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Projektionen des Klimas für die KLAPS-Region – wie geht das?
Projekcje klimatu dla obszaru KLAPS – jak to działa?
A. Spekat (1), W. Enke (1), F. Kreienkamp (2)
(1) Climate & Environment Consulting Potsdam GmbH
(2) Deutscher Wetterdienst
KLAPS Projektkonferenz, Görlitz, 12. Juni 2014
Dank an die Projektpartner und Förderer: LfULG, Dresden – IMGW, Krakow – Univers. Wroclaw

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Worüber ich sprechen werde
Klimawandel, Szenarios, Projektionen
Für KLAPS verwendete Daten
Wofür und wie werden sie eingesetzt?
Regionale Ergebnisse

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Gegenwärtiges Klima im Wandel
Gibt es einen globalen Temperaturtrend?
Information aus dem neuesten IPCC Report (5th IPCC
Assessment Report, 2014)
Fast ein Grad Anstieg seit der vorindustriellen Zeit (ab etwa
1850); davon fast ein halbes Grad seit den 1960ern!

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Aber gibt es den Temperaturtrend auch hier?
Das vorher war ja für die ganze Erde, aber was ist mit dem
regionalen
Temperaturtrend?
Görlitz und Umgebung (Varnsdorf, Kubschütz, Legnica,
Zgorzelec)
Sogar noch stärker im Zeitraum nach 1971 !

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Wie wird ein zukünftiges Klima sein?
Zur Antwort brauchen wir ein Werkzeug

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Klimamodellierung
Werkzeug der Wahl: Klimamodell – besser: mehrere Modelle
Berechnung des Klimas – Temperatur, Wind, Regen, Wolken,
Sonnenschein...
Auf einem Gitter – für die gesamte Erde

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Wie kommt DIE ZUKUNFT ins Spiel?
Wichtigster Faktor bei der Klimaänderung: Treibhausgase
(CO
2
, Methan, Wasserdampf...)
Szenarios
der zukünftigen Veränderungen bei den
Treibhausgasen
beziehen sich auf Konzentration der Treibhausgase in unserer
Atmosphäre
Szenarios sind Annahmen zu Entwicklung und Fortschritt
Wirtschaft
Forschung
Globalisierung
wie wir’s mit der Nachhaltigkeit halten...
Ziel: Klimafolgen so klein wie möglich halten
Ziel: Wissensbasis für Entscheidungen bekommen

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Klimaszenarios
Projektionen
Information für Globale Klimamodelle: Verschiedene Szenarios
der zukünftigen Entwicklung von Treibhausgasen
Klimaprojektionen für „alternative Zukünfte”
Szenario mit geringen Klimafolgen (RCP2.6)
Hoher Anspruch – große Anstrengungen zur Reduktion des
Ausstoßes von Treibhausgasen
Ziel: Verhinderung eines globalen Temperaturanstiegs um
mehr als 2 Grad
gegenüber der vorindustriellen Zeit!
Wir haben aber bereits seit 1850 ein Grad davon „verbraucht”
und können uns nur noch ein weiteres Grad Anstieg „erlauben”.
Szenario mit weit reichenden Klimafolgen (RCP8.5)
Wir benehmen uns sehr rücksichtslos – einfach die
Verschmutzung weiter laufen lassen, u.s.w.
Drastische Klimafolgen
Negative Auswirkungen auf Gesundheit, Zivilschutz,
Biodiversität...

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Klimaszenarios
Projektionen
Skizze des zeitlichen Verlaufs von
Treibhausgas-Konzentrationen
Laut Szenario 8.5 (starke Folgen) und 2.6 (geringe Folgen)

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Klimaprojektionen, global
Beispiel: Temperaturentwicklung 1951–2100
Verschiedene Treibhausgas-Szenarios
Rund 40 Läufe von Klimamodellen

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Modell-Auflösung
Wir erinnern uns an das Bild mit dem Modellgitter
Sehr gut für die Analyse der globalen Klimaentwicklung
Frage: Wo mag Görlitz auf dem Bild sein?
Notwendigkeit der
Regionalisierung
damit wir den
Klimawandel in der Region besser verstehen
WETTREG Regionalisierungsmethode
CEC stellt regionale Klimaprojektionen her
unser Beitrag zum Projekt KLAPS

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Welche Daten werden für KLAPS benutzt?
Wetterbeobachtungen von DWD und IMGW
Täglich - Temperatur (höchste, mittlere, tiefste), Niederschlag,
Relative Feuchte, Luftdruck, Sonne, Bewölkung, Wind
Dazu Messdaten von Temperatur, Niederschlag, Bewölkung
und Wind zur Mittagszeit
Zeitraum 1971–2010
Klimaprojektionen mit dem Globalmodell aus Hamburg als
Basis der Regionalisierungen
SRES A1B / ECHAM5 MPI-OM Lauf 1
RCP8.5 / MPI-ESM-LR Lauf 1, 2 und 3
RCP2.6 / MPI-ESM-LR Lauf 1
Zeitraum 1951–2100

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Wozu werden die Daten benutzt?
Wichtig – im Gedächtnis behalten
Bei der Regionalisierung geht es darum, aus relativ grober
Information (z.B. 100
×
100 km) auf das regionale Klima
(z.B. 10
×
10 km) zu schließen
Was können die relativ groben Klimamodelle gut?
Beschreibung der atmosphärischen Zirkulation – zum Beispiel
Großwetterlagen
Dafür brauchen wir die
Ergebnisse von Klimamodellen
Rekonstruktion der Gegenwart
Projektion der Zukunft

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Zirkulationsmuster

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Wozu werden die Daten benutzt?
Es besteht ein Zusammenhang zwischen Zirkulationsmuster
XY und relativ ähnlichem regionalen Klima
Beispiel: Wenn kalte, klare Luft von Norden kommt gibt es
selten Gewitter,
oft gute Sicht,
oft relativ saubere Luft
Wie heute...
Um die Verbindung zwischen Muster XY und regionalem
Klima zu finden brauchen wir
Stationsmessungen

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Stationen in der KLAPS-Region

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Das Kind hat einen Namen: WETTREG
Es gibt also „kalte”/„warme”/„nasse”/„trockene”
Zirkulationsmuster
Wenn sich das Klima ändert, ändert sich die Zahl der
„kalten”/„nassen”... Muster
Dafür brauchen wir die Klimaprojektionen
In der Praxis ist es ein wenig komplizierte, aber so funktioniert
das Schema
Was bekommen wir durch die Regionalisierung?
An jedem Stationsort geänderte „Messreihen”, in denen
das geänderte Klima steckt

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Mehr Wissen durch Vergleiche
In KLAPS geht es auch um die Abschätzung der
Bandbreite
des geänderten Klimas
Dazu werden mehrere „Zeugen” verwendet (ENSEMBLE)
Ein „Zeuge” ist die Methode
Wir berechnen an jedem
Stationsort geänderte „Messreihen”, in denen das geänderte
Klima steckt
Statistische Regionalisierung – z.B. WETTREG
Weitere „Zeugen” benutzen eine ganz andere Methodik:
Arbeitet wie ein Globales Klimamodell, aber mit höherer
Auflösung, dafür in einem kleineren Gebiet
Dynamische Regionalisierung – z.B. REMO oder CLM

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Klimaprojektionen, regional
Regionalisierungen mit WETTREG
basierend auf
verschiedenen Globalmodellen
ECHAM 5 MPI-OM (vorherige Modellversion)
MPI-ESM-LR (neueste Modellversion)
Projektionen mit drei verschiedenen Treibhausgas-Szenarios
SRES A1B (vor 2013 viel benutzt, starke Klimafolgen)
RCP8.5 (neueste Version, starke Klimafolgen)
RCP2.6 (neueste Version, geringe Klimafolgen,
Temperaturanstieg auf 2 Grad begrenzt)
Zum Vergleich: Ergebnisse der sächsischen Studie WEREX V
(aus dem Jahr 2011 mit einer für Sachsen spezialisierten
Version von WETTREG)
(REMO, CLM, ECHAM5)→A1B
ECHAM5C→E1

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Beispiel 1: Entwicklung der Mitteltemperatur
WETTREG Regionalisierungen für die KLAPS-Region
1961–2100
Unterschiedliche Szenarios: A1B, RCP 8.5 und RCP 2.6

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Eine andere Darstellung: Ensemble-Diagramm
Ensemble-Diagramm – wie entsteht es?
Am Anfang: Karten der KLAPS-Region – für jedes Modell des
Ensembles; hier ein Beispiel

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Eine andere Darstellung: Ensemble-Diagramm
Wir studieren die errechneten Werte der Region
Sortieren der Größe nach
Statistische Analysemethode: Boxplots
Median (50% aller Werte sind darüber und 50% darunter) –
rote Linie
Perzentile 25 und 75 (Wert des Median
±
25% aller Werte,
„mittlere 50%”) – breite schwarze Linie
Gesamtbereich aller Werte in der Karte – gestrichelte Linie
Ein Band für jedes Modell

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Beispiel 2: Temperaturentwicklung (Ensemble)

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Beispiel 3: Niederschlag Sommer (2071–2100 minus 1971–2000)

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Beispiel 3: Niederschlag Winter (2071–2100 minus 1971–2000)

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Ausgangmaterial für weitere Analysen
Beitrag von CEC zu KLAPS: Errechnung der
regionalisierten Daten für weitere Analysen
Zum Beispiel für Vergleiche
SRES A1B zum Vergleich von Regionalisierungsmethoden
RCP8.5 zum Vergleich von Läufen des selben Modells
RCP2.6 Vergleich mit den bisherigen E1 Daten
Verschiedene Szenarios, gleiche Regionalisierungsmethode
Ein Beispiel haben wir eben gesehen – Mitteltemperatur von
einem Modellensemble projiziert
Wichtige Grundlage für Entscheidungsprozesse: Welche
Spannweite von Temperatur, Niederschlag, Wind... sind in
einen zukünftigen Klima zu erwarten
Details in anderen Vorträgen hier auf der Tagung

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Dziękuję bardzo für Ihre Aufmerksamkeit

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Adresse
Arne Spekat & Wolfgang Enke
Climate & Environment Consulting Potsdam GmbH
David-Gilly-Str. 1
14469 Potsdam
Tel.: +49 331-745 2301
E-Mail: arne.spekat@cec-potsdam.de
Frank Kreienkamp
Deutscher Wetterdienst
Michendorfer Chaussee
14469 Potsdam