Allgemeines / Regionales zum Klimawandel

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1 Allgemeines / Regionales zum Klimawandel
Den Klimawandel verstehen

2 Arved Fuchs – Expeditionsleiter & Schriftsteller
„Ich betrachte den Klimawandel als eine der größten Herausforderungen dieser Zeit. Er greift in alle Bereiche des politischen, sozialen und wirtschaftlichen Lebens ein, ihn zu ignorieren ist meiner Meinung nach fahrlässig“ Arved Fuchs – Expeditionsleiter & Schriftsteller

3 Inhalt Definition von … Klima / Klimaänderung / Klimawandel
Zeiträume und Methoden zum Klima Wetter / Witterung Klimaelemente klimabezogene Auswirkungen Dürre / Trockenperiode Extremes Wetterereignis Extremniederschlag Hitzewelle Heiße Tage

4 Inhalt Definition von … Landnutzung Landnutzungsänderung Niederschlag
Sommerhalbjahr / Winterhalbjahr Stratosphäre Troposphäre Vegetationsperiode / Wärmesumme Wasserknappheit

5 Das Klima Klima: darunter versteht man den mittleren Zustand der Klimaelemente und den charakteristischen jährlichen Witterungsverlauf über einen langen Referenzzeitraum (mind. 30 Jahre, auch Betrachtungen über Jh. bis Jahrmillionen). Statistisch wird es durch Mittel- und Extremwerte von Klimaelementen charakterisiert. Klimaänderung: bezieht sich auf jede Änderung des Klimas im Verlauf der Zeit aufgrund von natürlichen Schwankungen oder durch menschliche Aktivitäten. I.d.R. werden Perioden von 30 Jahren (Klimaperiode) herangezogen, um klimatologische Kenngrößen mit befriedigender Genauigkeit bestimmen zu können. Die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) legt Referenzperioden fest (aktuelle Referenzperiode: ; frühere Referenzperiode: ). Kompendium Klima. Sachsen im Klimawandel. Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.) 2014 DWD

6 Zeiträume und Methoden
KLIMA Vergangenheit Beobachtungen Messungen (Klimastationen) sichere Daten nicht überall verfügbar (Extrapolation auf die Fläche) Typische Zeiträume , , , Zukunft Modellsimulationen Klimaszenarien (Projektionen) unsichere Daten flächenhaft (Gitterpunkte) oder für Klimastationen Typische Zeiträume , , , , Köstner (2017): TU Dresden - eigene Darstellung

7 Das Klima Klimawandel: Dieser Begriff bzw. der der anthropogenen Klimaänderung bezieht sich in erster Linie auf die aktuellen vom Menschen verursachten Veränderungen des globalen und regionalen Klimas. Allgemein umfasst eine Klimaänderung die langfristige Veränderung des Klimas, unabhängig davon, ob diese auf natürliche oder anthropogene Ursachen zurückzuführen ist. Anpassung: Es wird damit der Prozess der Umstellung und Ausrichtung von natürlichen und gesellschaftlichen Systemen auf tatsächliche oder zu erwartende Klimaänderungen mit deren Folgen bezeichnet, um negative Auswirkungen zu mindern und Vorteile nutzbar zu machen. J. Birkmann, et al. (2013): Glossar Klimawandel und Raumentwicklung. 2., überarbeitete Fassung. Akademie für Raumforschung und Landesplanung (Hrsg.)

8 Wetter Als Wetter wird der physikalische Zustand der Atmosphäre zu einem bestimmten Zeitpunkt oder in einem auch kürzerem Zeitraum an einem bestimmten Ort oder in einem Gebiet bezeichnet, wie er durch die meteorologischen Elemente und ihr Zusammenwirken gekennzeichnet ist. Momentaner Zustand der Atmosphäre (innerhalb der unteren 10 km) an einem bestimmten Ort. Dieser Zustand kann sich mehrmals täglich ändern. Der Zeitraum von Wetter umfasst höchstens einen Tag. Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.) Kompendium Klima. Sachsen im Klimawandel. Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.) 2014

9 Witterung Als Witterung wird der vorherrschende Charakter des Wetterablaufes, der meteorologischen Erscheinungen über mehrere Tage bis Monate (z.B. Witterungsbericht für einen bestimmten Monat) bezeichnet. Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.) Kompendium Klima. Sachsen im Klimawandel. Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.) 2014

10 Klimaelemente Als K. bezeichnet man jede messbare Eigenschaft des Klimasystems der Erde, welche einzeln oder durch ihr Zusammenwirken das Klima auf unterschiedlichen Ebenen prägt und für dessen Charakterisierung genutzt werden kann. K. sind meteorologische Größen, welche im Zuge der Wetter- beobachtungen an Wetterstationen erfasst werden. Sie sind meteorologische Größen, die einzeln sowie durch ihr Zusammenwirken das Klima kennzeichnen (z.B. Temperatur, Niederschlag, Verdunstung, Strahlungsbilanz). Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

11 Klimaelemente allgem. beschreibt man das Klima mit den gleichen Elementen wie das Wetter, z. B. … Temperatur Niederschlag Wind Feuchte Strahlung DWD

12 klimabezogene Auswirkungen
K. A. sind Folgen der Klimaänderung auf natürliche und gesellschaftliche Systeme. Abhängig von der Betrachtung der Anpassung kann man unterscheiden in: Potenzielle Auswirkungen: Alle Auswirkungen, die bei einer gegebenen projizierten Klimaänderung auftreten können, ohne Anpassungen zu berücksichtigen. Verbleibende Auswirkungen: Die Auswirkungen der Klimaänderung, die auch nach einer Anpassung auftreten würden. Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

13 Dürre / Trockenperiode
Während einer D. liegt der Niederschlag signifikant unter dem normalerweise gemessenen Niveau und verursacht ein starkes hydrologisches Ungleichgewicht, das terrestrische Produktionssysteme nachteilig beeinflusst. Oft wird als Synonym Trockenperiode verwendet. Trockenperioden beziehen sich eher auf das bloße Auftreten von im Vergleich zur Klimanormalen (30-jährige Referenzperiode) zu trockenen Zeitabschnitten. Die Bestimmung von Trockenperioden und Dürre kann je nach Fachgebiet und Naturraum unterschiedlich sein. Spezielle Literatur: Bernhofer et al.: Charakterisierung von meteorologischer Trockenheit. LfULG Schriftenreihe Heft 7, 2015 Dürremonitor Deutschland Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

14 Extremes Wetterereignis
eine einheitliche Definition gibt es nicht, es lassen sich zwei Ansätze unterscheiden: der Bezug auf die Wahrscheinlichkeit des Eintretens des Ereignisses der Bezug auf einen bestimmten Grenzwert nach dem Wetterlexikon des DWD werden e. W. auch unter dem Begriff „Unwetter“ geführt … Unwetter sind: sintflutartige Regenfälle, Stürme, Tornados, extreme Schneefälle und Glätte extreme Hitze / / Kälte / Dürre stellen kein Unwetter dar

15 Extremes Wetterereignis
nach dem Wetterlexikon des DWD sind extreme Hitze / Kälte / Dürre keine Unwetter im eigentlich Sinn dazu müssen folgende Kriterien erfüllt sein: Windböen (orkanartig) schwere Gewitter heftige Starkregen ergiebiger Dauerregen starker Schneefall / starkes Tauwetter Glatteis Nähere Informationen hierzu befinden sich auf dem Handout

16 Extremes Wetterereignis
Ein e. W. ist ein Ereignis, das an einem bestimmten Ort im Vergleich zu seiner normalen statistischen Verteilung selten ist. Die Definitionen für „selten“ variieren, aber ein extremes Wetterereignis wäre normalerweise so selten wie oder seltener als das 10- oder 90%-Perzentil. Die Definition für „Extremwetter“ kann von Ort zu Ort variieren. Ein „extremes Klimaereignis“ ist ein Durchschnitt einer Anzahl von Wetterereignissen über eine bestimmte Zeitspanne, ein Durchschnitt, der für sich selbst extrem ist (z.B. die saisonale Regenmenge). Spezielle Literatur: Bernhofer et al.: Witterungsextreme im WEREX-V Ensemble. LfULG Schriftenreihe Heft 9, 2016 Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

17 Extremniederschlag = Starkniederschlag
Im Allgemeinen kann Starkniederschlag als selten auftretender Niederschlag mit zerstörerischer Wirkung (z.B. Überflutung) bezeichnet werden. Niederschlag von 25 mm in 1 Stunde Niederschlag von 35 mm in 6 Stunde Warnkriterien für Unwetterwarnungen des DWD

18 Hitzewelle Eine H. ist eine lang anhaltende Periode von überdurchschnittlich heißem Wetter, das mit einer hohen Luftfeuchte gepaart sein kann. Es existiert noch keine allgemein akzeptierte Definition einer Hitzewelle, z.B. durch die WMO. Grundsätzlich muss eine wirkungsbezogene Definition auf der Anwendung eines thermophysiologisch relevanten Wärmehaushaltsmodells des Menschen beruhen. Neben der Überschreitung von Schwellenwerten spielen darüber hinaus auch Andauer, Änderungsgeschwindigkeit und Zeitpunkt innerhalb der Saison (Akklimatisation) eine Rolle. Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

19 Heiße Tage (in Deutschland)
nach Definition vom DWD: jeder Tag, der maximale Temperaturen oberhalb von 30°C aufweist Deutscher Wetterdienst (DWD), Mitteilung vom

20 Hitzewarnung Starke Wärmebelastung: Extreme Wärmebelastung:
„gefühlte Temperatur“ an zwei Tagen in Folge über etwa 32 °C, zusätzlich nur geringe nächtliche Abkühlung Extreme Wärmebelastung: „gefühlte Temperatur“ über 38 °C Zur Bestimmung der „gefühlten Temperatur“ wird auch die Luftfeuchte und die Windgeschwindigkeit berücksichtigt. DWD

21 Landnutzung (L.) / Landnutzungsänderung (LÄ)
Als L. wird die Art der Inanspruchnahme von Böden und Landflächen (Teilen der festen Erdoberfläche) durch den Menschen bezeichnet (z B. Grünland, Acker, Wald, Siedlung). Die LÄ ist eine Änderung in der Nutzung oder Bewirtschaftung des Landes durch den Menschen, die zu Bodenbedeckungsänderungen führen kann. Bodenbedeckungs- und Nutzungsänderungen können Auswirkungen auf Albedo, Verdunstung, Quellen und Senken von Treibhausgasen oder auf andere Eigenschaften des Klimasystems haben und können das lokale oder globale Klima beeinflussen. Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

22 Niederschlag Der Begriff Niederschlag bezeichnet in der Meteorologie Wasser, das in flüssiger oder fester Form (Regen, Tau, Hagel, Schnee, Graupel, Reif,) aus Wolken auf die Erde fällt. N. entsteht durch Kondensation der Feuchtigkeit in der Luft. Entsprechend der Entstehungsgeschichte wird zwischen orografischen, konvektiven und advektiven (frontalen) Niederschlägen unterschieden. Der N. ist ein Faktor, der das lokale Klima bestimmt. Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

23 Sommerhalbjahr / Winterhalbjahr
S.: meteorologisch betrachtet der Zeitabschnitt zwischen dem 1. April und dem 30. September W.: meteorologisch betrachtet der Zeitabschnitt zwischen dem 1. Oktober und dem 31. März Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

24 Standardisierte Bezugszeiträume
Bernhofer et al. (2015): Analyse der Klimaentwicklung in Sachsen. Schriftenreihe des LfULG, Heft 3

25 Stratosphäre Die S. ist die zweite Schicht der Erdatmosphäre, sie liegt über der Troposphäre (die Untergrenze variiert zwischen durchschnittlich 9 km Höhe in hohen Breitengraden und 16 km in den Tropen). In der Stratosphäre nimmt die Temperatur im Mittel mit steigender Höhe zu. Diese Temperaturzunahme mit der Höhe unterscheidet die Stratosphäre von den sie einschließenden Luftschichten. Verursacht wird dieser inverse Temperaturverlauf hauptsächlich durch das in der Stratosphäre befindliche Ozon, das UV-Strahlung aus dem Sonnenlicht absorbiert und dabei Strahlungsenergie in Wärme umwandelt. Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

26 Troposphäre Die T. ist der unterste Teil der Atmosphäre mit einer vertikalen Ausdehnung von ca. 10 km Höhe in den mittleren Breiten, 6 km in hohen Breiten und 18 km in den Tropen. Da sich in ihr der Großteil des Wetters abspielt, spricht man auch von der Wetterschicht der Atmosphäre. In der Troposphäre nimmt die Temperatur mit der Höhe im Mittel ab. Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

27 Vegetationsperiode / Wärmesumme
Die V. (VP) ist der rhythmisch sich wiederholende Jahresteil, in dem eine Pflanze aktiv wächst und sich entfaltet. Folgende Einteilung ist möglich und üblich: VP I (1. April -30. Juni) und VP II (1. Juli-30. September) W.: Summe des Anteils der Tagesmitteltemperaturen, der größer ist als eine festgelegte Basistemperatur. Dabei richtet sich die Basistemperatur an dem zu untersuchenden Gegenstand aus. Für klimatologische Betrachtungen wird eine Basistemperatur von ≥ 20°C empfohlen. Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

28 Wasserknappheit Ein Land ist von W. betroffen, wenn das Verhältnis zwischen verfügbarem Süßwasservorrat und Wasserentnahme eine wichtige Einschränkung in der Entwicklung bedeutet. Wasserentnahmen von über 20% des erneuerbaren Wasservorrates werden als Indikator für Wasserknappheit gewertet. (ipcc) Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (Hrsg.)

29 Klimasystem – vereinfachte Darstellung
DWD

30 Klimaänderungen - Ursachen
Klimaänderungen können folgende Ursachen haben… Veränderungen der Erdoberfläche Änderungen des Energiehaushaltes im System „Erdoberfläche und Atmosphäre“ Änderungen des Stoffhaushaltes der Atmosphäre (wie die Änderungen der THG-Konzentrationen) Umweltbundesamt (Hrsg.) 2017 Berichterstattung unter der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen und dem Kyoto-Protokoll 2017 Nationaler Inventarbericht zum Deutschen Treibhausgasinventar

31 Durchschnittliche monatliche Temperatur [°C] in Sachsen in 2016
DWD

32 Ereignistage = Tage, die über ein Temperaturkriterium definiert sind und üblicherweise als Auftretenshäufigkeit in Tagen pro Jahr angegeben werden Sommertage: Tmax. ≥ 25 °C Heiße Tage: Tmax. ≥ 30 °C Frosttage: Tmin. ≤ 0 °C Eistage: Tmax. ≤ 0 °C Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.) Sachsen im Klimawandel. Eine Analyse.

33 Beurteilung der Winterstrenge
es wird die Kältesumme für die Monate November bis März berechnet die Kältesumme der Tage mit Temperaturen < 0°C wird summiert Kältesumme Beurteilung < 100 sehr milde Winter 100 – 200 normale Winter 201 – 300 mäßig strenger Winter 301 – 400 strenger Winter > 400 sehr strenger Winter Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (Hrsg.) Sachsen im Klimawandel. Eine Analyse.

34 Verschiebungen / Veränderungen von Niederschlägen
Welche Änderungen werden in der Zukunft erwartet? in den Tropen und den nördlichen Breiten werden mehr Niederschläge erwartet Nordafrika, der Mittelmeerraum und Südeuropa werden deutlich trockener – v.a. im Sommer

35 Verschiebungen von Wetterextremen
DWD

36 Verschiebungen von Wetterextremen
geringe Änderungen bei den Mittelwerten können durchaus große Auswirkungen auf die statistische Verteilung von Extremwerten haben Folgen: drohende Ernteausfälle mehr Probleme / höhere Schäden durch Erosion und damit höhere Versicherungskosten

37 Klimawandel und mögliche Folgen
anhand von Klimamodellrechnungen muss in Deutschland bis zum Jahr 2050 mit folgenden Änderungen gerechnet werden… … im Sommer werden die Temperaturen um 1,5 bis 2,5 °C höher liegen als 1990 … im Winter wird es zwischen 1,5 und 3 °C wärmer werden … im Sommer können Niederschläge bis zu 40 % weniger ausfallen … im Winter kann es um bis zu 30 % mehr Niederschlag geben DWD

38 Mögliche Veränderungen in Deutschland - durch den Klimawandel
Wetterelemente erwartete Änderung Verlässlichkeit Auswirkungen Temperatur 1,7 °C wärmer als 1900, v.a. Winter und Nächte wärmer sehr gut früherer Pflanzenaustrieb vermehrter Hitzestress Rückgang des Permafrostes in den Alpen (mehr Felsstürze)

39 Mögliche Veränderungen in Deutschland - durch den Klimawandel
Wetterelemente erwartete Änderung Verlässlichkeit Auswirkungen Hitzeperioden häufiger, stärker sehr gut hohe Gesundheitsbe-lastung mehr Waldbrände Ertragsschwank-ungen, Ernteausfälle

40 Mögliche Veränderungen in Deutschland - durch den Klimawandel
Wetterelemente erwartete Änderung Verlässlichkeit Auswirkungen Niederschlag Sommer trockener, Herbst und Winter nasser mit mehr Regen und weniger Schnee, Ergiebigkeit von Einzelereignissen deutlich höher gut erhöhte Über-schwemmungs-gefahr verstärkte Erosion von Boden

41 Mögliche Veränderungen in Deutschland - durch den Klimawandel
Wetterelemente erwartete Änderung Verlässlichkeit Auswirkungen Gewitter, Blitze, Tornados häufiger und intensiver gering bis gut erhöhte Folgeschäden Risiken erhöhen sich Die Tabellen (Mögliche Veränderungen in Deutschland - durch den Klimawandel) geben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Sie beruhen auf einer Stellungnahme der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft zu Klimaproblematik vom

42 Quellen für Daten und Prognosemodelle für die Landwirtschaft
ReKIS (regional für Sachsen) AMBER (Modell für Klimaszenarien für die Landwirtschaft vom DWD) Programm ist kostenpflichtig SNOW (Modell vom DWD, Stärke und Häufigkeit von künftiger Hochwasserlagen können aufgrund von Niederschlag und Schneeschmelze ermittelt werden) Programm ist kostenpflichtig LandCaRe-DSS (lokal und regional, anwendbar auf Modell- gebiete, u.a. Sachsen) Prototyp von ZALF und TU Dresden

43 Die Welt verhandelt – Das Kyoto-Protokoll
der Schutz des Klimas ist eine Angelegenheit der ganzen Welt 1997 wurde in Kyoto (Japan) auf der Klimakonferenz beschlossen, Maßnahmen gegen den Ausstoß von THG – insbesondere von CO2 – umzusetzen 2005 trat das Kyoto-Protokoll in Kraft in 191 Staaten weltweit rechtskräftig (NICHT in den USA)

44 Die Welt verhandelt – Das Kyoto-Protokoll
Verpflichtungsperiode 2008 bis 2012 Deutschland: Ziel: THG-Ausstoß um 21 % gegenüber 1990 zu senken Ergebnis: THG-Ausstoß um 23,6 % gegenüber 1990 verringert Verpflichtungsperiode 2013 bis 2020 Ziel: THG-Ausstoß um 20 % gegenüber 1990 zu senken Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit - Stand: