Wintergetreide, leichter Boden, Monat: April Gleitendes Mittel Zunahme der Frühjahrstrockenheit, Problem bei Neuanpflanzungen Messungen Klimamodelle Basis reale Messungen

15 Tornados, Hagel und andere Gemeinheiten Tornado Viersen (NRW) 14. Mai 2018 Quelle: Asterios Kafetzis via Storyful 29 Tornados, Hagel und andere Gemeinheiten VERGANGENHEIT KONZEPTSTUDIE HAGELKLIMATOLOGIE WORK IN PROGRESS Absolute Häufigkeit von Hagelereignissen auf Landkreisebene ZUKUNFT ÄNDERUNG 10. PERZENTIL LI surface VS , CCLM-REALISIERUNGEN MIT VERSCHIEDENEN ANTRIEBEN CCCma3 ECHAM5 R1 ECHAM5 R2 ECHAM5 R3 Quelle: Asterios Kafetzis via Storyful 30 15

16 Klimaschutz: CO 2 Emissionen reduzieren Bedeutung der Brachezeiten (Beispiel aus Gebesee / Thüringen): Auf längere Sicht CO 2 Abgabe (= Humusverlust) infolge derjenigen Jahre in der Fruchtfolge mit langen Brachezeiten (hellgraue Flächen) Abgabe Aufnahme CO 2 Bilanz mit Berücksichtigung der Ernte Atmosphärischer CO 2 Austausch Datenquelle: ICOS-D 31 Klimaschutz: CO 2 Emissionen reduzieren Humusaufbau: Anbau von Zwischenfrüchten und Untersaaten, Vermeidung von Brachezeiten, Verdichtung der Anbaufolgen (sofern genug Wasser verfügbar), Erhalt von Dauergrünland, Einsatz organischer Dünger Einmaliges Tiefpflügen zur Steigerung der C- Speicherung in tieferen Bodenschichten Wiedervernässung von organischen Böden (Anhebung des Wasserspiegels ohne Überstau, idealerweise auf ca. 10 cm unter Flur regulieren) Ausweitung von Agroforst-Flächen (und ggf. Aufforstung nicht mehr benötigter Flächen) Entwicklung eines Zwischenfruchtbestandes (Ölrettich) von September bis Dezember 2016 am ZAMF 32 16

17 Fazit CO2 Düngeeffekt positiv für Pflanzenwachstum Längere Vegetationszeit bringt Vorteile aber: Unsicherheiten bei Spät- und Frühfrösten Niederschlag: etwas mehr im Winter (Herbst), weniger im Frühling / Sommer: Beregnung vs. mehr Drainagen Höhere en: Vorteile für bestimmte Kulturen (z.b. Wein), Nachteile für andere (z.b.: Apfelsonnenbrand), höhere Verdunstung im Sommer Indirekte, z.b.: auf Populationsdynamik von Schädlingen, Pflanzenkrankheiten Variabilität der Witterung bleibt weiterhin bestehen! Möglichkeiten der Anpassung an den Klimawandel (hitze- und trockenheitsresistente Sorten, meteorologische Infos) nutzen! 33 Man kann der Verantwortung für morgen nicht dadurch entkommen, ihr heute auszuweichen Abraham Lincoln ( ) 16. Präsident der Vereinigten Staaten von Amerika ( ) Humustagder Bundesgütegemeinschaft Kompost e.v. Bremen am 22. November

18 Deutscher Wetterdienst Vielen Dank. Vizepräsident des Deutschen Wetterdienstes 18