Dieses Beratungsangebot unterstützt Sie bei der Erstellung von Klimaanpassungsstrategien und -konzepten sowie bei der Identifizierung der relevanten Akteure, um so ein abgestimmtes und kommunales Maßnahmenkonzept zur Anpassung an den Klimawandel entwickeln zu können.


 

Grundlageninformationen für die Erstellung eines Klimaanpassungskonzeptes

Die nachfolgenden Inhalte sollen Ihnen beim Verständnis grundlegender Aspekte bei der Erstellung von Klimaanpassungskonzepten sowie dem Umgang, der Analyse und Aufbereitung klimarelevanter Daten dienen. Für Klimamodellauswertungen schlagen wir Ihnen weiter unten auf dieser Seite ein für Sachsen-Anhalt geeignetes Ensemble vor, das Sie auch ohne tiefgreifendes Verständnis der Prozesse in der Klimamodellierung bedenkenlos verwenden können.

Globale Modelle

Definition

Globale Klimamodelle sind komplexe physikalische Modelle, die das Klimasystem der Erde anhand physikalisch-numerischer Gleichungen computergestützt und zeitabhängig beschreiben. Kalibrierte Modelle ermöglichen die Simulation möglicher zukünftiger Klimaentwicklungen.

Modelle und ihre Eigenschaften

Man unterscheidet zwischen einfachen konzeptionellen Modellen, Modellen mittlerer Komplexität und den hochkomplexen globalen Zirkulationsmodellen (General Circulation Model bzw. Global Climate Model – GCMs). Erweiterte Formen sind beispielsweise gekoppelte Atmosphäre-Ozean-Modelle (AOGCM, atmosphere-ocean general circulation/global climate models). Mathematisch (noch) nicht beschreibbare Prozesse werden hierbei parametrisiert, sprich mit fixen Werten gerechnet. Alternativ kann die Berechnung des Modells auch über spektrale Methoden erfolgen (spektrale Methoden sind ein wichtiges Werkzeug zum numerischen Lösen partieller Differentialgleichungen). Globale Modelle stellen ein unverzichtbares Instrumentarium für voraussichtliche Veränderungen der Häufigkeit und Dauer von charakteristischen Großwetterlagen dar und besitzen eine Auflösung von ca. 200x200km Gitterabstand (IPCC). Eine Visualisierung der räumlichen Auflösung verschiedener Gitterabstände kann der nebenstehenden Abbildung entnommen werden.

 

Beispiele

  • HadGEM2-ES: Hadley Centre Global Environmental Model (Version 2) – Earth System; Großbritannien
  • MPI-ESM: Earth System Modell des Max-Planck-Institutes für Meteorologie (MPI).

Klimahistorie/ -vergangenheit (gemessene Daten)

Paläoklima

Forschungsgegenstand der Paläoklimatologie ist die Klimavergangenheit der Erde. Eine Vielzahl von Wissenschaftlern aus den Bereichen Meteorologie, Geologie, Physik, Biologie, Geschichte (Historie),… arbeiten interdisziplinär zusammen, um anhand verschiedener Klimaarchive die klimatologische Geschichte der Erde zu rekonstruieren.

Eine interessante Zeitreise durch das Klima der Erde wurde hier ansprechend visualisiert.

Betrachtet man Wetter und klimatologische Untersuchungen in der Bundesrepublik Deutschland, so werden diese vorrangig durch den 1952 gegründeten Deutschen Wetterdienst (DWD) im Rahmen der Daseinsvorsorge erbracht. Auf gemessene Stationsdaten zu einzelnen Klimadaten kann hierbei digital bis ins Jahr 1881 zurück gegriffen werden, größtenteils bis ins Jahr 1951.

Geschichtliche Entwicklung der Klimamessung

  • Experimentelle Messungen (1592-1700)
  • Erste regelmäßige Messungen (1700-1850)
  • Frühe Messnetze (1780-1850)
  • Moderne Messnetze (seit 1850)

Klimaprojektionen (Zukunft) & Szenarien

Klimaprojektionen sind die Ergebnisse der Modellrechnungen. Sie dienen demnach dem Ziel, die zukünftigen klimatischen Entwicklungen abzuschätzen. Klimaszenarien stellen unterschiedliche zukünftige Entwicklungspfade der anthropogenen Einflussfaktoren des Klimas dar und definieren damit die Randbedingungen für die Modellrechnungen. Dazu gehören beispielsweise die Bevölkerungsentwicklung oder der Umfang von Klimaschutzaktivitäten der Weltgemeinschaft. Es handelt sich bei den Projektionen um keine Vorhersagen, sondern um mögliche Entwicklungspfade des zukünftigen Klimas.

  • Emissions-Szenarien bzw. Special Report on Emission Scenarios (SRES)

Die möglicherweise eintretenden Entwicklungen werden hier auf der Grundlage sogenannter Emissionsszenarien beschrieben. Aufbauend auf den IS92-Szenarien, welche den früheren IPCC-Berichten zugrundeliegen, wurde ab 1996 eine vollständige Überarbeitung vorgenommen. Diese mündete in insgesamt 40 neuen, sogenannten SRES-Szenarien, welche die möglichen Entwicklungen im 21. Jahrhundert in verschiedensten Bereichen (z.B. Bevölkerungswachstum, ökonomische und soziale Entwicklung, …) differenzierter als bisher berücksichtigen. Alle 40 Szenarien werden hierbei in vier Haupt-Typen, die sogenannten Szenarien-Familien A1, A2, B1 und B2 unterteilt.

  • Repräsentative Konzentrationspfade bzw. Representative Concentration Pathways (RCPs)

Für den 5. IPCC-Sachstandsbericht (2013/2014) wurden neue Szenarien entwickelt. Die RCP-Szenarienfamilie stellt den aktuellen Standard dar. Im Unterschied zu den SRES Szenarien werden diese Szenarien nicht vom IPCC, sondern von der Wissenschaftsgemeinde in Selbstorganisation erarbeitet. Sie wurden von der Konzeption stark verändert. Als charakteristisch wird nun der sogenannte „anthropogene Strahlungsantrieb„, anstatt der Stabilisierungskonzentration in SRES Szenarien, betrachtet.

Die Klimaprojektionen und Szenarien sind die Basis für die zu entwickelnden Maßnahmenkonzepte. Dabei wurde in der Vergangenheit häufig das Szenario A1B verwendet, da dieses auch als Grundlage für andere Anpassungsstrategien auf Bundes- und Landesebene Verwendung fand.

In der aktuellen Szenarienfamilie wird das Szenario RCP2.6 auch „Klimaschutz-Szenario“ genannt, da den zugrunde liegenden Annahmen gravierende Klimaschutzmaßnahmen (und damit ein Rückgang der globalen Treihausgaskonzentration in der Atmosphäre) ab 2020 unterstellt werden. Das RCP8.5 wird auch als „Weiter-wie-bisher-Szenario“ bezeichnet, da die diesem Szenario zugrunde liegenden Annahmen nach wie vor von steigenden Kohlendioxidemissionen bis 2100 ausgehen.

RCP-Szenarios

Quelle: Global Carbon Projekt

Regionale Modelle

Regionalisierte Modelle ermöglichen – im Gegensatz zu den Resultaten globaler Modelle – Aussagen, die auch auf Landkreis- sowie Kommunaler Ebene relevant sein können. Regionalisierte Modellergebnisse basieren auf den Globalmodelle, „brechen“ diese aber auf die regionale Ebene herunter.

Regionale Modelle verwenden wesentliche Ergebnisse der Globalen Modelle als Eingangsgrößen und sind deshalb auch nicht unabhängig von Ihnen. In einem sogenannten „dynamic downscaling“ oder auch „Nesting“ genannten Ansatz, werden regionale Modelle mit ihrer hohen räumlichen Auflösung (häufig 1 bis 10km Raster) in Globale Modelle eingebettet. Die Einbettung und Verwendung wesentlicher Ergebnisse der Globalen Modelle als Eingangsgrößen rührt daher, dass regionale Klimamodelle lediglich einen Ausschnitt der Atmosphäre betrachten und deshalb geeignete Randbedingungen an den Grenzen des Simulationsgebietes benötigen. Diese Randbedingungen stammen aus Simulationen der globalen Klimamodelle. Man spricht in diesem Zusammenhang davon, dass ein regionales Klimamodell durch ein globales Klimamodell angetrieben wird. Neben dem zuvor beschriebenen „dynamic downscaling“ Ansatz, welcher mittels physikalischer Algorithmen Auflösungen von unter 10 km erreicht, existieren noch statistische Ansätze. Bei diesem statistischen Downscaling kommen statistische Methoden zum Einsatz die Auflösungen von bis zu 1 km erreichen. Kombinationen beider Verfahren sind ebenso möglich und finden Verwendung.