Die Phänologie beschreibt die im Jahresverlauf periodisch wiederkehrenden Wachstums- und Entwicklungserscheinungen von Pflanzen und Tieren. In dieser Studie wird die Phänologie von Pflanzen betrachtet. Der jährliche Vegetationszyklus wird durch den Jahresgang mas bestimmt. Die engen Wechselbeziehungen machen die Pflanzenphänologie zu einem Indikator für Klimaänderungen. Das Ziel der vorliegenden Studie ist die Analyse phänologischer Zeitreihen für die Metropolregion Hamburg, die der Deutsche Wetterdienst (DWD) für phänologische Stationen in der Region für den Zeitraum seit 1951 archiviert und bereitstellt. Es soll untersucht werden, ob und in welcher Größenordnung eine Verschiebung der phänologischen Jahreszeiten als Indikator für die Erwärmung in den letzten Jahrzehnten stattfindet. Die Ergebnisse basieren im Wesentlichen auf der Praktikumsarbeit von M. Dröse, die im Sommer 2013 am Climate Service Center in Hamburg und im Rahmen des KLIMZUG-NORD Projekts durchgeführt wurde. In dieser Zusammenfassung sollen schwerpunktmäßig die Ergebnisse der Stationen Boizenburg im Osten sowie Büchen und Uelzen im Südosten der Metropolregion Hamburg vorgestellt werden.
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.
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.
Für das Modellgebiet der Lüneburger Heide werden zur Mitte des 21. Jahrhunderts für alle Jahreszeiten höhere Mitteltemperaturen projiziert. Zum Ende des 21. Jahrhunderts sind noch größere Temperaturzunahmen zu erwarten. Im Winter steigen die Temperaturen jeweils am stärksten, im Frühjahr am geringsten. Dabei nehmen im Winter die niedrigen Tagesmitteltemperaturen stärker zu als die höheren und Eis- und Frosttage treten deutlich seltener auf. Im Sommer können Tage mit extremen Temperaturen wie Hitzetage und Tropentage bzw. -nächte deutlich häufiger auftreten. Im Jahr nimmt die Anzahl der Tage mit Temperaturen höher als 5° C deutlich zu, was eine wichtige physiologische Schwelle für das Wachstum von Pflanzen ist. Im Verlauf des Jahrhunderts unterscheiden sich die für das B1 Szenario simulierten Temperaturen immer deutlicher von den Ergebnissen für die A1B und A2 Szenarien. Das bedeutet, wenn es gelingt, die Treibhausgasemissionen zu vermindern, deutlich geringere Klimaänderungen zu erwarten sind. Die projizierten Niederschläge nehmen 2036-2065 in allen Jahreszeiten für alle Szenarien leicht zu, mit Ausnahme abnehmender Niederschläge für das A1B Szenario im Sommer. Insgesamt sind die Veränderungen im Sommer sehr gering und zeigen keinen klaren Trend. Zum Ende des 21. Jahrhunderts dagegen zeigen die meisten Simulationen im Sommer eine Niederschlagsabnahme mit den stärksten Änderungen im A1B Szenario. In Winter und Herbst verstärkt sich die Niederschlagszunahme, sodass eine Umverteilung der Niederschläge im Jahresverlauf stattfindet mit insgesamt im Jahresmittel leicht steigenden Werten. Zudem zeigt sich im Sommer trotz abnehmender Niederschläge eine Zunahme der Intensität von starken Niederschlägen.
Stürme und Sturmfluten, starke Niederschläge und Überschwemmungen, Hitze und Gewitter im Sommer und Eisregen im Winter: Diese Wetterkapriolen beeinträchtigen schon heute Leben und Arbeiten in der Metropolregion Hamburg. Mit dem Klimawandel können sie immer häufiger auftreten. Wie wird sich der Klimawandel in unserer Region manifestieren, welche Auswirkungen wird er haben und wie kann sich unsere Gesellschaft an die Folgen des Klimawandels anpassen? KLIMZUG-NORD hat Antworten auf diese Fragen erarbeitet und die Ergebnisse in dem nun vorliegenden Kursbuch zusammengefasst. Das Kursbuch will Denkanstöße auch für unkonventionelle Lösungswege geben und den Kurs einer klimaangepassten zukünftigen Entwicklung skizzieren. Um diesen Kurs einzuschlagen, ist mehr politisches Gewicht für Klimaanpassung erforderlich, müssen neue Siedlungskonzepte für ein Leben mit dem Wasser umgesetzt und breite gesellschaftliche Allianzen geschmiedet werden. Die Anpassung an die Folgen des Klimawandels ist eine Mammutaufgabe – beteiligen Sie sich jetzt an deren Bewältigung! Stöbern Sie in dem Kursbuch, diskutieren Sie mit Kolleginnen und Kollegen, politisch Verantwortlichen, Ihrem Freundeskreis und mit Ihrer Familie und bringen Sie so die Klimaanpassung in unserer Region auf einen guten Kurs!
Die globalen Klimaänderungen wirken sich regional auf Hamburg aus. Bis Mitte des 21. Jahrhunderts muss sich die Metropole auf steigende Temperaturen einstellen, das bedeutet ca. 1 K bis 3 K höhere Temperaturen im Winter und ca. 1 K bis 1,5 K im Sommer. Der Temperaturanstieg hängt bis zur Mitte des 21. Jahrhunderts nur geringfügig davon ab, wie hoch die Menge an Treibhausgasen ist, die global ausgestoßen wird. Ab Mitte des 21. Jahrhunderts wird ein deutlicher Unterschied zwischen den Szenarien mit vergleichsweise hohen Treibhausgasemissionen (A1B und A2) und dem Szenario mit vergleichsweise niedrigen Treibhausgasemissionen (B1) erkennbar. Je mehr Treibhausgase ausgestoßen werden, desto höher ist der zu erwartende Temperaturanstieg. Dementsprechend steigt die Anzahl von Sommer- und Hitzetagen künftig an. Dies wird sehr wahrscheinlich tagsüber zu einer erhöhten Hitzebelastung für die Hamburger Bevölkerung führen. Auch die Anzahl der Tropennächte wird steigen, bleibt aber absolut betrachtet mit ein bis vier Tagen pro Jahr auch in Zukunft gering. Des Weiteren muss sich Hamburg in Zukunft auf zunehmende Niederschlagsmengen einstellen. Einzige Ausnahme ist der Sommer, für den zeigen gegen Ende des 21. Jahrhunderts die meisten Simulationen eine Abnahme der Niederschlagsmengen. Einher geht dies mit einer Zunahme der Häufigkeit von Starkniederschlagen. In allen anderen Jahreszeiten nimmt sowohl die Niederschlagsmenge als auch die Häufigkeit von Starkniederschlagen zu. Beim Niederschlag ist – im Gegensatz zur Temperatur – der Einfluss der global ausgestoßenen Treibhausgasmenge deutlich geringer, der Einfluss der natürlichen Variabilität des Klimas jedoch deutlich höher.
Die Projektionen der Klimaänderung für Europa und Deutschland bis zum Ende des 21. Jahrhunderts zeigen eine große Bandbreite der simulierten Temperatur- und Niederschlagtrends, verursacht durch 1. Unsicherheiten globaler und regionaler Klimamodellierung, 2. interne Variabilität des Klimas und 3. unterschiedliche Annahmen über die zukünftige Entwicklung von Treibhausgasemissionen. Diese Bandbreite wird im ersten Arbeitspaket von Teilprojekt T3.1 untersucht, um Unsicherheiten von Klimasimulationen auch in der Klimafolgenforschung sowie der Erforschung von Anpassungsmöglichkeiten zu berücksichtigen.
Bei der Erforschung von Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel spielen Informationen und Daten über die möglichen Veränderungen der verschiedenen Klimaparameter und deren Folgen für den regionalen Wasser- und Energiehaushalt eine wesentliche Rolle. Das Max-Planck-Institut für Meteorologie stellt über die Querschnittsaufgabe Klimawandel für sämtliche Teilprojekte in KLIMZUG-NORD Informationen zu Klimaänderungen für Norddeutschland bereit und berät zum Umgang mit regionalen Klimadaten und ihren Unsicherheiten. Im intensiven Dialog mit den Projektpartnern wird eine sinnvolle und konsistente Verwendung von Klimawissen abgestimmt. Es wird umfassend über die Möglichkeiten und Grenzen der regionalen Klimamodellierung informiert.
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 durchschnittliche Jahresmitteltemperatur nimmt zur Mitte des Jahrhunderts um 0,9 K bis 2 K zu (und zum Ende des Jahrhunderts um 1,9 K bis 3,3 K), jeweils mit stärkstem Anstieg im Winter (eine Änderung von 1 K entspricht einer Änderung um 1 °C). Tage mit sehr hohen Temperaturen treten deutlich häufiger auf und führen zur größeren Hitzebelastung im Sommer. Der durchschnittliche Jahresniederschlag nimmt im Verlauf des 21. Jahrhunderts zu, dabei treten die stärksten Zunahmen im Herbst und im Winter auf.· Im Sommer dagegen zeigen zur Mitte des 21. Jahrhunderts die Simulationen für das A1B Szenario abnehmende Niederschläge, zum Ende des Jahrhunderts fast alle Simulationen. Zudem zeigt sich im Sommer trotz im Mittel abnehmender Niederschlagsmengen eine Zunahme der Intensität von starken Niederschlägen. Eine Verminderung der globalen Treibhausgasemissionen führt zu deutlich geringeren Klimaänderungen.
Auswertung phänologischer Zeitreihen der Metropolregion Hamburg mit Fokus auf die Niedersächsische Elbtalaue
(2014)
