Klimaszenarien für Deutschland Extremwetter im Klimawandel Dr. Hans Schipper KIT-Zentrum Klima und Umwelt / Süddeutsches Klimabüro KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu
Das Süddeutsche Klimabüro am KIT Anfragen Medien Bürger Vereine Organisationen Wirtschaft Entscheidungsträger Kompetenzen KIT-Einrichtungen assoz. Einrichtungen Universitäten LUBW BfG DLR-IPA www.sueddeutsches-klimabuero.de Medienarbeit - Bürgeranfragen - Vorträge Klimadaten - Klimainformationen - Forschungsaufträge 2
Das Netzwerk der Regionalen Helmholtz-Klimabüros 3
Inhalt Das Klima im Wandel Klimamodellierung Extremereignisse Beispiele Winterstürme Hagel Hochwasser Starkniederschläge Wissen über Klima(-wandel) vermitteln Politik und Eigeninitiative 4
Zeitskalen Klimaantriebe Plattentektonik Erdbahnparameter Landnutzung Solaraktivität interne Klimaschwankungen Einzelne Vulkanausbrüche anthropogene Treibhausgasemissionen Zeitskalen der Änderung Millionen Jahre Hunderttausend Jahre Jahrzehnte Jahre bis Jahrzehnte Jahre bis Jahrzehnte Wenige Jahre Jahrzehnte Paläoklimatologie Klimaprojektionen 5
Beispiel Klimaänderung September 1979 Meereisausdehnung in September September 2007 Eine Abnahme von ± 3 Mio. km 2 in 30 Jahre Das entspricht 3 Mal der Oberfläche von Deutschland und Frankreich zusammen! 6
Räumliche Skalen Bezugszeitraum: 1961-1990 K Daten für Deutschland und Baden-Württemberg: DWD Daten global: NASA 7
Räumliche Skalen 8
Globaler Temperaturverlauf 9 der 10 wärmsten Jahre waren ab 2000. 9
Für das Verständnis des Klimas braucht man seine Zusammenhänge zu verstehen Da ergibt es zwangläufig viele Unbekannte Treibhausgasemissionen 10
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Die IPCC Szenarien Szenarienbildung: IPCC-SRES (Special Report on Emissions Scenarios) Globale Entwicklung Treibhausgasemission Klimaänderung mehr Wachstum mehr Emissionen stärkere Klimaänderung weniger Wachstum weniger Emissionen schwächere Klimaänderung Quelle: IPCC, 2007 12
CO 2 -Szenarien Quelle: www.welt.de Abb. verändert nach IPCC (2007): Climate Change 2007, Working Group I: The Science of Climate Change, Figure 10.26. 13
Tatsächliche CO 2 -Zunahme The Copenhagen Diagnosis, 2009 14
Entwicklung der Klimamodelle Quelle: IPCC, 2007 (1990) (1995) (2001) (2007) 15
Die IPCC Szenarien Quelle: IPCC, 2007 16
Beispiel Temperatur Änderung der bodennahen Temperatur relativ zu 1980-1999 2011 2030 2046 2065 2080 2099 B1 A1B A2 Quelle: IPCC, 2007 17
Klimamodellierung 3-dimensionales Gitter, Atmosphäre und Ozean in Gitterzellen zerlegt Qualität abhängig von Auflösung (abhängig von Computerleistung) Typen regionaler Klimamodelle dynamisch (REMO, COSMO-CLM) statistisch (STAR, WETTREG) x = 18 km x = 100 km x = 250 km 18
Änderung der Lufttemperatur regional 2,5 bis 2,75 C 3,5 bis 3,75 C Quelle: MPI-M, Hamburg 19
Verschiedene Gebiete verschieden betroffen Änderung des Sturmklimas rückläufige Niederschläge starke Erwärmung Änderung der Vegetationszonen Quelle: Umweltbundesamt 20
Quelle: IMK-TRO/KIT (2010) in Klimawandel in Baden- Württemberg Änderung der Frosttage 21
Quelle: IMK-TRO/KIT (2010) in Klimawandel in Baden- Württemberg Änderung der Frosttage 22
EXTREMEREIGNISSE 23
Extremereignisse im Klimawandel Orkantief Kyrill (17./18. Januar 2007) Spitzenwindgeschwindigkeiten > 200 km pro Stunde Einige Tornados (F3) im Bereich der Kaltfront 43 Tote (Europa) Gesamtschäden Deutschland ~4.7 Mrd. 24
Extremereignisse im Klimawandel Hagelsturm Villingen-Schwenningen 28. Juni 2006 25
Extremereignisse im Klimawandel Hagelsturm Villingen-Schwenningen 28. Juni 2006 Schadenfrequenz (Gebäudeschäden) und Zugbahnen Karlsruhe Stuttgart Villingen >70% 26
Extremereignisse im Klimawandel Hagelsturm Villingen-Schwenningen 28. Juni 2006 erhebliche Schäden an Karlsruhe Gebäuden, Fahrzeugen, landwirtsch. Kulturen Stuttgart Schadenfrequenz (Gebäudeschäden) und Zugbahnen Starkniederschläge, Orkanböen, tennisballgroße Hagelkörner >100 Verletzte, 1 Toter Gebäudeschäden > 250 Mio Villingen >70% 27
Schadenerfahrungen Baden-Württemberg Sehr hohe Schadensummen durch Extremereignisse Höchste Schadensummen durch Winterstürme und Hagelschlag Schadenpotentiale > 1 Mrd. 31.9% 38.1% 1986-2008 28
Extreme (seltene) Ereignisse 29
Von Daten zu Modellen Daten Beobachtungen an Messstationen Methodik Trendanalyse und Signifikanztests Änderungsszenarien Vergangenheit Verknüpfung von Daten mit anderen meteorologischen Parametern Validierung Klimamodelle Vergleich/Validierung Beobachtungen und regionale Klimamodelle Entwicklung in die Zukunft 30
Fragestellungen Zusammenhang zwischen anthropogen bedingte Klimawandel und extremer Wettersysteme Analysen und Trends von meteorologischen Extremereignissen Unterschiede in der Häufigkeit von Extremereignissen auf lokaler Ebene Beispiele Winterstürme Hagel Hochwasser Starkniederschläge 31
Winterstürme regionales globales Klimamodell Klimamodell REMO ECHAM5Δx Δx ~ ~ 10250 km km gemessen CEDIM Δx ~ 1 km 10-jährliche Böengeschwindigkeit 32
Winterstürme Relative Änderungen der 10-jährlichen Böengeschwindigkeit: Anzahl der Simulationen mit Anstieg Anstieg nicht eindeutig 7 Simulationen REMO + CCLM-KL kein Anstieg Rauthe et al., Meteor. Z, eingereicht 33
Hagel Charakteristika seltene Ereignisse (in einem Gebiet) lokal sehr begrenzt Überlagerung langfristiger Schwankungen (natürliche Klimavariabilität) Wahrscheinlichkeit für neuen Rekord: p ~ 1/a (a = Jahre) Baden-Württemberg aus Versicherungsdaten Zugbahnen der 30 stärksten Hagelunwetter 1997-2007 34
Hagel Gewitterstürme Problematik: starke lokale Begrenzung Anforderungen Messungen: - hohe räumliche Auflösung (~1 km) - lange Messreihen - homogene, eindeutige Datensätze kein Datensatz erfüllt alle Kriterien Kombination verschiedener Messdaten Klimamodelle 1970-2050 Gewitterpotential Blitzdaten 1991-2009 Gewittertage Versicherung 1986-2010 Gebäudeschäden Radardaten IMK / DWD 1997-2010 Ereignisse Radiosonden 1952/1978-2009 Gewitterpotenzial 35
Starkniederschläge Trend > 50 % -50-40 % -40-30 % -30-20 % -20-10 % -10 0 % 0 10 % 10 20 % 20 30 % 30 40 % 40 50 % > 50% Signifikanz < 80 % > 80 % > 90 % > 95 % Trends der Starkniederschläge 1931-2000 KLIWA Stationsdaten, hydrol. Sommer-Halbjahr 36
Starkniederschläge 1971-2000 2011-2040 2041-2070 2071-2100 Frühjahr Sommer Herbst Winter Mittlerer Niederschlag im 21. Jahrhundert Beispiel: Ensemble CLM-Konsortialläufe Quelle: IMK, 2011 37
Hochwasser Emissionsszenarien Globale Klimamodelle Regionale Klimamodelle Hydrologische Modelle Quelle: IMK, 2011 38
Wahrscheinlichkeit [mm/tag] Hochwasser Abnahme unter 5 15 mm/day Zunahme ab 5 15 mm/tag Niederschlagsintensität [mm/tag] Quelle: IMK, 2011 39
Zwischenfazit Winterstürme Hagel Im Norden von Deutschland ist mit einer Zunahme zu rechnen Im Süden von Deutschland sind die Modelle sich uneinig Starke räumliche Variabilität Abhängig von welchen Größen betrachtet wird, ändert sich das Ergebnis Starkniederschläge Starke räumliche Variabilität Mittlere Niederschläge: Zunahme im Winter und Abnahme im Sommer Hochwasser Stark von der Kopplung Meteorologie-Hydrologie abhängig Abnahme Niederschläge unter 5-15 mm/tag; Zunahme ab 5-15 mm/tag 40
Wissen über Klima(-wandel) vermitteln 41
Regionale Klimaatlas Deutschland www.regionaler-klimaatlas.de 42
Regionale Klimaatlas Deutschland www.regionaler-klimaatlas.de 43
Einzelne Elemente Auswahl einzelner Bundesländer Auswahl der Jahreszeiten Auswahl des Zeitraums Auswahl der Parameter 44
Darstellung 45
Darstellung Ergebnisse lassen sich direkt mit anderen Parametern vergleichen 46
Darstellung für Modellnutzer Auswahlmöglichkeit Szenario Globalmodell Regionales Modell Datenbank Metainformationen Ausführender Instanz 47
Politik und Eigeninitiative 48
Klimagipfel Kopenhagen Delegierte aus 192 Ländern (viermal so viele wie 1997 in Kyoto) bis zu 15000 Teilnehmer, darunter zahlreiche Staatsoberhaupte Ergebnisse (es gibt sie tatsächlich!): Der Mensch ist für den Anstieg der globalen Mitteltemperatur hauptsächlich verantwortlich Ein ungebremster Anstieg der Temperatur führt zu unkontrollierten Folgen Kipp-Punkte (Begründung vom 2 -Ziel) Klimaschutz ist möglich wenn alle mitmachen 49
Klimagipfel Cancún Grundlage für ein Nachfolgeabkommen des Kyoto-Vertrags. Die Industrieländer erkennen die Erkenntnisse des Weltklimarats IPCC an Die Industrieländer nehmen die freiwilligen Zusagen von CO 2 - Einsparzielen zur Kenntnis Der Vertrag drängt die Industrieländer dazu, ihre CO 2 - Einsparmaßnahmen aufzustocken. Waldreiche Länder, allen voran Russland, können ihre Treibhausgasemissionen gegenrechnen 50
CO 2 -Ausstoß reduzieren Hauptemittenten CO 2 (2007) Anteil CO 2 pro Kopf in t CO 2 Emissionen in Mio. t Deutschland ist Platz 6 in der Welt! Quelle: International Energy Agency IEA, 2009 51
CO 2 -Rechner Verträglich: 2.5 t/jahr CO 2 pro Einwohner Konsum Ernährung Verkehr Energie: Strom, Wärme Öffentl. Bereich CO2-Rechner lfu.klima-aktiv.de 52
www.sueddeutsches-klimabuero.de www.klimabuero.de www.regionaler-klimaatlas.de VIELEN DANK Mit Dank an folgenden Mitarbeitern des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung: Susanna Mohr, Marc Puskeiler, Peter Berg, Hendrik Feldmann, Dr. Michael Kunz u.a. 53