Klimawandel und Extremereignisse in Deutschland Christian-D. Schönwiese J.W. Goethe-Universität Frankfurt a.m. Institut für Meteorologie und Geophysik Mitarbeiter (u.a.): Jürgen Grieser, Jörg Rapp, Tim Staeger, Silke Trömel Vortrag Annaberg 12. Mai 2004
IPCC 2001; Jones et al. 2004; Bearbeitung Schönwiese 2004 1990
Datenquelle: Jones et al. 2002; Bearbeitung: Schönwiese 2002
Beobachtete Temperaturtrends in Europa Schönwiese und Rapp 1997
Rapp 2000; erg. nach DWD 2001-2004; Bearbeitung: Schönwiese 2004
Temperaturanomalien in C C Temperaturanomalienin C 4 2 0-2 -4-6 1764 Deutschland-Temperatur, Winteranomalien 1761-2003 1796 1830 1834 1869 1929 1947 1940 1963 1975 1990 1998 1995-8 1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 3,5 Deutschland-Temperatur, Zeit Sommeranomalien in Jahren 1761-2003 2003 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-1,0-1,5 1781 1783 1807 1826 1834 1846 1859 Polynomialer Trend Korr.: 0,224 (5%) 3,8 s Trendgleichung: y = 0,00004x 2-0,0017x - 1,1294; R 2 = 0,088 1947 1992/94 1983 2002-2,0-2,5 1760 1780 1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000 Zeit in Jahren y = 0,00005x 2-0,0102x + 0,2233
Wahrscheinlichkeitsanalyse zum Sommer in Deutschland 3,4 C Ereignis Trömel 2004
Zeitabhängige Wahrscheinlichkeitsanalyse für das Eintreten/Überschreiten des 2003-Ereignisses (3,4 C) (Sommertemperatur Deutschland) p = 0,0022 entsprechend 1/455 Jahre p < 0,0001 entsprechend 1/10000 Jahre
Häufigkeitsanalyse Hitzetage, Beispiel Karlsruhe 44 (1947) 53 9 (1947) 10 (1952) 16 Offizielles Maximum: 40,2 C (9. u. 13.8.2003 Karlsruhe, 13.8. auch Freiburg) Bisheriger Rekord ebenfalls 40,2 C (27.7.1983, Gärmersdorf)
Vergleich Sommer-Temperatur/Niederschlag 4 Temperatur Deutschland, Sommer, Flächenmittel 1900-2003 (Anomalien) 2003 Temperaturanomalienin C 3 2 1 0-1 1905 1904 1911 1917 1921 1947 1950 1959 1964 1976 1983 1992 1994 16,2-2 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 400 Zeit in Jahren Korrelation: - 0,464 (r 2 = 21,5%) %) Niederschlag Deutschland, Sommer, Flächenmittel 1901-2003 Niederschlagssummeninm 350 300 250 200 1910 1927 1931 1954 1956 1966 1980 1987 2002 150 100 1921 1949 1964 1947 2003 1983 1904 1976 1911 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Zeit in Jahren
Niederschlagssummeninmm Niederschlagssummen in mm 350 300 250 200 150 100 50 400 350 Variationen des Flächenniederschlags Deutschland Winter 1948 1994/95 1916 2000 1996 1933/34 1964 1972 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Sommer Zeit in Jahren Korrelation: 0,232 (r 2 = 5,4 %) Variationen des Flächenniederschlags Deutschland 1927 1954 1956 1931 300 250 200 150 1983 2003 1904 1976 1911 100 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Zeit in Jahren 2002
Klimatrends in Deutschland Klimaelement, Zeitspanne Frühling Sommer Herbst Winter Jahr Temperatur, 1891-1990 + 0,6 C + 0,7 C + 1,2 C + 0,8 C + 0,8 C 1961-1990 + 0,8 C + 0,4 C 0 + 1,7 C + 0,7 C 1981-2000 + 1,3 C + 0,7 C - 0,1 C + 2,3 C + 1,1 C Niederschlag, 1891-1990 + 11 % 0 % + 16 % + 19 % + 9 % 1961-1990 - 9 % - 8 % + 10 % + 20 % + 3 % 1971-2000 + 13 % + 4 % + 14 % + 34 % + 16 % Quellen: Rapp u. Schönwiese 1996; Rapp 2000; Schönwiese 2002.
Lineare Niederschlagtrends in %, Deutschland, 1901-2000 Winter Sommer
Lineare Niederschlagtrends in %, Deutschland, 1971-2000 Winter Sommer
Zeitliche Entwicklung der Wahrscheinlichkeit für das Eintreten extremer monatlicher Niederschläge am Beispiel der Station Eppenrod (Lahn) Überschreitung der Schwelle 180 mm Unterschreitung der Schwelle 10 mm Trömel 2004
Trends der Überschreitungswahrscheinlichkeit von 180 mm Monatsniederschlag (1901-2000, 132 Stationen in Deutschland) Trömel 2004
Trends der Unterschreitungswahrscheinlichkeit von 10 mm Monatsniederschlag (1901-2000, 132 Stationen in Deutschland) Trömel 2004
Wahrscheinlichkeitsdichte 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 1902 1950 2000 Änderung der 1902 Wahrscheinlichkeit 1950 2000 (Weibull-Verteilung) für das Auftreten von Tagen mit Niederschlag über dem 10%-Perzentil im Winter (Beispiel Tuttlingen, 6 mm) 0.02 0.00 0 5 10 15 20 25 30 Anzahl Tage
Trends der Wahrscheinlichkeit der Anzahl der Tage mit mehr als 6 mm Niederschlag (10%-Perzentil), Winter, Tuttlingen 0.5 10 16 0.5 0.4 0.4 Wahrscheinlichkeit 0.3 0.2 10 Tage 0.3 0.2 0.1 16 Tage 0.1 0.0 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Jahr 0.0 Staeger 2004
Trends der Anzahl der Tage mit Niederschlag über dem 5%-Perzentil (1951-2000, 301 Stationen; rot: zunehmend; blau: abnehmend) 55 Winter 55 55 Sommer 55 54 54 54 54 53 53 53 53 52 52 52 52 51 51 51 51 50 50 50 50 49 49 49 49 48 48 48 48 47 47 47 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Staeger 2004 47
Folgerungen und Konsequenzen Das Klima ist global und regional im Wandel. In Deutschland ist vor allem im Winter eine deutliche Erwärmung und Niederschlagszunahme (insbes. im Westen u. Süden) festzustellen. Diese Niederschlagszunahme ist mit häufigeren extrem hohen Monats- als auch Tageswerten verknüpft. Im Sommer überwiegt die Niederschlagsabnahme und somit die Gefahr von Dürreperioden; lokalregionale Extremniederschläge sind trotzdem möglich. Ursächlich lässt sich auch in Deutschland der Temperaturanstieg weitgehend dem anthropogenen Treibhauseffekt zuordnen. Daher sind entsprechende Schutzmaßnahmen erforderlich (vorsorgend und anpassend).
Frankfurter Neue Presse, 25.03.04
Veränderung der Wahrscheinlichkeitsdichte der Sommermitteltemperatur an zwei ausgewählten Stationen 1901-2003 Hohenpeißenberg Dresden Staeger 2004
Fallstudie Sommer 2003 in der Schweiz (nach C. Schär et al. 2004, Nature) Häufigkeitsanalyse der Schweizer Sommer 1864-2003 Häufigkeit Modellsimulationen für Gegenwart und Zukunft
Niederschlagtrends in Deutschland Monat/Jahreszeit 1901-2000 1961-1990 1971-2000 Januar + 6.2 mm (10.5 %) + 20.3 mm (33.3 %) 4.2 mm (6.8 %) Februar + 8.7 mm (17.6 %) + 6.0 mm (12.1 %) +31.0 mm (64.4 %) März + 16.0 mm (31.4 %) + 16.4 mm (29.0 %) +28.2 mm (47.9 %) April - 1.2 mm (2.2 %) - 10.7 mm (18.4 %) - 0.2 mm (0.4 %) Mai + 7.5 mm (11.5 %) - 18.2 mm (25.5 %) - 5.0 mm (7.5 %) Juni + 13.8 mm (17.5 %) + 4.1 mm (4.8 %) - 11.8 mm (14.2 %) Juli - 8.3 mm (9.7 %) - 3.5 mm (4.5 %) + 21.5 mm (26.7 %) August - 12.2 mm (15.3 %) - 22.3 mm (28.8 %) + 0.6 mm (0.9 %) September + 2.7 mm (4.2 %) + 14.7 mm (24.1 %) + 22.4 mm (34.9 %) Oktober + 2.5 mm (4.2 %) + 14.4 mm (25.8 %) + 17.2 mm (28.0 %) November + 11.6 mm (18.9 %) - 2.4 mm (0.4 %) - 12.6 mm (19.1 %) Dezember + 18.4 mm (28.5 %) + 14.3 mm (20.3 %) + 19.3 mm (26.5 %) Frühling + 22.4 mm (13.0 %) - 12.6 mm (6.8 %) + 23.0 mm (12.9 %) Sommer - 6.7 mm (2.7 %) - 21.7 mm (9.1 %) + 10.3 mm (4.4 %) Herbst + 16.7 mm (9.1 %) + 26.7 mm (14.5 %) + 26.9 mm (14.1 %) Winter + 33.1 mm (19.1 %) + 39.2 mm (21.9 %) + 64.4 mm (35.2 %) Jahr (insgesamt) + 65.7 mm (8.5 %) + 33.1 mm (4.2 %) + 114.8 mm (14.6 %) Quelle: Schönwiese (2002, nach der Datengrundlage DWD, KLIS, 2002; Fettdruck: Si > 70% entspr. α < 0.3)
Lineare Niederschlagtrends in Prozent, Deutschland, 1961-1990 Winter Sommer Rapp und Schönwiese 1996
Lineare Niederschlagtrends in mm, Deutschland, 1971-2000 Winter Sommer
Lineare Niederschlagtrends in mm, Deutschland, 1971-2000 Frühling Herbst
Impressionen vom Elbe-Hochwasser, August 2002
Hochwasser-Analyse für das Elbe- und Odergebiet Zusammenschau (Mudelsee et al. (2003) Nature 425: 166 169.) Mudelsee et al. 2003; Nature 425, 166-169
Staeger 2004 Überschreitungshäufigkeit der Tagessummen des Winter-Niederschlags für bestimmte Schwellenwerte, Beispiel Station Weißenhorn (bei Ulm) 6 5 1%-Perzentil, Schwelle: 14,1 mm 6 5 Haeufigkeit 4 3 2 4 3 2 1 1 0 0 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 12 10 5%-Perzentil, Schwelle: 7,1 mm 12 10 Haeufigkeit 8 6 4 8 6 4 2 2 0 0 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 25 20 10%-Perzentil, Schwelle: 4,2 mm 25 20 Haeufigkeit 15 10 15 10 5 5 0 0 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000