Folie 1 MLUR 30. November 2007 Klima in Norddeutschland - der Zeithorizont 1800-2100 Hans von Storch; Institut für Küstenforschung, GKSS Forschungszentrum,

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1 Folie 1 MLUR 30. November 2007 Klima in Norddeutschland - der Zeithorizont 1800-2100 Hans von Storch; Institut für Küstenforschung, GKSS Forschungszentrum, Geesthacht; und Meteorologisches Institut, Universität Hamburg

2 Folie 2 MLUR 30. November 2007 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.

3 Folie 3 MLUR 30. November 2007 Klima, Küstenklima Klima ist die Statistik des Wetters, nicht durchschnittliches Wetter (gibts nicht). Alle Wettervariablen - in Atmosphäre, Ozean und anderen Klimakomponenten. Besonderes Interesse: Variablen und Kennstatistiken mit Bedeutung für Gesellschaft. Küsten: Wind, Seegang, Wasserstand, und deren Extreme.

4 Folie 4 MLUR 30. November 2007 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)

5 Folie 5 MLUR 30. November 2007 Scheinbare Änderungen der Sturmstatistik 10-jährige Mittel der jährlichen Häufig- keiten von Starkwind- ereignissen (Wind- stärken von mehr als 7) in Hamburg.

6 Folie 6 MLUR 30. November 2007

7 Folie 7 MLUR 30. November 2007 Überblick Naturwissenschaftliche Einschätzung des menschgemachten Klimawandels – global Naturwissenschaftliche Einschätzung des menschgemachten Klimawandels – regional Reaktionsmöglichkeiten – Anpassung und Verminderung 21 Thesen.

8 Folie 8 MLUR 30. November 2007 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. Naturwissenschaftliche Einschätzung des menschgemachten Klimawandels – global

9 Folie 9 MLUR 30. November 2007 Einschätzung: Globale Erwärmung real? 5) Die Klimaforschungs- Gemeinschaft ist sehr weitgehend davon überzeugt, dass die derzeitig beobachteten Veränderungen des Klimas weitgehend (ca. 2/3) auf den menschlichen Einfluss zurück geht.

10 Folie 10 MLUR 30. November 2007 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. Naturwissenschaftliche Einschätzung des menschgemachten Klimawandels – global

11 Folie 11 MLUR 30. November 2007 Einschätzung: IPCC Berichte zutreffend? 8) Die Einsichten der Klimaforschung werden in den IPCC- Berichten (Intergovernmental Panel on Climate Change, in der Öffentlichkeit bisweilen als Klimarat der UN bezeichnet) gut zusammengefasst.

12 Folie 12 MLUR 30. November 2007 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 Naturwissenschaftliche Einschätzung des menschgemachten Klimawandels – regional

13 Folie 13 MLUR 30. November 2007 Regionale Entwicklung der Temperatur und Sturmtätigkeit Lund und Stockholm 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.

14 Folie 14 MLUR 30. November 2007 Wasserstand in der Nordsee Wasserstandsschwankungen – Jahresmittel der Tidenhochwasser und jährliches 99%-til der Tidenhochwässer relativ zum Jahresmittel 12) Derzeitige Veränderungen des mittleren Wasserstands in der Nordsee unklar, da lokale Wasserstandsreihen von verschiedenen nichtklimatischen Faktoren abhängen

15 Folie 15 MLUR 30. November 2007 Sturmfluten in der Elbe Vergangenheit

16 Folie 16 MLUR 30. November 2007 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

17 Folie 17 MLUR 30. November 2007 Szenarien für Norddeutschland 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% Sommer, +30% Winter (±10%);

18 Folie 18 MLUR 30. November 2007 Sturmfluthöhen längs der deutschen Nordseeküste 14) Szenarien für Sturmfluten an der Nordsee spiegeln sowohl veränderte Windbedingungen als auch veränderte Füllungen der Weltozeane wieder

19 Folie 19 MLUR 30. November 2007 RH, A2 RE, A2 RE, B2 RH, B2 Szenarien von Windstau [m] (sturmbedingter Wasserstand) Verschiedene Klimamodelle, verschiedene Emissionsszenarien Woth, pers. Mitteilung

20 Folie 20 MLUR 30. November 2007 Sturmfluthöhen an der Westküste und in der Elbe

21 Folie 21 MLUR 30. November 2007 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. Naturwissenschaftliche Einschätzung des menschgemachten Klimawandels – regional

22 Folie 22 MLUR 30. November 2007 Derzeitige und erwartete Trends: Winterniederschlagssummen Δ=0.05%

23 Folie 23 MLUR 30. November 2007 Derzeitige und erwartete Trends: mittlere Sommertemperaturen

24 Folie 24 MLUR 30. November 2007 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. Reaktionsmöglichkeiten auf Klimawandel

25 Folie 25 MLUR 30. November 2007 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.

26 Folie 26 MLUR 30. November 2007 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. Reaktionsmöglichkeiten – Anpassung und Verminderung

27 Folie 27 MLUR 30. November 2007 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)

28 Folie 28 MLUR 30. November 2007 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.

29 Folie 29 MLUR 30. November 2007 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.

30 Folie 30 MLUR 30. November 2007 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.

31 Folie 31 MLUR 30. November 2007 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.

32 Folie 32 MLUR 30. November 2007 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 SH- relevante 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.

33 Folie 33 MLUR 30. November 2007 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

34 Folie 34 MLUR 30. November 2007 Praxis Klima- forschung Norddeutsches Klimabüro Nordeutsches Klimabüro@GKSS Norddeutsches Klimabüro schließt Lücke zwischen Klimaforschung und Praxis z.B. Küstenschutz, Tourismus, Landwirtschaft, Off-shore Aktivität, Schiffbau, Transport, Fischerei, Energieversorgung Wasserwirtschaft, Versicherungen