Klima und Wasserwirtschaft: Prognostizierte Wetter und Klimaentwicklung für die nächsten Jahrzehnte

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1 Klima und Wasserwirtschaft: Prognostizierte Wetter und Klimaentwicklung für die nächsten Jahrzehnte Dr. Paul Becker Vizepräsident des Deutschen Wetterdienstes

2 Die Fakten industrielles CO 2 globale CO 2 - Emissionen Kumulative anthropogene Kohlendioxid Emissionen [Mt C]

3 Die Fakten CO 2 / Temperatur Daten Mauna Loa: Dr. Pieter Tans, NOAA/ESRL ( and Dr. Ralph Keeling, Scripps Institution of Oceanography (scrippsco2.ucsd.edu/) Global: Ed Dlugokencky and Pieter Tans, NOAA/ESRL ( NOAA Global Surface Temperature Anomalies from 4

4 Klima Deutschland Deutschland wird wärmer Abweichung zu

5 Dresden/Sachsen Pegelstand Elbe 80 cm Quelle: dpa Jürgen Männel 7

6 24h-Summe des Niederschlags: 25. Juni 2016 Unwetter im Erzgebirgkreis 24h RR-Summe, 25. Juni mm Quelle: DPA Thomas Frey (c) Bernd März / dpa 8

7 Wetterlagen verändern sich im Klimawandel Wetterlagen bestimmen den Witterungsverlauf Bei bestimmten Wetterlagen erhöht sich das Risiko von meteorologischen Extremereignissen Die zukünftige Veränderung der Wetterlagen kann abgeschätzt werden 9

8 Wetterlagen Klimaprojektionen Änderungssignale Wetterlagen Modellensemble SRES A1B / A2 / B1 Tief Mitteleuropa TM Tief Britische Inseln TB Aktuell im FOKUS Nordostlage antizyklonal NEa Nordwestlage antizyklonal NWa Tief Mitteleuropa (TM) Tief Britische Inseln (TB)

9 Wetterlagen Klimaprojektionen Änderungssignal in Tagen pro Jahr, Zeitraum 1950 bis 2100 Klimaszenarien A1B B1 A2 Änderungssignale Wetterlagen Modellensemble SRES A1B / A2 / B1 Tief Mitteleuropa TM Tief Britische Inseln TB Nordostlage antizyklonal NEa Nordwestlage antizyklonal NWa Aktuell im FOKUS 11

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11 Klima Unsicherheiten Globale Modelle HadCM HadCM HadCM BCM ECHAM5 ECHAM5 ECHAM5 ARPEGE 3Q0 3Q16 3Q3 r3 r2 r1 Regionale Modelle CLM HadRM 3Q16 SMHI kein bester SMHI oder REMO wahrscheinlichster Modelllauf HadRM 3Q3 RCA RCA CLM Hirham 5 HadRM 3Q0 C4 RCA3 SMHI komplette Bandbreite der Simulationen abgedeckt Hirham RegCM RCA 5 3 CLM REMO RM Modellkombinationen Racmo 2 REMO Hirham 5

12 Klima Unsicherheiten Abschätzung von Unsicherheiten Temperaturzunahme (K)

13 Klima Unsicherheiten Abschätzung von Unsicherheiten Temperaturzunahme (K) 4,63 K 3,32 K 85 % der Modelle unterschreiten diesen Wert 50 % der Modelle unterschreiten diesen Wert 15 % der Modelle unterschreiten diesen Wert 1,78 K Perzentil 50. Perzentil 85. Perzentil 0 % 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % 100 % 50 % der Modelle liegen über und 50 % liegen unter dem 50. Perzentil. 70 % der Simulationen liegen zwischen dem 15. und 85. Perzentil. 15 % der Modelle errechnen niedrigere und 15 % errechnen höhere Werte.

14 Starkregen Beobachtungen Projektionen 19

15 Überschreitung in % Überschreitung in % Starkregen Beobachtungen: Projektionen: SRES A1B-ECHAM5-CLM Tages-Niederschlagextreme Kein eindeutiger Trend, große regionale Unterschiede Temperatur SOMMER BEOBACHTUNGEN Sturm Trockenperioden Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) WINTER Zunahme extremer Niederschläge für ganz Deutschland, Ausnahme Alpenrand 20

16 Überschreitung in % Überschreitung in % Starkregen Beobachtungen: Projektionen: SRES A1B-ECHAM5-CLM Tages-Niederschlagextreme SOMMER Temperatur SOMMER BEOBACHTUNGEN PROJEKTIONEN Sturm WINTER Trockenperioden Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) WINTER 21

17 Überschreitung in % Überschreitung in % Starkregen Temperatur Beobachtungen: Projektionen: SRES A1B-ECHAM5-CLM Tages-Niederschlagextreme Zunahme besonders Ende des Jahrhunderts, keine großen regionale Unterschiede SOMMER PROJEKTIONEN Sturm Trockenperioden Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) Zunahme extremer Niederschläge für ganz Deutschland um etwa das 1,5-fache bis 2100, Küstenstreifen: 2-fache WINTER 22

18 Gemessene Extremniederschläge Minuten Stunden Obergrenze maximal gemessener Niederschläge Tage Monate Weltweit gemessene Rekordniederschläge für verschiedene Andauerstufen* Münster-Ereignis (292 l/tag) wird für alle Andauerstufen 1min. bis 7h sichtbar ** LANUV-Daten * Diagramm nach Matsumoto, 1993, ergänzt durch die europäischen Extremwerte von Zinnwald, und Anduze, Südfrankreich,

19 Temperatur Projektionen 24

20 Überschreitung in % Überschreitung in % Projektionen: SRES A1B-ECHAM5-CLM Temperaturextreme Starkregen Temperatur Insbesondere nach 2050 Zunahme um das 5- bis 10-fache der Häufigkeiten SOMMER PROJEKTIONEN Sturm Trockenperioden Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) Kontinuierliche Zunahme um das bis zu 20-fache der Häufigkeiten WINTER 25

21 Sturm Projektionen 26

22 Überschreitung in % Überschreitung in % Projektionen: SRES A1B-ECHAM5-CLM Windextreme Starkregen Temperatur Deutschlandweit Zunahme um 1,5- bis 2-fache, Ausnahme Alpenraum SOMMER PROJEKTIONEN Sturm Trockenperioden Überschreitungshäufigkeiten des 99. Perzentil für die Sommer- und Wintermonate für 7 Naturräume (Farben entsprechen der Kartendarstellung) Deutschlandweit Zunahme um das 2- bis 2,5-fache, regional unterschiedlich WINTER 27

23 Trockenperioden Projektionen Beobachtungen 28

24 Trockenperioden Änderung der Anzahl von 10-Tagesperioden ohne Niederschlag Starkregen Beobachtungen Dekaden Temperatur Sturm Projektionen Sommer (JJA) 2.5 Anzahl der Perioden Trockenperioden 29

25 Was kann getan werden? Besseres Monitoring, bessere Vorhersagen Ombrometer und Radar STARKREGEN Münster 28. Juli 2014 Bessere Erfassung lokaler Extremereignisse durch die Radarmessung Vorhersage Bodenmessnetz (REGNIE) RADOLAN-Offline COSMO-DE: 1-stündige Niederschlagssumme (mm/h) 32

26 Wir werden besser: Neue Extremwert-Auswertung Statistischer Niederschlag (mm), D=6h, T=20a Bodenmessnetz (KOSTRA) Radar & automatische Ombrometer 33

27 Wir werden besser: Vergleich C-Band Radar und X-Band Radar Tornado Ereignis am in Hamburg Boostedt C-Band Radar Δx = 1000; Δt= 5 min Uni Hamburg X-Band Radar Δx = 60 m; Δt= 30 sec 35

28 Wir werden besser: Kombiniertes Produkt aus C-Band Radar und X-Band Radar Tornado Ereignis am in Hamburg Zoom 36

29 Wir werden besser: Automatische Messung des Wasseräquivalentes der Schneedecke Wie wird gemessen? Schneewaage SSG (Sommer) an der Wewa Wasserkuppe (Quelle: G. Schneider) Messung vergleichbar mit Handmessungen Tests an WeWa Wasserkuppe erweitert auf WeWa Fichtelberg

30 Wir werden besser: Automatische Messung des Wasseräquivalentes der Schneedecke Wie wird gemessen? Messung der Dämpfung des GPS-Signals in Abhängigkeit des Wasseräquivalents Testfeld an der Station Galzig in Österreich (ZAMG) Alternativbeispiel aus Österreich wird auch getestet GPS-Empfänger am Boden (unter Schneedecke) Fachsymposium 25 Jahre Landestalsperrenverwaltung Freistaat Sachsen, Leipzig, 2. November Annaberger - DWD, Dr. Klimatage Paul Becker

31 Quelle: A. Vogelbacher, LfU Vorhersage Simbach-Ereignis im COSMO-DE Beobachtete Niederschlagssumme , 6 UTC , 6 UTC Vorhergesagte Niederschlagssumme, Lauf 03 UTC , 03 UTC , 00 UTC

32 Klima Zukunft Kleinräumige Ereignisse sind nur schwer zu projizieren Was bedeutet horizontale Auflösung? 2. Kasseler Klimaanpassungskonferenz Anpassung gestalten und verwalten - 8. Februar 2017, Universität Kassel In Anlehnung an Meteo Schweiz (Jahresempfang des DWD 2016) 41

33 Klima Zukunft Kleinräumige Ereignisse sind nur schwer zu projizieren Was bedeutet horizontale Auflösung? Dx = m 2. Kasseler Klimaanpassungskonferenz Anpassung gestalten und verwalten - 8. Februar 2017, Universität Kassel In Anlehnung an Meteo Schweiz (Jahresempfang des DWD 2016) 42

34 Klima Klima Deutschland Zukunft Klimaanaloge Welcher Ort hat heute ein ähnliches Klima wie Leipzig in der Zukunft (2071/2100) Was ist Ihr Tipp? 43

35 Klima Klima Deutschland Zukunft Klimaanaloge Grundlage </> Beispielanwendung basierend auf maximaler Ähnlichkeit der Temperatur eine Modellkette (EUR-11 EC-EARTH-RCA) für RCP Analoge möglich bezogen auf mittleren Jahresgang 1971/

36 Klima Klima Deutschland Zukunft Klimaanaloge Ort Leipzig Ausgang: RCP 8.5; nur Temperatur Zeitraum: START Ergebnis 1 Knin (ca km südlich von Leipzig) Basis: ECA&D Datensatz F. Dahinden (submitted, ETH Zürich, MeteoSwiss) Umsetzung: A. Kreis (DWD) 46

37 Klima Klima Deutschland Zukunft Klimaanaloge Ort Leipzig Ausgang: RCP 8.5; nur Temperatur Zeitraum: Ergebnis Knin (ca km südlich von Leipzig) Hvar Montelimar Lugano Cuenca Basis: ECA&D Datensatz F. Dahinden (submitted, ETH Zürich, MeteoSwiss) Umsetzung: A. Kreis (DWD) 47

38 Schlusspunkt Abraham Lincoln * * 16. Präsident der Vereinigten Staaten von Amerika ( ) Man kann der Verantwortung für morgen nicht dadurch entkommen, ihr heute auszuweichen. 49