Klimaänderung in Mitteleuropa? Was wissen wir heute

Klimaänderung in Mitteleuropa?
Was wissen wir heute
Daniela Jacob
Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg
Gliederung
‹ Beobachtungen
‹ Klimamodellierung
‹ Klimaänderungsszenarien
‹ Regionale Änderungen
Industriezeitalter, globale Perspektive
1998
Global-Temperatur (bodennah)
Jahresanomalien 1856 – 2004
(relativ zu 1961 – 1990)
1990
1944
1976
1956
1864
1907
Datenquelle: Jones et al., 2005; IPCC, 2001 (erg.); Analyse: Schönwiese, 2004
Quelle: IPCC, 2001; CRU (Jones et al.), 2005; bearb.
Übersicht beobachteter Klimatrends
in Deutschland
Klimaelement
Frühling
Sommer
Herbst
Winter
Jahr
Temperatur, 1901 - 2000
+ 0,8 °C
+ 1,0 °C
+ 1,1 °C
+ 0,8 °C
+ 1,0 °C
1981 - 2000
Niederschlag, 1901 - 2000
1971 - 2000
+ 1,3 °C
+ 13 %
+ 13 %
+ 0,7 °C
-3%
+4%
- 0,1 °C
+9%
+ 14 %
+ 2,3 °C
+ 19 %
+ 34 %
+ 1,1 °C
+9%
+ 16 %
Quellen: Rapp, 2000; Schönwiese, 2003; ergänzt
Nehmen extreme Ereignisse zu?
Starkniederschläge
Æ Überschwemmungen, Erdrutsche ….
Hitzewellen
Æ Dürren, Brände…
Stürme
Lokale und regionale Ausdehnung mit starken
sozio-ökonomischen Auswirkungen auf die
Gesellschaft
Dresden, August 2002
• Jahrhunderthochwasser in Rhein und Mosel, Dez. 1993
• Jahrhunderthochwasser in Rhein und Mosel, Jan. 1995
• Jahrhunderthochwasser in der Oder, Juli 1997
• Hochwasser in der Donau und Lake Constance, Mai 1999
• Ausgedehnte und lang anhaltende Überschwemmungen in
Westeuropa, bes. in Südengland und Wales, Herbst 2000
• Hochwasser in der Vistula, Juli 2001
• Hochwasser in der Donau, August 2002
• Jahrhunderthochwasser in der Elbe, August 2002
• Extreme Niederschläge und Überschwemmungen in
Südfrankreich, Sept. 2002
• Schwere Überschwemmungen entlang einiger deutscher
Flüsse, Jan. 2003
source: Spiegel Nr. 7 2003; Quarterly report of the DWD, special topic July 2003
Sommer 2003: Hitzewelle in Europa
Abweichung der Tagesmitteltemperatur 2003 vom langjährigen
Mittel (1876-2000 ) in Karlsruhe
source: Nasa Goddard Institute for Space Studies; Inst. f. Meteorologie und Klimaforschung,
Klimaforschung, Univ. Karlsruhe
Änderungen in Frequenz und Stärke?
Vergangenheit:
Beobachtungen über mehr als 50 Jahre mit hoher
Qualität (lokale Starkniederschläge nicht erfasst)
Zukunft:
dynamische Berechnung zukünftigen Klimas
Æ regionale Klimamodellierung
liefert Informationen in Daten armen Gebieten und Zeiten
verbindet die globale Zirkulation mit den lokalen
Phänomenen
Das physikalische Klimasystem
Das biogeochemische System
Die Ostsee in Klimamodellen
ca. 250 km
ca. 50 km
ca. 100 km
ca. 18 km
Vorgehen
1. Berechnung der Vergangenheit
und
Vergleich mit Beobachtungen
(Mittel und Extreme)
Æ Güte des Modells
2. Zukunftsszenarien
Elbeund
Rheineinzugsgebiet
Validierung
‹ Mittlere Zustände ( z.B. Jahresmittel)
‹ Jahreszeitliche Variation
‹ Monatliche Variation (Jahresgang)
‹ Extreme Ereignisse
Beobachtungen (1971-90)
Gesamtniederschlag
pro Jahr (mm)
source: ETH, Zürich
REMO 1/2 ° (1979-93)
REMO 1/6 ° (1979-88)
REMO
mit Abflussmodellierung
http://7sky.de/hochwasser_dresden/elbe_hochwasser.htm
Elbe Hochwasser 2002:
Niederschlag für die Zeit vom 10. bis –12. August 2002 [mm]
a) Observations (DWD)
Gemessener und
berechneter Abfluss
in Neu Darchau
b) REMO AUG02
Klimaszenarien
IPCC Senarien
Temperaturtrends von 1960 bis 2100
‹
Barents Sea Region (Land)
‹ Ostseeeinzugsgebiet (Land)
‹ Elbeeinzugsgebiet
‹ Rheineinzugsgebiet
~5K
~4K
~4K
~4K
Arctic Climate Impact Assessment (ACIA, 2004):
Beobachteter Temperaturtrend von 1960 bis 2000
liegt bei 1.5 K.
Gute Übereinstimmung mit dem Modell
Anzahl heißer Tage pro Jahr (Tmax > 30ºC)
Änderung zwischen
[2070-2100 und
[1960-1990
Tagesniederschlagsmenge, die einmal in 20
Jahren überschritten wird
1960-1990
2070-2100
30-50 mm/day
50-100 mm/day
PRUDENCE 1961-90: P-E
800
MPI
DMI
GKSS
KNMI
CNRM
ETH
HC
SMHI
UCM
ITCP
Mean
Obs.
700
P-E [mm/a]
600
500
400
300
200
100
0
Baltic Sea cat.
Danube
Elbe
Rhine
2071-2100: A2 (P-E=Runoff) changes
20.0%
REMO
DMI
GKSS
KNMI
CNRM
ETH
HC
SMHI
UCM
ITCP
Mean
Change in P-E
10.0%
0.0%
-10.0%
-20.0%
-30.0%
-40.0%
-50.0%
Baltic Sea cat.
Danube
Elbe
Rhine
Sommertemperaturen
1961 bis 2100 an Rhein und Elbe
Rhine
Summer Temperature (June-August)
REMO 5.1: 0.5 ° horizontal resolution
SRES B2
Elbe
Linear (Elbe)
24
Linear (Rhine)
20
18
16
2093
2082
2071
2060
2049
2038
2027
2016
2005
1994
1983
1972
14
1961
ºC
22
Elbeeinzugsgebiet
(REMO 5.1, 0.16°, SRES Szenario B2)
(Kontrolllauf 1990-99 (rot) und Szenarien (schwarz))
Oberflächentemperatur
Jahresmittel [°C]
Minimum [°C]
Maximum [°C]
1990-99
9.5
-2.1
21.4
2020-29
10.8
-2.6
20.8
2030-39
10.6
-2.1
22.2
2040-49
11.2
1.5
22.1
Niederschlag
Monatsmittel
Minimum
Maximum
Jahressumme
(Min. - Max.)
1990-99
70.6
9.2
130.5
847.6
(763.7 – 945.0)
2020-29
76.5
10.9
149.9
918.4
(678.8 – 1035.5)
2030-39
81.1
27.0
162.9
973.2
(821.8 – 1067.5)
2040-49
77.8
26.1
153.4
934.7
(825.9 – 1152.4)
Niederschlagsintensitäten
Elbeeinzugsgebiet (Dez.-Feb.)
REMO 5.1 (0.16 deg), SRES B2
40
1990-99
2020-29
35
30
2030-39
2040-49
25
% 20
Niederschlagsintensitäten
Elbeeinzugsgebiet
15
10
REMO 5.1 (0.16 deg), SRES B2
5
40
1990-99
35
0
<1
2020-29
30
1-2
2-3
3-5
5-10
[m m /Tag]
10-20
20-30
>30
2030-39
25
2040-49
% 20
Niederschlagsintensitäten
Elbeeinzugsgebiet (Jun.-Aug.)
15
REMO 5.1 (0.16 deg), SRES B2
10
50
5
1990-99
0
<1
1-2
2-3
3-5
5-10
10-20 20-30
2020-29
40
>30
2030-39
[mm/Tag]
2040-49
30
%
20
10
0
<1
1-2
2-3
3-5
5-10
[mm/Tag]
10-20
20-30
>30
1990-99
Temperatur [°C]
und ihre Änderung [°C]
(2020-29) –(1990-99)
(2030-39) –(1990-99)
(2040-49) –(1990-99)
1990-99
Niederschlag [mm/Jahr]
und seine Änderung [%]
(2020-29) –(1990-99)
(2030-39) –(1990-99)
(2040-49) –(1990-99)
Ein Blick in eine mögliche Zukunft
Szenarienläufe des MPI-M (REMO)
↓
↑
↓
↑
↑
↑
↑
Ein Blick in eine mögliche Zukunft
Szenarienläufe des MPI (REMO)
Mittelwerte: (m/s)
5.6
4.6
5.8
4.8
4.2
4.2
4.3
4.3
3.4
3.4
3.4
3.4
Zusammenfassung (1/2)
(Vergleich Kontrollzeitraum1990-99 mit Szenario 2020-49)
• Die Temperatur steigt um ca. 1 ºC an.
• Die Wintermonate erwärmen sich stärker als die Sommermonate.
• Hauptsächlich nehmen die Winterniederschläge zu (bis 30 %).
• Die Niederschlagsänderungen sind horizontal sehr unterschiedlich.
• In der Niederschlags- und in der Temperaturänderung besteht eine
starke dekadische Variabilität.
• Die Zahl der Tage mit Niederschlag über 5 mm steigt an.
Zusammenfassung (2/2)
(Vergleich Kontrollzeitraum1990-99 mit Szenario 2020-49)
• Anstieg der mittleren Windgeschwindigkeit
in Norddeutschland um ca. 0.2 m/s
• Leichte Zunahme der Winde, die stärker als > 6
m/s und leichte Abnahme der schwachen
Winde