Wie geht es mit dem Wasserhaushalt in Sachsen weiter Was kann WETTREG 2010 leisten? Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie

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1 Wie geht es mit dem Wasserhaushalt in Sachsen weiter Was kann WETTREG 2010 leisten? Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie Udo Mellentin, Referat 51 Dresden, am

2 Übersicht Vier Grundaussagen - Flankierende Aspekte zu regionalen Klimaprojektionen Beobachtete Klimaänderung Auswirkungen auf den Wasserhaushalt? WETTREG 2010 und der Ensemblegedanke Udo Mellentin

3 Übersicht Vier Grundaussagen - Flankierende Aspekte zu regionalen Klimaprojektionen Beobachtete Klimaänderung Auswirkungen auf den Wasserhaushalt? WETTREG 2010 und der Ensemblegedanke Udo Mellentin

4 1. Grundaussage: Die aktuellen THG-Emissionen liegen oberhalb der Szenario s RCP8.5 und A1Fl. Es gibt keinen Grund dieses Szenario nicht zu berücksichtigen November 2013 Udo Mellentin

5 Globale CO 2 -Emissionen der letzten 3 Dekaden verglichen mit IS92, SRES und RCPs Die CO 2 -Emissionen 2012 waren die bisher höchsten und ca. 57 % über dem Wert von 1990, dem Kyoto- Protokoll Referenzjahr November 2013 Udo Mellentin Nature Climate Change 3,4 6(2013)doi: /nclimate1783 Published online 02 December 2012

6 Die Klimasensitivität - Nature-Studie präzisiert Klimamodelle Pressemitteilung In der Untersuchung kommt das Wissenschaftlerteam zu dem Ergebnis, dass die globale Mitteltemperatur im Lauf der letzten 65 Millionen zwischen 2,2 und 4,8 Grad anstieg, wenn sich der atmosphärische CO 2 -Gehalt verdoppelte. Dieser Wert stimmt sehr gut mit denen überein, die der Weltklimarat IPCC in seinen Klimamodellen verwendet, um den zukünftigen globalen Wandel abzuschätzen, sagt Prof. Eelco Rohling, Koordinator der Studie an der Universität Southampton. Vor dem Hintergrund des Klimawandels während der letzten Jahrmillionen erscheinen die aktuellen Szenarien des Weltklimarats also sehr realitätsnah. Weitere Informationen / Interviewanfragen / Fotos: Albert Gerdes MARUM Zentrum für Marine Umweltwissenschaften Universität Bremen Tel.: November 2013 Udo Mellentin

7 Globale Erwärmung von 4 K gegenüber vorindustriellen Niveau Basis: GCM-Projektionen des IPCC für die Emissionen des A1FI Szenario`s Beste Schätzung: während der 2070er Jahre Abhängig von der Sensitivität: Anfang der 2060er Jahre bis Ende November 2013 Udo Mellentin

8 2. Grundaussage: KEIN regionales Klimaszenario in Deutschland spiegelt den worstcase - Fall beim Szenario A1FI einer globalen Erwärmung um 4 K bis 2060 und um 6 K bis 2100 wider. Eine plausible Bandbreite regionaler Erwärmungstrends ist nach oben deutlich höher als Projektionen für Sachsen bisher abbilden können! November 2013 Udo Mellentin

9 3. Grundaussage: Für extreme planetare Notfälle positiver Rückkopplungen gibt es keine Szenarios. Gleichwohl sind sie nicht auszuschließen November 2013 Udo Mellentin

10 Aktuelle Situation: Positive Rückkopplung wirkt Der Klimawandel erreicht zu Beginn des 21. Jahrhunderts in der Nordhemisphäre eine neue Dimension Rapider Rückgang des arktischen Meereises beeinflusst die Muster der Luftströmung Schneeschmelze auf Grönland beschleunigt sich (bewegt sich auf einen Kipp-Punkt zu) Studien belegen Zusammenhang mit extremer Witterung Überlagerung durch weiterer Einflussfaktoren (SST, Sonne, die teilweise zufällige und chaotische Natur der atmosphärischen Zirkulation, ) Modelle zeigen Verstärkung der arktischen Amplifikation im 21. Jahrhundert Forschung für ein tieferes Verständnis der Prozesse nötig Udo Mellentin Referat 51

11 Eine besorgniserregende potentielle Quelle von Treibhausgasen ist das Methan am Meeresgrund des Arktischen Ozeans, vor allem vor der Küste Sibiriens. Diese sogenannten Clathrate enthalten geschätzte 1400 Gigatonnen Methan, ein wirksameres wenn gleich auch kurzlebigeres Treibhausgas als Kohlendioxid. Methanhydrat, eine Form von Wassereis das in seiner Kristallstruktur eine große Menge von Methan enthält, ist bei einer Kombination aus hohem Druck und niedrigen Temperaturen stabil. Mit einer Tiefe von 50 Metern oder weniger gibt es im Ostsibirischen Eissschelf die flachsten Methanhydratablagerungen. Es ist deshalb durch steigende Wassertemperaturen am gefährdetsten. Die aktuellen durchschnittlichen Methankonzentrationen in der Arktis liegen bereits bei 1,90 ppm (Teile pro Millionen), die höchsten in den letzten Jahren November 2013 Udo Mellentin

12 Neue mögliche positive Rückkopplung? Szenario: 200 GtC Methanausgasung in 100 Jahren Udo Mellentin Der Strahlungsantriebe von Methan im Szenario ist vergleichbar mit den ca. 750 ppm CO2. Mit dem starken Anstieg der SST im ESAS wurden 2003 erstmals Methanausgasungen beobachtet. Im Meeressediment sind hohe, schwer abschätzbare Mengen Methan-Clathrate eingeschlossen. Paläoklimatisch kein Analogon für das Ausgasen bekannt Physikalische Verständnis des Ausgasens fehlt bisher Gefahr der Destabilisierung und des Entweichens in die Atmosphäre Gegenstand laufender Untersuchungen Szenario des Ausgasens von 200 GtC Methan in 100 a aus dem ESAS entspricht der Wirkung von 750 ppm CO 2

13 4. Grundaussage: Die erwarteten projizierten Klimaänderungen in Sachsen werden andere sein, als wir sie beobachten. Mittelwerte und natürliche Variabilität Extremereignisse Jahresgang differenzierte Änderungen November 2013 Udo Mellentin

14 Natürliche Variabilität Temperaturanstiegsraten bis 2010 Linearer Temperaturtrend in zwei Perioden Berkeley Earth Global Land + Ozean (GISS): : 0,75 C > 1,5 C/Century : 0,38 C > 1,9 C/Century Im Vergleich zu Europa hat sich die Erwärmungsrate in Ungarn stärker beschleunigt, in Deutschland dagegen in den letzten 20 Jahren sogar abgeschwächt. (Sachsen liegt näher der mittleren Erwärmungsrate in der Czech Republic.) Das passt ins Bild zunehmenden Einflusses von Troglagen November 2013 Udo Mellentin

15 Temperatur [ C] Relative Häufigkeit [%] Mittelungszeiträume der zeitlichen Entwicklung Regionale Temperaturentwicklung im 20. Jahrhundert Anfang der 1990er Jahre verlässt das 30-jährige Temperaturmittel den Schwankungsbereich im Zeitraum Die neuen und stark instationären Verhältnisse sind mit Mittelungszeiträumen ab Ende der 1980er/Beginn der 1990er Jahre erfassbar 9,4 9,3 9,2 9,1 9,0 8,9 8,8 8,7 8,6 8,5 8,4 8,3 Entwicklung der Lufttemperatur im Raum Dresden (Gleitendes 30jähriges Mittel der perioden bis ) Histogramm der Jahresmitteltemperatur Raum Dresden 6,5-6,99 7,0-7,49 7,5-7,99 8,0-8,49 8,5-8,99 9,0-9,49 Temperaturklasse [ C] 9,5-9,99 10,0-10,5-10,49 10, November 2013 Udo Mellentin

16 Extremereignisse Der Zufall spielt bei Extremereignissen immer mit, selbst wenn System dahinter steckt Anomalie des Niederschlages im Frühjahr (mm/monat) zur Referenzperiode trockenstes Frühjahr seit Messbeginn in Deutschland Aber auch im Frühjahr 2013 noch trockene Regionen in Deutschland November 2013 Udo Mellentin

17 Extremereignisse Der Zufall spielt bei Extremereignissen immer mit, selbst wenn System dahinter steckt Anomalie des Niederschlages (mm/monat) zur Referenzperiode März / April 2013 Mai 2013 Juni 2013 Frühjahr 2013 fing in Deutschland wieder zu trocken an November 2013 Udo Mellentin 2013 zweitnassester Mai in Deutschland (Rekord seit 1881: Mai 2007) Andauernder Regen bringt hohe Vorfeuchte für den HW auslösenden Niederschlag vom Juni Jahrhundertflut der Elbe in 11 Jahren

18 Extremereignisse Sommerhochwasser* der letzten 20 Jahre in Zentraleuropa *Keine Gewähr für Vollständigkeit November 2013 Udo Mellentin

19 Extremereignisse Auf regionaler Ebene stärkere Differenzierung bei potenziell zunehmend räumlichen Ausmaß Amplituden des Einzelereignisses zunehmend unvorhersehbar Können Aussagekraft von Mittelwerten erheblich einschränken November 2013 Udo Mellentin

20 Jahresgang differenzierte Änderungen November 2013 Udo Mellentin

21 Jahresgang differenzierte Änderungen Monatliche Niederschlagshöhe in den Zeiträumen und (oben) und Anomalie des mittleren Monatsniederschlages der Dekade zur Reverenzperiode (unten) in Sachsen in [mm/a] Datenquelle: DWD November 2013 Udo Mellentin

22 Jahresgang differenzierte Änderungen Anomalie der Niederschlagshöhe für vs in Sachsen in [mm/a] Datenquelle: ReKIS Frühling (März-April): ca. 0% Vegetationsperiode 1 (April-Juni): ca. -20% Fragen: Früheres Ende der GWN-Phase? Stärkere Ausschöpfung des Bodenwasserspeichers? November 2013 Udo Mellentin

23 Jahresgang differenzierte Änderungen November 2013 Udo Mellentin Referat 51

24 Übersicht Vier Grundaussagen - Flankierende Aspekte zu regionalen Klimaprojektionen Beobachtete Klimaänderung Auswirkungen auf den Wasserhaushalt? WETTREG 2010 und der Ensemblegedanke Udo Mellentin

25 Regionale Änderungen im Wasserhaushalt aufgrund räumlich und zeitlich differenzierter Niederschlagstrends Änderungen des Jahresganges des mittleren monatlichen Durchflusses im EZG der Kirnitzsch zeigen bereits Tendenzen, welche sich aus Klimaprojektionen für die Zukunft ergeben November 2013 Udo Mellentin

26 Relative Abweichung des mittleren Jahresniederschlages in Sachsen in den Dekaden und zur Bezugsperiode Datenquelle: Anomalie des mittleren Jahresniederschlages der Dekaden im Zeitraum zur Bezugsperiode (703,8 mm) in Sachsen in [mm/a] Datenquelle: DWD November 2013 Udo Mellentin

27 Trendanalyse der Grundwasserstände in Sachsen im Zeitraum 11/ /2006 Relative Abweichung des mittleren Sommer- und Winterniederschlages in Sachsen in der Dekade zur Bezugsperiode Oben: Sommer Unten: Winter Datenquelle: Kaum noch Kompensation der Grundwasserzehrung im Analysezeitraum Im Winterhalbjahr (65 % negative Trends) in der Oberlausitz schwache Häufung der Messstellen mit negativen Trend Im Sommerhalbjahr (80 % negative Trends) vereinzelte positive Trends im Nordwesten und in Mittelsachsen Zusammenhang mit der räumlich differenzierten Niederschlagsentwicklung in Sachsen erkennbar (Datengrundlage November 2013 Udo Mellentin

28 Klimatische Wasserbilanz in Sachsen - Räumliche Ausprägung der aktuellen Tendenzen November 2013 Udo Mellentin

29 Übersicht Vier Grundaussagen - Flankierende Aspekte zu regionalen Klimaprojektionen Beobachtete Klimaänderung Auswirkungen auf den Wasserhaushalt? WETTREG 2010 und der Ensemblegedanke Udo Mellentin

30 Wasserwirtschaft Wasserhaushaltsportal Grundlage für die Entwicklung regionaler Anpassungsmaßnahmen in Forst-, Land- und Wasserwirtschaft 3 Säulenkonzept: Säule A bereits umgesetzt: November 2013 Udo Mellentin

31 Vergleich der Temperatursummen von 130 Simulationen aus dem Ensemble WEREX V und WETTREG TU Dresden Grundlagen zur Vulnerabilitätsstudie Sachsen - Für die Kenngröße Temperatur hat die Auswahl der Simulation geringere Relevanz als beim Niederschlag (hier nicht gezeigt) November 2013 Udo Mellentin

32 Ensemble 10 Projektionen für Sachsen A1B vs Anomalie Niederschlag Winter November 2013 Udo Mellentin

33 Ensemble 10 Projektionen für Sachsen A1B vs Anomalie Niederschlag Winterhalbjahr November 2013 Udo Mellentin

34 Ensemble 10 Projektionen für Sachsen A1B vs Anomalie Jahr Niederschlag (li.) und Temperatur (re.) WETTREG 2010 keine extreme Klimaprojektion bei möglichen Konsequenzen für den Wasserhaushalt in Sachsen Eine plausible Regionalisierung des räumlichen Änderungsmuster in Sachsen (Ensemble wichtig!!!) Ensemble für Bandbreite der Szenarios und Modellsensitivitäten notwendig Vorliegende Ensemble für Sachsen decken Bandbreite möglicher Entwicklungen noch nicht ab!!! November 2013 Udo Mellentin

35 Ausblick Vorhaben ReKliEs-De RCP-Szenario`s aus AR5 des IPCC: Höhere Bandbreite zu erwarten, obwohl keine höheren Emissionspfade als in SRES, da mit Weiterentwicklung sensitivere Globalmodelle als in AR4 (SRES). Weiterhin Limitierung der Bandbreite im Falle extremer Rückkopplungseffekte November 2013 Udo Mellentin

36 Klimafolgenforschung Klimainformationssystem ReKIS Zur zielgenauen Bewertung der Klimaänderungen in Sachsen und der Konsequenzen in den davon betroffenen Sektoren werden räumlich differenzierte Klimadaten benötigt. Diese Daten können mit RaKliDa in ReKIS unter erzeugt und abgerufen werden. Tages-, Monats- und Jahreswerte Umfassendes Parameterspektrum November 2013 Udo Mellentin

37 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! November 2013 Udo Mellentin