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Projekt 1.02: Bereitstellung anwendungsorientierter und bewerteter Klimaprojektionsdaten

Dr. Florian Imbery, DWD
Tel: +49 (69) 8062-2905, florian.imbery@dwd.de

Dipl.-Met. Sabrina Wehring, DWD
Tel: +49 (69) 8062-2904, sabrina.wehring@dwd.de

Dipl.-Met. Joachim Namyslo, DWD
Tel: +49 (69) 8062-2967, joachim.namyslo@dwd.de


Ziele

Die Änderungen des Klimas werden unser Zusammenleben in den kommenden Jahrzehnten weltweit und natürlich auch in Deutschland stark beeinflussen. Um Aussagen über die Entwicklung unseres Klimas treffen zu können, werden Klimamodelle benötigt, die möglichst alle relevanten Prozesse des Klimasystems berücksichtigen. Für Klimaanalysen auf einer regionalen Skala reichen globale Klimamodelle in aller Regel nicht aus. Um dennoch Aussagen für regionale Fragestellungen zu erhalten, wurden zusätzlich regionale Klimamodelle entwickelt, die mit den globalen Modellen gekoppelt werden. Die Interpretation und Anwendung der Ergebnisse von Klimaprojektionsläufen für Planungen von Anpassungsmaßnahmen sollten sich aufgrund von Modellunsicherheiten nicht auf einzelne Modellläufe abstützen. Daher werden möglichst viele Projektionen gesammelt und kollektiv ausgewertet. Diese Vorgehensweise wird als Ensembleansatz bezeichnet.

Um darüber hinaus die Auswirkungen der Klimaänderung auf die unterschiedlichen Lebensbereiche abschätzen zu können, sind zusätzlich sogenannte Wirkmodelle erforderlich. Mit diesen Modellen, wie z. B. zu hydrologischen und wasserwirtschaftlichen Fragestellungen, können zukünftige klimatologische Verhältnisse in verschiedensten Lebensbereichen simuliert und mögliche Anpassungsstrategien entwickelt werden. Dabei ist die Analyse von Ergebnisspannweiten und die Berücksichtigung von Unsicherheiten unabdingbar (Imbery et al., 2013; Kotlarski et al., 2012; Nilson et al., 2010).

Um diese Wirkmodelle mit den Ergebnissen aus der Klimamodellierung antreiben zu können, ist es oft unerlässlich, modellinterne Fehler zu korrigieren und die Ergebnisse mit statistischen Methoden auf ein feinere geographisches Gitter zu regionalisieren.

Hieraus leiten sich die Ziele für das KLIWAS Projekt 1.02 ab:

  • Erstellung eines Ensembles regionaler Klimaprojektionen
  • Entwicklung von Methoden zu Regionalisierung der wichtigsten hydrometeorologischen Variablen auf ein einheitliches geographisches Gitter
  • Korrektur der modellinternen Fehler dieser Variablen (Bias-Korrektur)
  • Evaluation der Qualität der aufbereiteten Klimaprojektionen
  • Entwicklung statistischer Verfahren zur Bestimmung möglicher zukünftiger klimatischer Zustände aus diesem Klimaprojektionsensemble und
    Bereitstellung der aufbereiteten Daten für die weiteren KLIWAS-Projekte über Datenbanken.


Ausgewählte Ergebnisse

Mit einem ausreichend großen Ensemble aus Klimaprojektionen ist es möglich, statistische Aussagen über zukünftige Klimazustände zu treffen. Auf der Grundlage eines Ensembles aus 17 Klimaprojektionen, basierend auf dem A1B-Emissionsszenario, wurden für verschiedene Parameter und Indizes (z. B. Lufttemperatur, Niederschlag, Heiße Tage, Frosttage etc.) durch die Bestimmung von Perzentilen Bandbreiten möglicher zukünftiger Klimazustände berechnet. Innerhalb dieser kann ein bestimmtes Änderungssignal erwartet werden. Mit diesen Bandbreiten ist es möglich, Aussagen zu Änderungskorridoren des zukünftigen Klimas abzuleiten.

Für das Jahresmittel der Lufttemperatur als Mittel des KLIWAS-Untersuchungsgebietes (Deutschland und angrenzende Flusseinzugsgebiete) ist bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts eine Zunahme von mindestens 0,5 °C wahrscheinlich. Dabei ist eine Temperaturzunahme um mehr als 2 °C (Norddeutschland) bzw. 2,5 °C (Süddeutschland) jedoch eher unwahrscheinlich. Für den Zeitraum 2071 bis 2100 kann eine Erhöhung der mittleren Lufttemperatur von mindestens 1,5 °C und maximal 3,5 °C in Norddeutschland bzw. 5 °C in Süddeutschland als wahrscheinlich angesehen werden.

Mit den Ensembleauswertungen der Klimaprojektionen zeigt sich für die Zukunft eine Tendenz zur Niederschlagsabnahme in den Sommermonaten, während in den Wintermonaten eine Niederschlagszunahme wahrscheinlich ist. Die projizierten relativen Änderungen des mittleren Sommerniederschlags weisen eine Spanne zwischen einer sehr geringen und einer Abnahme von bis zu 15 % für den Zeitraum 2021 bis 2050 und bis zu 25 % für den Zeitraum 2071 bis 2100 aus.

Die aufbereiteten Klimaprojektionen sowie deren statistischen Auswertungen hydrometeorologischer Kennwerte stellen ein wichtiges Instrument zur Auswertung möglicher Änderungen des Wasserhaushalts in Mitteleuropa dar und bilden die Arbeitsgrundlage für nachgeschaltete Wirkmodelle wie auch die Entwicklung von Anpassungsstrategien.

Die Ensembleauswertungen, die mit diesen Methoden durchgeführt wurden, wurden inzwischen für verschiedene weitere Vorhaben übernommen. Sie bilden z.B. die Grundlage für den Deutschen Klimaatlas (www.dwd.de/klimaatlas) und wurden für die Auswertungen im Rahmen der Deutschen Anpassungsstrategie (DAS) und dem Aktionsplan Anpassung (APA) der deutschen Bundesregierung bereitgestellt.


Weitere Informationen und Ergebnisse zur Validierung und Bewertung von Klimaprojektionen – Bereitstellung von Klimaszenarien für den Binnenbereich finden Sie im Schlussbericht des KLIWAS-Projektes 1.02:

PLAGEMANN, S., IMBERY, F., NAMYSLO, J. (2014): Validierung und Bewertung von Klimaprojektionen – Bereitstellung von Klimaszenarien für den Binnenbereich. Schlussbericht KLIWAS-Projekt 1.02. KLIWAS-29/2014. DWD / BfG, Koblenz.DOI: 10.5675/Kliwas_29/2014_1.02

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