Klimaänderungen Prognosen Unsicherheiten

Klimaänderungen Prognosen Unsicherheiten Klimawandel Prof. Dr. Günter Gross Institut für Meteorologie und Klimatologie Fakultät für Mathematik und Physik Leibniz Universität Hannover Klimawandel in Niedersachsen LBEG Hannover, Mai 2011

Klimawandel Klimaänderungen was ist das? Prognosen gibt es nicht Unsicherheiten sind sehr gross Prof. Dr. Günter Gross Institut für Meteorologie und Klimatologie Fakultät für Mathematik und Physik Leibniz Universität Hannover Klimawandel in Niedersachsen LBEG Hannover, Mai 2011

Klimaänderung, Prognosen, Unsicherheiten Was ist das Klima und was ein Klimawandel? Wie können wir Aussagen zum Klimawandel machen? Welche Genauigkeit haben Aussagen zum Klimawandel?

Klimaelement: Mitteltemperatur Deutschland 11 Hannover 10 Mitteltemperatur ( o C) 9 8 7 1960 1980 2000

Wetter:= physikalischer Zustand der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort Klima:= Synthese des Wetters über einen Zeitraum, der lang genug ist, um dessen statistische Eigenschaften bestimmen zu können (DWD 30 Jahre) Was ist ein Klimawandel? Temperaturänderung = Klimawandel? Wie groß muß diese Änderung sein (0,1K, 1K, 10K)?

Wetter:= physikalischer Zustand der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort Klima:= Synthese des Wetters über einen Zeitraum, der lang genug ist, um dessen statistische Eigenschaften bestimmen zu können (DWD 30 Jahre) Was ist ein Klimawandel? 1. Wie viele meteorologische (Wetter-) Variablen müssen sich ändern? 2. Welche statistischen Kenngrößen müssen sich ändern? 3. Wie groß muß diese Änderung sein?

Klimaklassifikationen Klimaklassifikationen geben das vielschichtige Ineinander der Klimaelemente und Klimafaktoren sowie deren Wirkungen auf die Erdoberfläche in Klimatypen wieder Köppen Geiger Paffen Troll Flohn Neef Lauer Frankenberg... heute 2076-2100

Das Klima... 1. Klima ist nicht direkt wahrnehmbar. Es handelt sich nicht um das sinnlich erfahrbare Wetter, sondern um abstrakte Mittelwerte meteorologischer Variabeln, die einer wissenschaftlichen Interpretation und Beschreibung bedürfen. 2. Die Veränderung des Klimas ist ein langfristiges Phänomen das weitab von unserer direkten Lebenswelt und jenseits unseres biografischen Horizontes liegt. 3. Das führt dazu, dass das Wissen eines Einzelnen über den Klimawandel nicht auf der Erfahrung aus erster Hand besteht, sondern dieses Wissen entsteht kommunikativ d.h. vorwiegend über Medien. 1000 900 klimatologisches Mittel (8,9 o C, 655mm) Jahresniederschlag (mm) 800 700 600 500 400 7 8 9 10 11 Temperatur ( o C) Klimadaten Hannover 1961-1990

Das Klima... 1. Klima ist nicht direkt wahrnehmbar. Es handelt sich nicht um das sinnlich erfahrbare Wetter, sondern um abstrakte Mittelwerte meteorologischer Variabeln, die einer wissenschaftlichen Interpretation und Beschreibung bedürfen. 2. Die Veränderung des Klimas ist ein langfristiges Phänomen das weitab von unserer direkten Lebenswelt und jenseits unseres biografischen Horizontes liegt. 3. Das führt dazu, dass das Wissen eines Einzelnen über den Klimawandel nicht auf der Erfahrung aus erster Hand besteht, sondern dieses Wissen entsteht kommunikativ d.h. vorwiegend über Medien. 1000 900 klimatologisches Mittel (8,9 o C, 655mm) Jahresniederschlag (mm) 800 700 600 500 400 7 8 9 10 11 Temperatur ( o C) Klimadaten Hannover 1961-1990

Klimaänderung, Prognosen, Unsicherheiten Klimamodelle - Klimaszenarien Basierend auf physikalischen Gesetzen Dargestellt durch mathematische Gleichungen Gelöst durch numerische Verfahren mit Computern Vergleichbar mit Wettervorhersagemodellen Es müssen Szenarien über die Entwicklung der Rahmenbedingungen für die nächsten 100 Jahre festgelegt werden (z.b. CO 2 -Emission, Landnutzungsänderung, usw). Die Ergebnisse von Szenarienrechnungen sind keine Prognosen sondern beschreiben die Bandbreite der möglichen Veränderungen von Klimaelementen wie Temperatur und Niederschlag

Globales Modell ECHAM Regionale Modelle lokale Modelle

Statistische Modelle dynamische Modelle WETTREG,STAR REMO, CLM

Temperatur (Jahresmittel) südl. Niedersachsen (KLIFF) DWD Beobachtungen 53.2 53 52.8 52.6 Globales Klimamodell ECHAM 52.4 52.2 52 53 53 52.5 52.5 51.8 51.6 51.4 52 51.5 52 0 to 1 10 to 100 100 to 200 200 to 300 300 to 400 400 to 500 500 to 600 600 to 800 800 to 1000 1000 to 1500 9 9 9.5 10 10.5 11 9 9.5 10 10.5 10.5 11 Regionalmodell CLM, REMO 53 52.5 52.5 51.5 10 11 Lokalmodell FITNAH 53 52 9.5 51.5 0 to 0.2 1 to 3 3 to 4 4 to 5 5 to 6 6 to 7 7 to 8 8 to 9 9 to 10 10 to 11 11 to 12 12 to 13 13 to 15 9 52 51.5 9.5 10 10.5 11 9 9.5 10 10.5 11

Eingangsdaten für die Untersuchungen: CLM A1B

~3K Zunahme bis 2100

14 Mitteltemperatur ( o C) 12 10 Temperaturänderung In Hannover Mittel 8 6 Maximum 1960 2000 2040 2080 50 Maximumtemperatur ( o C) 40 30 20 1960 2000 2040 2080

Wie viele Tage hintereinander ohne Niederschlag? Anzahl in 10 Jahren 80 60 40 20 Trockenperiode 2 Wochen 3 Wochen 4 Wochen Wie viele Tage hintereinander eine Maximumtemperatur über 25 Grad? 0 1960 2000 2040 2080 DWD I CLM Anzahl in 10 Jahren 30 20 10 Sommertage 2 Wochen 3 Wochen 4 Wochen 0 1960 2000 2040 2080 DWD I CLM

50 40 30 20 10 Sommerniederschlag 1960 2000 2040 2080 1000 Jahresniederschlag 800 600 400 1960 2000 2040 2080 Sommerniederschlag (in % RRJahr ) Jahresniederschlag (mm)

Sommerniederschlag 2071/2100 zu 1961/1990 Winterniederschlag Datengrundlage: CLM, A1B_1 21

Starkregen (Starkniederschlag) Niederschlag > 17,1 mm/60 min. Warnkriterien für Unwetterwarnungen des DWD heftiger Starkregen > 35 l/m² in 6 Stunden Ergiebiger Dauerregen > 50 l/m² in 24 Stunden Extrem ergiebiger Dauerregen > 80 l/m² in 24 Stunden 100 Maximaler 24-h Niederschlag (H) 80 RR max (mm/24h) 60 40 20 0 1960 2000 2040 2080

10.2.2011 November 2010: Vor Cancun - Aktueller Stand der Klimaforschung In seinem Vortrag Extremereignisse stellte Dr. Paul Becker, Vizepräsident des Deutschen Wetterdienstes (DWD) fest, dass in Deutschland in den letzten 50 Jahren eine klare Zunahme von heißen Sommertagen und Trockenperioden im Sommer beobachtet worden sei. Eine generelle Zunahme der Häufigkeit anderer Extremereignisse wie sehr hoher Starkniederschläge und Stürme könnte allerdings bisher nicht nachgewiesen werden. 23

10-100 mm/tag 25 mm/tag November 2010: Vor Cancun - Aktueller Stand der Klimaforschung In seinem Vortrag Extremereignisse stellte Dr. Paul Becker, Vizepräsident des Deutschen Wetterdienstes (DWD) fest, dass in Deutschland 60 in den mm/tag letzten 50 Jahren eine klare Zunahme von heißen Sommertagen und Trockenperioden im Sommer beobachtet worden sei. Eine generelle Zunahme der Häufigkeit anderer Extremereignisse wie sehr hoher Starkniederschläge und Stürme könnte allerdings bisher nicht nachgewiesen werden. 24

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Veränderung der Extremniederschläge Im Winter bis 2100 CLM REMO WETTREG Auszüge aus der Rede von VP DWD Becker In Deutschland wird es ab 2040 im Winter deutlich mehr Starkniederschläge geben Beim Vergleich der betrachteten regionalen Klimamodelle zeigt sich, dass ein Modell WETTREG im Winter einen insgesamt geringeren Zuwachs der mittleren und extremen Niederschläge projiziert 26

Veränderung der Extremniederschläge Im Sommer bis 2100 CLM REMO WETTREG 27

Luftqualität Stadtklima 50 Maximumtemperatur ( o C) 40 30 Landwirtschaft 20 1960 2000 2040 2080 Katastrophenschutz

weiß; weniger als 66% der Modelle stimmen beim Vorzeichen überein, gepunktet: 90% der Modelle stimmen beim Vorzeichen 29

Zusammenfassung Die Begriffe wie Klima und Klimawandel bedürfen einer genauen Definition Änderungen der verschiedenen meteorologischen Variablen sind auch in der Niedersachsen und in der Metropolregion zu erwarten Temperatur und Temperaturextreme werden zunehmen (Betrag und Dauer) Eine saisonale Verschiebung der Niederschläge ist zu erwarten (Sommer Winter). Klimamodelle (global, regional, lokal) haben spezifische Unsicherheiten, sind aber auch die einzige Informationsquelle

Köppen-Geiger Klimaklassifikation z.b. C f b (Hannover) Jahresmittel der T Jahresgang der T Niederschlag

Monat 12 10 8 6 4 2-10 -5 0 5 10 15 20 Monatsmitteltemperatur Monate mit M>10 o C M = Monatsmitteltemperatur B-Klima: alle M > 18 o C C-Klima: -3 o C < M min < 18 o C D-Klima: M min < -3 o C und M max > 10 o C 8 6 4 2 D C B 2010 a heisse Sommer b warme Sommer c kühle Sommer b c 2010 2100 2100 a 8 12 16 20 24 grösste Monatsmitteltemperatur C b 80 60 40 20 f80 60 40 20 RR(So) min RR(So) min f immer feucht s sommertrocken w wintertrocken f immer feucht 0s sommertrocken 0.2 0.4 0.6 0.8 1 w wintertrocken RR(So) min /RR(Wi) max w f s f f f 2010 2100 2010 2100 0 0.2 0.4 0.6 0.8 RR(Wi) min /RR(So) max

Starkregen (Starkniederschlag) Starkregen ist definiert als Niederschlag hoher Dichte pro Zeiteinheit.Nach einer Richtlinie des DWD ist Starkregen im Bundesgebiet wie folgt definiert: Niederschlag > 5 mm/5 min. Niederschlag > 7,1 mm/10 min. Niederschlag > 10 mm/20 min. Niederschlag > 17,1 mm/60 min. Warnkriterien für Unwetterwarnungen des DWD Starkregen > 25 l/m² in 1 Stunde heftiger Starkregen > 35 l/m² in 6 Stunden Ergiebiger Dauerregen Extrem ergiebiger Dauerregen > 40 l/m² in 12 Stunden > 50 l/m² in 24 Stunden > 60 l/m² in 48 Stunden > 70 l/m² in 12 Stunden > 80 l/m² in 24 Stunden > 90 l/m² in 48 Stunden 35

Klimaänderung, Prognosen, Unsicherheiten Mittlere Änderung Niederschlag Anzahl der Modelle, die eine Zunahme von RR prognostizieren