Klimawandel in Deutschland / Hessen Fakten zur Klimaveränderung

Transkript

1 Klimawandel in Deutschland / Hessen Fakten zur Klimaveränderung Dr. Cathleen Frühauf Idstein,

2 Klimaänderungen Klimawandel als Tatsache Messungen der letzten 100 Jahre Ursachen Klimasystem und Treibhauseffekt Projektionen für die Zukunft Klima-Modelle, SRES Szenarien Auswirkungen

3 Was ist Klima? Klima ist die Zusammenfassung der Wetter-Erscheinungen, die den mittleren Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort der Erdoberfläche über eine genügend lange Periode. (Normalperiode beträgt 30 Jahre, gleicht Jahresschwankungen aus)

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5 Abteilung Klimaüberwachung C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008

6 Zeitreihe der Lufttemperatur Hessen Jahresdurchschnitt: 8,3 C Trend seit 1901: + 0,98 C C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008

7 C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008

8 Zeitreihe der Lufttemperatur Hessen Trend seit ,91 C C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008

10 Zeitreihe der Lufttemperatur Hessen Trend seit ,23 C C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008

12 Zeitreihe Jahresniederschlag Hessen Trend seit 1901: feuchter C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008

14 Zeitreihe Winterniederschlag Hessen Trend seit 1901: feuchter C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008

16 Zeitreihe Sommerniederschlag Hessen Trend seit 1901: etwas trockner C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008

17 Beobachtete Veränderung Niederschlag Jahressumme steigend, aber Verdunstung steigt stärker Frühling Zunahme Sommer leichte Abnahme - Niederschlagsereignisse werden extremer - längere Trockenperioden wechseln mit Starkregen - viel Wasser fließt ungenutzt oberflächlich ab - Bewässerung notwendig! Herbst leichte Zunahme Winter Zunahme

18 Der natürliche Treibhauseffekt Die einzelnen Strahlungskomponenten im Gewächshaus: 1 = die kurzwellige Sonneneinstrahlung. 2 = die langwellige Ausstrahlung des Gewächshausbodens 3 = die langwellige Ausstrahlung des Glasdaches in den Weltraum 4 = die langwellige Gegenstrahlung des Glasdaches zum Boden des Gewächshauses

19 Der natürliche Treibhauseffekt In der Erdatmosphäre bewirken Treibhausgase wie Wasserdampf H 2 O, Kohlenstoffdioxid CO 2, Methan CH 4, Distickstoffoxid N 2 O (Lachgas) und Ozon O 3 seit Bestehen der Erde einen Treibhauseffekt, der entscheidenden Einfluss auf die Klimageschichte der Vergangenheit und das heutige Klima hat. Die Rolle des Glases wird hier von den genannten Treibhausgasen übernommen, die durchgängig für den kurzwelligen Anteil der Sonnenstrahlung sind, langwellige Wärmestrahlung hingegen je nach Treibhausgas in unterschiedlichen Wellenlängen absorbieren und emittieren.

20 Der natürliche Treibhauseffekt Der natürliche Treibhauseffekt ist von sehr großer Bedeutung. Ohne Treibhauseffekt, d.h. mit einer Atmosphäre, bestehend nur aus O 2 und N 2 würde die globale Mitteltemperatur der Erde nur -18 C (255 K) betragen. Durch den Wasserdampf in der Atmosphäre erhöht sich die globale Mitteltemperatur auf +2 C (275 K). Die Spurengase bewirken eine weitere Erhöhung auf +15 C (288 K). Die Erhöhung des Anteils der Spurengase durch den Menschen führt zu einem weiteren Temperaturanstieg (anthropogener Treibhauseffekt).

21 Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007 Veränderung der Treibhausgaskonzentrationen in den letzten Jahren (Daten aus Eisbohrkernen und Messungen) Die gegenwärtige CO 2 -Konzentration wurde während der letzten Jahren nicht überschritten. Ungefähr drei Viertel der anthropogenen Emissionen von CO 2 in die Atmosphäre während der letzten 20 Jahre sind auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe zurückzuführen. Der Rest stammt aus Landnutzungsänderungen, insbesondere Entwaldung.

22 Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007 Etwas mehr als die Hälfte der Methan- Emissionen sind anthropogen (z.b. Verbrennung fossiler Brennstoffe, Viehzucht, Reisanbau, Deponien) Ungefähr ein Drittel der N 2 O-Emissionen sind anthropogen (z.b. aus der Landwirtschaft und der chemische Industrie) Veränderung der Treibhausgaskonzentrationen in den letzten Jahren (Daten aus Eisbohrkernen und Messungen)

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24 Klimaprojektionen Für eine realistische Einschätzung des zukünftigen Klimas benötigt man genaue Informationen über die Wechselwirkungen zwischen den Ozeanen, den Kontinenten und der Atmosphäre und die Quellen und Senken in den klima-relevanten Stoffkreisläufen müssen bekannt sein.

25 Schematische Darstellung des Klimasystems der Erde

26 Der anthropogene Treibhauseffekt Die Klima-Szenarios 4 Grund-Szenarios: A1, A2, B1, B2 Sie entsprechen unterschiedlichen globalen Strategien im Umgang mit den Ressourcen. wenig oder mehr Umweltbewusstsein wenig oder mehr Wissenstransfer Das Szenario A1 wird dabei in Gruppen differenziert, die bei einer sich globalisiert weiter entwickelnden Wirtschaft in unterschiedlichem Maße vom Einsatz fossiler Energieträger Gebrauch macht. Quelle: UBA Endbereicht des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens: Klimaauswirkungen und Anpassungen in Deutschland - Phase I: Erstellung regionaler Klimaszenarios für Deutschland

27 Der anthropogene Treibhauseffekt Die Klima-Szenarios prognostizierte CO 2 -Emmissionen bis 2100 in GtC/yr (Giga-Tonnen Kohlenstoff pro Jahr):

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29 Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht

30 Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007 links: Ergebnisse verschiedener Studien Änderung der Oberflächentemperatur im Vergleich zum Zeitraum

31 Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007 Winter Änderung der Niederschläge in % Sommer

32 Regionale Klimamodelle Regionale Klimamodelle übertragen die Ergebnisse der globalen Modelle (z.b. ECHAM5) auf europäische bzw. regionale Maßstäbe In Deutschland werden zur Zeit 4 regionale Klimamodelle angewendet: CLM REMO STAR WETTREG numerisch statistisch Betreiber : CLM-Konsort. (BTU Cottbus) MPI-M (Hamburg) PIK (Potsdam) CEC (Potsdam) Die Ergebnisse dieser Modelle zeigen die Bandbreite möglicher Temperatur und Niederschlagsänderungen in Deutschland für den Zeitraum bis 2055 bzw

33 Von den regionalen Klimamodellen CLM, REMO, WETTREG und STAR projizierte Verteilung der Änderung der Jahresmitteltemperatur für die Zeiträume (oben) und (unten) im Vergleich zum modellspezifischen Kontrollzeitraum unter Vorgabe der globalen Simulationen des ECHAM5-Modells für das mittlere Emissionsszenario A1B Temperatur Jahresmittel Je nach Modell und Region Anstieg um 0,5 C bis 2,0 C WETTREG mit geringstem, STAR dagegen höchstem Anstieg Anstieg um 2 C bis 4 C Numerische Modelle mit Nord- Süd-Gradient C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Dr. Thomas Deutschländer Dezember 2008

34 Von den regionalen Klimamodellen CLM, REMO, WETTREG und STAR projizierte Verteilung der relativen Änderung der mittleren Niederschlagsmenge im Sommer für die Zeiträume (oben) und (unten) im Vergleich zum modellspezifischen Kontrollzeitraum unter Vorgabe der globalen Simulationen des ECHAM5-Modells für das mittlere Emissionsszenario A1B Niederschlag im Sommer Meist leichte Abnahme um bis zu 15%, STAR mit bis über 25% Alle 3 Modelle mit deutlicher Abnahme um bis über 40% Besonders betroffen SW (alle) & NO (WETTREG) C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Dr. Thomas Deutschländer Dezember 2008

35 Von den regionalen Klimamodellen CLM, REMO, WETTREG und STAR projizierte Verteilung der relativen Änderung der mittleren Niederschlagsmenge im Winter für die Zeiträume (oben) und (unten) im Vergleich zum modellspezifischen Kontrollzeitraum unter Vorgabe der globalen Simulationen des ECHAM5-Modells für das mittlere Emissionsszenario A1B Niederschlag im Winter Nur gemäß WETTREG und nur in den westlichen Landesteilen leichte Zunahme bis über 25% Alle 3 Modelle mit deutlicher Zunahme um bis über 40%, nach WETTREG bis über 70% C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Dr. Thomas Deutschländer Dezember 2008

36 mögliche Temperatur- und Niederschlagsänderung im Vergleich zu Quelle: MPI-M/REMO

37 mögliche Niederschlagsänderungen im Vergleich zu Winter Sommer Quelle: MPI-M/REMO

38 Zukunft Temperaturanstieg Abnahme der Frostgefahr im Winter Verfrühung der phänologischen Entwicklung, dadurch größere Gefahr von Spätfrösten (Aprikosen, Süßkirschen) Hitzestress im Sommer (bei gleichzeitig abnehmendem Wasserangebot); frühere Abreife / Notreife bei langer Trockenheit frühere Ernte im Herbst wegen beschleunigter Entwicklung

39 Zukunft Niederschlagsituation mehr Niederschläge im Winter, weniger im Sommer Erosion und Überflutung im Winter, Nitratauswaschung Speicherung der Winterniederschläge notwendig Wassermangel im Sommer (höhere Verdunstung bei weniger Niederschlag) zusätzlicher Beregnungsbedarf Züchtung Trockenstress resistenter Pflanzen, Verwertung von Düngern? mehr Starkregen und Hagel

40 Zukunft Temperaturanstieg geänderte Niederschlagsverteilung Hitze, Dürre, aber auch Überschwemmungen Natur verkraftet max. 0.1 K Erwärmung pro Jahrzehnt (derzeit mindestens 0.2 K) stark schwankende Pegel der Flüsse mehr Wetterkatastrophen Rückzug der Gletscher, Schneemangel in den Alpen Abschmelzen des polaren Eises, Anstieg des Meeresspiegels

41 Zukunft Phänologie Vegetationsperiode verlängert sich In Europa beginnt... - der Frühling eine Woche früher - der Herbst 10 Tage später schnellere Entwicklung der Kulturen (frühere Abreife, Notreife) Europa: Verschiebung der Anbaugrenzen nach Norden neue Kulturen / Sorten (Mais, Sonnenblumen), im Süden breitet sich die Trockenheit (Wüsten) aus: Gewinner / Verlierer!!! mehr CO 2 = steigende Erträge? (Inhaltsstoffe, Wasser?)

42 Zukunft Schädlinge /Krankheiten höhere Temperaturen im Winter erhöhen die Überlebenschancen Höhere Sommertemperaturen führen zu einer Beschleunigung der Entwicklungszyklen. höhere Populationsdichte, Schädlingswanderung (Zikaden im Weinbau, Miniermotte bei Kastanien) neue Strategien im Pflanzenschutz

43 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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46 Zeitreihe Niederschlag im Frühling Hessen Trend seit 1901: feuchter

47 Zeitreihe Niederschlag im Herbst Hessen Trend seit 1901: feuchter

48 Veränderung des Rhone-Gletschers in den letzten 160 Jahren heute

49 Niederschlag mm mm

50 beobachtete Veränderungen vieljährige phänologische Daten aus dem Rheingau - Blühbeginn Apfel - Blühbeginn Sommerlinde - Laubverfärbung Rotbuche

51 Abweichung in Tagen Deutscher Wetterdienst 30 Blühbeginn Apfel früh in Geisenheim Durchschnitt: 23. April - frühester Wert: 3. April - spätester Wert: 12. Mai 23. Mai späte Blüte 1929 Trend Mai Mai Apr Apr frühe Blüte Apr Mrz

52 Abweichung in Tagen Deutscher Wetterdienst Blühbeginn Sommerlinde in Geisenheim Durchschnitt: 11. Juni - frühester Wert: 26. Mai - spätester Wert: 4. Juli Jul 20 späte Blüte 1923 Trend Jul Jun Jun Jun frühe Blüte Mai Mai

53 Abweichung in Tagen Deutscher Wetterdienst Blattverfärbung Rotbuche in Geisenheim Durchschnitt: 11. Okt. - frühester Wert: 8. Sept. - spätester Wert: 2. November Trend späte Blattverfärbung 10. Nov 31. Okt Okt Okt Okt Sep frühe Blattverfärbung Sep Sep

54 Der anthropogene Treibhauseffekt Die Klima-Szenarios zu erwartende Änderungen der globalen Mitteltemperatur bis 2100:

55 Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007