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Projektionen

Die Auswirkungen der Klimaveränderungen werden oft für zwei Zeitscheiben dargestellt: für die nahe Zukunft 2021-2050 und für die ferne Zukunft 2071-2100. Bis Mitte des 21. Jahrhunderts ist das Klimaänderungssignal oft nicht eindeutig bzw. recht schwach. Um langfristige Anpassungen an den Klimawandel - der ab Mitte des Jahrhunderts verstärkt zum Tragen kommt - zu ermöglichen, wird hier auf die Periode 2071-2100 fokussiert.

Folgende Ergebnisse werden präsentiert

Niederschlag und Temperatur

Für die Jahresmitteltemperatur sind bei den Szenarien A1B und RCP 8.5 Zunahmen in der Größenordnung von 3,2 - 3,7 °C zu erwarten. Der 3. Lauf des RCP 8.5 Szenarios ist mit einem mittleren Signal von 3,7 °C um 0,3 °C höher als die anderen zwei Läufe. Bei der RCP 2.6-Projektion ist mit 1°C ein deutlich niedrigerer Temperaturanstieg zu verzeichnen.

Klimaänderungssignal der Temperatur für die Periode 2071-2100 gegenüber 1971-2000.

Abbildung: Klimaänderungssignal der Temperatur für die Periode 2071-2100 gegenüber 1971-2000. Dargestellt ist die mittlere Realisierung mit WETTREG auf der Grundlage von vier Szenarioläufen (von links oben nach rechts unten): A1B,  RCP 2.6, RCP 8.5,L1, RCP 8.5,L3.

Der Niederschlag im Sommerhalbjahr nimmt bei dem A1B und den RCP 8.5 Szenarien um rund 12 % ab. Beim 3. RCP 8.5 Lauf ist die Änderung mit -15 % am ausgeprägtesten, beim 2. Lauf sind es lediglich -7 %. Beim RCP 2.6-Szenario beträgt die sommerliche Abnahme 2 %.

Klimaänderungssignal des Niederschlags im Sommerhalbjahr für die Periode 2071-2100 gegenüber 1971-2000.

Abbildung: Klimaänderungssignal des Niederschlags im Sommerhalbjahr für die Periode 2071-2100 gegenüber 1971-2000. Dargestellt ist die mittlere Realisierung mit WETTREG auf der Grundlage von fünf Szenarioläufen (von links oben nach rechts unten): A1B, RCP 2.6, RCP 8.5,L1, RCP 8.5,L3.

Die Niederschlagszunahmen im Winterhalbjahr unterscheiden sich nur wenig zwischen den 5 Globalmodellantrieben. Mit 3 % ist die winterliche Zunahme bei der RCP 2.6-Projektion am geringsten und mit 10 % beim 2. RCP 8.5 Lauf am höchsten.

Der zeitliche Verlauf, der natürliche Schwankungsbereich sowie die Trends der meteorologischen Größen seien für die Gesamtperiode 1971-2100 für das Gebietsmittel (arithmetisch) aller Stationen für die drei Treibhausgasszenarien dargestellt. Hierbei werden die Realisierungen der drei Läufe des Modells MPI-ESM RCP 8.5 zusammen betrachtet. Aus der Abbildung 7 wird die hohe Variabilität des Niederschlags zwischen den Realisierungen einer Projektion deutlich. Sie stellen gleich wahrscheinliche, mögliche Ausprägungen des Feuchteregimes dar. Mittelt man sämtliche Realisierungen eines Szenarios, so werden die Tendenzen deutlicher (farbige Linie, Kurve geglättet). Die negative Niederschlagstendenz der Szenarien A1B und RCP 8.5 ist ähnlich ausgeprägt. In den ersten Dekaden ist keine prinzipielle Änderung ersichtlich, aber ab der 2. Hälfte des Jahrhunderts reduziert sich der Niederschlag um ca. 60 mm gegenüber 1971-2000. Der Vertrauensbereich wird verlassen, somit handelt es sich um ein schwaches aber signifikantes Signal. Für das RCP 2.6-Szenario werden kaum Änderungen im Verhalten der Jahresniederschlagssummen modelliert.

Sämtliche projizierte WETTREG Realisierungen (grau), gleitendes 11-Jähriges Mittel aller Realisierungen (farbig), Trendlinie des Zeitraums 2010-2100 sowie Vertrauensbereich der mittleren Realisierung des Niederschlags.

Abbildung: Sämtliche projizierte WETTREG Realisierungen (grau), gleitendes 11-Jähriges Mittel aller Realisierungen (farbig), Trendlinie des Zeitraums 2010-2100 sowie Vertrauensbereich der mittleren Realisierung des Niederschlags. Dargestellt ist das arithmetische Mittel aller Klimastationen.

Erhöhte Temperaturen in der Zukunft führen zu einer signifikanten Verlängerung der Vegetationsperiode um 30 bis 80 Tage, je nach Szenario.

Sämtliche projizierten WETTREG Realisierungen (grau), gleitendes 11-Jähriges Mittel aller Realisierungen (farbig), Trendlinie des Zeitraums 2010-2100 sowie Vertrauensbereich der mittleren Realisierung der Vegetationsperiode.

Abbildung: Sämtliche projizierten WETTREG Realisierungen (grau), gleitendes 11-Jähriges Mittel aller Realisierungen (farbig), Trendlinie des Zeitraums 2010-2100 sowie Vertrauensbereich der mittleren Realisierung der Vegetationsperiode. Dargestellt ist das arithmetische Mittel aller Klimastationen. 

Sonnenscheindauer, potentielle Verdunstung und Klimatische Wasserbilanz

Die Sonnenscheindauer weist über die Szenarien A1B und RCP 8.5 einen signifikanten, trendhaften Anstieg um ca. 300 Stunden auf. Ein schwaches Signal von ca. 80 Sonnenstunden mehr im Jahr wird für RCP 2.6 projiziert.

Sämtliche projizierten WETTREG Realisierungen (grau), gleitendes 11-Jähriges Mittel aller Realisierungen (farbig), Trendlinie des Zeitraums 2010-2100 sowie Vertrauensbereich der mittleren Realisierung  der Sonnenscheindauer (Jahreswerte).

Abbildung: Sämtliche projizierten WETTREG Realisierungen (grau), gleitendes 11-Jähriges Mittel aller Realisierungen (farbig), Trendlinie des Zeitraums 2010-2100 sowie Vertrauensbereich der mittleren Realisierung  der Sonnenscheindauer (Jahreswerte). Dargestellt ist das arithmetische Mittel aller Klimastationen.

Wie ihre Einflussfaktoren Temperatur und Einstrahlung nimmt auch die potentielle Verdunstung signifikant zu: um +30 mm bei RCP 2.6 und um bis zu +110 mm bei RCP 8.5 und A1B.

: Sämtliche projizierten WETTREG Realisierungen (grau), gleitendes 11-Jähriges Mittel aller Realisierungen (farbig), Trendlinie des Zeitraums 2010-2100 sowie Vertrauensbereich der mittleren Realisierung  der potentiellen Verdunstung (Jahreswerte).

Abbildung: Sämtliche projizierten WETTREG Realisierungen (grau), gleitendes 11-Jähriges Mittel aller Realisierungen (farbig), Trendlinie des Zeitraums 2010-2100 sowie Vertrauensbereich der mittleren Realisierung  der potentiellen Verdunstung (Jahreswerte). Dargestellt ist das arithmetische Mittel aller Klimastationen.

Die Klimatische Wasserbilanz – als Differenz zwischen Niederschlag und potentieller Verdunstung – nimmt in allen Szenarien ab: bei gemäßigten zukünftigen Treibhausgaskonzentrationen um 50 mm bei starken um bis zu 200 mm. Während sich die Klimatische Wasserbilanz bei A1B und RCP 8.5 ab dem Jahr 2020 stetig vermindert, stabilisiert sie sich bei RCP 2.6.

Abbildung: Sämtliche projizierten WETTREG Realisierungen (grau), gleitendes 11-Jähriges Mittel aller Realisierungen (farbig), Trendlinie des Zeitraums 2010-2100 sowie Vertrauensbereich der mittleren Realisierung  der Klimatischen Wasserbilanz (Jahreswerte). Dargestellt ist das arithmetische Mittel aller Klimastationen.

Die KWB ist von den hier gewählten Kennwerten der aussagekräftigste für die zukünftige Wasserverfügbarkeit im Gebiet. Da sich die KWB im Winterhalbjahr nicht ändert, wird im Folgenden das Sommerhalbjahr in der fernen und nahen Zukunft analysiert. Zur Untersuchung der Fragestellung, ob es regionale Unterschiede im Gebiet gibt, werden die Klimastationen die tiefer als 350 m liegen und solche die höher bzw. gleich 350 m liegen zusammengefasst.

Die KWB nimmt im Sommerhalbjahr im gesamten Untersuchungsgebiet ab. In der nahen Zukunft sind dies bei RCP8.5 und A1B zwischen 40 und 100  mm weniger. Für RCP 2.6 ist die Veränderung mit -25 bis -30 mm noch im Bereich der natürlichen Variabilität. In den höheren Regionen (>350 m) vermindert sich die Wasserverfügbarkeit stärker als in flacheren Regionen. Gegen Ende des Jahrhunderts reduziert sich das Wasserangebot bei den Szenarien RCP8.5 und A1B drastisch, im Durchschnitt über die Stationen der jeweiligen Höhenlage um 120 bis 170 mm. Sogar Reduktionen um bis zu 260 mm sind in höheren Regionen vorstellbar (RCP 8.5, L3). Beim RCP 2.6 Szenario sind die Auswirkungen mit durchschnittlich -40 mm moderat. Die absoluten  Änderungen sind in  höheren Lagen stets höher. Prozentual unterscheiden sich Änderungen in den Höhenlagen nur wenig.

Signal der Klimatischen Wasserbilanz im Sommerhalbjahr für die ferne und die nahe Zukunft. Dargestellt ist das Mittel von acht Klimastationen unterhalb von 350 m und von drei Klimastationen oberhalb von bzw. gleich 350 m.

Abbildung: Signal der Klimatischen Wasserbilanz im Sommerhalbjahr für die ferne und die nahe Zukunft. Dargestellt ist das Mittel von acht Klimastationen unterhalb von 350 m und von drei Klimastationen oberhalb von bzw. gleich 350 m.

Starkniederschläge

Das zukünftige Verhalten der Starkniederschläge wird anhand der beschriebenen Kennwerte für das Mittel aller Station im Gebiet für die Halbjahre analysiert.

Die Anzahl der Tage mit mindestens 10 mm Niederschlag ist bis auf das Szenario RCP 2.6 für im Sommerhalbjahr rückläufig, wobei das Klimasignal nur schwach ist. Die Variabilität von Jahr zu Jahr ist sehr ausgeprägt. So kann sich die Anzahl an Starkniederschlagstagen um bis zu 40 Tage unterscheiden.

  • Klima
    Themenbereich Ergebnisse Klima
Sämtliche projizierten WETTREG Realisierungen (grau), gleitendes 11-Jähriges Mittel aller Realisierungen (farbig), Trendlinie des Zeitraums 2010-2100 sowie Vertrauensbereich der mittleren Realisierung der Starkniederschläge R10mm im Sommerhalbjahr.

Abbildung: Sämtliche projizierten WETTREG Realisierungen (grau), gleitendes 11-Jähriges Mittel aller Realisierungen (farbig), Trendlinie des Zeitraums 2010-2100 sowie Vertrauensbereich der mittleren Realisierung der Starkniederschläge R10mm im Sommerhalbjahr. Dargestellt ist das arithmetische Mittel aller Klimastationen.

Die Trendlinie der Tage mit mindestens 20 mm Niederschlag im Sommerhalbjahr verlässt erst gegen Ende des Jahrhunderts knapp den Bereich der natürlichen Variabilität. Daher wird das Signal nicht interpretiert.

Für den maximalen Tagesniederschlag im Sommerhalbjahr werden bei allen Projektionen bis zum Jahr 2100 keine signifikanten Tendenzen modelliert. Es werden wiederholt extreme Niederschläge simuliert, z. B. für Görlitz mehr als 80 mm pro Tag. Das sind Werte, die über den 1981 und 2002 gemessenen liegen (ca. 73 mm).

Der maximale 5-Tagesniederschlag weist - mit Ausnahme des RCP 2.6 - bei allen Projektionen negative, unterschiedlich starke Trends im Sommerhalbjahr auf. Auch dieser aufsummierte Niederschlag überschreitet des Öfteren Extremwerte, z.B. für Görlitz 160 mm (beobachtete Werte 1981: 172 mm, 2002: 118 mm).
Für alle vier Starkniederschlagsindikatoren liegen keine Klimaänderungssignale im Winterhalbjahr vor.

Trockenindizes

Die ausschließlich auf Niederschlagsdaten beruhenden Trockenindizes Trockenperiode (DP) und Standardisierter Niederschlagsindex (SPI) werden verwendet, um Anhaltspunkte für die zukünftigen Feuchtebedingungen für Land-, Forst- und Wasserwirtschaft zu erhalten (Abbildung 13).

Die Trockenperiodendauer weist unter keinem Szenario, weder im Sommer, noch im Winterhalbjahr Trends auf. Die Dauer schwankt zwar über die Zeit, überschreitet aber nur selten und kurz den Bereich der natürlichen Variabilität. Bezüglich der Häufigkeit von Trockenperioden weisen die Ergebnisse der Szenarien A1B und RCP 8.5 auf eine leichte, aber nicht signifikante Zunahme im Sommerhalbjahr hin. Keine Änderungen sind beim RCP 2.6 Lauf ersichtlich. Auch im Winterhalbjahr bleibt die Häufigkeit unverändert.

Bei einer geringen Veränderung der Treibhausgasemissionen (RCP 2.6), bleibt der SPI12 konstant. Für die übrigen Szenarien ergibt sich ein Rückgang im Sommer- und Winterhalbjahr, der mit langfristig, zunehmend trockeneren Verhältnissen gleichzusetzen ist. In der nahen Zukunft liegen die Feuchtigkeitsverhältnisse zwar noch leicht über dem Durchschnitt, was sich mit den beobachteten Trends deckt. Nachfolgend stellt sich in der fernen Zukunft jedoch ein schwaches, negatives Signal ein.

Zusammenfassung

Das verwendete Ensemble aus Treibhausgasszenarios und Modellen ist aus zeitlichen und finanziellen Gründen eingeschränkt, weshalb nicht die gesamte Bandbreite des möglichen zukünftigen Klimas abgebildet wird.

Im Vergleich zu den beobachteten Tendenzen der Vergangenheit zeigen die analysierten Projektionen, dass sich die positiven Trends aus der Vergangenheit bei den Temperatur- und Einstrahlungskennwerten in der Zukunft fortsetzen. Beim Niederschlag kehrt sich der Trend um, es wird trockener. Das führt insgesamt zu einer deutlichen Verschlechterung der verfügbaren Wasserressourcen im Sommerhalbjahr. Eine Kompensation dieser Defizite im Winter findet tendenziell nicht mehr statt. Ob sich die hydrologischen Verhältnisse im Untersuchungsgebiet ähnlich ungünstig in der Zukunft gestalten, wird mit Hilfe eines Hydrologischen Modells geprüft.


  • Themenbereich Ergebnisse Hydrologie
Förderlogos Projekt NEYMO

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Ansprechpartner

Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie

Referat 44: Oberflächenwasser, Wasserrahmenrichtlinie

Karin Kuhn

Institut für Meteorologie und Wasserwirtschaft Wroclaw

Mariusz Adynkiewicz-Piragas

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Fragebogen bitte schicken an: karin.kuhn@smul.sachsen.de