Hans von Storch Klimaforscher

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1 Hans von Storch Klimaforscher
Spezialgebiet: Küstenklima, also Windstürme, Sturmfluten, Seegang, Nordsee, Ostsee, Nordatlantik Kooperation auch mit Sozial- und Geisteswissenschaftlern Direktor des Instituts für Küstenforschung des Helmholtz Zentrums Geesthacht Professor am Meteorologischen Institut der Universität Hamburg Mitglied des Leitungsgremiums des Klima-Exzellenzzentrums an der Uni Hamburg Ehrendoktor der Universität Göteborg

2 Globaler Wandel, Klimawandel und regionale Anpassung
Hans von Storch Globaler Wandel, Klimawandel und regionale Anpassung 35 Minuten Fachsymposium „Wasserbezogene Anpassungsmaßnahmen an Landschafts- und Klimawandel in unterschiedlichen Flusseinzugsgebieten und Regionen“, Großräschen, 23. Juni 2011

3 Steffen et al., 2004

4 Entwicklung der global gemittelten Lufttemperatur – aus Thermometerdaten abgeleitet

5 Detection und Attribution von Klimawandel
Statistisches Argument - Detection: Feststellung der Gegenwart nicht-natürliche Veränderungen – Ablehnung der Nullhypothese, dass jüngste Trends einer Population historischer Trends entstammen. Plausibilitätsargument - Attribution von Gründen: Nicht-Ablehnung der Nullhypothese, wonach der beobachtete Wandel nicht darstellbar ist als Summe einer Reihe von gegebenen Gründen (insb. Treibhausgase). Geschichte: Hasselmann, K., 1979: On the signal-to-noise problem in atmospheric response studies. Meteorology over the tropical oceans (B.D.Shaw ed.), pp , Royal Met. Soc., Bracknell, Berkshire, England. Hasselmann, K., 1993: Optimal fingerprints for the detection of time dependent climate change. J. Climate 6, Hasselmann, K., 1998: Conventional and Bayesian approach to climate change detection and attribution. Quart. J. R. Meteor. Soc. 124: 45 min‘s

6 Globale Detection Nachweise
In den 1990ern – schwache, nicht gut dokumentierte Signale entdeckt, vor allem in der global verteilten Lufttemperatur, etwa: IDAG (2005), Hegerl et al. (1996), Zwiers (1999) In den 2000ern … starke, gut dokumentierte Signale, etwa: Rybski et al. (2006), Zorita et al. (2009) IDAG, 2005: Detecting and attributing external influences on the climate system. A review of recent advances. J. Climate 18, Hegerl, G.C., H. von Storch, K. Hasselmann, B.D. Santer, U. Cubasch, P.D. Jones, 1996: Detecting anthropogenic climate change with an optimal fingerprint method. J. Climate 9, Zwiers, F.W., 1999: The detection of climate change. In: H. von Storch and G. Flöser (Eds.): Anthropogenic Climate Change. Springer Verlag, , ISBN Rybski, D., A. Bunde, S. Havlin,and H. von Storch, 2006: Long-term persistence in climate and the detection problem. Geophys. Res. Lett. 33, L06718, doi: /2005GL025591 Zorita, E., T. Stocker and H. von Storch, 2009: How unusual is the recent series of warm years? Geophys. Res. Lett. 35, L24706, doi: /2008GL036228 45 min‘s

7 „Signifikante“ Trends
Oft wird implizit angenommen, ein menschgemachter Einfluß liege dann vor, wenn die jüngsten Trends “signifikant” sind. Wenn die Nullhypothese korrekt abgewiesen wird, dann kann daraus nur geschlossen werden – wenn wir in gleicher Weise Daten erheben, werden diese ebenfalls einen von Null verschiedenen Trend zeigen. Beispiel: Nordeuropäische Erwärmung “April – Juli” als Teil des Jahresganges: die Signifikanz der April-Juli Erwärmung impliziert nicht, dass der Trend über den Juli hinaus etwa bis in den Oktober anhält. Tatsächlich ist in dieser Region der Oktober in der Regel kühler als der Juli. 45 min‘s

8 „Signifikante“ Trends
Die Feststellung der Signifikanz von Trends kann eine Voraussetzung dafür sein, dass ein anthropogener Trend konstatiert wird. Behauptungen aber, dass dieser Trend sich in Zukunft fortsetzen wird, erfordert die Einsicht, dass die dynamische Ursache für den gegenwärtigen Trend bekannt ist und diese auch in Zukunft weiter bestehen wird. Behauptungen, dass gegenwärtige Trends sich zukünftig fortsetzen werden, erfordern daher: - empirische Belege, dass es einen Trend gibt, und - theoretische Arguments für eine Driver-Response Dynamik - eine Vorhersage über das zukünftige Entwicklung des Drivers. 45 min‘s

9 Die Grenzwerte 2, 2.5 und 3 σ sind gestrichelt markiert.
Zeitliche Entwicklung von um L-Jahre versetzten Differenzen von m-jährigen Mitteln normiert mit der Standard-abweichung der m-jährigen Temperaturmittel aus Proxy-rekonstruktionen Die Grenzwerte 2, 2.5 und 3 σ sind gestrichelt markiert. Rybski et al., 2006

10 Warme Jahre – jüngste Häufung „normal“?
In den 16 Jahren vor dem 4. IPCC Bericht in 2007 häuften sich die warmen Jahre – im Intervall finden sich die 12 wärmsten Jahre seit 1881 (126 Jahre). Wie wahrscheinlich ist das Ereignis E = In einer Serie von 126 Zahlen häufen sich die 12 (oder mehr) größten Zahlen in den letzten 16 Stellen der Serie? unter der Annahme der Stationarität der Serie Zorita et al., 2009

11 Wahrscheinlichkeit von E
d Beste Schätzung für “memory” (kurz-/langzeit)  0.8 d  0.3 Prob(E|,d) 45 min‘s AR-1 long-memory 

12 Detection: Global verteilte Temperatur
Wir lehnen also die Nullhypothese ab, wonach die jüngsten globalen Temperaturtrends im Rahmen der historischen (und mit natürlichen) Schwankungen verlaufen. Ein weiterer Hinweis auf die Richtigkeit dieses Schlusses ist, dass das Ereignis E niemals in einer historischen Modellsimulation – mit allen Antrieben – während der prä-industriellen Periode gefunden wurde.

13 Derived from Hadley Center/CRU data for „Giorgi bins“.
... und regionale Temperatur? out of 157 years Log-probability of the event E that the m largest values of 157 values occupy the last 17 places in long-term autocorrelation synthetic series. For the observed values of m see auxiliary material. Zorita, et al., 2009 Derived from Hadley Center/CRU data for „Giorgi bins“. Annahme: Langzeit Memory

14 Dekonstruktion der Entwicklung der Lufttemperatur
Additional ly man- made factors Only natural factors „observations“ IPCC 2007

15 Demnach können wir mit unserem heutigen Wissen den zuvor als nicht im Rahmen historischer Klimaschwankungen erklärbar beschriebenen jüngsten Klimawandel nur dadurch konsistent deuten, wenn wir die erhöhte Gegenwart von Treibhausgasen als wesentlichen treibenden Faktor betrachten.

16 Klimawandel stattfindet,
Der Nutzen der Detection und Attribution Aussage ist, dass nachgewiesen, bzw. plausibel gemacht wird, dass Klimawandel stattfindet, genau eine plausible und konsistente Erklärung vorliegt, 3. aufgrund dieser man Aussagen über die zukünftige Entwicklung machen kann. Das heißt nicht, dass Öffentlichkeit und Stakeholder das erforderliche praktisch relevante Wissen haben. 45 min‘s

17 Szenarien – mögliche Zukünfte, aber keine Vorhersagen

18 Anpassung ist überwiegend eine regionale bzw. lokale Frage.
Mögliche gesellschaftliche Antworten auf die Herausforderung des menschgemachten Klimawandels: Begrenzung des Klimawandels durch Reduktion der weltweiten Emissionen von Treibhausgasen Anpassung an den Klimawandel, der durch Klimaschutzmaßnahmen nicht vermieden werden kann. Selbst wenn das ambitiöse Ziel der Begrenzung auf 2 Grad gelingen sollte, verbleibt eine Wandel, der etwa dem Doppelten des jetzt schon eingetretenen Klimawandels entspricht. Anpassung ist daher in jedem Falle geboten. Anpassung ist überwiegend eine regionale bzw. lokale Frage.

19 Veränderung der sommerlichen Temperatur im Ostseeeinzugsgebiet

20 Änderungen der Lufttemperatur im Ostseeraum, 1978-2007
Änderung in oC pro Jahrhundert Jonas Bhend, pers. comm.

21 Veränderung des winterlichen Niederschlags im Ostseeeinzugsgebiet
Δ=0.05%

22 Änderungen des Niederschlags im Ostseeraum, 1978-2007
Änderung in % der Werte pro Jahrhundert Jonas Bhend, pers. comm.

23 Konsistenz von jüngstem und erwartetem Wandel im Ostseeeinzugsgebiet
Die jüngsten tatsächlichen Trends in der Temperatur und im Niederschlag sind konsistent mit den Szenarien des menschgemachten Klimawandels. Die jüngsten Temperaturtrends sind wie die erwarteten Trends aufwärts in allen Jahreszeiten, aber die tatsächlichen Trends sind stärker als in den Szenarien. Im Niederschlag passen die Vorzeichen im Winter und Frühjahr, nicht aber im Herbst. Die Übereinstimmung von tatsächlichem Wandel mit der Erwartungen ist in Bezug auf den Niederschlag schlecht. Mögliche Gründe: - die Emissionsszenarien unrealistisch - Modelle beschreiben den Treibhauseffekt nicht richtig. - andere Treiber als Treibhausgase am Werk (industrielle Aerosole?) - natürliche Variabilität noch stärker als derzeitiges Signal. 45 min‘s Bhend und von Storch, 2007, 2009

24 Einvernehmen im Hinblick auf D & A?
Stetig steigender Konsensus unter Wissenschaftlern, dass das Klima sind wandelt und dies weitgehend auf die Emission von Treibhausgasen zurück geführt werden kann, aber gleichzeitig zunehmende Skepsis unter Laien (hier Gallup-Umfrage in den USA)

25 Wie sehr verwenden Sie die folgenden Informationsquellen, wenn Sie sich mit Klimaanpassung beschäftigen? Zuständige in Gemeinden und Landkreisen im Bereich der Deutschen Ostseeküste. Bray, 2011, pers. comm.

26 Klimaforschung tauscht sich mit der Gesellschaft aus über Bedarfe, Möglichkeiten und Maßnahmen von Klimapolitik Um dies zu leisten, bedarf es Wissen über Klimadynamik, zukünftige Perspektiven, Klimawirkungen, gesellschaftliche Verletzlichkeit und die Wirksamkeit von Vermeidungs- und Anpassungsmaßnahmen. Dieser Prozess der Einbettung wissenschaftlichen Wissens in gesellschaftliche Kontexte heißt “Klima Service”. Wenn es um regionale Fragen geht (Bundesländer, Kreise, Gemeinden), dann steht die Anpassung oft im Vordergrund, und es ist die Rede von “regionalem Klima Service”.

27 Vier Regionale Klimabüros in der Helmholtz Gemeinschaft Netzwerk für regionalen Klimaservice
HZG

28 Elemente eines regionalen Klimaservice
Analyse der kulturellen Konstrukte, einschl. deren medialer Verstärkungen. Erarbeitung von Reaktionsmöglichkeiten auf der lokalen und regionalen Skala – vor allem für die Anpassung aber auch für lokale Vermeidung. Dialog zwischen Entscheidern und Wissensmaklern (Klimabüro) Beschreibung des Konsens und Dissens in relevanten Klimafragen (Klima-Konsens-Reports) Beschreibung von vergangenem, derzeitigem und zukünftig möglichen Wandel (Rekonstruktionen und Szenarien) Direkter Austausch und Diskussion zu Themen der Klima-wissenschaft und Klimapolitik mit Laien z.B. über einen Weblog.

29 Das Norddeutsche Klimabüro des Helmholtz Zentrums Geesthacht
Eingerichtet in 2006 für die Kommunikation zwischen Wissenschaft und “Stakeholdern” im Bereich des norddeutschen Klimawandels. Seit 2008 co-finanziert durch CliSAP (KlimaCampus Hamburg). Aufgabe: Bestimmung der Bedarfe (Fragen, Sorgen) bei den Stakeholdern. Überprüfung, ob die wissenschaftlichen Antworten (und Fragen) verständlich und bedarfsgerecht sind. Aufgabe: Aufbau eines Dialogs Werkzeug: Klimaatlas Typische Stakeholder: Küstenschutz, Landwirtschaft, off-shore Aktivitäten, Tourismus, Wassermanagement, Fischerei und Stadtplanung

30 Rohdaten aus 12 regionalen Klimarechnungen für Norddeutschland verständlich aufbereitet Interaktive Nutzerführung

31 Zusammenfassung des aktuellen Wissensstandes als Entscheidungsgrundlage

32 Zusammenstellung des Wissens über Klima, -wandel und -wirkung
Ostseeeinzugsgebiet – BACC #1 in 2008 fertig gestellt, gemeinsam mit HELCOM publiziert. #2 – wird derzeit vorbereitet. Metropolregion Hamburg – mit CliSAP, und Senat HH, MLUR Schleswig Holstein; Buchpublikation November 2010 Nordseeeinzugsgebiet, gemeinsam mit AWI; Vorbereitungen begonnen.

33 Klimawandel in den letzten Jahrzehnten und im kommenden Jahrhundert - Nordeuropa
Eine Hierarchie von globalen, regionalen Klima-modellen, und Wirkungsmodellen beschreibt im Detail den veränderliche Klimaeinfluss in der jüngeren Vergangenheit und in möglichen Zukünften Strömungsmodell der Nordsee Globale Entwicklung DynamischesDownscaling Pegel St. Pauli Empirisches Down-scaling In Zusammenarbeit mit Ämtern, Behörden und Firmen

34 www.coastdat.de Der CoastDat Datensatz:
Lange, hochauflösende Beschreibungen von vergangenen und derzeitigen Veränderungen in Nordeuropa (marine Gebiete; Land; seit 1948) – vor allem im Hinblick auf Stürme, Windverhältnisse, Seegang, Sturmfluten, Strömungen ; regionale Schadstoffstransporte. Szenarien (100 Jahre) möglicher, klimatischer Bedingungen in Nordeuropa und Nord-und Ostsee. Ausbau: ökologische Variablen; andere Gebiete, etwa Ost Asien und Laptev See. Kunden Staatliche Stellen, insbesondere solche mit Verantwortung für Küstenschutz und regionalen Schiffsverkehr Formen mit Interessen an Risiken (Schiffbau; offshore Aktivitäten) und Potentialen (Windenergie) Allgemeine Öffentlichkeit / Medien: Deutung von Ereignissen; Darstellung von Perspektiven und Optionen

35 Wave Energy Flux [kW/m]
Anwendungen von Schiff-Design Schiffs-Sicherheit Off-shore Windenergie Interpretation von Messungen Ölunfälle und chronische Belastungen Umweltverschmutzung Ozeanische Energiequellen Szenarien zukünftiger Seegangsbedingungen Szenarien zukünftiger Sturmfluten Wave Energy Flux [kW/m] Currents Power [W/m2] 36

36 „Take home“ Klimawandel ist real, kann mit derzeitigem Wissen nur beim Wirken der Treibhausgase erklärt werden, und verlangt unsere Aufmerksamkeit. Die Anpassung an den Klimawandel stellt sich vor allem als regionale und lokale Frage dar, die Antworten von Bundesländern, Städten und Gemeinden abfordert. Wissenschaft spielt eine wesentliche beratende Rolle, nämlich - in der Bereitstellung von erforderlichem Wissen, um die komplexe Situation des Klimawandels in gesellschaftliche Kontexte einzuordnen - Randbedingungen für Maßnahmen zu klären (Zusammenhänge, Wirksamkeit) Dies wird realisiert durch nationalen und regionalen Klimaservice.