Hans von Storch;
Institut für Küstenforschung,
GKSS Forschungszentrum, Geesthacht; und
Meteorologisches Institut, Universität Hamburg
Klima in
Norddeutschland
- der Zeithorizont
1800-2100
30. November 2007
Folie 1 MLUR
Küstenforschung
GKSS, Geesthacht
Beschreibung und Bewertung von gegenwärtigem Klima und Klimawandel im
Küstenraum.
Ableitung von Szenarien des möglichen zukünftigen Klimawandels im
Küstenraum.
Besonderes Augenmerk: Windbezogene Aspekte, also Windkraft,
Sturmfluten und Seegang.
Vor allem: Nord- und Ostsee.
30. November 2007
Folie 2 MLUR
Klima, Küstenklima
Klima ist die Statistik des Wetters, nicht “durchschnittliches
Wetter” (gibt’s nicht).
Alle „Wetter“variablen - in Atmosphäre, Ozean und anderen
Klimakomponenten.
Besonderes Interesse: Variablen und Kennstatistiken mit
Bedeutung für Gesellschaft.
Küsten: Wind, Seegang, Wasserstand, und deren Extreme.
30. November 2007
Folie 3 MLUR
Windklimaänderungen
Schwierig festzustellen, weil die Messmethoden sich ändern.
(Früher: subjektiv visuell, heute instrumentell)
Schwierig festzustellen, weil die unmittelbare Umgebung von
Bedeutung ist.
Fast alle langen Winddatensätze sind inhomogen, d.h. spiegeln nicht
nur Änderungen des Windklimas wieder sondern auch andere
Faktoren (Beobachtungsmethode & - dichte, lokale Änderungen)
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Folie 4 MLUR
10-jährige Mittel der
jährlichen Häufigkeiten von Starkwindereignissen (Windstärken von mehr als
7) in Hamburg.
Scheinbare
Änderungen
der Sturmstatistik
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Folie 5 MLUR
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Folie 6 MLUR
Überblick
 Naturwissenschaftliche Einschätzung
des menschgemachten Klimawandels –
global
 Naturwissenschaftliche Einschätzung
des menschgemachten Klimawandels –
regional
 Reaktionsmöglichkeiten – Anpassung
und Verminderung
21 Thesen.
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Folie 7 MLUR
Naturwissenschaftliche Einschätzung des
menschgemachten Klimawandels – global
1) Das Klima ist veränderlich; es wirken natürliche Faktoren und
menschgemachte Faktoren
2) Der wichtigste menschgemachte Faktor ist die erhöhte
Gegenwart von strahlungsaktiven Gasen, den so genannten
Treibhausgasen, in der Atmosphäre. Diese Treibhausgase werden
durch vielfältige menschliche Aktivität freigesetzt und nur
langsam wieder aus der Atmosphäre entfernt.
3) …
4) Erhöhte Konzentrationen von Treibhausgasen in der
Atmosphäre führen zu einer Erwärmung. Neben der Wirkung auf
die Temperatur und unmittelbar damit zusammenhängenden
Eigenschaften sind die Veränderungen anderer Klimavariablen
räumlich uneinheitlich.
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Folie 8 MLUR
Einschätzung:
Globale Erwärmung real?
5) Die
KlimaforschungsGemeinschaft ist
sehr weitgehend
davon überzeugt,
dass die derzeitig
beobachteten
Veränderungen des
Klimas weitgehend
(ca. 2/3) auf den
menschlichen
Einfluss zurück geht.
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Folie 9 MLUR
Naturwissenschaftliche Einschätzung des
menschgemachten Klimawandels – global
6) Die Ansichten darüber, inwieweit wir derzeit
verstärkte oder vermehrte Extremereignisse (also etwa
Windstürme, Starkniederschläge) sehen, ist gespalten.
7) Beschreibungen der Zukunft sind keine Vorhersagen,
sondern alternative Szenarien, deren Wahrscheinlichkeit
nicht angegeben werden kann. Sie sind keine
Vorhersagen sondern hängen davon ab, wie sich die
Emissionen zukünftig entwickeln. Sie stimmen jedoch alle
darin überein, dass die Temperaturen und die mittleren
Wasserstände steigen.
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Folie 10 MLUR
Einschätzung:
IPCC Berichte zutreffend?
8) Die Einsichten
der Klimaforschung
werden in den IPCCBerichten
(Intergovernmental
Panel on Climate
Change, in der
Öffentlichkeit
bisweilen als
„Klimarat der UN“
bezeichnet) gut
zusammengefasst.
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Folie 11 MLUR
Naturwissenschaftliche Einschätzung des
menschgemachten Klimawandels – regional
9) Das Wissen über regionale zukünftig mögliche Details
des Klimawandels ist noch nicht robust.
10) Der Nachweis für menschliche Einflüsse auf die
Entwicklung bisheriger regionaler (und lokaler)
Klimazustände ist nicht erbracht, ist aber im Lichte eines
solchen Nachweises für globale/kontinentale
Temperaturen und Wasserstände plausibel.
Siehe auch BACC Studie: Baltic Sea Catchment Climate Change Assessment
Report; im Rahmen des internationalen BALTEX Programms; von HELCOM
akzeptiert als wissenschaftliche Grundlage für politische Beschlüsse.
Studie „Klimawandel in der
Metropolregion Hamburg“ initiiert
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Folie 12 MLUR
Regionale Entwicklung der
Temperatur und Sturmtätigkeit
11) Temperaturen in
Norddeutschland sind in
den letzten Jahrzehnten
gestiegen.
Sturmtätigkeit hat von
Jahrzehnt zu Jahrzehnt
geschwankt, aber auf
längere Sicht fast
unverändert seit 1800.
Lund und Stockholm
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Folie 13 MLUR
Wasserstand in der Nordsee
12) Derzeitige
Veränderungen des
mittleren
Wasserstands in der
Nordsee unklar, da
lokale
Wasserstandsreihen
von verschiedenen
nichtklimatischen
Faktoren abhängen
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Wasserstandsschwankungen – Jahresmittel der
Tidenhochwasser und jährliches 99%-til der
Tidenhochwässer relativ zum Jahresmittel
Folie 14 MLUR
Sturmfluten in der Elbe
Vergangenheit
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Folie 15 MLUR
Sturmfluten in der Elbe
Vergangenheit
Differenz Scheitelhöhen
Hamburg - Cuxhaven
13) Sturmfluten in der Elbe
deutlich erhöht seit 1962 –
aufgrund wasserbaulicher
Maßnahmen, vor allem wegen
der Verkürzung der Deichlinie
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Folie 16 MLUR
Szenarien für Norddeutschland
30. November 2007
14) Szenarien für Norddeutschland (gerundet):
2030: Temperaturen +1 ±0.4 Grad; Starkwind +2%±1% (Winter);
Niederschlag –10% Sommer, +10% Winter (±5%);
2085: Temperaturen +3 ±1.2 Grad; Starkwind +8%±4%; (Winter)
Niederschlag –30%
+30% Winter (±10%);
Folie 17Sommer,
MLUR
Sturmfluthöhen längs
der deutschen Nordseeküste
14) Szenarien für Sturmfluten
an der Nordsee spiegeln sowohl
veränderte Windbedingungen
als auch veränderte Füllungen
der Weltozeane wieder
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Folie 18 MLUR
Szenarien von Windstau [m]
(sturmbedingter Wasserstand)
RH, A2
RE, A2
RH, B2
RE, B2
Verschiedene Klimamodelle, verschiedene Emissionsszenarien
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Folie 19 MLUR
Woth, pers. Mitteilung
Sturmfluthöhen
an der Westküste und in der Elbe
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Folie 20 MLUR
Naturwissenschaftliche Einschätzung des
menschgemachten Klimawandels – regional
15) Die Veränderungen des Klimas in den letzten
Jahrzehnten ist nur teilweise konsistent mit der
Erwartungen der Szenarienrechnungen.
So war die Änderung des winterlichen Niederschlages
im erweiterten Ostseeraum seit etwa 1975 ca. 2-3 mal
so groß wie von den Szenarienrechnungen für diesen
Zeitraum als plausibel angesehen.
Die eingetretenen und erwarteten
Temperaturänderungen sind jedoch konsistent.
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Folie 21 MLUR
Δ=0.05%
Derzeitige und erwartete Trends:
Winterniederschlagssummen
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Folie 22 MLUR
Derzeitige und erwartete Trends:
mittlere Sommertemperaturen
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Folie 23 MLUR
Reaktionsmöglichkeiten auf
Klimawandel
16) Der menschgemachte Klimawandel ist nicht mehr ganz
zu vermeiden, er ist nur noch zu vermindern.
Der menschgemachte Klimawandel findet statt. Er wird
sich in Zukunft weiter und deutlicher entfalten.
Er ist bei uns sichtbar im thermischen Regime.
Reaktionsmöglichkeiten:
Vermeidung von Klimawandel
- durch Emissionsminderungen
- durch technische Eingriffe
Anpassung an Klimawandel.
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Folie 24 MLUR
Reaktionsmöglichkeiten – Anpassung
und Verminderung
17) Jeder Klimawandel wird erhebliche Anstrengungen für eine
Anpassung an veränderte Bedingungen nach sich ziehen.
18) Optimistische Vorstellungen sprechen davon, dass der
Anstieg der globalen Lufttemperatur bis 2100 auf 2 Grad über
dem Niveau von 1850 begrenzt werden kann.
19) Die 2 Grad Zahl ist eine politische Zahl, keine
wissenschaftliche Zahl. Evtl. ist sie von Wissenschaftlern
vorgeschlagen worden, weil sie sie für die kleinste erreichbar
Zahl halten.
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Folie 25 MLUR
Reaktionsmöglichkeiten – Anpassung
und Verminderung
20) Da der Klimawandel nicht mehr völlig vermieden werden
kann und eine globale Änderung von 2 Grad regional und lokal
zu deutlich veränderten klimatischen Bedingungen führen
wird, werden Anpassungsmaßnahmen auch in diesem
optimistischen Falle erforderlich.
21) Szenarien sprechen auch von der Möglichkeit, dass
erheblich höhere Temperaturanstiege vor uns liegen
könnten, z.B. 5-6 Grad.
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Folie 26 MLUR
Fragen des MLUR
Welche Möglichkeiten gibt es heute für kleinräumige
Modellierungen von Klima und beim Sturm, Hochwasser,
Niederschlag und andren relevanten klimagesteuerten
Naturveränderungen?
Diese Modelle beschreiben die Statistik solcher Grössen, also Mittelwerte,
Häufigkeiten, Extremwerte.
Dynamische Modelle (im eigentlichen Sinne: Klimamodelle) bechreiben a uf
physikalischer Grundlage alle relevanten Prozesse auf Gitternetzen (die
gleichmässig oder lokale verfeinerungen verwenden)
Eine Auswertung einzelner Gitterpunkte ist grundsätzlich problematisch.
Zur Bestimmung von Statistiken an Punkten bieten sich empirische Methoden an, die
abgeleitet werden aus langen Reihen lokaler Beobachtungen und langen Reihen von
Grössen, die in dynamischen Modellen akzeptable dargstellt werden (z.B.
Bodendruckfelder). (Lang = mehrere Jahrzehnte, homogen)
30. November 2007
Folie 27 MLUR
Fragen des MLUR
Dynamische Modelle
Generell kann man sagen,dass diese Modelle Vorgänge akzeptabel darstellen, wenn
diese eine Grösse haben von mehreren Gitterboxen.
Gittergrössen:
Atmosphäre – bisher 50 km, jetzt 10-20 km; in wenigen Jahren 5 km.
Küstenmeer – 5 km und weniger
Hydrologie - 5 km (?)
Eine Auswertung einzelner Gitterpunkte ist grundsätzlich problematisch.
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Folie 28 MLUR
Fragen des MLUR
Welche Zuverlässigkeit haben aktuelle regionalisierte
Modelle?
a) Darstellung des Ist-Zustandes; nicht unbiased, aber wenn über mehrere
Gitterboxen gemittelt meist akzeptabel.
b) Darstellung der Zukunft – dies basiert auf
- plausiblen Annahmen über klimabeeinflussende menschliche Maßnahmen
- Ableitung der globalen Reaktion auf Treibhausgas-Emissionen
- Bestimmung der regionalen und lokalen „downcaling“ Reaktion.
Hier beginnt sich Konvergenz einzustellen bei der Abschätzungen von
Änderungen, die nicht sehr von den Emissionen (und damit
Klimaschutzmaßnahmen!) und nicht sehr von den gewählten
Modellkonfigurationen abhängen.
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Folie 29 MLUR
Fragen des MLUR
Wie können regionalisierte Modelle bei Prognosen und als
Entscheidungshilfen helfen?
a) Prognosen im Sinne von – Vorhersagen über Wetterabläufe oder zeitlich genaue
Statistiken (Maximale Sturmflut im kommenden Winter) – gar nicht.
b) Szenarien über mögliche Entwicklungen in den kommenden Jahrzehnten; ob
diese wirklich eintreten hängt von icht vorherdsagbaren Faktoen ab;
c) Wenn die Szenarien konvergieren, werden sie Vorhersagen (wird wärmer;
Stumflutwasserständen in 30-Jahres-Periode A-B können ansteigen um x cm;
Unsicherheit der Aussage y cm)
d) Szenarien helfen auch abzuschätzen, wann man in Zukunft mit eingier Sicherheit
wissen wird, ob gewisse Veränderungen eintreten werden oder nicht.
30. November 2007
Folie 30 MLUR
Fragen des MLUR
Welche „Angebote“ kann sich die GKSS an Küstenschutz,
Hochwassermanagement und Wasserwirtschaft ganz
allgemein in Schleswig-Holstein vorstellen?
a) GKSS ist kein Ingenieurbüro sondern eine Forschungseinrichtung.
b) GKSS konkurriert daher nicht mit Ingenieurbüros, und empfiehlt den Einsatz
solcher Büros in allen Fällen, die wissensschaftlich keine Herausforderung
darstellen.
c) Fragen des Klimawandels und der Folgen des Klimawandels und des
Managements davon sind wissenschaftliche Herausforderungen.
d) KLIMZUG-Projekt war ein gutes Beispiel.
30. November 2007
Folie 31 MLUR
Fragen des MLUR
Welche „Angebote“ kann sich die GKSS an Küstenschutz,
Hochwassermanagement und Wasserwirtschaft ganz
allgemein in Schleswig-Holstein vorstellen?
a) Für Schleswig-Holstein bietet sich an, die „Konsortialrechnungen“ am DKRZ
(regionalisierte Klimaszenarien von 20 km Gitterauflösung;
Ensemblesimulationen mit verschiedenen Emissionsannahmen) zu verwenden,
und die darin beschriebenen möglichen Zukünfte zu interpretieren auf SHrelevante Fragen des Küstenschutzes, des Hochwassermanagements und der
Wasserwirtschaft.
b) Für den Küstenschutz, also: Wasserstand, Sturmfluten, hat GKSS das
erforderliche Know-How bereits entwickelt und ist unter den weltweit führenden
drei Einrichtungen); Kooperation unbedingt erforderlich mit KFKI etc.
c) Niederschlag – hier ist die Leistungskraft der regionalisierten Modelle vermutlich
deutlich geringer; dies wäre zu verifizieren; ggfs zusätzliche empirische Modelle
zu entwickeln. Kurz: Entwicklungsarbeiten.
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Folie 32 MLUR
Fragen des MLUR
Welche „Angebote“ kann sich die GKSS an Küstenschutz,
Hochwassermanagement und Wasserwirtschaft ganz
allgemein in Schleswig-Holstein vorstellen?
a) Klimazustandsbericht Schlesiwg Holstein anch dem Vorbild BACC (Ostsee und
„Kimawandel in der Metropolregion Hamburg“; ggfs zusammenlegen)
b) Begleitende Beratung für Anwender durch das „Klimabüro Norddeutschland“
30. November 2007
Folie 33 MLUR
Nordeutsches Klimabü[email protected]
Klimaforschung
Norddeutsches
Klimabüro
Praxis
z.B. Küstenschutz, Tourismus,
Landwirtschaft, Off-shore
Schiffbau, Transport,
NorddeutschesAktivität,
Klimabüro
Fischerei, Energieversorgung
schließt Lücke
Wasserwirtschaft,
Versicherungen
zwischen Klimaforschung
und Praxis
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Folie 34 MLUR

Schleswig, 21. Mai 2007