KLIWAS Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserstraßen und Schifffahrt Entwicklung von Anpassungsoptionen

Transkript

1 KLIWAS Auswirkungen des Klimawandels auf Wasserstraßen und Schifffahrt Entwicklung vn Anpassungsptinen Die Nrdsee Klimawandel und Auswirkungen Hartmut Heinrich und Birger Tinz Prjekte 1.03, 2.01, 3.01 Agenda Reginale Klimaprjektinen ENSEMBLES Referenz-Daten und Klimatlgien Reginal gekppelte Ozean-Atmsphäre Prjektinen Die Nrdsee in der nahen und fernen Zukunft die natürliche Variabilität und Tendenzen Luft- und Wassertemperatur Wind und Seegang Salzgehalt und Zirkulatin Wasserstand und Meeresspiegel Zusammenfassung und Schlussflgerungen

2 Vrhabensziel KLIWAS ermittelt auf der Basis vn glbalen und reginalen Klimaprjektinen des Szenaris A1B die Veränderungen der schifffahrtsrelevanten physikalischen Parameter in der Nrdsee und den angrenzenden Ästuaren bis zum Jahr 2100 und schlägt ggf. Optinen zur Anpassung an diese vr. ENSEMBLES Bdenluftdruck Referenzzeitraum ENSEMBLES - Validatinen [hpa] Re Analyse

3 ENSEMBLES Bdenluftdruck Referenzzeitraum Validatinen minus Re-Analyse [hpa] Je nach verwendeter Mdellknfiguratin unterschiedliches Verhalten der reginalen Klimamdelle GUT bei Lufttemperatur, Luftdruck und Wind WENIGER GUT bei Bewölkung und Strahlung Ergebnisse in Kürze in KLIWAS Schriftenreihe Referenz-Daten und Klimatlgien Bdenluftdruck Referenzzeitraum Re- Analyse ERA 40 [hpa] OK

4 Referenz-Daten und Klimatlgien Lufttemperatur 2 m Referenzzeitraum Re Analyse ERA 40 Je nach verwendetem Parameter weicht die Re Analyse mehr der weniger stark vn Messdaten ab. [ C] Max. difference = 2.2K Referenz-Daten und Klimatlgien Neue Klimatlgien für Nrdsee mit räumlichen Auflösungen vn ca. 0,25 (Ozean) und 1 (Atmsphäre), mit einer zeitlichen Auflösung vn 1 Mnat aus qualitätsgesicherten Bebachtungsdaten. Spezifische Klimatlgien für alle KLIWASrelevanten Parameter.

5 Referenz-Daten und Klimatlgien Erstmals Frnten-Klimatlgie für die Nrdsee aus Satellitenbeb-achtungen für die Validierung vn zeanischer Dynamik in Klima-prjektinen. Methdik als Cre Service in das eurpäische COPERNICUS Prgramm (ehemals GMES) aufgenmmen. Betrag des Gradienten der Frnt (K/km) Reginal gekppelte Prjektinen Atmsphäre / Ozean ungekppelt: uni-direktinal, kein Einfluss der Atmsphäre auf den Ozean sst festgelegt ENSEMBLES Prjekt Atmsphäre / Ozean gekppelt: bi-direktinal, Wechselwirkung Ozean mit Atmsphäre

6 Reginal gekppelte Prjektinen Atmsphärenmdell ZMAW CSC BSH/SWA Atmsphärenmdell MPI Meterlgie BSH/SWA Atmsphärenmdell RCA SMHI BSH/SWA Ozeanmdell HAMSOM Ozeanmdell MPIOM Ozeanmdell NEMO Reginal gekppelte Prjektinen Die Kppelung Atmsphäre Ozean ist technisch machbar Die in KLIWAS durchgeführten Versuche laufen stabil Sie liefern verbesserte Ergebnisse 12 [ C] 10 Temperatur der Nrdseeberfläche (SST) 08 BSH SST NEMO/RCA4 gekppelt NEMO/RCA4 ungekppelt NEMO/RCA3 ungekppelt

7 Reginal gekppelte Prjektinen Temperatur der Meeresberfläche (Nrdsee) 12 [ C] Unterschiede zwischen den Mdellen verursachen weiterhin Bandbreiten BSH SST Mdell 1 Mdell 2 Mdell Reginal gekppelte Prjektinen Temperatur der Meeresberfläche (Jahresmittel [ C]) Obs. Die Kppelung Atmsphäre Ozean ist technisch machbar Die in KLIWAS durchgeführten Versuche laufen stabil Sie liefern verbesserte Ergebnisse MPIOM MPIOM HAMSOM HAMSOM RCA NEMO RCA NEMO Validatinsläufe Differenz

8 Reginal gekppelte Prjektinen Temperatur der Meeresberfläche (Jahresmittel) Referenzperide nahe Zukunft ferne Zukunft MPIOM HAMSOM RCA NEMO MPIOM HAMSOM RCA NEMO MPIOM HAMSOM RCA NEMO [ C] [ C] [ C] Nrdsee: nahe und ferne Zukunft Lufttemperatur 2 m 5 [ C] 4 ENSEMBLES Änderung gegenüber Referenzzeitraum (A1B) n Z f Z n Z f Z n Z f Z 3 KLIWAS 2 nz = nahe Zukunft fz = ferne Zukunft Jahresmittel D J F J J A

9 Nrdsee: nahe und ferne Zukunft Abweichung gegenüber ENSEMBLES Nrdsee: nahe und ferne Zukunft Abweichung gegenüber Parameter Zeitraum Bandbreite der Änderung Wassertemperatur Oberfläche Nahe Zukunft Ferne Zukunft [ C C ] Jahresmittel +0,7 bis +1,5 +1,9 bis +2,7 DJF +0,6 bis +1,4 +1,8 bis +2,8 MAM +0,8 bis +1,4 +1,8 bis +2,6 JJA +0,7 bis +1,7 +1,8 bis +3,1 SON +0,6 bis +1,7 +1,6 bis +3,0 glbal u. reginal gekppelt

10 Nrdsee: nahe und ferne Zukunft Abweichung gegenüber ENSEMBLES Parameter Zeitraum Bandbreite der Änderung Windgeschwindigkeit Nahe Zukunft Ferne Zukunft [m/s] Jahresmitte 0,1 bis +0,2 0,3 bis +0,3 DJF l 0,2 bis +0,4 0,5 bis +0,6 MAM 0,2 bis +0,2 0,2 bis +0,3 JJA 0,1 bis +0,2 0,2 bis +0,3 SON 0,2 bis +0,3 0,2 bis +0,3 Nrdsee: nahe und ferne Zukunft Windgeschwindigkeit ENSEMBLES Die zwischenjährliche Variabilität ist größer als der Trend. Unterscheidungen zwischen naher und ferner Zukunft sind deshalb nicht sinnvll. Rel. Häufigkeit [%] Jährliche Häufigkeiten der Windrichtungen Nrdwest

11 Nrdsee: nahe und ferne Zukunft Windrichtung ENSEMBLES Auswertung vn 5 Simulatinen: pink = signifikant psitiver Trend blau = signifikant negativer Trend weiß = hne signifikanten Trend Nrdsee: nahe und ferne Zukunft Abweichung der signifikanten Wellenhöhe gegenüber * Parameter Zeitraum Bandbreite der Änderung Seegang (99.Perzentil) * 5,0 m westliche Nrdsee Nahe Zukunft Ferne Zukunft [%] Jahresmitte 0 bis bis +1 DJF l +3 bis +8 8 bis +5 MAM 7 bis bis +6 JJA 2 bis bis +6 SON 4 bis bis 2 ENSEMBLES + WAM

12 Nrdsee: nahe und ferne Zukunft Abweichung der signifikanten Wellenhöhe gegenüber * Parameter Zeitraum Bandbreite der Änderung Seegang (99.Perzentil) * 4,5 m östliche Nrdsee Nahe Zukunft Ferne Zukunft [%] Jahresmitte 0 bis bis +10 DJF l 4 bis 2 0 bis +5 MAM +4 bis bis +16 JJA +2 bis bis +4 SON +1 bis bis +14 ENSEMBLES + WAM Nrdsee: nahe und ferne Zukunft Abweichung gegenüber ENSEMBLES Parameter Zeitraum Bandbreite der Änderung Niederschlag Nahe Zukunft Ferne Zukunft [%] Jahressumme +1 bis +8 1 bis +15 DJF +0 bis bis +22 MAM 7 bis bis +25 JJA 4 bis bis +9 SON +1 bis bis +25

13 Nrdsee: nahe und ferne Zukunft Abweichung gegenüber Parameter Zeitraum Bandbreite der Änderung glbal u. reginal gekppelt Salzgehalt Nahe Zukunft Ferne Zukunft [g/kg] Jahresmitte 0,01 bis 0,11 0,20 bis 0,48 DJF l 0,02 bis 0,10 0,20 bis 0,48 MAM 0,01 bis 0,12 0,22 bis 0,51 JJA 0,01 bis 0,11 0,18 bis 0,48 SON 0,00 bis 0,10 0,18 bis 0,43 Nrdsee: nahe und ferne Zukunft Abweichung gegenüber Parameter Zeitraum Bandbreite der Änderung glbal u. reginal gekppelt Meeresspiegelanstieg* Nahe Zukunft Ferne Zukunft [cm] Jahresmittel +7 bis bis +25 DJF +7 bis bis +24 MAM +7 bis bis +27 JJA +7 bis bis +24 SON +7 bis bis +25 * thermsterisch + Wind- u. zean. Zirkulatinsänderungen * hne Beitrag der Eisschilde * hne vertikale Pegelbewegungen

14 Zusammenfassung Wind und Seegang Windgeschwindigkeit und -richtung verändern sich in der Nrdsee nicht stark. Der Seegang wird im Westen der Nrdsee etwas niedriger und im Osten etwas höher werden. Zusammenfassung Sturmfluten Sturmfluthäufigkeit und -stärke verändern sich nicht signifikant.

15 Zusammenfassung Temperatur Luft- und Wassertemperatur können um ca. 2-4 C ansteigen. Zusammenfassung Schichtung Steigende Temperaturen und verlangsamte Strömungen können beträchtliche Veränderungen in den Öksystemen bewirken.

16 Zusammenfassung Niederschlag Die Zunahme der Niederschläge (See & Land) kann zu einer sehr leichten Senkung des Salzgehalts führen. Zusammenfassung Meeresspiegelanstieg Der in der Nrdsee verursachte Anteil beträgt ca. 25 cm. Die glbalen Unsicherheiten bleiben weiterhin grß.

17 KLIWAS-See-Kperatinspartner Sturmflutrisik Nrdsee-Klimatlgie Universität Hamburg Nrdsee-Frntenklimatlgie Reginale Klimamdellierung Schwedischer Wetterdienst Extremwasserstände Universität Hamburg Seegang Das KLIWAS Meer - Team 1020 C4IRCA3 CNRM-RM DMI-HIRHAM 62 N 62 N 62 N 62 N 55N 55N 55N 55N ETHZ-CLM hpa N 6 W 0 62N 6E 12E Hartmut Heinrich ICTP-REGCM3 62N 55N Gudrun Rsenhagen 48N 6E 12 E KNMI-RACMO2 55N 48 N 6 W 0 62N 48N 6 W 0 6E 12E Sabine Hüttl-Kabus HadRM3Q16 48 N 6 W 0 6E 12 E HadRM3Q3 6E 12E Jens Möller 48 N 6 W 0 Birgit Klein 6E 12 E 6E 12E 48N 6 W 0 METNO-HIRHAM 62N 62N 55N 55N Peter Löwe 48 N 6 W 0 62N 55N 48 N 6 W 0 62N 55N Birger Tinz 6 W 0 Katharina Bülw 6E 12 E MPI- 62N 1014 Anette Ganske 48 N 6 W E 12 E 1010 SMHIRCA Vielen Dank! 1016 HadRM3Q0 48 N 6 W 0 55N 6E 12E 6E 12 E 55N 48 N 6 W 0 Hlger Klein 1008 Nils Schade 6E 12 E 1006