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Methoden

Der Multimodellansatz
Die Projektion des zukünftigen Klimas, d.h. die Berechnung eines möglichen zukünftigen Witterungsverlaufes, ist naturgemäß mit Unsicherheiten behaftet: Zum einen können die mathematisch-physikalischen Werkzeuge, d.h. die "Klimamodelle" das Klimasystem der Erde nicht hinreichend genau beschreiben. Zum anderen sind die zukünftigen Randbedingungen für die Klimaentwicklung nicht bekannt. Für letztere wurden daher vom „International Panel on Climate Change (IPCC, auch als Weltklimarat bezeichnet) mittels plausibler Annahmen, z.B. über die Entwicklung der anthropogenen Emissionen von Treibhausgasen, sogenannte Emissionsszenarien (SRES-Report, 2000) vorgegeben. Eine Klimaprojektion ist folglich ein möglicher zukünftiger klimatischer Zustand, der aufbauend auf angenommenen Emissionsentwicklungen von Treibhausgasen mit Hilfe mathematischer Klimamodelle errechnet wurde.
Die Unsicherheiten über den Verlauf des Klimas lassen sich dann quantitativ abschätzen. Jedes einzelne Klimamodell liefert andere Ergebnisse, also andere Klimaprojektionen. Um die Sicherheit oder Unsicherheit eines einzelnen Ergebnisses abschätzen zu können, ist es notwendig, Klimaprojektionen, die auf möglichst vielen, unterschiedlichen Klimamodellen basieren, zu generieren und miteinander zu vergleichen. KLIWAS berücksichtigt deshalb – wann immer dies verfahrenstechnisch möglich ist – alle verfügbaren Klimaprojektionen, um die Bandbreite möglicher zukünftiger klimatischer Entwicklungen aufzuzeigen. Dieser Prozess wird mit möglichst vielen Regionalisierungsverfahren und mit möglichst vielen Wirkmodellen wiederholt. Dieses Verfahren, in jedem Schritt der Modellkette (siehe unten) mehrere Modelle zu berücksichtigen, wird als „Multimodellansatz“ bezeichnet.

Die Modellkette
Ziel des Forschungsprogramms KLIWAS ist es, auf einer planerisch relevanten räumlichen Skala Aussagen über mögliche Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserstraßen und die Schifffahrt zu treffen. Die globalen Klimamodelle mit ihrer räumlichen Auflösung (derzeit etwa 200 km) können aber regionale meteorologische Effekte kaum wiedergeben. Aus diesem Grund werden im zweiten Schritt anhand von regionalen Klimamodellen regionale Klimaprojektionen errechnet. KLIWAS greift daher auch auf die Ergebnisse regionaler Klimaprojektionsrechnungen zurück, die über nationale und europäische Forschungsprogramme (z.B. ENSEMBLES) bereitgestellt wurden. Anschließend werden relevante hydrologische und hydrometeorologische Parameter aus den regionalen Klimaprojektionen mit Hilfe von Skalierungs- und Interpolationsverfahren auf die betrachteten Flusseinzugsgebiete projiziert. Sie dienen dann – mit Hilfe von Wasserhaushaltsmodellen – der Bestimmung z. B. von Abfluss-Szenarien. Schließlich werden diese Daten in weiteren Modellen, die sich mit Fragen der Gewässergüte oder mit wasserbaulichen, ökologischen und ökonomischen Auswirkungen beschäftigen, verwendet. Diese hierarchische Verknüpfung aller genannten Komponenten wird "Modellkette" genannt. Nicht nur auf Ebene der Klimamodelle, sondern auch in anderen Schritten dieser Modellkette werden - soweit verfügbar - mehrere Modelle berücksichtigt. Ein Ergebnis der KLIWAS-Forschung wird also eine möglichst gute Schätzung der Bandbreite möglicher zukünftiger Zustände unserer Gewässer sein.
Im Binnenland werden vor allem Rhein, Elbe und Donau untersucht. Parallel dazu werden klimabedingte Änderungen der Küstengewässer und Ästuare und deren Auswirkungen auf die Seeschifffahrt untersucht.

Anpassung an den Klimawandel
Die KLIWAS-Ergebnisse der Modellkette werden genutzt, um zu prüfen, welche Anpassungsmaßnahmen für welche klimatischen Bedingungen geeignet sind und diese im Rahmen der Politikberatung vorzuschlagen. Sie werden in die Fortschreibung der Deutschen Anpassungsstrategie (DAS) und der Europäischen Anpassungsstrategie einfließen.

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