Klimawandel in Deutschland / Hessen Fakten zur Klimaveränderung Dr. Cathleen Frühauf Idstein, 2.12.2008
Klimaänderungen Klimawandel als Tatsache Messungen der letzten 100 Jahre Ursachen Klimasystem und Treibhauseffekt Projektionen für die Zukunft Klima-Modelle, SRES Szenarien Auswirkungen
Was ist Klima? Klima ist die Zusammenfassung der Wetter-Erscheinungen, die den mittleren Zustand der Atmosphäre an einem bestimmten Ort der Erdoberfläche über eine genügend lange Periode. (Normalperiode beträgt 30 Jahre, gleicht Jahresschwankungen aus)
Abteilung Klimaüberwachung C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008
Zeitreihe der Lufttemperatur Hessen Jahresdurchschnitt: 8,3 C Trend seit 1901: + 0,98 C C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008
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Zeitreihe der Lufttemperatur Hessen Trend seit 1901 +0,91 C C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008
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Zeitreihe der Lufttemperatur Hessen Trend seit 1901 +1,23 C C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008
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Zeitreihe Jahresniederschlag Hessen Trend seit 1901: feuchter C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008
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Zeitreihe Winterniederschlag Hessen Trend seit 1901: feuchter C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008
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Zeitreihe Sommerniederschlag Hessen Trend seit 1901: etwas trockner C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Gerhard Müller-Westermeier Dezember 2008
Beobachtete Veränderung Niederschlag Jahressumme steigend, aber Verdunstung steigt stärker Frühling Zunahme Sommer leichte Abnahme - Niederschlagsereignisse werden extremer - längere Trockenperioden wechseln mit Starkregen - viel Wasser fließt ungenutzt oberflächlich ab - Bewässerung notwendig! Herbst leichte Zunahme Winter Zunahme
Der natürliche Treibhauseffekt Die einzelnen Strahlungskomponenten im Gewächshaus: 1 = die kurzwellige Sonneneinstrahlung. 2 = die langwellige Ausstrahlung des Gewächshausbodens 3 = die langwellige Ausstrahlung des Glasdaches in den Weltraum 4 = die langwellige Gegenstrahlung des Glasdaches zum Boden des Gewächshauses
Der natürliche Treibhauseffekt In der Erdatmosphäre bewirken Treibhausgase wie Wasserdampf H 2 O, Kohlenstoffdioxid CO 2, Methan CH 4, Distickstoffoxid N 2 O (Lachgas) und Ozon O 3 seit Bestehen der Erde einen Treibhauseffekt, der entscheidenden Einfluss auf die Klimageschichte der Vergangenheit und das heutige Klima hat. Die Rolle des Glases wird hier von den genannten Treibhausgasen übernommen, die durchgängig für den kurzwelligen Anteil der Sonnenstrahlung sind, langwellige Wärmestrahlung hingegen je nach Treibhausgas in unterschiedlichen Wellenlängen absorbieren und emittieren.
Der natürliche Treibhauseffekt Der natürliche Treibhauseffekt ist von sehr großer Bedeutung. Ohne Treibhauseffekt, d.h. mit einer Atmosphäre, bestehend nur aus O 2 und N 2 würde die globale Mitteltemperatur der Erde nur -18 C (255 K) betragen. Durch den Wasserdampf in der Atmosphäre erhöht sich die globale Mitteltemperatur auf +2 C (275 K). Die Spurengase bewirken eine weitere Erhöhung auf +15 C (288 K). Die Erhöhung des Anteils der Spurengase durch den Menschen führt zu einem weiteren Temperaturanstieg (anthropogener Treibhauseffekt).
Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007 Veränderung der Treibhausgaskonzentrationen in den letzten 10 000 Jahren (Daten aus Eisbohrkernen und Messungen) Die gegenwärtige CO 2 -Konzentration wurde während der letzten 650 000 Jahren nicht überschritten. Ungefähr drei Viertel der anthropogenen Emissionen von CO 2 in die Atmosphäre während der letzten 20 Jahre sind auf die Verbrennung fossiler Brennstoffe zurückzuführen. Der Rest stammt aus Landnutzungsänderungen, insbesondere Entwaldung.
Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007 Etwas mehr als die Hälfte der Methan- Emissionen sind anthropogen (z.b. Verbrennung fossiler Brennstoffe, Viehzucht, Reisanbau, Deponien) Ungefähr ein Drittel der N 2 O-Emissionen sind anthropogen (z.b. aus der Landwirtschaft und der chemische Industrie) Veränderung der Treibhausgaskonzentrationen in den letzten 10 000 Jahren (Daten aus Eisbohrkernen und Messungen)
Klimaprojektionen Für eine realistische Einschätzung des zukünftigen Klimas benötigt man genaue Informationen über die Wechselwirkungen zwischen den Ozeanen, den Kontinenten und der Atmosphäre und die Quellen und Senken in den klima-relevanten Stoffkreisläufen müssen bekannt sein.
Schematische Darstellung des Klimasystems der Erde
Der anthropogene Treibhauseffekt Die Klima-Szenarios 4 Grund-Szenarios: A1, A2, B1, B2 Sie entsprechen unterschiedlichen globalen Strategien im Umgang mit den Ressourcen. wenig oder mehr Umweltbewusstsein wenig oder mehr Wissenstransfer Das Szenario A1 wird dabei in Gruppen differenziert, die bei einer sich globalisiert weiter entwickelnden Wirtschaft in unterschiedlichem Maße vom Einsatz fossiler Energieträger Gebrauch macht. Quelle: UBA Endbereicht des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens: Klimaauswirkungen und Anpassungen in Deutschland - Phase I: Erstellung regionaler Klimaszenarios für Deutschland
Der anthropogene Treibhauseffekt Die Klima-Szenarios prognostizierte CO 2 -Emmissionen bis 2100 in GtC/yr (Giga-Tonnen Kohlenstoff pro Jahr):
Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht
Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007 links: Ergebnisse verschiedener Studien Änderung der Oberflächentemperatur im Vergleich zum Zeitraum 1980-1999
Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007 Winter Änderung der Niederschläge in % Sommer
Regionale Klimamodelle Regionale Klimamodelle übertragen die Ergebnisse der globalen Modelle (z.b. ECHAM5) auf europäische bzw. regionale Maßstäbe In Deutschland werden zur Zeit 4 regionale Klimamodelle angewendet: CLM REMO STAR WETTREG numerisch statistisch Betreiber : CLM-Konsort. (BTU Cottbus) MPI-M (Hamburg) PIK (Potsdam) CEC (Potsdam) Die Ergebnisse dieser Modelle zeigen die Bandbreite möglicher Temperatur und Niederschlagsänderungen in Deutschland für den Zeitraum bis 2055 bzw. 2071-2100
Von den regionalen Klimamodellen CLM, REMO, WETTREG und STAR projizierte Verteilung der Änderung der Jahresmitteltemperatur für die Zeiträume 2021-2050 (oben) und 2071-2100 (unten) im Vergleich zum modellspezifischen Kontrollzeitraum 1971-2000 unter Vorgabe der globalen Simulationen des ECHAM5-Modells für das mittlere Emissionsszenario A1B 2021-2050 2071-2100 Temperatur Jahresmittel 2021-2050 Je nach Modell und Region Anstieg um 0,5 C bis 2,0 C WETTREG mit geringstem, STAR dagegen höchstem Anstieg 2071-2100 Anstieg um 2 C bis 4 C Numerische Modelle mit Nord- Süd-Gradient C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Dr. Thomas Deutschländer Dezember 2008
Von den regionalen Klimamodellen CLM, REMO, WETTREG und STAR projizierte Verteilung der relativen Änderung der mittleren Niederschlagsmenge im Sommer für die Zeiträume 2021-2050 (oben) und 2071-2100 (unten) im Vergleich zum modellspezifischen Kontrollzeitraum 1971-2000 unter Vorgabe der globalen Simulationen des ECHAM5-Modells für das mittlere Emissionsszenario A1B Niederschlag im Sommer 2021-2050 2071-2100 2021-2050 Meist leichte Abnahme um bis zu 15%, STAR mit bis über 25% 2071-2100 Alle 3 Modelle mit deutlicher Abnahme um bis über 40% Besonders betroffen SW (alle) & NO (WETTREG) C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Dr. Thomas Deutschländer Dezember 2008
Von den regionalen Klimamodellen CLM, REMO, WETTREG und STAR projizierte Verteilung der relativen Änderung der mittleren Niederschlagsmenge im Winter für die Zeiträume 2021-2050 (oben) und 2071-2100 (unten) im Vergleich zum modellspezifischen Kontrollzeitraum 1971-2000 unter Vorgabe der globalen Simulationen des ECHAM5-Modells für das mittlere Emissionsszenario A1B 2021-2050 2071-2100 Niederschlag im Winter 2021-2050 Nur gemäß WETTREG und nur in den westlichen Landesteilen leichte Zunahme bis über 25% 2071-2100 Alle 3 Modelle mit deutlicher Zunahme um bis über 40%, nach WETTREG bis über 70% C. Frühauf / Deutscher Wetterdienst Dr. Thomas Deutschländer Dezember 2008
mögliche Temperatur- und Niederschlagsänderung 2071-2100 im Vergleich zu 1961-1990 Quelle: MPI-M/REMO
mögliche Niederschlagsänderungen 2071-2100 im Vergleich zu 1961-1990 Winter Sommer Quelle: MPI-M/REMO
Zukunft Temperaturanstieg Abnahme der Frostgefahr im Winter Verfrühung der phänologischen Entwicklung, dadurch größere Gefahr von Spätfrösten (Aprikosen, Süßkirschen) Hitzestress im Sommer (bei gleichzeitig abnehmendem Wasserangebot); frühere Abreife / Notreife bei langer Trockenheit frühere Ernte im Herbst wegen beschleunigter Entwicklung
Zukunft Niederschlagsituation mehr Niederschläge im Winter, weniger im Sommer Erosion und Überflutung im Winter, Nitratauswaschung Speicherung der Winterniederschläge notwendig Wassermangel im Sommer (höhere Verdunstung bei weniger Niederschlag) zusätzlicher Beregnungsbedarf Züchtung Trockenstress resistenter Pflanzen, Verwertung von Düngern? mehr Starkregen und Hagel
Zukunft Temperaturanstieg geänderte Niederschlagsverteilung Hitze, Dürre, aber auch Überschwemmungen Natur verkraftet max. 0.1 K Erwärmung pro Jahrzehnt (derzeit mindestens 0.2 K) stark schwankende Pegel der Flüsse mehr Wetterkatastrophen Rückzug der Gletscher, Schneemangel in den Alpen Abschmelzen des polaren Eises, Anstieg des Meeresspiegels
Zukunft Phänologie Vegetationsperiode verlängert sich In Europa beginnt... - der Frühling eine Woche früher - der Herbst 10 Tage später schnellere Entwicklung der Kulturen (frühere Abreife, Notreife) Europa: Verschiebung der Anbaugrenzen nach Norden neue Kulturen / Sorten (Mais, Sonnenblumen), im Süden breitet sich die Trockenheit (Wüsten) aus: Gewinner / Verlierer!!! mehr CO 2 = steigende Erträge? (Inhaltsstoffe, Wasser?)
Zukunft Schädlinge /Krankheiten höhere Temperaturen im Winter erhöhen die Überlebenschancen Höhere Sommertemperaturen führen zu einer Beschleunigung der Entwicklungszyklen. höhere Populationsdichte, Schädlingswanderung (Zikaden im Weinbau, Miniermotte bei Kastanien) neue Strategien im Pflanzenschutz
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Zeitreihe Niederschlag im Frühling Hessen Trend seit 1901: feuchter
Zeitreihe Niederschlag im Herbst Hessen Trend seit 1901: feuchter
Veränderung des Rhone-Gletschers in den letzten 160 Jahren 1849 1970 heute
Niederschlag 1961-90 180-200 mm 400-450 mm
beobachtete Veränderungen vieljährige phänologische Daten aus dem Rheingau - Blühbeginn Apfel - Blühbeginn Sommerlinde - Laubverfärbung Rotbuche
1895 1900 1905 1910 1915 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Abweichung in Tagen Deutscher Wetterdienst 30 Blühbeginn Apfel früh in Geisenheim Durchschnitt: 23. April - frühester Wert: 3. April - spätester Wert: 12. Mai 23. Mai 20 1901 späte Blüte 1929 Trend 1979 13. Mai 10 3. Mai 0 23. Apr -10 2007 13. Apr -20 1908 1957 frühe Blüte 2002 3. Apr -30 24. Mrz
1895 1900 1905 1910 1915 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Abweichung in Tagen Deutscher Wetterdienst Blühbeginn Sommerlinde in Geisenheim Durchschnitt: 11. Juni - frühester Wert: 26. Mai - spätester Wert: 4. Juli 30 11. Jul 20 späte Blüte 1923 Trend 1965 1979 1987 1. Jul 10 21. Jun 0 11. Jun -10 1. Jun -20 1921 1953 frühe Blüte 1993 2007 22. Mai -30 12. Mai
1895 1900 1905 1910 1915 1920 1925 1930 1935 1940 1945 1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 Abweichung in Tagen Deutscher Wetterdienst 30 20 Blattverfärbung Rotbuche in Geisenheim Durchschnitt: 11. Okt. - frühester Wert: 8. Sept. - spätester Wert: 2. November 1907 1997 1932 Trend späte Blattverfärbung 10. Nov 31. Okt 10 21. Okt 0 11. Okt -10 2007 1. Okt -20 1986 21. Sep 1976-30 frühe Blattverfärbung 1961 11. Sep -40 1. Sep
Der anthropogene Treibhauseffekt Die Klima-Szenarios zu erwartende Änderungen der globalen Mitteltemperatur bis 2100:
Der anthropogene Treibhauseffekt - IPCC-Bericht 2007