KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und
nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
KIT-Zentrum Klima und Umwelt / Süddeutsches Klimabüro
www.kit.edu
Klimaszenarien für Deutschland
Extremwetter im Klimawandel
Dr. Hans Schipper
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Das Süddeutsche Klimabüro am KIT
Dr. Hans Schipper - Klimaszenarien für Deutschland25.03.2011
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assoz. Einrichtungen
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Medienarbeit - Bürgeranfragen - Vorträge
Klimadaten - Klimainformationen - Forschungsaufträge
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Das Netzwerk der Regionalen Helmholtz-Klimabüros
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Inhalt
Das Klima im Wandel
Klimamodellierung
Extremereignisse
Beispiele
Winterstürme
Hagel
Hochwasser
Starkniederschläge
Wissen über Klima(-wandel) vermitteln
Politik und Eigeninitiative
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Zeitskalen
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Klimaantriebe Zeitskalen der Änderung
Plattentektonik Millionen Jahre
Erdbahnparameter Hunderttausend Jahre
Landnutzung Jahrzehnte
Solaraktivität Jahre bis Jahrzehnte
interne Klimaschwankungen Jahre bis Jahrzehnte
Einzelne Vulkanausbrüche Wenige Jahre
anthropogene
Treibhausgasemissionen
Jahrzehnte
Paläoklimatologie
Klimaprojektionen
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Beispiel Klimaänderung
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September 1979
September 2007
Eine Abnahme von
± 3 Mio. km2 in 30 Jahre
Das entspricht 3 Mal der Oberfläche
von Deutschland und Frankreich
zusammen!
Meereisausdehnung in September
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Räumliche Skalen
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Bezugszeitraum: 1961-1990
Daten für Deutschland und Baden-Württemberg: DWD
Daten global: NASA
K
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Globaler Temperaturverlauf
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9 der 10 wärmsten Jahre waren ab 2000.
10 Dr. Hans Schipper - Klimaszenarien für Deutschland25.03.2011
Für das Verständnis des Klimas braucht man seine Zusammenhänge zu verstehen
Da ergibt es zwangläufig viele Unbekannte Treibhausgasemissionen
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Die IPCC Szenarien
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Quelle: IPCC, 2007
Szenarienbildung: IPCC-SRES (Special Report on Emissions Scenarios)
Globale Entwicklung
Treibhausgasemission
Klimaänderung
mehr Wachstum
mehr Emissionen
stärkere Klimaänderung
weniger Wachstum
weniger Emissionen
schwächere Klimaänderung
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CO2-Szenarien
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Quelle: www.welt.de Abb. verändert nach IPCC (2007): Climate Change 2007,
Working Group I: The Science of Climate Change, Figure
10.26.
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Tatsächliche CO2-Zunahme
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The Copenhagen Diagnosis, 2009
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Entwicklung der Klimamodelle
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(1990)
(2007)(2001)(1995)
Quelle: IPCC, 2007
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Die IPCC Szenarien
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Quelle: IPCC, 2007
25.03.2011
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Beispiel Temperatur
Änderung der bodennahen Temperatur relativ zu 1980-1999
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Figure 10.8
Quelle: IPCC, 2007
2011 – 2030 2046 – 2065 2080 – 2099
B1
A1B
A2
25.03.2011
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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 = 250 km
x = 100 km
x = 18 km
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2,5 bis 2,75 °C
3,5 bis 3,75 °C
Änderung der Lufttemperatur – regional
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Quelle: MPI-M, Hamburg
25.03.2011
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Verschiedene Gebiete verschieden betroffen
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Änderung des
Sturmklimas
rückläufige
Niederschläge
starke
Erwärmung
Änderung der
Vegetationszonen
Quelle: Umweltbundesamt
25.03.2011
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Änderung der Frosttage
Qu
elle
: IM
K-T
RO
/KIT
(2
01
0)
in K
lima
wa
nd
el in
Ba
de
n-
Wü
rtte
mb
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Änderung der Frosttage
Qu
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Extremereignisse im Klimawandel
Orkantief Kyrill (17./18. Januar 2007)
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Spitzenwindgeschwindigkeiten > 200 km pro Stunde
Einige Tornados (F3) im Bereich der Kaltfront
43 Tote (Europa)
Gesamtschäden Deutschland ~4.7 Mrd. €
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Extremereignisse im Klimawandel
Hagelsturm Villingen-Schwenningen 28. Juni 2006
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Extremereignisse im Klimawandel
Hagelsturm Villingen-Schwenningen 28. Juni 2006
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Karlsruhe
Stuttgart
Villingen
Schadenfrequenz
(Gebäudeschäden)
und Zugbahnen
>70%
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Extremereignisse im Klimawandel
Hagelsturm Villingen-Schwenningen 28. Juni 2006
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Karlsruhe
Stuttgart
Villingen
Schadenfrequenz
(Gebäudeschäden)
und Zugbahnen
>70%
Starkniederschläge, Orkanböen, tennisballgroße Hagelkörner
erhebliche Schäden an Gebäuden, Fahrzeugen, landwirtsch. Kulturen
>100 Verletzte, 1 Toter
Gebäudeschäden > 250 Mio €
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Schadenerfahrungen Baden-Württemberg
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Sehr hohe Schadensummen durch Extremereignisse
Höchste Schadensummen durch Winterstürme und Hagelschlag
Schadenpotentiale > 1 Mrd.€
1986-200838.1%
31.9%
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Änderungs-szenarien • Entwicklung in die Zukunft
Von Daten zu Modellen
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Daten • Beobachtungen an Messstationen
Methodik • Trendanalyse und Signifikanztests
Vergangen-heit
• Verknüpfung von Daten mit anderen meteorologischen Parametern
ValidierungKlimamodelle • Vergleich/Validierung Beobachtungen und regionale Klimamodelle
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Fragestellungen
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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
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Winterstürme
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„gemessen“
CEDIM Δx ~ 1 km
10-jährliche Böengeschwindigkeit
globales Klimamodell
ECHAM5 Δx ~ 250 km
regionales Klimamodell
REMO Δx ~ 10 km
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Winterstürme
Relative Änderungen der 10-jährlichen Böengeschwindigkeit:
Anzahl der Simulationen mit Anstieg
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Anstieg
kein Anstieg
nicht eindeutig
7 Simulationen
REMO +
CCLM-KL
Rauthe et al., Meteor. Z, eingereicht
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Hagel
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Charakteristika
seltene Ereignisse (in einem Gebiet)
lokal sehr begrenzt
Überlagerung langfristiger Schwankungen (natürliche Klimavariabilität)
Wahrscheinlichkeit für neuen Rekord: p ~ 1/a (a = Jahre)
Zugbahnen der 30 stärksten Hagelunwetter 1997-2007
Baden-Württemberg
aus Versicherungsdaten
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Hagel
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Gewitterstürme
Problematik: starke lokale Begrenzung
Anforderungen Messungen:
- hohe räumliche Auflösung (~1 km)
- lange Messreihen
- homogene, eindeutige Datensätze
kein Datensatz erfüllt alle Kriterien
Radiosonden
1952/1978-2009
Gewitterpotenzial
Radardaten
IMK / DWD
1997-2010
Ereignisse
Versicherung
1986-2010
Gebäudeschäden
Klimamodelle
1970-2050
Gewitterpotential
Blitzdaten
1991-2009
Gewittertage
Kombination verschiedener Messdaten
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Signifikanz
< 80 %
> 80 %
> 90 %
> 95 %
Trend
> 50 %
-50 – -40 %
-40 – -30 %
-30 – -20 %
-20 – -10 %
-10 – 0 %
0 – 10 %
10 – 20 %
20 – 30 %
30 – 40 %
40 – 50 %
> 50%
Starkniederschläge
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Trends der Starkniederschläge 1931 - 2000
KLIWA Stationsdaten, hydrol. Sommer-Halbjahr
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Starkniederschläge
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Frühjahr Sommer Herbst Winter
1971 - 2000
2011 - 2040
2041 - 2070
2071 - 2100
Mittlerer Niederschlag im 21. Jahrhundert
Beispiel: Ensemble CLM-KonsortialläufeQuelle: IMK, 2011
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Hochwasser
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Emissionsszenarien
Globale Klimamodelle
Regionale Klimamodelle
Hydrologische Modelle
Quelle: IMK, 2011
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Hochwasser
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Zunahme ab
5—15 mm/Tag
Abnahme unter
5—15 mm/day
Niederschlagsintensität [mm/Tag]
Wahrs
chein
lichkeit [
mm
/Tag]
Quelle: IMK, 2011
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Zwischenfazit
Winterstürme
Im Norden von Deutschland ist mit einer Zunahme zu rechnen
Im Süden von Deutschland sind die Modelle sich uneinig
Hagel
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
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Wissen über Klima(-wandel) vermitteln
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Regionale Klimaatlas Deutschland
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www.regionaler-klimaatlas.de
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Regionale Klimaatlas Deutschland
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www.regionaler-klimaatlas.de
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Einzelne Elemente
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Auswahl einzelner Bundesländer
Auswahl der Jahreszeiten
Auswahl des Zeitraums
Auswahl der Parameter
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Darstellung
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Ergebnisse lassen
sich direkt mit
anderen Parametern
vergleichen
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Darstellung für Modellnutzer
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Szenario
Globalmodell
Regionales Modell
Datenbank
Metainformationen
Ausführender Instanz
Auswahlmöglichkeit
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Klimagipfel Kopenhagen
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
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Delegierte aus 192 Ländern (viermal so viele wie 1997 in Kyoto)
bis zu 15000 Teilnehmer, darunter zahlreiche Staatsoberhaupte
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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 CO2-
Einsparzielen zur Kenntnis
Der Vertrag drängt die Industrieländer dazu, ihre CO2-
Einsparmaßnahmen aufzustocken.
Waldreiche Länder, allen voran Russland, können ihre
Treibhausgasemissionen gegenrechnen
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CO2-Ausstoß reduzieren
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Hauptemittenten CO2 (2007)
CO2 Emissionen in Mio. tAnteil CO2 pro Kopf in t
Quelle: International Energy Agency IEA, 2009
Deutschland ist Platz 6 in der Welt!
25.03.2011
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CO2-Rechner
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CO2-Rechner
lfu.klima-aktiv.de
Verträglich:
2.5 t/Jahr CO2
pro Einwohner
Konsum
Ernährung
Verkehr
Energie: Strom,
Wärme
Öffentl. Bereich
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VIELEN DANK
www.sueddeutsches-klimabuero.de
www.klimabuero.de
www.regionaler-klimaatlas.de
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Mit Dank an folgenden Mitarbeitern des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung:
Susanna Mohr, Marc Puskeiler, Peter Berg, Hendrik Feldmann, Dr. Michael Kunz u.A.
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