Klimawandel an der Küste – Veränderliche Sturmflutrisiken 6. Forums des DKKV (Deutsches Komitee für Katastrophenvorsorge am 08./09.09. in Hamburg mit dem Oberthema: "Gefahrenwandel - Wandel der Gefahren?". Block "Küstenschutz", Freitag, 9. September 2006 Klimawandel an der Küste – Veränderliche Sturmflutrisiken Hans von Storch Institute for Coastal Research GKSS Research Center Geesthacht, Germany Das Risiko von Sturmfluten längs der Deutsche Nordseeküste ist in der Vergangenheit signifikanten Schwankungen ausgesetzt gewesen. So gab es dramatische Sturmfluten, der viele Menschen zum Opfer fielen und mit Landverlusten einhergingen; es gab aber auch lange Perioden relativer Ruhe, die z.B. in 1962 abrupt abgebrochen wurden. Das Risiko für das Eintreten von Sturmfluten hängt von einer Rehe von Faktoren ab, wobei die Entstehung eines mit hohem Windstau verbundenen Wetterlage der wesentliche Faktor ist und auch bleiben wird. Die Entstehung solcher Wetterlagen kann gut durch regionale Wettermodelle nachempfunden werden. In diesem Vortrag wird ein Überblick gegeben über eine Reihe von Arbeiten, in denen mit solchen Modellen des regionalen Wetters und der Hydrodynamik der Nordsee Sturmflutstatistiken abgeleitet und deren Veränderungen quantifiziert werden – im Hinblick auf die vergangenen 50 Jahre und mögliche Veränderungen, die mit erhöhten Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre einhergehen können

Küstenforschung GKSS, Geesthacht Beschreibung und Bewertung von gegenwärtigem Kima und Kimawandel 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.

Übersicht auf der Basis der Beiträge Weisse, R. and A. Plüß, 2005: Storm related sea level variations along the North Sea Coast as simulated by a high-resolution model 1958-2002, submitted. Langenberg, H., A. Pfizenmayer, H. von Storch and J. Sündermann, 1999: Storm related sea level variations along the North Sea coast: natural variability and anthropogenic change.- Cont. Shelf Res. 19: 821-842 Woth, K., R. Weisse and H. von Storch, 2005: Dynamical modelling of North Sea storm surge extremes under climate change conditions - an ensemble study. Ocean Dyn DOI 10.1007/s10236-005-0024-3 Woth K., 2005: Projections of North Sea storm surge extremes in a warmer climate: How important are the RCM driving GCM and the chosen scenario? Submitted to GRL Grossmann, I., K. Woth, H. von Storch and G. Gönnert, 2005: Localization of global climate change: Storm surge scenarios for Hamburg in 2030 and 2085. (in Vorbereitung)

Rekonstruktion vergangener und gegenwärtiger Zustände und deren Änderung PKMnP Zukünfte = plausible, konsistente, mögliche aber nicht notwendigerweise wahrscheinliche Zukünfte = Szenarios.

Vergangenheit

Hamburg - Sturmfluten Differenz St. Pauli - Cuxhaven

Sturmintensitätsindex Hasse Alexandersson, pers comm

Sturmintensitätsindex Hasse Alexandersson, pers comm

Hochwasserstatistik 1890-1995 Den Helder Jahresmittel Jahresmittel 99%, 95%, 90%, 50%

Vergangenheit 1958-2002

Simulation mit barotropem TRIM Modell NCEP Re-analyse, 1958-2004 Downscaling mit REMO-SN Simulation mit barotropem TRIM Modell SLP & Wind Woth, pers.comm.

Starkwinde über See – simuliert und beobachtet These plots are the quantile-quantile diagrams (REMO & NCEP Vs Observations) for 10-m wind speed at 2 buoys station. The first one is an Atlantic offshore buoy (ZBGSO, located at 48.7N,12.40W), already assimilated by NCEP. The second one shows results from a Mediterranean buoy (ZATOS, located at 39.96N, 24.72E, Aegean Sea), whose data have NOT been previously assimilated by NCEP.

Stormcount 1958-2001 Änderung in Bft 8/year t ≤ T t ≥ T Weisse et al., J. Climate, in press Linearer Trend Stuerme in Anzahl/Jahr ermittelt fuer den Zeitraum 1958-2001.  alle Stuerme >= Bft 8 (17.2m/s)   Relativer Trend, d.h. Aenderungen relativ zum langjaehrigen Mittelwert. beachte, dass der bei schweren Stuermen oft nur 1-3 betraegt. Signifikanz wurde mit Hilfe Mann-Kendall Test getestet. Da wo die Nullhypothese "kein Trend" mit 5% Irrtumswahrsch. verworfen werden muss wurde das 95% Konfidenzintervall "D" fuer den Trend "x" geplottet (x-D <= x <= x+ D)

Simulation von Wasserständen in Cuxhaven und Borkum im Vergleich zu Beobachtungen Weisse and Plüß, 2005

Trends jährliche Perzentile von surge heights 1958-2002 50%iles Langenberg et al., 1999 1955-1993 Weisse & Plüß, 2005 90%ile 1958-2002 90%iles 50%ile

Mögliche Zukünfte 2070-2100

“SRES” Scenarios SRES = IPCC Special Report on Emissions Scenarios A world of rapid economic growth and rapid introduction of new and more efficient technology. A very heterogeneous world with an emphasis on family values and local traditions. A world of “dematerialization” and introduction of clean technologies. A world with an emphasis on local solutions to economic and environmental sustainability. “ business as usual ” scenario (1992). A1 A2 B1 B2 IS92a IPCC, 2001

Global scenarios of the air temperature change (in K) at the end of the 21st century, as determined with a global climate model forced with A2 and B2 emissions. Courtesy: Danmarks Meteorologiske Institut.

Run of the TRIM surge-model with a series of RCM forcing GCM (CTL: 1961 - 1990) (A2: 2071 - 2100) series of RCM runs Run of the TRIM surge-model with a series of RCM forcing SLP & wind components dynamical downscaling of water level / North European shelf sea Woth, pers.comm.

A2 - CTL: changes in 99 % - iles of wind speed (6 hourly, DJF): west wind sector selected (247.5 to 292.5 deg) HIRHAM RCAO REMO5 CLM

Projections for the future / surge meteorological forcing: HIRHAM / RCA Differences in inter-annual percentiles of surge / A2 - CTL: HIRHAM Differences in inter-annual percentiles of surge / A2 - CTL: RCA

Konkretisierung St Pauli, 2030,2085

Transfer-Funktion: Nordsee > St Pauli Gitterbox “Cuxhaven”

SREs emission scenarios: Impact on global sea level IPCC, 2001 SREs emission scenarios: Impact on global sea level

Scenarios für St Pauli, 2030, 2085 Szenario B2 Szenario B2 2085 2030

Zusammenfassung

Sturmfluten an der Nordseeküste - mögliche Änderungen durch Klimawandel Ein Blick zurück…1958 - 2002 Noch weiter zurück… 1881 - 2002 Anstieg der Sturmaktivität war nicht ungewöhnlich Maximum Mitte der 90er ist vergleichbar mit Maximum Ende des vorletzten Jahrhunderts Anstieg der Frequenz von extremen Wellen in der südlichen Nordsee Gleichzeitiger Anstieg der Sturmaktivität in dieser Region Mission and questions : from these questions we have derived our grand challenges; they form the basis of the workpackages CO

Coastal Dynamics and Causes of Change Ein Blick nach vorn… 2071 - 2100 Szenarium für die erwartete windbedingte Erhöhung der jährlich höchsten Wasserstände Mission and questions : from these questions we have derived our grand challenges; they form the basis of the workpackages Anstieg in Hamburg: bis 30  20 cm in 2030; bis 70  50 cm in 2085 CO