Leistungsspektrum des DWD auf dem. Gebiet der Klimabeobachtung

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1 Leistungsspektrum des DWD auf dem Gebiet der Klimabeobachtung Workshop 29/2010 der Thüringer Landesanstalt für Umwelt und Geologie Klimamonitoring Klimaveränderungen erkennen und verstehen Jena am 26. Oktober 2010 K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 1

2 Gliederung -Einleitende Bemerkungen -Klimamonitoring -Datengewinnung -Datenprüfung -Projekt KLIDADIGI -Datenbereitstellung -Regionale Klimamodellierung K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 2

3 1Kompetenzen des DWD im Bereich Klima und Umwelt Humanbiometeorologie Hydrometeorologie Klimamonitoring Kompetenz Extremwertanalysen Stadtklima Agrarmeteorologie Regionale Klimamodellierung und -folgenabschätzung K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 3

4 Standorte der Politik- und Klimaberatung im DWD Klimaüberwachung Regionale Klima- und Umweltberatung - RKB (Know-how-Center - KHC) Zentrales Gutachtenbüro - ZGB Zentrum für Medizin-Meteorologische Forschung Freiburg - ZMMF Agrarmeteorologie (inkl. Zentrum für Agrar- Meteorologische Forschung Braunschweig, ZAMF) Hydrometeorologie K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 4

5 Klimawandel - wie gehen wir damit um? Aktivitäten/Aufgaben des Deutschen Wetterdienstes Datengewinnung Klimamonitoring Auswertung von Klimaszenarienrechnungen Klimafolgenbetrachtungen Kommunikation Klimaberatung - Anpassung an den Klimawandel - Mitigation/Abschwächung des Klimawandels K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 5

6 Kompetenzgebiet: Klimamonitoring Nationale Aktivitäten Climate Data Center (CDC) Zugang zu allen klimarelevanten Daten und Produkten aus unterschiedlichen Datenbeständen des DWD NKDZ Klimadaten von Bodenstationen und von aerologischen Stationen sowie aus dem phänologischen Messnetz in Deutschland Monitoringprodukte Karten jährlicher und monatlicher Mittelwerte und Abweichungen mehrerer Parameter; KlimaReport (jährlich) Klimastatusbericht (jährlich) Deutsches Meteorologisches Jahrbuch K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 6

7 Kompetenzgebiet: Klimamonitoring Climate Data Center (CDC), Internet: historische Daten aktuelle Daten Daten aus Klimaprojektionen Referenz-Datensatz vorhalten verteilen beraten Abgeleitete Größen (Wirkmodelle) ZWEK Rasterdaten quantifizierte Ungenauigkeit Politik Wirtschaft Öffentlichkeit Wissenschaft, z.b. CSC K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 7

8 DWD-Messnetz in Thüringen Digital verfügbare Stationen (am ): Anzahl: > 300 Kategorien: Niederschlag synoptisch meldend Sonne/Strahlung Klima Wind aerologisch frühestes abrufbares Datum: Aktuell messende Stationen: Bezeichnung (Stand ) Anzahl Agrarmeteorologische Station 1 Flugwetterwarte 1 Niederschlagsstation (automatisch) 27 Niederschlagsstation (konventionell) 67 Phänologische Stationen 75 Wetterwarte 4 Wetterstation (hauptamtlich) 4 Wetterstation (nebenamtlich) 19 Aerologische Station 1 Wetterradarstation 1 Gesamt 200 K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 8

9 Sensorik (1) Messgröße Sensor Hersteller Stationstyp Niederschlag Hellmann Pluvio Ott Fww, Wst I/II, Wst III, Nst (A), Nst (k) Fww, Wst I/II, Wst III, Nst (A) Temperatur / Erdbodentemp. PT 100 Friedrichs Fww, Wst I/II, Wst III Feuchte HMP 45D Vaisala Fww, Wst I/II, Wst III Sonne Soni ScaPP Siggelkow Siggelkow Fww, Wst I/II, an ausgewählten Wst III Fww, Wst I/II Wind Schalensternanemometer Ultraschallanemometer Thies Thies Fww, Wst I/II, an ausgewählten Wst III K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 9

10 Sensorik (2) Messgröße Sensor Hersteller Stationstyp Luftdruck PTB220 Vaisala Fww, Wst I/II Sichtweite DF-20 Degreane Wst I/II CHM15k Jenoptik Wst I/II Wolkenhöhe LD 40 Vaisala Wst I/II Schneehöhe SR50 Campell Wst I/II Wetter LNM Thies Wst I/II Niederschlag Niederschlagsmelder Thies Kroneis Fww, Wst I/II Fww, Wst I/II K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 10

11 Wetterstationen heute K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 11

12 Wetterstationen heute K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 12

13 Temporäre Messungen für spezielle Fragestellungen K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 13

14 Aerologisches Messnetz Automatische Radiosonde Windprofiler K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 14

15 Meteorologische Messungen von Verkehrsflugzeugen K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 15

16 Meteorologische Messungen von Verkehrsflugzeugen K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 16

17 Techn. Monitoring der Netze K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 17

18 QualiMET: Qualitätssicherung meteorologischer Daten Test Verfahren: Vollständigkeit Klimatologische Grenzwerte zeitliche Konsistenz innere Konsistenz räumliche Konsistenz K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 18

19 Digitale Klimadaten Zuwachs pro Jahr K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 19

20 Das Projekt KLIDADIGI Digitalisierung von historischen Originalunterlagen Zusammenarbeit mit Projekten der Universität Bonn und der Wasserwirtschaft Bestandsaufnahme Digitalisierung Tageswerte und Terminwerte ( 1951 (Niederschlagsdaten aus den neuen Bundesländern vor 1969 sonst vor phänologische Daten aus den neuen Bundesländern Stationsunterlagen Qualitätssicherung Sicherung der Originale Fotografie von Originalunterlagen ( 1942 Einscannen von Filmen (teilweise einzige Quelle für Daten vor K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher

21 Das Projekt KLIDADIGI Niederschlagsstationen 1901 Klimastationen

24 Das Projekt KLIDADIGI Stationen mit Niederschlagsbeobachtungen

25 Das Projekt KLIDADIGI Niederschlagsmeldekarten

26 Das Projekt KLIDADIGI Ergänzte Niederschlagsreihen DWD / extern (78, z.t. kurz) DWD / KLIDAdigi (77) Uni Bonn (114 Stationen) DWD / KLIDAdigi Plan bis 2010 (82) K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 26

27 Das Projekt KLIDADIGI Digitalisiert im Verhältnis zum Digitalisierungspotential (Sept. 2009) Niederschlagsstationen Klimastationen 7% digitalisiert bis % 10% Plan bis % 28% Plan bis % Gesamtpotential Stationsjahre = 330 Personenjahre Gesamtpotential Stationsjahre = 460 Personenjahre K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 27

28 Datenbestand Anzahl der Stationen mit Temperaturdaten in unterschiedlicher zeitlicher Auflösung

29 Datenbestand Anzahl der Stationen mit Niederschlagsdaten in unterschiedlicher zeitlicher Auflösung K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher

30 Datenmodell im NKDZ Oberflächen Daten Multi Level Daten Integrierte Werte D a t e n SYNOP Klima Niederschlag Stündl. Werte 1-10-Min-Werte Wetterverlauf Aerolog. Daten Erdbodentemp. Monatswerte Langj. Mittelw. STATIONS_ID MESSNETZ_ID MESSDATUM ggf. spez.ids M e t a d a t e n Stationsgeschichte Messnetze Instrumente Wetterlagen Pflanzenphasen Spezielle Daten Wetterlagenkl. Phänolog.Daten

31 Statistische Aufbereitung von Klimadaten Stat. Kenngrößen an Stationen Integration > 1 Jahr Zeitreihen von Gebietsmitteln Homogenisierte Zeitreihen Rasterdateien stat. Kenngrößen Integration > 1 Jahr Gebietsmittel Komprimierte Daten Integration <= 1 Jahr Rasterdateien Integration <= 1 Jahr Beobachtungsdaten an Stationen Raumbezogene Daten Remote sensing, NWV K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher

32 Produktion von Gitterpunktsfeldern Gitterpunktsfelder für Einzeljahre jeweils auch für Monate und Jahreszeiten 1881 Niederschlag seit Temperatur seit 1881 Sonnenscheindauer seit 1951 Gitterpunktsfelder für mehrjährige Mittel jeweils auch für Monate und Jahreszeiten ( Referenzperiode (als WMO Die letzten 30 Jahre K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher

33 Produkte aus Gitterpunktsfeldern Rasterfelder für Absolutwerte und Abweichungen Zeitreihen von Gebietsmitteln

34 Onlinezugriff auf Daten des NKDZ Webportal Webwerdis Webportal CDC Anforderung an Datenservice K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher

35 Eigenschaften von WebWerdis Adressaten sind Fachleute aus Forschung und Lehre Landes- und Bundesbehörden Online Access auf Relationale Datenbank mit OGSA/DAI Webservice Filesystem auf FTP-Server ISO konformen Datenkatalog Datenkatalog nach ISO Standard und Push und Pull Funktionalität aktuelle Datenquellen (soll erweitert ( werden deutsche Klimadaten des NKDZ (Zeitreihen und ( Felder DCPC Kandidaten (z.b. ( GPCC GTS

36 Nutzer von WebWerdis Interne Nutzung im DWD für deutsche Klimadaten Unterstützung BMBF-Förderschwerpunkte KlimaZwei' und 'KLIMZUG. Die SGA Service Group Aaptation am MPI in Hamburg nutzt WebWerdis als Webportal zur MIRAKEL-Datenbank Nutzung der Kataloginformationen und Webservices ( GDI auch für andere Projekte (SIMDAT, VGISC, C3GRID, WIS,

37 RegionaleKlimamodellierung und -folgenabschätzung Projekt: ZWEK Z usammenstellung von W irkmodell- E ingangsdatensätzen zur K limafolgenabschätzung Regionale Klimaprojektionen für die Klimaberatung Bereitstellung: Ensemble-Bildung Statistische Analysen Evaluierung Postprocessing Downscaling / Regionalisierung Koordinaten-Transformation Impaktforschung: Bioklima (Klima-Michel-Modell) Stadtklima (MUKLIMO_3, UBIKLIM) Agrarmeteorologie (u.a. AMBER) Hydrologie (KLIWAS-Projekt) Katastrophenvorsorge (Extremwertprojekt) Technische Klimatologie (TRY, Gradtage) Beratung zu möglichen Auswirkungen des Klimawandels K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 37

38 Regionale Klimamodelle in Deutschland Gemessene Daten Globale Klimamodelle (nicht im DWD) (z. Zt.) verfügbare Regionale Klimamodelle Betreiber : ECHAM-5 MPI-M (Hamburg) REMO WETTREG STAR CLM numerisch statistisch statistisch numerisch MPI-M CEC PIK CLM-Konsort. (Hamburg) (Potsdam) (Potsdam) (Cottbus) aber Modellursprung... EM des DWD LM des DWD (aktuell gegenseitige Weiterentwicklung) K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 38

39 Regionale Klimaprojektionen Heiße e Tage Änderung der mittleren jährlichen Anzahl (mittleres Emissionsszenario A1B, Antrieb durch globales Klimamodell ECHAM-5) Änderungen im Vergleich zu Zunahme zwischen 0 und 15 (SW, STAR) Tagen Zunahme <3 (Küstenbereiche) bis 30 (SW, CLM) Tage K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 39

40 Regionale Klimaprojektionen K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 40

41 Regionale Klimaprojektionen K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 41

42 Wissenschaftliche Arbeiten Phänologische Phänologische Mittlerer Eintrittstermin Trend [Tagen] Jahreszeit Phase In Tagen nach Jahresbeginn Signifikanz Universität Leipzig - Institut für Meteorologie - Vorfrühling Sal-Weide (B) ,4 n.s. Erstfrühling Löwenzahn (B) ,6 s. Vollfrühling Stiel-Eiche (BO) ,6 s. Frühsommer Holunder (B) ,1 s.s. Hochsommer Sommer Linde (B) ,9 s.s. Spätsommer Heidekraut (B) ,3 (s.) Frühherbst Holunder (F) ,2 s.s. Vollherbst Spätherbst Rosskastanie (F) Stiel-Eiche (BV) ,1 s.s. 4,0 (s.) n.s. = nicht signifikant (p > 0,317); (s.) = schwach signifikant (p < 0,317); s. = signifikant (p < 0,2); s.s. = sehr signifikant (p < 0,1); h.s. = höchst signifikant (p 0,01) Mittlerer Eintrittstermin und Trends der phäno- Logischen Phasen im Thüringisch-Fränkischen Mittelgebirge Bachelorarbeit Titel: Klimaveränderungen in Thüringen Mögliche Auswirkungen auf phänologische Phasen wildwachsender Pflanzen K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 42

43 Klimamonitoring Klimaveränderungen erkennen und verstehen Haben Sie Fragen? Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Tel / K.-J. Schreiber, U.Otte, J.Dibbern, J. Behrendt, J. Blahak, M. Schmidt und F. Böttcher 43