Klimawandel in Hessen: Vergangenheit und Zukunft

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1 Klimawandel in Hessen: Vergangenheit und Zukunft Die Klimaänderungen der letzten Jahre und die zu erwartenden Klimaänderungen im 21. Jahrhundert Christian-D. Schönwiese Institut für Atmosphäre und Umwelt der Goethe-Universität Frankfurt/Main

2 Vortragsübersicht Globaler Klimawandel*: Ursachen und Phänomene Klimawandel* in Hessen: Beobachtete Trends und Extremereignisse Klimawandel* in der Zukunft: global, Deutschland, Hessen Konsequenzen *) Temperatur und insbesondere Niederschlag

3 Wie funktioniert Klima? Cubasch und Kasang, 2000

4 Als Folge der Nutzung fossiler Energieträger und Waldrodungen sowie industrieller, landwirtschaftlicher und privater Aktivitäten hat im Industriezeitalter die atmosphärische Konzentration klimawirksamer Spurengase drastisch zugenommen (Kohlendioxid, Methan usw.). Dies verändert die Strahlungs- und Wärmeflüsse in der Atmosphäre mit dem Effekt einer bodennahen Erwärmung und stratosphärischen Abkühlung (jeweils im globalen Mittel): anthropog. Treibhauseffekt. IPCC 2007 Gleichzeitig reagieren alle weiteren Klimaelemente (Meeresspiegelhöhe, Niederschlag, Wind...) einschließlich der Extremereignisse.

5 Aufgrund der vorliegenden (physikalischen) Klimamodellrechnungen sind natürliche Ursachen für die globale Erwärmung der letzten ca. 50 Jahre extrem unwahrscheinlich* (IPCC, 2007) *p < 5 %, somit p > 95 % für anthrop. Ursachen

6 Regionale Strukturen der globalen Klimaänderungen Datenquelle: Jones et al., 2005; Bearb. Schönwiese et al., 2006

7 Beck, Grieser, Rudolf, Schönwiese, Staeger, Trömel, 2007 Regionale Strukturen der globalen Klimaänderungen Absolute Niederschlagtrends in mm

8 12 11 Klimawandel in Hessen Temperatur Frankfurt-Flughafen, Jahresmittel ( ) Temperatur in C Zeit in Jahren Lineare Trends : 1,9 C; : 1,1 C; : 1,2 C

9 Klimawandel in Hessen Niederschlag-Jahressummen Frankfurt-Flughafen, Frankfurt/Main Jahressummen ( ) Niederschlag in mm Zeit in Jahren (Kein signifikanter Trend)

10 Datenbasis (DWD, WZN) Temperatur: 53 Stationen Niederschlag: 674 Stationen /2003: Temperatur 4 Stationen, Niederschlag 10 Stationen, davon aus Hessen 3 (Temperatur) bzw. 6 (Niederschlag) Stationen.

11 Überblick der Klimatrends in Hessen Temperaturtrends in C Mittelwerte Jan. Febr. März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. Jahr 1,7 1,7 1,6 0,3 1,4 0,1 1,0 1,9 0,3 0,3-0,1 0,9 0,9 Minimumwerte 1,8 1,8 2,4 0,7 1,6 0,6 1,1 1,4 1,0 1,1 0,2 1,2 1,2 Maximumwerte 1,9 2,0 1,2 0,2 1,4 0 1,1 2,5-0,1-0,3 0 0,9 0,9 Niederschlagtrends in % 10,5 20,9 61,9 10,5 1,6-11,7-0,1-18,0 18,6 46,1 16,2 28,8 8,5

12 Überblick der Klimatrends in Hessen Temperaturtrends in C Mittelwerte Jan. Febr. März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. Jahr 1,7 1,7 1,6 0,3 1,4 0,1 1,0 1,9 0,3 0,3-0,1 0,9 0,9 Minimumwerte 1,8 1,8 2,4 0,7 1,6 0,6 1,1 1,4 1,0 1,1 0,2 1,2 1,2 Maximumwerte 1,9 2,0 1,2 0,2 1,4 0 1,1 2,5-0,1-0,3 0 0,9 0,9 Niederschlagtrends in % 10,5 20,9 61,9 10,5 1,6-11,7-0,1-18,0 18,6 46,1 16,2 28,8 8,5

13 Überblick der Klimatrends in Hessen Temperaturtrends in C Mittelwerte Jan. Febr. März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. Jahr 1,7 1,7 1,6 0,3 1,4 0,1 1,0 1,9 0,3 0,3-0,1 0,9 0,9 Minimumwerte Frühling: 1,1 C Sommer: 1,0 C Herbst: 0,2 C Maximumwerte Winter: 1,6 C 1,8 1,8 2,4 0,7 1,6 0,6 1,1 1,4 1,0 1,1 0,2 1,2 1,2 1,9 2,0 1,2 0,2 1,4 0 1,1 2,5-0,1-0,3 0 0,9 0,9 Niederschlagtrends in % 10,5 20,9 61,9 10,5 1,6-11,7-0,1-18,0 18,6 46,1 16,2 28,8 8,5 Fr.: 20; So.: -18; He.: 25; Wi.: 22 %

14 Schönwiese et al., 2006 Überblick der Klimatrends in Hessen Temperaturtrends in C Mittelwerte Jan. Febr. März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez. Jahr 1,7 1,7 1,6 0,3 1,4 0,1 1,0 1,9 0,3 0,3-0,1 0,9 0,9 Minimumwerte Frühling: 1,1 C Sommer: 1,0 C Herbst: 0,2 C Maximumwerte Winter: 1,6 C 1,8 1,8 2,4 0,7 1,6 0,6 1,1 1,4 1,0 1,1 0,2 1,2 1,2 1,9 2,0 1,2 0,2 1,4 0 1,1 2,5-0,1-0,3 0 0,9 0,9 Niederschlagtrends in % Frühling: + 20 % Sommer: -18% Herbst: + 25 % Winter: + 22 % 10,5 20,9 61,9 10,5 1,6-11,7-0,1-18,0 18,6 46,1 16,2 28,8 8,5

15 Fr So He Wi Jahreszeitl. Temperatur- Trends in C

16 Fr So He Wi Jahreszeitl. Nieder- schlag- Trends (%)

17 Wird das Klima extremer? Düsseldorf, Aug Koblenz, Jan Motten, Okt. 2005

18 Extremeres Klima? Wahrscheinlichkeitsanalyse Hier gezeigt am Beispiel der Normalverteilung Nach IPCC, 2001; dt. nach Hupfer u. Börngen, 2004.

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21 Extremwertanalyse: Trends der Jährlichkeit (J) extrem warmer Tage, orientiert an J = 100 Jahre (1%-Perzentil); Jahreszeiten.

22 Beispiele zur Extremwertanalyse: Änderung der Wahrscheinlichkeit

23 Beispiele zur Extremwertanalyse: Änderung der Wahrscheinlichkeit

24 Niederschlag, Trends der Extremwert-Wahrscheinlichkeit Überschreitung des 95%-Perzentils Januar August Monatsdaten Trömel 2005, Schönwiese u. Trömel 2007

25 Extremwertanalyse: Trends der Jährlichkeit (J) extrem niederschlagsreicher Tage, orientiert an J = 100 Jahre; Jahreszeiten.

26 Und die Zukunft? Klimaprognosen, vergleichbar Wetterprognosen, sind prinzipiell nicht möglich, da die natürlichen Einflüsse auf das Klima (z.b. Vulkanismus, NAO) nicht vorhersagbar und die menschlichen Einflüsse (Treibhausgase, Sulfatpartikel) im künftigen Verlauf zumindest quantitativ unsicher sind. Man behilft sich daher mit Projektionen unter der Annahme, dass der menschliche Einfluss (Treibhausgase) dominiert und aufgrund alternativer Szenarien des menschlichen Verhaltens, insbesondere der Treibhausgas-Emissionen.

27 Multi-Modell-Abschätzungen der globalen Erwärmung IPCC, 2007

28 REMO-Projektionen A1B, Temperatur, Winter und Sommer Winter Sommer Jacob et al., 2006

29 REMO-Projektionen A1B, Niederschlag, Winter und Sommer Winter Sommer Jacob et al., 2006

30 WETTREG, Spekat et al., 2007 (UBA) Änderung der Mitteltemperatur, Jahreswerte ( ) ( )

31 WETTREG, Spekat et al., 2007 (UBA) Änderung des Niederschlags, Jahressummen ( ) - ( )

32 WETTREG, Spekat et al., 2007 (UBA) Änderung des Niederschlags, Winter (DJF) ( ) - ( )

33 WETTREG, Spekat et al., 2007 (UBA) Änderung des Niederschlags, Sommer (JJA) ( ) - ( )

34 WETTREG, Spekat et al., 2007 (UBA) Änderung des Niederschlags, Frühling (MAM) ( ) ( )

35 WETTREG, Spekat et al., 2007 (UBA) Änderung des Niederschlags, Herbst (SON) ( ) ( )

36 Übersicht der WETTREG-Simulationen der Klimaänderungen in Hessen 1961/90 bis 2021/50 Temperatur Frühling + 0,3 (0,2 0,5) C Sommer + 1,2 (1,1 1,4) C Herbst + 0,9 (0,7 1,0) C Winter + 1,2 (1,0 1,5) C Jahr + 0,8 (0,7 0,9) C Niederschlag Frühling 0 ( ) % Sommer - 10 (- 18 0) % Herbst - 7 ( ) % Winter + 15 ( ) % Jahr - 1 ( ) % Spekat, Enke, Kreienkamp (CEC), 2007; UBA

37 Übersicht der WETTREG-Simulationen der Klimaänderungen in Hessen 1961/90 bis 2021/50 Temperatur Frühling + 0,3 (0,2 0,5) C Sommer + 1,2 (1,1 1,4) C Herbst + 0,9 (0,7 1,0) C Winter + 1,2 (1,0 1,5) C Jahr + 0,8 (0,7 0,9) C Niederschlag Frühling 0 ( ) % Sommer - 10 (- 18 0) % Herbst - 7 ( ) % Winter + 15 ( ) % Jahr - 1 ( ) % Spekat, Enke, Kreienkamp (CEC), 2007; UBA

38 Übersicht der WETTREG-Simulationen der Klimaänderungen in Hessen 1961/90 bis 2021/50 Temperatur Frühling + 0,3 (0,2 0,5) C Sommer + 1,2 (1,1 1,4) C Herbst + 0,9 (0,7 1,0) C Winter + 1,2 (1,0 1,5) C Jahr + 0,8 (0,7 0,9) C Niederschlag Frühling 0 ( ) % Sommer - 10 (- 18 0) % Herbst - 7 ( ) % Winter + 15 ( ) % Jahr - 1 ( ) % Spekat, Enke, Kreienkamp (CEC), 2007; UBA

39 Und die Konsequenzen? Land- und Forstwirtschaft Wasserwirtschaft (Hochwasserschutz, Wasserversorgung, Kanalisation, usw.) Gesundheit... Anpassung Klimaschutz: Verringerung der Emission klimawirksamer Spurengase (CO 2 usw.) Vegetationsschutz: Erhalt und Aufforstung... Vorsorge

40 Literatur Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit C.-D. Schönwiese et al., 2006: Analyse der Klimaveränderungen in Hessen für den Zeitraum 1901 bis Bericht IAU* Nr. 3, 74 S. T. Staeger et al., 2006: Auftreten und Andauer extremer Witterungsereignisse in Hessen ( ). Bericht IAU* Nr. 5, 41 S. *) Institut für Atmosphäre und Umwelt der Universität Frankfurt/Main A. Spekat, W. Enke, F. Kreienkamp (CEC), 2007: Bereitstellung regionaler Klimaszenarios auf der Basis von globalen Klimasimulationen mit dem Regionalisierungsmodell WETTREG (Kurztitel). UBA-FZK , UBA-Publikationsreihe, Dessau.