reclip:century regionalisierte Klimaszenarien für Österreich

Transkript

1 reclip:century regionalisierte Klimaszenarien für Österreich Wolfgang Loibl, AIT Herbert Formayer, BOKU-Met Wien, 6. Juli 2011

2 Inhalt: Projektziel Klimamodellierung: Prinzip und eingesetzte Modelle Simulationen und Ergebnisse Evaluierung Ergebnis-Analyse, Modellvergleich Schlussfolgerungen Die Projektpartner:

3 Projektziel reclip:century (research for climate protection: century climate simulations) erzeugt ein für Österreich maßgeschneidertes Ensemble von Klimaszenarien in bestmöglicher regionaler Auflösung (10x10km) validiert die Simulationsergebnisse und ermittelt Unsicherheitsbandbreiten stellt ausgewählte Datensätze für die Klima- / KlimafolgenforscherInnen - Community bereit

4 Warum verschiedene Klimasimulationen? Simulationen sind nicht die Wirklichkeit! Modelle bergen Unsicherheiten; die hängen ab: von der natürlichen Variabilität, vom GHG-Emissionsszenario, vom globalen Klimamodell (GCM), und vom regionalen Klimamodell (RCM). Unterschiedliche Modelle liefern unterschiedliche Ergebnisse. Nur Simulationen mit unterschiedlichen Modellen / GHG Szenarien erlauben die Abschätzung der Bandbreite regionaler Effekte.

5 Inhalt: Projektziel Klimamodellierung: Prinzip und eingesetzte Modelle Simulationen und Ergebnisse Evaluierung Ergebnis-Analyse, Modellvergleich Schlussfolgerungen

6 Modelle, Setup und Läufe GHG-Anstieg: IPCC Scenarios A1B und B1 Globalmodelle (Daten im 6-Std-Intervall): ECHAM5: 100km Auflösung HadCM3: 250km Auflösung Regionalmodelle (Speicherung stündlicher Daten): COSMO CLM (CCLM) 2 Modellgitter (mit 32 vertikalen Layern) o Domain 1: 50 km (rote Box) o Domain 2: 10 km Rechenschritte: Domain sec, Domain 2-80 sec MM5 2 Modellgitter (mit 31 vertikalen Layern) o Domain 1: 30 km (violette Box) o Domain 2: 10 km Rechenschritte: Domain 1-30 sec, Domain 2-10 sec

7 Reclip:century Ensembles (Phase 1) ( 9 Modelläufe) Ensembles Phase 1 Regionalmodell COSMO CLM Antriebsdaten hindcast control run scenario runs ERA40 Messdaten A1B B1 ECHAM HADCM Regionalmodell MM5 Antriebsdaten hindcast control run scenario runs ERA40 Messdaten A1B B1 ECHAM

8 GCM-Antriebsdaten Auswahlkriterium: 1. heutiges Klima muss gut wiedergegeben werden 2. Bandbreite des Temperaturanstiegs muss repräsentativ abgebildet werden Verschiedene GCMs liefern unterschiedlichen Temperaturanstieg wird von den RCMs fortgeschrieben. Simulations-Bandbreite: Temperatur-Anstieg in EU (Szenario A1B) Auswahl - ECHAM5 und HadCM3: gemäßigter vs. höherer Temperaturanstieg HadCM3 ECHAM5 (Wegener Center: Prein, 2009)

10 Änderung der saisonalen Temperaturmittel und Niederschlagssummen: 30 Jahresmittel 1961/1990 vs. 2021/2050 (HadCM3/CLM -A1B) temp 61/90 temp 21/50 precip 61/90 precip 21/50 Spring Summer Autumn Winter

11 Beispiel: Saisonale Temperaturdifferenz 30 Jahresmittel 1961/1990 vs. 2021/2050 ECHAM5/CLM-A1B (Wegener Center) DJF JJA MAM SON Im Alpenraum: Temperaturen nehmen generell zu Saisonale und räumliche Unterschiede ECHAM5: Stärkste Erwärmung im Herbst (2,0 C im Mittel) (andere Modelle liefern davon abweichende Ergebnisse!)

12 Temperatur-Differenz: 30-Jahresmittel 1971/2000 vs. 2001/2030 bis 2031/2060 Österreich bis 2001/2030: W: 0,7 C, O: 1 C bis 2011/2040: W:1,3 C; O: 1,5 C bis 2021/2050: W:1,7 C; O: 2 C bis 2031/2060: W&O:2,3 C;S:2,4 C

13 Jahresniederschlags-Differenz in %: 30-Jahresmittel 1971/2000 vs. 2001/203 bis 2031/2060 Österreich bis 2001/2030: geringe Änderung bis 2011/2040: W: geringe Zunahme O: geringe Änderung bis 2021/2050: W: geringe Zunahme O: geringe Abnahme bis 2031/2060: W, S: Zunahme O: geringe Zunahme

15 Evaluierung der Modell-Güte: Durch Vergleich von (gerasterten) Messdaten mit Simulationen des heutigen Klimas (die folgenden Folien sind Auszüge!) Daten: (gerasterte) Messdaten ( ) CRU E-OBS Histalp WRDC (Stationsdaten) Räumliche Analyse-Ebenen: Europa /Alpenraum/Österreich Hindcast-Modelläufe ( ) Control-Modellläufe ( )

16 Mittlere regionale Abweichung der 2m-Temperatur [K] CCLM versus CRU und E-OBS, 1961/2000 (ZAMG) Cold Bias in Mitteleuropa: Temperaturmittel unterschätzt negativer Bias: 1 2 K Temperaturmaxima um 1-2 K unterschätzt Temperaturminima stimmen überein, in den Alpen schwach unterschätzt (~ 1 K)

17 Abweichung des Niederschlags (BOKU-Met)

18 Niederschlagsindizes MM5 vs. CLM im Alpenraum Sommer Winter

19 Abweichung des Niederschlags bei Antrieb mit GCM Beobachtung ERA 40 ECHAM 5 HadCM3

20 Niederschlagsindizes CLM verschiedene Antriebsdaten im Alpenraum HadCM3 versus ERA40 Sommer ECHAM5 versus ERA40 Sommer

21 Verteilung der Tagesniederschläge im Winter im Alpenraum

22 Mittlere jährliche relative Abweichung der Globalstrahlung Vergleich: RCM Simulationen vs. Stationsdaten, 1961/2000 (BOKU-Met) CLM und MM5 liefern deutlich bessere Ergebnisse für den Alpenraum als andere RCMs

24 Monatliche Temperaturmittel T-2m 2001/2030 gegenüber 2031/2060 Gleichmäßiger Anstieg ECHAM5 - angetriebene Simulationsergebnisse: Jahresgänge zeigen große Übereinstimmung, der langsamere Anstieg der GHG-Konzentration in B1 wirkt sich bis 2050 wenig aus. HadCM3 - angetriebene RCM-Ergebnisse: reflektieren höhere Temperaturen des GCMs: Höhere Werte vor allem in den Sommermonaten. Den besseren Überblick bieten die folgenden saisonalen Auswertungen. Alpenraum

25 Saisonale Temperatur-Differenzen gegenüber bis 2031/ : höchste Anstiege im Herbst bis +2,4 K, im Winter bis +2,3 K CLM@ECHAM5/B1: Anstiege deutlich geringer: im Frühjahr und Winter jeweils bis +1K CLM@HadCM3/A1B: höchste Zunahmen im Sommer bis +2,6 K, Anstiege im Herbst bis +2,5 K, im Winter bis +2,1 K

26 Monatliche Niederschlagssummen 2001/2030 gegenüber 2031/2060 Die mittleren monatlichen Ergebnisse lassen keine großen Änderungen erkennen. Unterschiede im NS-Jahresgang zwischen ECHAM- und HADCM3 angetriebenen Simulationen. HadCM3 - angetriebene RCM-Ergebnisse zeigen in den Sommer- und Herbstmonaten gegen 2050 deutlichere NS-Abnahmen. (im Gesamt-Alpenraum!) Den besseren Überblick bieten die folgenden saisonalen Auswertungen.

27 Saisonale Niederschlags-Differenzen in % ab 1971/2000 bis 2031/2060 CLM@HadCM3/A1B, CLM@ECHAM5/A1B, CLM@ECHAM5/B1 CLM@ECHAM5/A1B : Kaum Abnahmen (Herbst & Sommer /2060), deutlichere Zunahmen im Winter & Frühjahr (~10%) CLM@ECHAM5/B1: geringe Abnahmen im Sommer, Geringe Zunahmen im Winter und Herbst (~ 5 %) CLM@HadCM3/A1B: Deutliche Abnahmen im Sommer bis -15%, Zunahmen im Herbst & Winter (5-10%)

28 Szenariovergleich Alpenraum 1971/2000 vs. 2021/2050: saisonale Temperatur und Niederschlagsentwicklung Temperatur: größter Anstieg in Sommer & Winter Geringster Anstieg im Frühjahr Niederschlag: große Trendunterschiede zwischen den Szenarien, A1B: mehrheitliche Annahme: Winter & Herbst +, Sommer --

29 Szenariovergleich 1971/2000 vs. 2021/2050: saisonale Temperaturentwicklung Beispiel Ost-Österreich Einheitlicher Trendbei allen Szenarien, Unterschiede zwischen den Saisonen!!

30 Szenariovergleich 1971/2000 vs. 2021/2050: saisonale Niederschlagsentwicklung Beispiel Ost-Österreich Große Trend-Schwankungen zwischen den Szenarien!!

31 Saisonale Trends nach Klimaregionen anhand von 3(2) Szenarien Temperatur 1971/ /2050 Anstieg in C (2x A1B, B1) Winter 1,6 2,2 Niederschlag 1971/ /2050 Veränderung in % (2x A1B) ,6 1,8 1,8 1,7 1,8 +8% =/+13% +13% +7% +11% +13% +10% Frühling 1,1 1,2 1,2 1 + ~- 1,2 1,2 1,2 <-/-> <-/-> <-/= -10/+10% <-/= <-/= -13%/=

32 Saisonale Trends nach Klimaregionen anhand von 3(2) Szenarien Temperatur 1971/ /50 Anstieg in C (2x A1B, B1) Sommer 2,5/1,3 2,5/1,1 2,3/1,2 2,3/0,6 2,3/1 2,5/1,1 2,3/1 Niederschlag 1971/ /50 Veränderung in % (2x A1B) <- <- <- =/<- -8%/<- -9%/<- <- Herbst 2,1 2 1,9 2,3/1, ,8 1,9 1,9-10%/<- =/-15% <- = <-/-8% =/-12% <-

33 Zusammenfassung der regionalen Trends bis 2021/2050 Temperatur-Trends sind eindeutig : alle Szenarien zeigen deutlichen Anstieg Niederschlag: große Differenzen zwischen den Szenarien generell: deutliche saisonale Unterschiede: Winter: Temperatur +1,6 bis 2,2 C, Niederschlag: Zunahme +8 bis +13% im Osten mehr im Süden & Westen weniger Frühling: Temperatur +1 bis 1,2 C, Niederschlag: konstant bis leichte Abnahmen, im Osten deutlicher Sommer: Temperatur +1 bis 2,5 C, Niederschlag: geringe Abnahme, Szenarien uneinig! im Süden deutlicher Herbst: Temperatur +1,7 bis 2,3 C, Niederschlag: geringe Abnahme, W, S: mehr, N: divergent S, SO, Niedere Tauern: deutlicher

35 Schlussfolgerungen Nationale Klimasimulationen mit alternativen GCMs und GHG-Bedingungen sind wichtig: >> um Bandbreite der regionalen Effekte des Klimawandels zu erfassen: GHG Szenario weniger relevant für Variation als GCM/RCM- Auswahl (bis 2050). >> Empfehlung für Klimafolgenforschung: alle vorliegenden A1B Szenarien heranziehen Weitere RCM-Simulationen mit weiteren GHG-Szenarien und GCMs, sowie vertiefende regionale Analysen, notwendig >> Reclip.century II wurde bereits begonnen und simuliert nun bis 2100, Szenario A2 wird zum aktuellen reclip.century Ensemble hinzugefügt

36 Schlussfolgerungen (2) Know How über die regionale Klimamodellierung ist enorm wichtig für das Verständnis der Belastbarkeit von Klimaszenarien und für eine adäquate Nachbereitung für die Klimafolgenforschung ein eigenes alpenspezifisches - Ensembles an Simulationen bietet die Chance für viele WissenschaftlerInnen die hier gewonnenen Ergebnisse und die sich daraus ergebenden Klimafolgen in internationalen Kooperationen einzubringen

37 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Homepage: bis Mitte Juli mit Ergebnissen befüllt, Data Warehouse mit Simulationsergebnissen: vorerst: Alpen-Domain(10km Raster), Monatsmittel/Summen Temperatur, Niederschlag, für 30 Jahres-Klimaperioden - Format NETCDF 3.0