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1 Stä St Stä dte Stäädte im im Klimawandel Klimawandel Barbara Früh, Meinolf Kossmann Deutscher Wetterdienst Klima & Umweltberatung Offenbach am Main DACH Meteorologentagung, September 2010 Barbara Früh, DWD StädteBonn im Klimawandel 21. September 2010

2 Überblick Downscaling vom globalen zum urbanen Modell mikroskaliges urbanes Klimamodell MUKLIMO_3 Ergebnis: Anzahl Sommertage in Frankfurt am Main Vergangenheit Zukunft

3 Klima und Umweltberatung traditionell mit Beobachtungen Klimawandel Projektionen globale Projektion große Gitterweite IPCC 2007 WG1-AR4 Global surface warming ( C) const. composition commitment 20th century Copyright DWD,

4 Downscaling von Klimaprojektionen Globales Klimamodell Wirkmodell für Klima- und Politikberatung Regionales Klimamodell

5 Downscaling von Klimaprojektionen Globales Klimamodell ECHAM5 A1B zur Evaluation 4 regionale Klimamodelle & Messungen REMO CLM WETTREG STAR numerisch statistisch OBS Messungen urbanes Klimamodell MUKLIMO_3

6 MUKLIMO_3: Mikroskaliges urbanes Klima ma-mo Modell, 3-dim. Version Dynamik Lösung der Bewegungsgleichung über Stromfunktions - Vorticity Methode nicht-hydrostatisches Modell Tagesgang entsprechend den Anfangsbedingungen Physik Wärmegleichung Parametrisierung der lang- und kurzwelligen Strahlung Vegetationsmodell nicht-aufgelöste Bebauung kein Niederschlag oder horizontaler Abfluss Modellgebiet Orographie Rotation des Modellgebietes gegen Nord möglich Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010

7 Landnutzung Siedlung (dicht) Siedlung (locker) Wald Park Gewerbe (dicht) Gewerbe (locker) Freiflächen Wasser Bankenviertel Ein-, Mehrfam.haussdlg. Dorfkern Reihenhaussiedlung Zeilenbebauung Zeilenbeb. + Hochhäuser Blockbebauung Citybebauung Mittelalterl. Stadt Gleise Kleingärten 26.8 km Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September km

8 Orographie Taunus

9 Eingabe für MUKLIMO_3 Landnutzung Orographie MUKLIMO_3 Simulation Anfangsbedingungen für windschwache Strahlungsbedingungen Lufttemperatur Windgeschwindigkeit und -richtung relative Feuchte Beobachtungen Simulationen Vergangenheit Zukunft

10 Abschätzung der Klimaänderung in der Stadt MUKLIMO_3 Klimaprojektion Vergangenheit Klimaprojektion Zukunft urbanes Klimamodell Quader- Methode regionales Klima T, v, rh Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010

11 Quader-Methode (25 C, 3ms -1, 80%) T max, v max, rh max rh max Zielpunkt T, v, rh METHODE: 8 MUKLIMO_3 Eck- Simulationen rh V max meteorologische Felder für T, v und rh an allen 8 Ecken rh min V min T min T T max v tri-lineare Interpolation auf den Zielpunkt T, v,rh T min, v min, rh min (15 C, 0.7ms -1, 42%)

12 Abschätzung der Klimaänderung in der Stadt MUKLIMO_3 Klimaprojektion Vergangenheit Klimaprojektion Zukunft regionales Klima T, v, rh Interpolation urbanes Klimamodell Quader- Methode Statistik Momente Verteilungen Trends, Korrelation, Indices, etc. Analyse Klimaänderungssignal Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010

13 Evaluierung Anzahl Sommertage T max 25 C Eingabe für Quader: Beobachtungen Offenbach ( & ) Simulation 52.2 d/a Beobachtung 49.6 d/a Rhein-Main-Airport ( ) Simulation 40.3 d/a Beobachtung 46.1 d/a

14 Änderung der Anzahl Sommertage (A1B) vs CLM REMO +32 d/a +30 d/a avg 12.8 d/a avg 12.8 d/a +28 d/a min 10.0 d/a min 7.6 d/a +26 d/a max 15.1 d/a max 15.1 d/a +24 d/a +22 d/a +20 d/a STAR WETTREG +18 d/a +16 d/a avg 24.8 d/a avg 11.2 d/a +14 d/a min 17.6 d/a min 8.1 d/a max 28.1 d/a max 13.7 d/a +12 d/a +10 d/a +8 d/a Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010

15 Änderung der Anzahl Sommertage (T max 25 C) (A1B) vs gemittelt über das Stadtgebiet von Frankfurt/Main Konfidenzintervall auf 90% Signifikanzniveau Box-Whisker Diagramm: Perzentile REMO CLM WETTREG STAR 5 31 Tage pro Jahr

16 Zusammenfassung & Ausblick Entwicklung der Quader-Methode zur Bestimmung der Auswirkungen des Klimawandels auf eine Stadt online verfügbar Journal of Applied Meteorology and Climatology Early Online-Releases Anwendung und erfolgreiche Evaluierung der Quader-Methode für die Anzahl Sommertage in Frankfurt am Main Verwendetes Ensemble von 4 regionalen Klimaprojektionen mit SRES A1B zeigt eine Erhöhung der mittleren Anzahl Sommertage bis (vs ) um 5 31 Tage (90% Signifikanzniveau) Simulation von Landnutzungsänderungen / Planungszustand Diskussion der Ergebnisse in enger Zusammenarbeit mit der Stadt

17 Barbara Früh, DWD Urban sites Städte in climate Klimawandel change 21. September 15, 2010 Vielen Dank!!!