Veränderungen ausgewählter Wasserhaushaltsgrößen in Sachsen-Anhalt Beregnungstagung der Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau Sachsen-Anhalt Bernburg-Strenzfeld am 08. Mai 2008 Falk Böttcher, Leipzig
Gliederung - Beobachtete (stattfindende) Veränderungen der Wasserhaushaltsgrößen - mögliche künftige Änderungen der Wasserhaushaltsgrößen im Kontext der Klimaprojektionen - Wettervorhersagen für die Steuerung landwirtschaftlicher Produktionsprozesse
Aktuelle Niederschlagsverteilung (Jahressumme)
Aktuelle Verdunstungsverteilung (Jahressumme)
Niederschlagsänderungen Sachsen-Anhalt 1962-2005
600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 Vergleich der langjährigen Niederschlagstagessummen mit dem Jahr 2006 in Magdeburg (Stand bis Jahresende) Wasserhaushalt Zeigen sich Trends in den Messergebnissen? Beispiel für die Schwankungsbreite der Niederschlagssumme von Jahr zu Jahr Summierung der Tagesniederschlagssumme 01.01.2006 15.01.2006 29.01.2006 12.02.2006 26.02.2006 12.03.2006 26.03.2006 09.04.2006 23.04.2006 07.05.2006 21.05.2006 04.06.2006 18.06.2006 02.07.2006 16.07.2006 30.07.2006 13.08.2006 27.08.2006 10.09.2006 24.09.2006 08.10.2006 22.10.2006 05.11.2006 19.11.2006 03.12.2006 17.12.2006 31.12.2006 Tage seit Jahresbeginn Summe langjähriges Mittel Summe akt. Tagesw ert Vergleich der langjährigen Niederschlagstagessummen mit dem Jahr 2007 in Magdeburg (Stand bis Jahresende) 800,0 700,0 600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 01.01.2007 15.01.2007 29.01.2007 12.02.2007 26.02.2007 12.03.2007 26.03.2007 09.04.2007 23.04.2007 07.05.2007 21.05.2007 04.06.2007 18.06.2007 02.07.2007 16.07.2007 30.07.2007 13.08.2007 27.08.2007 10.09.2007 24.09.2007 08.10.2007 22.10.2007 05.11.2007 19.11.2007 03.12.2007 17.12.2007 Summierung der Tagesniederschlagssumme 31.12.2007 Vergleich 2006/2007 am Beispiel Magdeburg: 2006: Defizit von 108,6 mm 2007: Überschuss von 242,6 mm Tage seit Jahresbeginn Summe langjähriges Mittel Summe akt. Tageswert
Trend der Niederschläge April bis Juni 250,0 Niederschlagshöhe in mm 200,0 150,0 100,0 1951 1953 1955 1957 1959 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 Jahre Angermünde Artern Chemnitz Cottbus Dresden Erfurt Gera Görlitz Leinefelde Magdeburg Meiningen Neuruppin Oschatz Potsdam Schkeuditz Seehausen Wittenberg Linear (Artern) Linear (Chemnitz) Linear (Dresden) Linear (Erfurt) Linear (Gera) Linear (Görlitz) Linear (Leinefelde) Linear (Magdeburg) Linear (Meiningen) Linear (Oschatz) Linear (Schkeuditz) Linear (Seehausen) Linear (Cottbus) Linear (Potsdam) Linear (Angermünde) Linear (Wittenberg) Linear (Neuruppin) 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007
Trend der Jahresniederschläge 800,0 700,0 Niederschlagshöhe in mm 600,0 500,0 400,0 1951 1953 1955 1957 1959 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 Jahre Angermünde Artern Chemnitz Cottbus Dresden Erfurt Gera Görlitz Leinefelde Magdeburg Meiningen Neuruppin Oschatz Potsdam Schkeuditz Seehausen Wittenberg Linear (Artern) Linear (Chemnitz) Linear (Dresden) Linear (Erfurt) Linear (Gera) Linear (Görlitz) Linear (Leinefelde) Linear (Magdeburg) Linear (Meiningen) Linear (Oschatz) Linear (Schkeuditz) Linear (Seehausen) Linear (Cottbus) Linear (Potsdam) Linear (Angermünde) Linear (Wittenberg) Linear (Neuruppin) 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007
Trend der Jahressumme der pot. Verdunstung über Gras (Penman/Wendling) 750,0 700,0 Verdunstung in mm 650,0 600,0 550,0 500,0 450,0 1951 1953 1955 1957 1959 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 Angermünde Artern Chemnitz Jahre Cottbus Dresden Erfurt Gera Görlitz Leinefelde Magdeburg Meiningen Neuruppin Oschatz Potsdam Schkeuditz Seehausen Wittenberg Linear (Artern) Linear (Chemnitz) Linear (Dresden) Linear (Erfurt) Linear (Gera) Linear (Görlitz) Linear (Leinefelde) Linear (Magdeburg) Linear (Meiningen) Linear (Oschatz) Linear (Schkeuditz) Linear (Seehausen) Linear (Potsdam) Linear (Angermünde) Linear (Cottbus) Linear (Wittenberg) Linear (Neuruppin) 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007
Reale Grasverdunstung nach dem Modell von J. u. G. Müller, Saalkreis 1901 2000
Trend der Klimatischen Wasserbilanz 300,0 200,0 Klimatische Wasserbilanz in mm 100,0 0,0 1951 1953 1955 1957 1959 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007-100,0-200,0 Angermünde Artern Chemnitz Jahre Cottbus Dresden Erfurt Gera Görlitz Leinefelde Magdeburg Meiningen Neuruppin Oschatz Potsdam Schkeuditz Seehausen Wittenberg Linear (Artern) Linear (Chemnitz) Linear (Dresden) Linear (Erfurt) Linear (Gera) Linear (Görlitz) Linear (Leinefelde) Linear (Magdeburg) Linear (Meiningen) Linear (Oschatz) Linear (Schkeuditz) Linear (Seehausen) Linear (Cottbus) Linear (Angermünde) Linear (Potsdam) Linear (Wittenberg) Linear (Neuruppin)
Trend der mittleren Bodenfeuchte unter Gras (0-60 cm), April bis Juni 80,0 75,0 70,0 Bodenfeuchte in Prozent nfk 65,0 60,0 55,0 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 1951 1953 1955 1957 1959 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 Angermünde Artern Chemnitz Jahre Cottbus Dresden Erfurt Gera Görlitz Leinefelde Magdeburg Meiningen Neuruppin Oschatz Potsdam Schkeuditz Seehausen Wittenberg Linear (Artern) Linear (Chemnitz) Linear (Dresden) Linear (Erfurt) Linear (Gera) Linear (Görlitz) Linear (Leinefelde) Linear (Magdeburg) Linear (Meiningen) Linear (Oschatz) Linear (Schkeuditz) Linear (Seehausen) Linear (Potsdam) Linear (Angermünde) Linear (Cottbus) Linear (Wittenberg) Linear (Neuruppin) 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007
Trend der mittleren Bodenfeuchte unter Gras (0-60 cm), Juli bis September 60,0 55,0 Bodenfeuchte in Prozent nfk 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 1951 1953 1955 1957 1959 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 Angermünde Artern Chemnitz Jahre Cottbus Dresden Erfurt Gera Görlitz Leinefelde Magdeburg Meiningen Neuruppin Oschatz Potsdam Schkeuditz Seehausen Wittenberg Linear (Artern) Linear (Chemnitz) Linear (Dresden) Linear (Erfurt) Linear (Gera) Linear (Görlitz) Linear (Leinefelde) Linear (Magdeburg) Linear (Meiningen) Linear (Oschatz) Linear (Schkeuditz) Linear (Seehausen) Linear (Potsdam) Linear (Angermünde) Linear (Cottbus) Linear (Wittenberg) Linear (Neuruppin) 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007
Monat <20% nfk <10% nfk <5% nfk abs. rel. abs. rel. abs. Rel. Mai 11 0,40% Juni 75 2,50% 19 0,60% 2 0,10% Juli 175 5,60% 48 1,50% 26 0,80% August 277 8,90% 110 3,50% 55 1,80% September 291 9,70% 180 6,00% 110 3,70% Oktober 232 7,50% 130 4,20% 93 3,00% November 85 2,80% 22 0,70% 20 0,70% Dezember 5 0,20% Absolute und relative Häufigkeit von Tagen mit Bodendürre in den Monaten Mai bis Dezember. Zeitraum: 1901 bis 2000
Ansatz zur Bestimmung der Klimafeuchtezahl KFZ = lg (N * (nfk**1/2) / (1 + e) + 1) In diesem Ansatz, der auch zur Klimadiagnose herangezogen werden kann, bedeuten: N e nfk - Jahressumme der Niederschlagshöhe (mm) - Jahresmittel des Mittagswertes des Sättigungsdefizits der Luft (hpa) - nutzbare Feldkapazität der oberen 100-cm-Schicht des Bodens in Vol.-%
KFZ 2,60 2,55 2,50 2,45 2,40 2,35 2,30 KFZ 2,25 2,20 2,15 2,10 2,05 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Jahressumme der Niederschlagshöhe in mm Abhängigkeit der Klimafeuchtezahl von der Jahressumme der Niederschlagshöhe (mm) für Potsdam, Zeitraum 1971 bis 2006
Altlandkreis Rügen Neuruppin Wittenberg Saalkreis Leipzig Chemnitz nfk (Vol.-%) 11,9 9,2 10,1 15,1 13,2 15,3 2001 N KFZ 561 2,70 544 2,42 665 2,47 545 2,46 610 2,51 750 2,66 2002 N KFZ 616 2,72 616 2,45 697 2,47 635 2,51 670 2,54 884 2,72 2003 N KFZ 458 2,52 361 2,11 401 2,11 384 2,20 433 2,23 522 2,37 2004 N KFZ 564 2,72 568 2,41 587 2,40 476 2,41 594 2,47 863 2,72 2005 N KFZ 435 2,53 568 2,40 470 2,25 536 2,41 490 2,36 799 2,66 2006 N KFZ 538 2,65 484 2,27 454 2,18 447 2,27 412 2,23 674 2,53 Jahressummen der Niederschlagshöhe (mm) und Klimafeuchtezahlen für verschiedene Altkreise, 2001 bis 2006
Abhängigkeit der Klimafeuchtezahl von der nutzbaren Feldkapazität nutzbare Feldkapazität (Vol.-%) 6 8 10 12 14 16 Klimafeuchtezahl 2,21 2,28 2,32 2,36 2,40 2,43 Klimatische Feuchtigkeitsbereiche: < 1,75 arid 1,75 bis 2,25 semiarid > 2,25 bis 2,50 neutral > 2,50 bis 2,75 semihumid > 2,75 humid
Grundlagen zum Klimawandel Das Klima ist die zeitliche Zusammenfassung des Wetters über einen Zeitraum, der lang genug ist, um dessen statistische Eigenschaften bestimmen zu können (i.d.r. 30 Jahre). Es war und ist veränderlich und wird dies immer sein. ABER: Noch nie waren die Klimaänderungen so massiv in so kurzer Zeit (unterschiedliche Gründe)! UND: Wir werden uns darauf einstellen müssen!
Veränderungen in der Niederschlagsverteilung im Sommer Sommer: Abnahme der Niederschlagshöhe um 15 bis 45 %
Prognostizierte Klimaentwicklungen und deren Effekte auf die Getreideerträge (Winterweizen) Wasserhaltevermögen nfk < 180 mm nfk > 180 mm Zunehmende Jahresdurchschnittstemperatur Zunehmende Globalstrahlung und CO2- Konzentration Unsicherere Wasserversorgung in Vegetationperiode Dauer der Vegetationsperiode O/- O -- O + +/o O + Quelle: SYNGENTA
120 Mittlere Bodenfeuchten heute und in Zukunft im Jahresverlauf Lehmboden, Zuckerrüben, Raum Magdeburg Vergangenheit 100 80 %nfk 60 Zukunft 40 20 0 Zukunft mit CO 2 Erhöhung 2001-2050 Jahresmittelwert 2001-2050, +CO2 Jahresmittelwert 2001-2050, +CO2 1961-2001 Jahresmittelwert Jan. Feb. März April Mai Juni Juli Aug. Sept. Okt. Nov. Dez.
Was ist zu beobachten und zu erwarten? -Veränderungen bei Wasserhaushaltsgrößen (regional starke Unterschiede) Auswirkungen - etwas mehr Niederschlag im Winter, aber weniger als Schnee - Winterniederschlag versickert früher (steht im Frühjahr weniger zur Verfügung) - Zunahme der Verdunstung (mehr Energie in der Atmosphäre) - Trockenstress/Dürreschäden - Steigerung der Anzahl der Extremniederschläge i.v.m. Sturmböen(incl. Hagel) - Erntezeitrisiken, Ernteschäden, lagerndes Getreide - Erschwernisse bei der Herbstbestellung - Erosionsschäden - Ausschwemmung der Saat - eingeschränkte Befahrbarkeit der Flächen
Zeitspanne der Vorhersagbarkeit Niederschlag: Ja / Nein 11,4 Windrichtung 10,8 Windböen > 12 m/s: Ja / Nein 10,8 tiefste Nachttemperatur 9,8 Tageshöchsttemperatur 8,6 Bis zu wie vielen Tagen im Voraus ist die Wettervorhersage besser als eine, die auf langjährigen Klimawerten basiert? Wahrscheinlichkeit Niederschlag > 0 mm/d 8,4 Sonnenscheindauer 7,5 Wahrscheinlichkeit fx/d > 12 m/s 7,5 Windgeschwindigkeit 7,0 0 3 6 9 12
Jahreszeitenprognosen Deutscher Wetterdienst
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