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1.1. 0 Manfred Stock und Martin Wodinski Potsdam Institut für Klimafolgenforschung Potsdam Institut für Klimafolgenforschung.

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1 http://www.pik-potsdam.de/~stock 1.1. 0 Manfred Stock und Martin Wodinski Potsdam Institut für Klimafolgenforschung Potsdam Institut für Klimafolgenforschung Perspektiven der Klimaänderung bis 2050 für den Weinbau in Deutschland (Klima 2050) 45. Arbeitstagung des Forschungsrings des Deutschen Weinbaus 26.04.2006 in Neustadt a.d.W. Manfred.Stock@pik-potsdam.de Martin.Wodinski@pik-potsdam.de

2 http://www.pik-potsdam.de/~stock 2.2. Klima 2050 - INHALT 1.Aufgaben und Ziele 2.Basisszenarium: Klima 1951/2000Basisszenarium: Klima 1951/2000 3.Zukunftsszenarium:Klima 2001/2050Zukunftsszenarium:Klima 2001/2050 4.Klimawandel: Einzelergebnisse im DetailKlimawandel: Einzelergebnisse im Detail 5.Zusammenfassung der ErgebnisseZusammenfassung der Ergebnisse 6.AusblickAusblick 7.Anhang:Anhang: a)Modelle und Methoden b)Datenprüfung, Verifikation und verbleibende Unsicherheiten c)Weitere Ergebnisse 1.Aufgaben und Ziele 2.Basisszenarium: Klima 1951/2000Basisszenarium: Klima 1951/2000 3.Zukunftsszenarium:Klima 2001/2050Zukunftsszenarium:Klima 2001/2050 4.Klimawandel: Einzelergebnisse im DetailKlimawandel: Einzelergebnisse im Detail 5.Zusammenfassung der ErgebnisseZusammenfassung der Ergebnisse 6.AusblickAusblick 7.Anhang:Anhang: a)Modelle und Methoden b)Datenprüfung, Verifikation und verbleibende Unsicherheiten c)Weitere Ergebnisse Navigationshilfe: 1. Von dieser Seite mit Mausklick zu den Kapiteln 2. Von jeder anderen Seite hierher zurück mit Mausklick auf Schaltfläche unten.

3 http://www.pik-potsdam.de/~stock 3.3. FDW-Projekt Klima 2050 - Aufgaben und Ziele Hessen Rheinland-Pfalz Frankreich Bayern Baden- Württemberg Geisen- heim Siebel- dingen Weinsberg Aufgabe: Abschätzung regionaler Ausprägung des Klimawandels für ausgewählte Regionen in Deutschland bis 2050. Untersuchungs- schwerpunkte sind: Rheingau Pfalz Ziel: Bereitstellung wis- senschaftlicher Grund- lagen zum Umgang mit möglichen Chancen und Risiken für den Weinbau.

4 http://www.pik-potsdam.de/~stock 4.4. > | | < ~18 km Regionalisierung Niederschlag ~1250 km T ~250 km Globales Szenario GCM Klimamodell global ? lokal Niederschlag 2050 Infrastruktur Böden/ Geologie Landnutzung Hydrologie Klimadaten Klimaveränderung regionale Auswirkungen Die globale Änderung der Jahresmitteltemperatur ist nur ein erster Richtwert für regionale Auswirkungen. Mit geeigneten Methoden der Regionalisierung kann man räumlich und zeitlich differenzierte Aussagen berechnen (siehe Anhang). So ist beispielsweise der Niederschlag nur sehr viel ungenauer zu ermitteln als die Temperatur. Die Auswirkungen einer Klimaänderung, wie z.B. Niederschlagsrückgang, hängen auch von anderen, nichtklimatischen Faktoren ab und damit u.a. von der Art des Managements. Potenzielle Auswirkungen

5 http://www.pik-potsdam.de/~stock 5.5. Klimawandel und Auswirkungen Gewinner und Verlierer KLIMAÄNDERUNG T AUSWIRKUNGEN Betriebsstruktur S 0 Klima K 0 K1K1 K2K2 S + (angepasst) Klimawandel und Auswirkungen Gewinner und Verlierer oder Vorausschauende These: Der Klimawandel ist weniger ein Prognose-, denn vielmehr ein Managementproblem!

6 http://www.pik-potsdam.de/~stock 6.6. Beispiel Hitzeperioden Vorgehen 4. Pot. Auswirkungen Globaler Wandel 1. Klimawandel Nichtklimatische Einflüsse +Mostgew. & Säureabbau Veränd. Ertrag & Qualität Vorschlag zur Entwicklung von Anpassungsstrategien 5. Anpassungspot. Wechsel Lage & Sorte Bewässerung, Erziehung 6. Verbleibende Risiken & Chancen Ziel 2. Reg. Belastungen Wärmebelastung Andauer der Trockenheit 3. Sensitivität Weinberglage & Boden Art & Zustand der Reben 1. Szenarium Klimawandel und andere Einflussfaktoren 7. 2. Quantifizierung der regionalen klimatischen Belastungen 3. Bewertung belastungs- spezifischer Sensitivitäten 4. Analyse der potenziellen Auswirkungen 5. Bewertung des vorhandenen Anpassungspotenzials 6. Katalogisierung von Anpassungsmaßnahmen und verbleibenden möglichen Auswirkungen (Analyse von Risiken & Chancen) 7. Vermeidung von Verwundbar- keiten durch weitere, nicht- klimatische Einflüsse (fertig)

7 http://www.pik-potsdam.de/~stock 7.7. Basisszenarium 1951/2000 Beobachtete Trends der Lufttemperatur Maximum 0.3 bis 1.5 K Mittel 0.6 bis 1.4 K Minimum 0.8 bis 1.8 K

8 http://www.pik-potsdam.de/~stock 8.8. Ausgewählte Veränderungen 1951/2000 1.Temperaturanstieg im Jahresmittel je nach Region bis zu 1.4 K 2.Rückgang der Frosttage im Mittel um 22 Tage und bis zu 35 Tage 3.Zunahme der Sommertage im Mittel um 15 Tage und bis zu 23 Tage 4.Zunahme der Starkniederschlagstage im Mittel um etwa 2 Tage und bis zu 10 Tage

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12 http://www.pik-potsdam.de/~stock 12. Trendwerte der Lufttemperatur aus ECHAM4/OPYC3 Grundlage ist das sog. A1-CO 2 - Emissionsszenarium des IPCC mit einer relativ moderaten Temperaturerhöhung. Für den Zukunftszeitraum 2001 bis 2055 ergeben sich: Maximum 1.35 K Mittel 1.21 K Minimum 1.14 K Zukunftsszenarium 2001/2050

13 http://www.pik-potsdam.de/~stock 13. Ausgewählte Veränderungen Zukunftsszenarium 1.Fortsetzung des Niederschlaganstiegs im Mittel um +23 mm 2.Im Winter Zunahme der Niederschlags- menge von Nord nach Süd ansteigend und im Mittel um +20 mm 3.Im Sommer im Mittel geringe, aber räumlich differenzierte Änderung zwischen –55 und +40 mm 4.Annäherung der Niederschlagssummen im Winter und Sommer 5.Weiterer Rückgang der Frosttage und Zunahme der Sommertage

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15 http://www.pik-potsdam.de/~stock 15. Übersicht: Klimaveränderungen im Detail (rote Begriffe anklicken) Danach weiter mit: 0 Frosttage Jahresmittel Eistage Heiße Tage Sommertage Jahresmittel Kältesumme Jahresmittel Anzahl Tagesminimum der Lufttemperatur Tagesmaximum der Lufttemperatur Tagesmittel der Lufttemperatur Anzahl Feuchte Tage Jahresmittel Tagesmittel des Wasserdampfdrucks Mittlere Wintersumme Tage mit hohem Wasserdampfdruck Trockene Tage Jahresmittel Tage mit starkem Niederschlag Tage ohne Niederschlag Mittlere Sommersumme Mittlere Jahressumme Anzahl Tagesmittel der relativen Luftfeuchte Tagessumme des Niederschlags Tage mit Bewölkung Tage ohne Bewölkung Jahresmittel Tage mit viel Sonne Tage ohne Sonne Jahresmittel Anzahl Tagesmittel des Bedeckungsgrads Tagessumme der Sonnenscheindauer Tagesmittel der Globalstrahlung Jahresmittel Tagesmittel der Windgeschwindigkeit Tagesmittel des Luftdrucks Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten Andauer

16 http://www.pik-potsdam.de/~stock 16. Mittlere Änderung: +1.47 K Landau:+1.54 K Basz: +5.7 bis 10.9 °C Mittel: +9.3 °C Landau:+10.0 °C Zusz: +7.1 bis 12.4 °C Mittel: +10.8 °C Landau:+11.6 °C Zurück zur Übersichtstabelle:

17 http://www.pik-potsdam.de/~stock 17. Mittlere Änderung: +28.2 K Landau: +25.4 K Basz: -320 bis -66 °C Mittel: -125 °C Landau:-100 °C Zusz: -269 bis -54 °C Mittel: -98 °C Landau:-74 °C Zurück zur Übersichtstabelle:

18 http://www.pik-potsdam.de/~stock 18. Mittlere Änderung: +1.66 K Landau: +1.72 K Basz: +9.0 bis 15.2 °C Mittel: +13.5 °C Landau:+14.6 °C Zusz: +10.6 bis 16.9 °C Mittel: +15.2 °C Landau:+16.4 °C Zurück zur Übersichtstabelle:

19 http://www.pik-potsdam.de/~stock 19. Mittlere Änderung: +17.2 Tage Landau: +23.2 Tage Basz: 6 bis 56 Tage Mittel: 35.9 Tage Landau:47 Tage Zusz: 13 bis 79 Tage Mittel: 53.1 Tage Landau:70 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

20 http://www.pik-potsdam.de/~stock 20. 0 Mittlere Änderung: +0.09 Tage Landau: +0.03 Tage Basz: 1.2 bis 3.2 Tage Mittel: 2.7 Tage Landau:3.0 Tage Zusz: 1.6 bis 3.4 Tage Mittel: 2.8 Tage Landau:3.0 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

21 http://www.pik-potsdam.de/~stock 21. Mittlere Änderung: -13 Tage Landau: -15 Tage Basz: 121. bis 183. Tag Mittel: 135. Tag Landau:125. Tag (05. MAI) Zusz: 109. bis 158. Tag Mittel: 122. Tag Landau:110. Tag (20. APR) Zurück zur Übersichtstabelle:

22 http://www.pik-potsdam.de/~stock 22. Mittlere Änderung: +21 Tage Landau: +22 Tage Basz: 216. bis 268. Tag Mittel: 253. Tag Landau:262. Tag (19. SEP) Zusz: 245. bis 287. Tag Mittel: 274. Tag Landau:284. Tag (11. OKT) Zurück zur Übersichtstabelle:

23 http://www.pik-potsdam.de/~stock 23. Mittlere Änderung: +7.5 Tage Landau: +10.2 Tage Basz: 0 bis 14 Tage Mittel: 6.3 Tage Landau:10.6 Tage Zusz: 1 bis 26 Tage Mittel: 13.8 Tage Landau:20.8 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

24 http://www.pik-potsdam.de/~stock 24. Mittlere Änderung: +0.4 Tage Landau: +0.3 Tage Basz: 0.1 bis 1.9 Tage Mittel: 1.2 Tage Landau:1.7 Tage Zusz: 0.4 bis 2.0 Tage Mittel: 1.6 Tage Landau:2.0 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

25 http://www.pik-potsdam.de/~stock 25. Mittlere Änderung: -25 Tage Landau: -33 Tage Basz: 165. bis 205. Tag Mittel: 183. Tag Landau:173. Tag (22. JUN) Zusz: 137. bis 201. Tag Mittel: 158. Tag Landau:140. Tag (20. MAI) Zurück zur Übersichtstabelle:

26 http://www.pik-potsdam.de/~stock 26. Mittlere Änderung: +24 Tage Landau: +23 Tage Basz: 203. bis 233. Tag Mittel: 219. Tag Landau:227. Tag (15. AUG) Zusz: 207. bis 259. Tag Mittel: 243. Tag Landau:251. Tag (08. SEP) Zurück zur Übersichtstabelle:

27 http://www.pik-potsdam.de/~stock 27. Mittlere Änderung: -7.7 Tage Landau: -6.1 Tage Basz: 8 bis 55 Tage Mittel: 18 Tage Landau:13 Tage Zusz: 5 bis 38 Tage Mittel: 10 Tage Landau:7 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

28 http://www.pik-potsdam.de/~stock 28. Mittlere Änderung: -0.7 Tage Landau: -0.9 Tage Basz: 1.9 bis 4.2 Tage Mittel: 2.8 Tage Landau:2.7 Tage Zusz: 1.5 bis 3.0 Tage Mittel: 2.1 Tage Landau:1.8 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

29 http://www.pik-potsdam.de/~stock 29. Mittlere Änderung: +19 Tage Landau: +17 Tage Basz: 320. bis 358. Tag Mittel: 342. Tag Landau:346. Tag (12. DEZ) Zusz: 324. bis 392. Tag Mittel: 361. Tag Landau:363. Tag (29. DEZ) Zurück zur Übersichtstabelle:

30 http://www.pik-potsdam.de/~stock 30. Mittlere Änderung: +5 Tage Landau: +5 Tage Basz: 387. bis 449. Tag Mittel: 407. Tag (11. FEB) Landau:402. Tag (06. FEB) Zusz: 393. bis 460. Tag Mittel: 412. Tag (16. FEB) Landau:406. Tag (10. FEB) Zurück zur Übersichtstabelle:

31 http://www.pik-potsdam.de/~stock 31. 1 Mittlere Änderung: +1.43 K Landau: +1.52 K Basz: +2.9 bis 7.5 °C Mittel: +5.4 °C Landau:+5.7 °C Zusz: +4.3 bis 8.7 °C Mittel: +6.8 °C Landau:+7.2 °C Zurück zur Übersichtstabelle:

32 http://www.pik-potsdam.de/~stock 32. Mittlere Änderung: -21.8 Tage Landau: -24.5 Tage Basz: 44 bis 126 Tage Mittel: 18 Tage Landau:74 Tage Zusz: 37 bis 102 Tage Mittel: 55 Tage Landau:49 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

33 http://www.pik-potsdam.de/~stock 33. 1 Mittlere Änderung: -1.2 Tage Landau: -0.9 Tage Basz: 3.4 bis 7.4 Tage Mittel: 4.2 Tage Landau:3.9 Tage Zusz: 2.6 bis 4.3 Tage Mittel: 3.1 Tage Landau:3.0 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

34 http://www.pik-potsdam.de/~stock 34. 1 Mittlere Änderung: +9.9 Tage Landau: +17.6 Tage Basz: 282. bis 326. Tag Mittel: 303. Tag (30. OKT) Landau:299. Tag (26. OKT) Zusz: 280. bis 329. Tag Mittel: 312. Tag (08. NOV) Landau:316. Tag (12. NOV) Zurück zur Übersichtstabelle:

35 http://www.pik-potsdam.de/~stock 35. 1 Mittlere Änderung: -1.5 Tage Landau: -3.7 Tage Basz: 452. bis 493. Tag Mittel: 473. Tag (18. APR) Landau:472. Tag (17. APR) Zusz: 448. bis 496. Tag Mittel: 471. Tag (16. APR) Landau:468. Tag (13. APR) Zurück zur Übersichtstabelle:

36 http://www.pik-potsdam.de/~stock 36. Mittlere Änderung: +23 mm Landau: +48 mm Zurück zur Übersichtstabelle:

37 http://www.pik-potsdam.de/~stock 37. Mittlere Änderung: -4 mm Landau: +6 mm Zurück zur Übersichtstabelle:

38 http://www.pik-potsdam.de/~stock 38. Mittlere Änderung: +21 mm Landau: +17 mm Zurück zur Übersichtstabelle:

39 http://www.pik-potsdam.de/~stock 39. Mittlere Änderung: +9.1 Tage Landau: +11.6 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

40 http://www.pik-potsdam.de/~stock 40. Mittlere Änderung: -0.6 Tage Landau: -0.5 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

41 http://www.pik-potsdam.de/~stock 41. Mittlere Änderung: +0.5 Tage Landau: +1.8 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

42 http://www.pik-potsdam.de/~stock 42. Mittlere Änderung: -0.3 %-Punkte Landau: -0.5 %-Punkte Zurück zur Übersichtstabelle:

43 http://www.pik-potsdam.de/~stock 43. Mittlere Änderung: +1.4 Tage Landau: +2.6 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

44 http://www.pik-potsdam.de/~stock 44. Mittlere Änderung: +0.0 Tage Landau: +0.2 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

45 http://www.pik-potsdam.de/~stock 45. Mittlere Änderung: -5.9 Tage Landau: -11.2 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

46 http://www.pik-potsdam.de/~stock 46. Mittlere Änderung: -0.3 Tage Landau: -0.4 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

47 http://www.pik-potsdam.de/~stock 47. Mittlere Änderung: +0.2 hPa Landau: +0.3 hPa Zurück zur Übersichtstabelle:

48 http://www.pik-potsdam.de/~stock 48. Mittlere Änderung: +0.6 Tage Landau: +3.3 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

49 http://www.pik-potsdam.de/~stock 49. Mittlere Änderung: -1.0 Tage Landau: -1.1 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

50 http://www.pik-potsdam.de/~stock 50. Mittlere Änderung: +1.4 hPa Landau: +1.4 hPa Zurück zur Übersichtstabelle:

51 http://www.pik-potsdam.de/~stock 51. Mittlere Änderung: -64 J/cm² Landau: -68 J/cm² Zurück zur Übersichtstabelle:

52 http://www.pik-potsdam.de/~stock 52. 1 Mittlere Änderung: -0.2 h Landau: -0.2 h Zurück zur Übersichtstabelle:

53 http://www.pik-potsdam.de/~stock 53. Mittlere Änderung: +9.6 Tage Landau: +18.9 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

54 http://www.pik-potsdam.de/~stock 54. 1 Mittlere Änderung: -0.1 Tage Landau: -0.1 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

55 http://www.pik-potsdam.de/~stock 55. Mittlere Änderung: -2.1 Tage Landau: -2.2 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

56 http://www.pik-potsdam.de/~stock 56. Mittlere Änderung: -0.1 Tage Landau: -0.1 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

57 http://www.pik-potsdam.de/~stock 57. Mittlere Änderung: -0.0 Achtel Landau: -0.1 Achtel Zurück zur Übersichtstabelle:

58 http://www.pik-potsdam.de/~stock 58. Mittlere Änderung: +2.0 Tage Landau: +2.4 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

59 http://www.pik-potsdam.de/~stock 59. Mittlere Änderung: -0.1 Tage Landau: +0.0 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

60 http://www.pik-potsdam.de/~stock 60. Mittlere Änderung: +7.6 Tage Landau: +2.9 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

61 http://www.pik-potsdam.de/~stock 61. Mittlere Änderung: -0.1 Tage Landau: -0.1 Tage Zurück zur Übersichtstabelle:

62 http://www.pik-potsdam.de/~stock 62. Mittlere Änderung: -0.1 m/s Landau: -0.1 m/s Zurück zur Übersichtstabelle:

63 http://www.pik-potsdam.de/~stock 63. Lufttemperatur Tmit +1.5K K Kältesumme+28.2K+25.4K Lufttemperatur Tmax+1.7K K Sommertage Anzahl Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten +17.2 +0.1 -13 +21 Tage +23.2 +0.0 -15 +22 Tage Heiße Tage Anzahl Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten +7.5 +0.4 -25 +24 Tage +10.2 +0.3 -33 +23 Tage Eistage Anzahl Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten -7.7 -0.7 +19 +5 Tage -6.1 -0.9 +17 +5 Tage Lufttemperatur Tmin+1.4K+1.5K Frosttage Anzahl Andauer Erstes Auftreten Letztes Auftreten -21.8 -1.2 +10 -2 Tage -24.5 -0.9 +18 -4 Tage Niederschlagssumme +23mm+48mm Nsumme Sommer-4mm+6mm Nsumme Winter+21mm+17mm NS < 0.1mm Anzahl Andauer +9.1 -0.6 Tage +11.6 -0.5 Tage NS > 10mm Anzahl+0.5Tage+1.8Tage Relative Luftfeuchte-0.3%-P.-0.5%-P. RF < 50% Anzahl Andauer +1.4 +0.0 Tage Tage. +2.6 +0.2 Tage Tage. RF > 90% Anzahl Andauer -5.9 -0.3 Tage -11.2 -0.4 Tage Globalstrahlung -64J/cm²-68J/cm² Sonnenscheindauer-0.2h h T ohne Sonne Anzahl Andauer +9.6 -0.1 Tage +18.9 -0.1 Tage T viel Sonne Anzahl Andauer -2.1 -0.1 Tage -2.2 -0.1 Tage Bedeckungsgrad-0.0-/8-0.1-/8 T ohne Bew. Anzahl Andauer +2.0 -0.1 Tage +2.4 +0.0 Tage T mit Bew.Anzahl Andauer +7.6 -0.1 Tage +2.9 -0.1 Tage Luftdruck +1.4hPa+1.4hPa Windgeschwindigkeit-0.1m/s-0.1m/s SüdwestdeutschlandLandau Zurück zur Übersichtstabelle: Zusammenfassung der Ergebnisse

64 http://www.pik-potsdam.de/~stock 64. mo Jan Feb Mar Jan Feb Mar Apr Mai Jun Apr Mai Jun Jul Aug Sep Jul Aug Sep Okt Nov Dez Okt Nov Dez

65 http://www.pik-potsdam.de/~stock 65. Erstes Auftreten im JahrLetztes Auftreten im Jahr Veränderung des ersten und letzten Auftretens im Jahr ausgewählter Ereignistage an drei Stationen Erstes Auftreten im Jahr Letztes Auftreten im Jahr Station Geisenheim Heiße Tage Sommertage JAN FEB MARAPRMAIJUNJULAUGSEPOKTNOVDEZ Eistage Frosttage Station Landau JAN FEB MARAPRMAIJUNJULAUGSEPOKTNOVDEZ Station Heilbronn JAN FEB MARAPRMAIJUNJULAUGSEPOKTNOVDEZ Heiße Tage Sommertage Eistage Frosttage Sommertage Heiße Tage Eistage Frosttage Erstes Auftreten im JahrLetztes Auftreten im Jahr Erstes Auftreten im Jahr Letztes Auftreten im Jahr Erstes Auftreten im JahrLetztes Auftreten im Jahr Erstes Auftreten im Jahr Letztes Auftreten im Jahr

66 http://www.pik-potsdam.de/~stock 66. 150019002300 2050 20402030 2020 20102000 1990 19801970 Rheingau Huglin-Index

67 http://www.pik-potsdam.de/~stock 67. 2050 20402030 2020 20102000 1990 19801970 150019002300 Südwest- deutschland Huglin-Index

68 http://www.pik-potsdam.de/~stock 68. Ausblick 0 1.Zusätzliche Validierung für Hauptorte in den ausgewählten Regionen Rheingau und Pfalz 2.Anbindung der Klimaszenarien an die Rebphänologie 3.Ableitung und Auswertung weinbaurelevanter Kenngrößen 4.Verbesserung der räumlichen Auflösung für die Weinbaugebiete Rheingau und Pfalz 5.Analyse der Zusammenhänge zwischen Klima- und Weinbaudaten

69 http://www.pik-potsdam.de/~stock 69. Ende Mit der Bitte um Kritik, Ratschläge, Fragen und Anregungen danken wir für Ihr Interesse! Mark Twain, 1897 Alle reden vom Wetter, Aber keiner tut etwas dagegen Manfred Stock und Martin Wodinski danken Franz-W. Badeck, Antonella Battaglini, Friedrich-W. Gerstengarbe, Thomas Kartschall, Peter C. Werner und Dieter Hoppmann sowie dem Forschungsring des Deutschen Weinbaus Forschungsring des Deutschen Weinbaus Manfred.Stock@pik-potsdam.de Martin.Wodinski@pik-potsdam.de

70 http://www.pik-potsdam.de/~stock 70. Anhang 0 a)Modelle und Methoden b)Datenprüfung, Verifikation und verbleibende Unsicherheiten c)Weitere Ergebnisse

71 http://www.pik-potsdam.de/~stock 71. 0399 Eine exakte Vorhersage der zukünftigen Klimaentwicklung ist nicht möglich, z. B. wegen unbekannter Randbedingungen für: a) Entwicklung des globalen Energieverbrauchs, b) Zukünftige Landnutzungsformen, c) Entwicklung von Infrastruktur und Wirtschaft d) Kipppunkte im Erdsystem (nichtlineare Dynamik). Deshalb werden Szenarien zur Abschätzung der zukünftigen Entwicklung eingesetzt. Das folgende Beispiel berücksichtigt verschiedene Alternativen zu obigen Punkten a) bis c) und die daraus sich ableitende weitere Emission von Treibhausgasen.

72 http://www.pik-potsdam.de/~stock 72. Unsicherheiten beim Globalen Klimawandel Temperaturabweichung [°C] IPCC-Report 2001 http://www.ipcc.ch Jahr a) Emissionssenarien b) Unsicherheiten Globaler Modelle A1B Klima- szenarium 0

73 http://www.pik-potsdam.de/~stock 73. 0397 Anforderung der Klimafolgenforschung an regionalisierte Klimaszenarien Zeit:Stunden bis Tag Raum:Punkt bis zu wenigen Kilometern Maßstab Meteorologische Größen und Parameter LufttemperaturMittelwerte NiederschlagVarianzen LuftfeuchteExtremwerte WindIntensitäten Sonnenscheindauer Strahlung Bewölkung Daten Die erstellten Daten müssen einen genügend großen Umfang besitzen, um zum einen aus ihnen statistische Maßzahlen ableiten und zum anderen einen entsprechenden Antrieb für Impact-Modelle liefern zu können. Die meteorologischen Größen müssen für den entsprechenden räumlichen und zeitlichen Maßstab in sich konsistent sein (Sie dürfen den meteorologischen Zusammenhängen nicht widersprechen).

74 http://www.pik-potsdam.de/~stock 74. 0599 Dynamik des Klimas Statis- tische Relationen Modellhierarchie zur Berechnung regionaler Klimaszenarien Rand- und Anfangswerte generalisierte Trendinformation Zirkulations- muster ~250 km ~18 km beliebig Skale REMO MPI Hamburg Beobachtungs- daten Ausgabe skalenbezogener Ergebnisse GROWEL FU-Berlin STAR PIK-Potsdam ECHAM4-OPYC3 MPI Hamburg

75 http://www.pik-potsdam.de/~stock 75. 0400 Globales Zirkulationsmodell Erzeugung statistisch basierter Zukunfts- szenarien auf der Basis von Ähnlichkeitsbe- ziehungen, z.B. beim Statisischen Regionalmodell STAR Ableitung einer plausiblen Tendenz für einen ausgewählten meteorologischen Parameter (hier: Temperaturtrend) im Untersuchungs- gebiet für den Zeitraum des Zukunfts- szenariums 2001 bis 2055 Regionales Szenarienmodell Grundidee: Berechnung möglicher zukünftiger Klimaänderungen im regionalen Maßstab durch Kombination generalisierter Klimamodellergebnisse mit langjährigen Beobachtungsdaten.

76 http://www.pik-potsdam.de/~stock 76. 6. Monte-Carlo-Simulation Modellphilosophie STAR 1. EINGABE 1 Zu erwartendes regionales Änderungsverhalten einer meteorologischen Größe (Bezugsgröße) 2. EINGABE 2 Stationsdaten, Beobachtungsdaten 3. Simulation der Zeitreihe der Bezugsgröße 4. Verknüpfung von Beobachtungs- und Simulationsdaten der Bezugs- größe über Mustererkennung 5. Berechnung eines räumlich und zeitlich konsistenten Gesamtszenariums 7. Auswahl des wahrscheinlichsten Szenariums 0700 Temperaturtrend A1B Klimaszenarium

77 http://www.pik-potsdam.de/~stock 77. Datengrundlage: Für Stationen Basisszenarium 1951 – 2000 Zukunftsszenarium 2001 - 2055 Meteorologische Größen (Tageswertbasis) Mitteltemperatur Maximumtemperatur Minimumtemperatur Niederschlag Relative Feuchte Dampfdruck Luftdruck Sonnenscheindauer Bewölkung Globalstrahlung Windgeschwindigkeit

78 http://www.pik-potsdam.de/~stock 78. 0312 Aufstellen des räumlich-zeitlichen Szenariums Berechnung der Temperaturverläufe an den Stationen der Region durch Addition der mittleren Differenzen zur Bezugsstation Zuordnung der verbleibenden meteorologischen Größen über das Zeitschema

79 http://www.pik-potsdam.de/~stock 79. 0311 Bei der Zuordnung der simulierten Bezugs- größe zu dem jeweiligen Cluster wurde die Position (Datum) im Cluster in einem Zeitschema gespeichert. Zuordnung der Beobachtungs- daten über Zeitschema Zuordnung der verbleibenden meteorolo- gischen Größen entsprechend ihrer Position (Datum) im Basisszenarium zu dem jeweiligen Wert der Bezugsgröße im Zukunftsszenarium.

80 http://www.pik-potsdam.de/~stock 80. 0309 Auswahl des Leitparameters (z. B. Niederschlag) Aufstellen der Verteilungsfunktion hinsichtlich der tendenziellen Entwicklung Basisszenarium Zukunftsszenarium Aufstellen der Verteilungs- funktionen für den Leitparameter

81 http://www.pik-potsdam.de/~stock 81. 0306 Einsatz der vollständigen nicht- hierarchischen Clusteranalyse entsprechend der vorgegebenen Parameterkombination für das Basisszenarium Vollständige Clusteranalyse (Mustererkennung) Automatische Bestimmung der Startclusteranzahl Statistische Sicherung der Clustertrennung Berechnung der optimal getrennten Anzahl an Clustern Ausreißerbehandlung

82 http://www.pik-potsdam.de/~stock 82. Abgeleitete Größen: Anzahl und Andauer: Frosttage Eistage Sommertage Heiße Tage Tage mit Niederschlag < 0.1mm Tage mit Niederschlag > 10mm Tage mit RF < 50% Tage mit RF > 90% Tage mit Dampfdruck > 15 kPa Tage mit Sonnenscheindauer < 0.2h Tage mit Sonnenscheindauer > 90% Tage ohne Bewölkung Tage mit Bewölkung = 8/8 Erstes und letztes Auftreten im Jahr: Frostage Eistage Sommertage Heiße Tage

83 http://www.pik-potsdam.de/~stock 83. 0303 Erstellen eines trendfreien, jahresweise zufällig geordneten Zeitreihe in der Länge des Szenarienzeitraums mittels Zufallszahlengenerator unter Beibe- haltung der statistischen Kenngrößen aus dem Beobachtungszeitraum Monte-Carlo-Simulation der Bezugsgröße

84 http://www.pik-potsdam.de/~stock 84. 0310 Verteilungsvergleich und Auswahl der wahrscheinlichsten Entwicklung xrxr xwxw wahrscheinlichste Entwicklung real beobachtet ZukunftsszenariumBasisszenarium x w = x r+1 - x r-1

85 http://www.pik-potsdam.de/~stock 85. Anhang b) 0 Datenprüfung, Verifikation und verbleibende Unsicherheiten

86 http://www.pik-potsdam.de/~stock 86. Statistische Tests 0314 Für den Vergleich von beobachteten und simulierten Reihen wurden folgende statistische Tests verwendet: ² -Test Verteilungen der Mittelwerte, Standardabweichungen und des 90%-Quantils für die Tageswerte und Dauerstufen Kolmogorov- Smirnov-Test Verteilungen der Mittelwerte, Standardabweichungen und des 90%-Quantils für die Tageswerte und Dauerstufen t -TestMonatsmittelwerte F -TestStandardabweichung der Monatswerte Spearman-TestTrend

87 http://www.pik-potsdam.de/~stock 87. 0315 Jahressummen des Niederschlags Gschwend, 1951-2000, rot: beobachtet, blau: simuliert

88 http://www.pik-potsdam.de/~stock 88. Jahresmittel der Sonnenscheindauer Gschwend, 1951-2000, rot: beobachtet, blau: simuliert 0316

89 http://www.pik-potsdam.de/~stock 89. Verifikationsergebnisse für die Bezugsstation Gschwend (0 = kein signifikanter Unterschied; 5 = signifikanter Unterschied mit 5% Irrtumswahrscheinlichkeit; 1 = signifikanter Unterschied mit 1% Irrtumswahrscheinlichkeit) Meteorologische Größe MittelwertStandardabweichungTrend beobachtetsimuliertbeobachtetsimuliertbeobachtetsimuliertTest b - s Niederschlag1040.21035.8171.03153.35116.47112.010 Tmax12.6 0.860.891.341.360 Tmit8.0 0.790.841.351.480 Tmin3.73.80.810.861.581.570 Dampfdruck9.39.10.460.420.550.310 Sonnenschein4.74.90.35 -0.28-0.030 0317

90 http://www.pik-potsdam.de/~stock 90. Verifikationsergebnisse bezüglich größter Trenddifferenz Meteorologische Größe Station MittelwertStandardabweichungTrend beobachtetsimuliertbeobachtetsimuliertbeobachtetsimuliertTest b - s Niederschlagfru1658.01616.3305.49277.93263.91188.330 Tmaxovt10.711.20.780.830.391.381 Tmitfru6.87.10.700.790.881.475 Tminkli3.23.50.670.790.771.565 Dampfdruckweh9.39.10.450.410.800.335 Sonnenscheinovt4.34.50.41 -0.370.015 0318

91 http://www.pik-potsdam.de/~stock 91. Typ des EreignistagesCharakterisierung Lufttemperatur Heiße Tage Tmax 30°C Sommertage Tmax 25°C FrosttageTmin < 0°C EistageTmax < 0°C Niederschlag Tage ohne NiederschlagRR = 0.0 mm Tage mit hohem Niederschlag RR 10.0 mm 0731 Definition ausgewählter Ereignistage

92 http://www.pik-potsdam.de/~stock 92. 0853 EreignistagBeobachtungSimulation Eistag Tmax < 0.0° C 26.526.3 Frosttag Tmin < 0.0° C 107.9109.4 Sommertag Tmax 25.0° C 29.229.3 Heißer Tag Tmax 30.0° C 3.63.7 Vergleich der Ereignistage (mittlere Häufigkeit pro Jahr) für die Bezugsstation Gschwend, Zeitraum 1951-2000

93 http://www.pik-potsdam.de/~stock 93. Vergleich der Ereignistage für die Teststationen, Zeitraum 1951-2000, grün = Simulationswert mit der größten relativen Abweichung zur Beobachtung Station EistageFrosttageSommertageHeiße Tage beob.simu.beob.simu.beob.simu.beob.simu. Gschwend26.526.7107.9109.329.229.13.63.4 Bamberg21.123.6100.3104.941.642.78.18.8 Würzburg23.623.586.688.139.139.77.47.6 Oberviechtach50.344.4112.8116.917.721.11.42.6 Weihenstephan32.729.4124.2117.431.534.33.45.6 Oberstdorf26.930.0145.2146.426.327.12.03.2 Karlsruhe13.313.268.068.454.956.914.015.2 Klippeneck45.143.7121.1117.611.212.50.50.9 Freudenstadt39.640.0111.6108.413.113.60.81.0 0319

94 http://www.pik-potsdam.de/~stock 94. 0600 Jahresmittel der Lufttemperatur, Gschwend 1951-2055, blau: Minimum; grün: Mittel; rot: Maximum

95 http://www.pik-potsdam.de/~stock 95. 0601 Jahresmittel des Niederschlags, Gschwend 1951-2055

96 http://www.pik-potsdam.de/~stock 96. 0733 Homogenitätsprüfung, Station Neuglobsow, Stationsverlegung 1971 Jahr Temperatur [°C]

97 http://www.pik-potsdam.de/~stock 97. 0734 Homogenitätsprüfung, Station Neuglobsow, korrigierte Temperaturreihe Jahr Temperatur [°C]

98 http://www.pik-potsdam.de/~stock 98. 0398 Statistische Klimaszenarien Hohe räumliche Auflösung. Die beobachteten physikalischen Zusammenhänge bleiben erhalten. Möglichkeit einer variablen Szenarienbildung. Geringer Rechenzeitaufwand. Vorteile: Nachteile: Es müssen Annahmen zur Klimaentwicklung vorgegeben werden. Physikalische Prozesse können nicht direkt erfaßt werden. Die Stationarität der beobachteten statistischen Zusammenhänge wird vorausgesetzt.

99 http://www.pik-potsdam.de/~stock 99. 0408 Schlußfolgerungen 1.Die Validierung des Modells zeigt im statistischen Sinn akzeptable Ergebnisse. 2.Das Modell ist für beliebige Bezugsgrößen einsetzbar. 3.Monte-Carlo-Simulationen ermöglichen eine statistische Aussage zur wahrscheinlichsten Entwicklung ausgewählter meteorologischer Parameter. 4.Die Anwendung des Verfahrens unter praktischen Gesichtspunkten liefert plausible Klimaänderungsszenarien. 5.Die Rechenzeit ist im Vergleich zu anderen Szenarienmodellen extrem niedrig.

100 http://www.pik-potsdam.de/~stock 100. Möglichkeiten 1.Stationsverdichtung 2.Räumliche Interpolation 3.Kriging 4.Statistisches Downscaling 5.Lokales Klimamodell z

101 http://www.pik-potsdam.de/~stock 101. Anhang c) 0 Weitere Ergebnisse

102 http://www.pik-potsdam.de/~stock 102. Klimawandel – Regionalstudien des PIK in Deutschland LfU-BW-Projekt KLARA PIK-Report 99 FDW-Projekt Klima 2050 Regionale Partner: Geisenheim (FAG und DWD) Siebeldingen (Geilweilerhof) Weinsberg (LVWO) BMBF-Projekt GLOWA-Elbe www.glowa-elbe.de Erläuterung: In zwei anderen Regionalstudien hat das PIK auch regionale Auswirkungen des Klimawandels auf die Weinbauregionen Baden, Württemberg, Elbe, Saale-Unstrut sowie die mögliche Ausdehnung des Weinbaus in Nordostdeutschland untersucht.

103 http://www.pik-potsdam.de/~stock 103. Entwicklung des Huglin-Index in fünf Weinbauregionen in Europa zwischen 1951 - 2050 30.SEP H = G NL * {(T max -10)/2 +(T mean -10)/2)} 01.APR

104 Messung der Photosyntheseleistung im Weinberg auf dem Wachtelberg in Werder a.d.Havel, 2002 www.wachtelberg.de/ Arbeitsgruppe des PIK bei Messungen der Photosyntheseleistung auf dem Wachtelberg in Werder bei Potsdam

105 http://www.pik-potsdam.de/~stock 105. Weinbau in Nordostdeutschland: Simulation 1951 - 2050 Hamburg Berlin Hamburg Berlin 2000 1800 1600 Cabernet sauvignon Merlot Chenin blanc (Sancerre) Pinot noir Chardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc Gamay noir (Beaujolais nouveau) Pinot blanc Cabernet franc HUGLIN INDEX Mueller-Thurgau Dresden

106 http://www.pik-potsdam.de/~stock 106. 2000 1800 1600 Cabernet sauvignon Merlot Chenin blanc (Sancerre) Pinot noir Chardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc Gamay noir (Beaujolais nouveau) Pinot blanc Cabernet franc HUGLIN INDEX Mueller-Thurgau Weinbau in Nordostdeutschland 1970

107 http://www.pik-potsdam.de/~stock 107. 2000 1800 1600 Cabernet sauvignon Merlot Chenin blanc (Sancerre) Pinot noir Chardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc Gamay noir (Beaujolais nouveau) Pinot blanc Cabernet franc HUGLIN INDEX Mueller-Thurgau Weinbau in Nordostdeutschland 2000

108 http://www.pik-potsdam.de/~stock 108. 2000 1800 1600 Cabernet sauvignon Merlot Chenin blanc (Sancerre) Pinot noir Chardonnay Riesling Sylvaner Sauvignon blanc Gamay noir (Beaujolais nouveau) Pinot blanc Cabernet franc HUGLIN INDEX Mueller-Thurgau Weinbau in Nordostdeutschland 2030

109 http://www.pik-potsdam.de/~stock 109. Extreme und deren Veränderungen Niederschlagsarme Tage (P 0.1 mm) Starkregentage (P 10 mm) Frosttage (T min < 0 °C) Eistage (T max < ) Sommertage (T max 25 °C) heiße Tage (T max 30 °C) Weitere Extreme: Sturm, Gewitter, Hagel Räumlich sehr unterschiedliche Trends, früher über- wiegend rückläufige Anzahl, zukünftig eher zunehmend Bisher in der Regel deutliche Zunahme, vor allem im Schwarzwald; zukünftig weiterhin im Westen und Norden, im restlichen Gebiet abnehmende Anzahl Die Zahl der Frosttage war generell rückläufig, vor allem im Nordosten; erster Frosttag meist später; der letzte Frosttag eher zum Jahresbeginn, außer im Hochschwarzwald. Bei Eistagen noch stärkerer Rückgang der Häufigkeit. Die Zahl der Sommertage nimmt generell deutlich zu, in den Gebirgen etwas geringer und von Ost nach West abnehmend. Bei der Zahl heißer Tage zeigt sich räumlich ein gleicher Trend (erste Hinweise, aber noch keine Zukunftstrends)

110 http://www.pik-potsdam.de/~stock 110. ChancenRisiken Mehr Sortenmöglichkeiten Veränderungen im Sortencharakter Lagenspezifische Analyse des klimatischen Entwicklungspoten- zials, Etablierung von Cuvées Frühere Vegetationsphasen schnelleres Wachstum beschleunigtes Wachstum auch bei Schaderregern Resistente Sorten (ggf. mit Hilfe gentechnischer Methoden) Mehr Strahlung, beschleunigte Reife auch mehr Sonnenbrand Wechsel der bevorzugten Lagen, angepasste Erziehung, Folien Höhere Qualität einiger Jahrgänge Einbußen bei anderen Jahrgängen, höhere Variabilität Versicherungssysteme, Derivate, Etablierung von Cuvées Weitere Regionen & Flächen Zusätzlicher Wettbewerb Offensives Marketing, Förderung des Weintourismus Steigende Erträge Sinkende Renditen Nachhaltiges Qualitätsmanagement Tabelle (Vorentwurf): Auswirkungen & Anpassungsmaßnahmen Maßnahmen


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