Der Bericht enthält eine Übersicht zu regionalen Klimaprojektionen des Max-Planck-Instituts für Meteorologie (MPI-M), des Climate Service Center (CSC) und weiterer Forschungsinstitutionen, die im Rahmen verschiedener internationaler und nationaler Forschungsprojekte und Aktivitäten erstellt wurden. Es werden Arbeiten mit dem Schwerpunkt Deutschland dargestellt. Zur Interpretation der Ergebnisse ist es notwendig, die Methodik zur Erstellung regionaler Klimaprojektionen in die Betrachtung mit einzubeziehen. Diese wird in einem einleitenden Kapitel kurz vorgestellt, mit Verweisen auf weiterführende Informationen und Veröffentlichungen. Dabei werden auch Möglichkeiten und Grenzen regionaler Klimamodellierung aufgezeigt. Es werden die Simulationen und einige Beispielergebnisse der einzelnen Projekte (ENSEMBLES, KLIWAS, KLIFF, KLIMZUG-NORD) vorgestellt. Die Projekte widmen sich verschiedenen geografischen Regionen und Themenschwerpunkten.
Die projizierte Klimaänderung für die Metropolregion Hamburg (MRH) führt vermehrt zu sommerlichen Trockenperioden. Besonders im Südosten der Region wird dadurch die Wasserverfügbarkeit als limitierender Produktionsfaktor in der Landwirtschaft weiter begrenzt. Eine Abnahme der Grundwasserneubildung und zugleich zunehmender Wasserbedarf der Pflanzen erfordert eine Anpassung der Bewässerungsmethoden und Landbewirtschaftung. Dazu untersuchen Projekte innerhalb des KLIMZUG-NORD Themenfelds T3 „Zukunftsfähige Kulturlandschaften“ die Auswirkungen des Klimawandels auf die Verfügbarkeit und Qualität des Wassers und entwickeln entsprechende Anpassungsmaßnahmen der Landwirtschaft bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Ansprüche des Naturschutzes. Es wurden Kooperationen zwischen Akteuren aus Forschung, Planung, Wasser- und Landwirtschaft gebildet und vertieft; im Folgenden sind Ausschnitte der interdisziplinären Zusammenarbeit in den Modellregionen Lüneburger Heide und Biosphärenreservat Niedersächsische Elbtalaue präsentiert.
A statistical downscaling method has been developed to produce highly resolved precipitation data from regional climate model (RCM) output, using the model CLM (2 runs, scenario A1B). The procedure is based on the analogue method with the predictors precipitation (daily sums on CLM grid points) and objective weather types (DWD). Analogue days of the time period 2001-2009 are searched using corrected and adjusted data of radar Essen and DWD measurements of objective weather types. The radar data is used to produce high-resolution precipitation data sets (1km², 5min) with realistic spatial and temporal correlations for three catchments in North Rhine-Westphalia. Results in
the reference period (1961 - 1990) are examined using extreme value statistics and compared to corrected station data. Data sets of the near and the far future (2021-2050, 2071-2100) are analysed with respect to future trends, and uncertainties of the downscaling procedure are discussed.
In den letzten Jahren hat sich das Wissen um mögliche Folgen des Klimawandels durch zahlreiche Untersuchungen ständig verbessert. Dabei stehen für Deutschland und Niedersachsen vor allem wachsende Hitzebelastungen, Zunahme von Extremwetterereignissen und der Anstieg des Meeresspiegels im Fokus. Im Forschungsverbund KLIFF „Klimafolgenforschung in Niedersachsen“ wurde für Niedersachsen zum Ende des Jahrhunderts (2071-2100) im Vergleich zur Referenzperiode 1971-2000 eine Erhöhung der Jahresmitteltemperatur um ca. 2,5 Grad projiziert, wobei der Anstieg im Winter mit etwa 3 Grad am höchsten ausfällt. Mit der höheren Temperatur kann auch die Länge der Vegetationsperiode zunehmen: bis um circa 60 Tage bis zum Ende des Jahrhunderts; entsprechend kann sich die Anzahl der Frosttage um circa zwei Drittel verringern. Die Klimaforscher erwarten, dass die Niederschläge zum Ende des Jahrhunderts im Winter, Frühling und Herbst zunehmen können, für den Sommer wird eine Abnahme um rund 10 Prozent in Niedersachsen projiziert. Die Anzahl der Starkniederschlagstage kann sich nach den Berechnungen deutlich erhöhen, insbesondere im Herbst. Die mittlere Dauer von Wärmeperioden könnte im Sommer um 50 Prozent zunehmen.
Der Bericht "Multikriterielles Optimierungsverfahren zur Bewirtschaftungsplanung von Stauräumen" repräsentiert das REGKLAM-Produkt 3.2.1d. Im Fokus der vorliegenden Arbeit steht das Talsperrensystem der Talsperren Klingenberg, Lehnmühle und Rauschenbach im sächsischen Osterzgebirge. Das Talsperrensystem wird auf vielfältige Arten genutzt. So werden unter anderem Brauchwasser zur Gewinnung von Trinkwasser für die Städte Dresden und Freital zu Verfügung gestellt. Ziel war es die Robustheit des Talsperrensystems gegen projizierte klimatische Veränderungen abzuschätzen. Dafür bedarf es optimal an die hydrologischen Rahmenbedingungen abgepasste Bewirtschaftungsstrategien, die die bestmögliche Performance des Talsperrensystems garantieren. Diese Bewirtschaftungsstrategien bedeuten gleichzeitig wirksame Adaptionsstrategien für das Talsperrensystems gegen den Klimawandel und stellten das zweite Ziel dieser Arbeit dar.
Was für Rückwirkungen haben Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel in der Metropolregion Hamburg, wie z.B. Bewässerung oder eine geänderte Landnutzung? Welche Veränderungen sind in den oberflächennahen Parametern wie der Temperatur und Verdunstung zu sehen? Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurden mit dem regionalen Klimamodell REMO Studien zur Bewässerung in die südöstlichen Landkreise der MRH und der aktuellen Landnutzung in der gesamten MRH durchgeführt. Die Auswirkungen, die diese Veränderungen im simulierten regionalen und lokalen Klima haben, wurden analysiert und diskutiert. Dabei steht der europäische Hitzesommer 2003 im Vordergrund der Untersuchungen, da Klimamodelle projizieren, dass gegen Ende des 21. Jahrhunderts etwa jeder zweite Sommer ebenso heiß und trocken werden kann.
Regional climate change projections show a changing climate in the metropolitan region of Hamburg for the end of the century: The temperature could increase and the precipitation in summer could decrease. To cope with the probably longer lasting and hotter summer conditions in Europe there are different possible adaptation measures in land management practice, e.g. forest conversion. That means the conversion of mostly coniferous forest monocultures to deciduous and mixed forests. Mixed forests are generally more adaptable in comparison to conifer forests. They ensure an increased groundwater recharge because of less canopy interception and reduced transpiration outside the growing season. An interesting question is how forest conversion would feedback to the regional climate under different climate conditions. To explore climate feedbacks, REMO (regional climate model at the Max Planck Institute for Meteorology, Hamburg) is applied. To get a more realistic representation of the land surface, a current dataset from a digital basis landscape model of the Federal Agency for Cartography and Geodesy is used instead of the standard representation of the land surface in REMO. In some areas of the metropolitan region of Hamburg the updated land surface increases the forest fraction. Additionally, all coniferous forest types are converted into broadleaf forest types to study the maximum impact on the simulated near surface climate. This set-up is used for a climate simulation with REMO, forced by ERA-INTERIM reanalysis data for the period of 1990-2008. Selected climate variables are analyzed and the associated processes are investigated: The different forest distributions affect particularly the evapotranspiration and thus the water- and energy cycle of the soil and the lower atmosphere. Especially, the effects in the very hot and dry year 2003 and in the wet year 2002 are analyzed. To study the impacts of the forest distributions under different climate conditions, a second climate simulation is set up with REMO, forced by ECHAM5-MPIOM for the historical period 1970-2000 and for the future time periods 2035-2065 and 2070-2100 under A1B emissions. This allows analyzing the impact of a changed forest cover under different climate conditions. It gives a first estimation of climate sensitivity.
Die Ergebnisse der Experimente Feldberegnung und Waldumbau zeigen Rückwirkungen von möglichen Anpassungsmaßnahmen in der Landbewirtschaftung auf das Klima: Beregnung und Waldumbau bewirken in warmen und trockenen Sommern eine leichte Kühlung der Umgebung. Waldumbau kann zudem einer erhöhten Speicherung von Bodenwasser im Frühjahr und damit zu mehr Bodenwasserverfügbarkeit im Sommer an geeigneten Standorten beitragen. Unter bestimmten Bedingungen in Boden und Atmosphäre können die Rückwirkungen durch Anpassungsmaßnahmen die durch veränderte Treibhausgasemissionen bewirkte Klimaänderungen bis zu einem bestimmten Maß lokal verstärken oder abschwächen. Diese Wechselwirkungen zwischen Klima und Landnutzungsänderungen sind bei der Erarbeitung von Anpassungsstrategien in Land- und Forstwirtschaft zu berücksichtigen.
Die Ergebnisse der Experimente Waldumbau und Beregnung zeigen Rückwirkungen von möglichen Anpassungsmaßnahmen in der Landbewirtschaftung auf das Klima, welche unter bestimmten Bedingungen in Boden und Atmosphäre die durch veränderte Treibhausgasemissionen bewirkte Klimaänderungen bis zu einem bestimmten Maß lokal verstärken oder abschwächen können. Diese Wechselwirkungen zwischen Klima- und Landnutzungsänderungen sind bei der Erarbeitung von Anpassungsstrategien in Land- und Forstwirtschaft zu berücksichtigen und sollten zudem sowohl empirisch als auch in der Theorie mithilfe von Klimamodellen weiter erforscht werden, damit deren Quantifizierung in die Bewertung der Anpassungsmaßnahmen einfließen kann. Bei der Entwicklung von Waldbaustrategien sind weitere Aspekte zu berücksichtigen, wie z. B. die Ausbreitung von Schädlingen und die Anfälligkeit der Baumarten unter zukünftigen Klimabedingungen.
Proceeding of the 12th International Conference on Urban Drainage, Porto Alegre/Brazil, 11-16 September 2011.
For the development of adaptation strategies in the research project dynaklim (Dynamic Adaptation of Regional Planning and Development Processes to the Effects of Climate Change in the Emscher-Lippe-Region) numerous models (e. g. sewer models) which need rainfall data as input are used. These models need data with a temporal and spatial resolution beyond the resolution provided by regional climate models. Therefore downscaling of the
precipitation data is performed with the help of weather radar data. Comparisons of measurement and model data during 1961-1990 show systematic bias and differing statistical characteristics between the two data types; thus the model data requires preliminary correction before use. A critical point is the corrections´ impact on extreme event data that are applied in extreme value statistics for structure design, e.g. for retention basins. Different characteristics of the analysed rainfall data and correction procedures are described.