Auswirkungen des globalen Klimawandels im nördlichen Alpenraum

Transkript

1 Auswirkungen des globalen Klimawandels im nördlichen Alpenraum Hans Richard Knoche Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-IFU) Forschungszentrum Karlsruhe

2 Klimawandel Welche Veränderungen werden zur Zeit beobachtet? Was verursacht diese Veränderungen? In wieweit sind Prognosen für die Zukunft möglich? Wie arbeiten Klimamodelle? Was können sie leisten? Wie sehen die Zukunsftsszenarien aus?

3 Globale Temperaturänderung Anstieg der globalen Mitteltemperatur: 0.74 ± 0.18 Grad linearer Trend Quelle: NASA / GISS

4 Globale Änderungen Focus, Anstieg der Meerestemperaturen National Snow and Ice Data Center Rückgang des arktischen Eises Anstieg des Meeresspiegels Schmelzen der Eisschilde rund 17 cm von 1900 bis 2000, z. Zt. 3mm pro Jahr

5 Globale Temperaturänderung Ursachen: Interne Variabilität & Externe Einflüsse Effekte externer Einflüsse für : +0.8 Grad Zusätzliche Treibhausgase +0.2 Grad Änderung solarer Strahlung Grad Zusätzliche Aerosole Grad Vulkanische Aktivitäten Quelle: NASA / GISS

6 Globale Temperaturänderung 2009 zweitwärmstes Jahr seit Beginn der Messungen wärmste Dekade seit Beginn der Messungen, rund 0.2 Grad wärmer als Neues Rekordjahr 2010? Source: Stefan Rahmstorf / NASA / GISS

7 Globale Änderungen Linearer Trend der Temperatur Quelle: IPCC-AR4

8 Globale Änderungen Zunahme extremer Ereignisse? Veränderte Häufigkeit von Starkniederschlägen Quelle: IPCC-AR4

9 Regionale Temperaturänderung Entwicklung der Sommertemperaturen in Mitteleuropa Quelle: IPCC-AR4 Erntedatum Winterweizen in Niederbayern ( ) 9. Sep Erntedatum 2. Sep 26. Aug 19. Aug 12. Aug 5. Aug 29. Jul 22. Jul Erntedatum Polynomisch (Erntedatum) 15. Jul Jahr

10 Gletscherschwund in den Alpen Pasterze / Großglockner Verlust bis 2000: Fläche 50%, Masse 65%

11 Gletscherschwund in den Alpen Zugspitzgletscher 26. August 2003 Zugspitze: Absol. Maximum 18 Absol. Minimum -36 Jahresmittel -4.6 Max. Tagessumme 150 mm Mittl. Jahressumme 2024 mm Max. Schneehöhe 830 cm Gletscher: 1860: 300 ha 1950: 60 ha 2006: 39 ha 40 m Verlust in 40 Jahren m³ an Augusttagen 2003

12 Klimaänderung im Alpenraum Temperaturanstieg seit 1900: global 0.8 Grad Europa 1.2 Grad Alpenbereich 2.0 Grad (1.2 Grad) Alpenbereich: Erwärmung im Sommer größer als im Winter Sommer generell trockener, Winter eher feuchter z. B. Veränderungen im Winter (seit 30 Jahren) in der Deutsch-Österreichischen Grenzregion: Temperatur 0 bis 1.5 Grad Erwärmung Niederschlag 0 bis 20% Zunahme Schneedeckendauer bis zu 20% Rückgang im Alpenvorland leichte Zunahme am Alpenrand (höhere Lagen!)

13 Klimaänderung im Alpenraum Nördliche Schweiz Temperatur Winter Sommer Niederschlag Winter Sommer Quelle: MeteoSchweiz

14 Sind Vorhersagen des Klimas möglich? Was bewirkt Änderungen im Klimasystem? Interne Variabilität Zehntel Grad, nicht vorhersagbar Änderung externer Faktoren (Klima-Rahmenbedingungen): Solare Ausstrahlung Zehntel Grad, zum Teil vorhersagbar Vulkanische Aktivitäten??? Grad, kaum vorhersagbar Aerosole??? Grad, kaum vorhersagbar > Szenarien Treibhausgase Mehrere Grad, kaum vorhersagbar > Szenarien

15 Das Klimasystem der Erde Entwicklung der Treibhausgaskonzentrationen

16 Treibhausgas-Szenarien Wie entstehen Treibhausgas-Szenarien? Verschiedene Annahmen zu Bevölkerungswachstum Wirtschaftliche Entwicklung Technischer Fortschritt usw. Emissionsszenarien Stoff-Kreislauf-Modelle Szenarien der atmosph. Zusammensetzung

17 Treibhausgas-Szenarien Wie entstehen Treibhausgas-Szenarien? CO 2 - Emissionen Verschiedene Annahmen zu Bevölkerungswachstum Wirtschaftliche Entwicklung Technischer Fortschritt usw. CO 2 -Konzentrationen Emissionsszenarien Stoff-Kreislauf-Modelle Szenarien der atmosph. Zusammensetzung

18 Treibhausgas-Szenarien, z.b. CO 2 Natürliche Variabilität 650 Tausend Jahre

19 Modell des Klimasystems der Erde Atmosphäre Ozean Eisschilde Bodenschichten Vereinfachte Beschreibung der ablaufenden Prozesse: Strahlung, Wolken- und Niederschlagsbildung, Austausch und Transport, Zum Teil auf der Grundlage von universellen physikal. Gesetzen Zum Teil mittels empirischer Parameterisierungsverfahren

20 Modell des Klimasystems der Erde Atmosphäre Kontinente Ozean Eisschilde Diskretisierung der Modellwelt Vereinfachte Beschreibung der ablaufenden Prozesse: Strahlung, Wolken- und Niederschlagsbildung, Austausch und Transport, Zum Teil auf der Grundlage von universellen physikal. Gesetzen Zum Teil mittels empirischer Parameterisierungsverfahren McGuffie and Hendersson-Sellers, 1997

21 Globale Klimaszenarien Szenarien der Temperaturentwicklung Gesamte Bandbreite

22 Globale Klimaszenarien Anstieg der Temperatur im Szenarium SRES A2 gegenüber

23 Globale Klimaszenarien Änderung der jährlichen Niederschlagssumme um 2050 gegenüber heute Hadley Centre

24 Globale Klimaszenarien Source: IPCC-AR4

25 Globale Klimaszenarien Szenario A1B Gesamter Alpenraum 8 7 Jahresgang der Temperatur 2070/ /1990 CNCM ECHAM Jahresgang des Niederschlags 2070/ /1990 p HADCM3 CGCM3 Mk3.0 CCSM CNCM ECHAM HADCM3 CGCM Mk3.0 CCSM3 0 DJF MAM JJA SON 0.4 DJF MAM JJA SON Quelle: IMK-IFU / ClimChAlp

26 Auflösung globaler Modelle Modellversionen mit unterschiedlichen Gitterweiten Source: IPCC-AR4

27 Regionalisierung globaler Klimaszenarien Nestung eines regionalen Modells in ein globales Modell Übernahme von Randwerten

28 Klimaszenario für den Alpenraum Jahresgang des Niederschlags 2070/ /1990 Jahresgang des Niederschlags 2070/ /1990 Gesamter Alpenraum Chiemgau und Berchtesgaden A2-HIRHAM B2-RegCM A2-RegCM A2-HIRHAM B2-RegCM A2-RegCM B1-REMO A1B-REMO Month Month Quelle: IMK-IFU / ClimChAlp

29 Klimaszenario für den Alpenraum Regionale Klimasimulationen mit CLM Temperaturänderung gegenüber : Szenario B Grad Szenario A1B Grad 1.4 (NE) bis 1.8 (SW) : Szenario B Grad 2.4 (NE) bis 2.8 (SW) Szenario A1B Grad 3.5 (NE) bis 4.1 (SW) 4.2 Grad oberhalb 1500 m Maximum im Sommer: Grad (Hochlagen > + 6 Grad) Minimum im Frühjahr: Grad Niederschlagsänderungen gegenüber Sommer in allen Szenarien trockener, A1B: - 25% (NE) bis - 41% (SW) Frühjahr größte Zunahme, A1B: - 2% (SW) bis + 24% (NE)

30 Klimaszenario für Mitteleuropa (MM5) Oberflächennahe Temperatur R. Knoche, IMK-IFU, KIT R. Knoche, IMK-IFU, KIT

31 Klimaszenario für Mitteleuropa (MM5) Verteilung der täglichen Niederschlagssummen über Deutschland (Dez-Feb) Häufigkeitsverteilung der täglichen Niederschlagssummen (Deutschland, Dez-Feb) R. Knoche, IMK-IFU, KIT R. Knoche, IMK-IFU, KIT

32 Klimaszenario für Mitteleuropa (MM5) Tage mit Schneebedeckung Südbayern und nördlicher Ostalpenraum 25 R. Knoche, IMK-IFU, KIT Tage Monat

33 Klimaszenario für Mitteleuropa (MM5) Tage mit Schneebedeckung Südbayern und nördlicher Ostalpenraum R. Knoche, IMK-IFU, KIT Höhe(m) Höhe(m) Tage Tage

34 Klimaszenario für Mitteleuropa (REMO) Quelle: MPI, Hamburg

35 Klimaszenario für Mitteleuropa (REMO) Quelle: MPI, Hamburg

36 Regionale Klimaszenarien Bevölkerungswachstum, Wirtschaftsentwicklung, technolog. Fortschritt u.a. Emissionszenarien Stoff-Kreislauf-Modelle Szenarien der Treibhausgaskonzentrationen Globales Klimamodell Globales Klima-Szenario Regionales Klimamodell Regionales Klima-Szenario

37 Was trägt zur Unsicherheit der Ergebnisse bei? Unzureichende Kenntnis zukünftiger anthropogener Einflüsse Ungenügende Berücksichtigung der natürlichen Klima-Randbedingungen Breites Ensemble möglicher Realisierungen zu den vorgegebene Klima-Randbedingungen (Die von unserer Erde gewählte Realisierung ist unbekannt) Unzulänglichkeiten der Simulationsmodelle - Die im Klimasystem ablaufenden Prozesse werden nur unzureichend erfasst (Modellgleichungen! ) - Das reale Klimasystem Erde wird im Modell nicht adäquat dargestellt (System-Parameter! )

38 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

39 Modellauflösung und Orographie R. Knoche, IMK-IFU, KIT R. Knoche, IMK-IFU, KIT = 100 km = 10 km

40 IPCC-Emissionsszenarien (Auswahl) A1 Eine Welt mit schnellem Wirtschaftswachstum und schneller Einführung neuer und effizienterer Technologien A1B wie A1 mit ausgewogener Nutzung aller Energiequellen A2 B1 B2 Eine sehr heterogene Welt mit einem Schwerpunkt auf traditionelle Werte (family values and local traditions) Eine sich vom Materialismus abkehrende Welt und die Einführung sauberer Technologien Eine Welt mit dem Schwerpunkt auf lokale Lösungen für ökonomische und ökologische Nachhaltigkeit IS92a Szenarium von 1992 Wir machen weiter wie bisher