BALTEX Assessment of Climate Change for the Baltic Sea Basin BACC Konzept und Resultate zum Klimawandel in der Ostseeregion
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RAdOst Abschußkonferenz , Rostock, 1 April 2014
BALTEX Assessment of Climate Change for the Baltic Sea Basin BACC)
Konzept und Resultate zum Klimawandel in der Ostseeregion
Marcus Reckermann
Internationales BALTEX Sekretariat
Helmholtz-Zentrum Geesthacht
Hans von Storch
Anders Omstedt
and the BACC and BACC II
Author Teams
Übersicht
Die Erwärmung ist in vollem Gange und gut belegt
1. Wetter und Klima, globaler und regionaler Klimawandel
2. Die BACC Berichte
3. Bisher gemessene Änderungen
4. In Zukunft erwartete Änderungen
5. Erwartete Auswirkungen
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Unterschied Wetter und Klima
Wetter = Atmosphärischer
Die Erwärmung ist in vollem Gange und gut belegt Zustand hier und jetzt
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Unterschied Wetter und Klima
Klima = Über lange Zeiträume beobachtetes Wetter (Statistik des Wetter), mind. 30 Jahre
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Globaler Klimawandel
Eine Erwärmung ist messbar
IPCC Assessment Report 4 von 2007 …
“Die Erwärmung des Klimasystems ist eindeutig, und
+ 0,75°C Beobachtungen belegen den
Anstieg der globalen Luft- und Ozeantemperaturen,
ein verbreitetes Abschmelzen von Schnee und Eis,
sowie einen Anstieg des globalen Meeresspiegels. “
+ 20 cm
Global gemittelt ist der Planet heute um etwa 0.75°C
wärmer als 1860.
- 2 Mio km²
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Globaler Klimawandel
Natürliche oder menschgemachte Ursachen?
Vergleich von Meßwerten und Modellierung der Vergangenheit mit und ohne Beteiligung menschgemachter Faktoren
Natürliche und menschgemachte Faktoren Ausschließlich natürliche Faktoren
Temperaturabweichung (°C) vom Mittelwert
Temperaturabweichung (°C) vomMittelwert
Messwerte Messwerte
Modelle
Modelle
“… sehr wahrscheinlich (mit 90%iger Sicherheit) geht der größte Teil des Anstiegs der globalen
Mitteltemperatur seit der Mitte des 20. Jahrhunderts auf den gemessenen Anstieg der
menschgemachten Treibhausgase in der Atmosphäre zurück”
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Regionaler Klimawandel
Warum regional?
Der Klimawandel manifestiert sich regional
unterschiedlich
Politische Entscheidungen zur Anpassung
werden regional getroffen
IPCC erstellt globale Sachstandsberichte
Regionale Informationen zum Klimawandel
werden benötigt, kommen am besten aus
der Region selbst
Regionale Klimaberichte werden zur Zeit
überall auf der Welt erstellt
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Die Ostseeregion
Der Norden …
Natürliche oder menschgemachte Ursachen?
Ausgedehnte Wälder
Wenig Menschen
Überwiegend Felsküsten
Subarktisches Klima im
Winter
Der Süden …
Landwirtschaftlich geprägt
Viele Menschen
Überwiegend Sandküsten
Gemäßigtes Klima im
Winter
Deutliche geografische,
jahreszeitliche und
längerfristige Schwankungen
im Klima
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Der Ostsee-Klimareport
Ein regionaler Sachstandsbericht für die Ostseeregion (der “BACC” Report) 2008
Hat sich das Klima in der Allgemeinverständliche
Ostseeregion bereits jetzt Zusammenfassung mit
messbar verändert? Schwerpunkt auf die südlichen
Küsten der Ostsee
Wie wird sich das Klima
voraussichtlich in diesem
Jahrhundert entwickeln?
Welche Auswirkungen hat
der regionale Klimawandel
auf die Natur?
84 Autoren aus 14 Ländern
Ca. 2000 wissenschaftliche Publikationen ausgewertet
2008 als Buch in englischer Sprache erschienen
Überarbeitung ca. 2013/2014
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Der BACC Prozess …
BACC Science Steering Committee
selects Lead authors
Draft chapter outlines and select Contributing authors
1st draft BALTEX Secretariat
Management and Coordination
Expert review
2nd draft BACC Principles:
Expert review • author teams
• no external payments
Final draft • peer review
• only scientificaly ligitimate literature used (peer
reviewed articles, institute and project reports)
Publication no 3rd party interests allowed
• consensus, if not this needs to be stated
„there is no consensus rearding this issue…“
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www.baltic-earth.euBACC I (2008)
Chapter 1
Introduction and Summary
Chapter 2
Past and current climate change
– Observations - This is what we see already…
Chapter 3
Projections of future anthropogenic climate change
– Numerical model results - This is what MAY happen…
Chapter 4
Climate-related change in terrestrial and freshwater ecosystems
– Observed and expected impacts
Chapter 5
Climate-related marine ecosystem change
– Observed and expected impacts
Annexes
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www.baltic-earth.euBACC II (2014) 2
Chapter Structure
5. Impacts of current and future climate change
1. Overall assessment and summary 5.1. Introduction and summary
2. Past climate variability 5.2. Impacts on the environment
2.1 Introduction and summary 5.2.1. Atmospheric chemistry (David Simpson, S)
2.2 Holocene (12,000 yr) (Irena Borzenkova, Rus) 5.2.2. Terrestrial ecosystems (Pekka Niemelä, Fi)
2.3 Historical time frame (1,000 yr) 5.2.3. Freshwater biogeochemistry (C. Humborg, S)
(Tadeusz Niedźwiedź, Pl) 5.2.4. Marine biogeochemistry (Bernd Schneider, D)
5.2.5. Marine ecosystems (Markku Viitasalo, Fi)
3. Climate change during the last 200 years
5.3. Socio-economic Impacts
3.1 Introduction and summary
5.3.1 Agriculture and forestry (Joachim Köhl, D)
3.2 Atmosphere (Anna Rutersson, S)
5.3.2 Urban complexes (Sonja Deppisch, D)
3.3 Land
5.3.3 Coastal erosion and coastline changes
3.3.1. Hydrology (Jukka Käyhkö, Fi)
(Tomasz Labusz, Pl)
3.3.2. Terrestrial cryosphere (Sirpa Rasmus, Fi)
3.4 Baltic Sea 6. Attributing causes of regional climate change
3.4.1. Marine circulation and stratification (Jüri Elken, Est) 6.1. Introduction and summary
3.4.2. Sea ice (Jari Haapala, Fi) 6.2. Global warming (Jonas Bhend, Swi)
3.4.3. Sea level and wind waves (Birgit Hünicke, D) 6.3. Aerosols (HC Christen, S)
6.4. Land cover change (Jose-Marie Gaillard, S)
4. Future climate change
4.1. Introduction and summary Annexes
4.2. Skills of methods for describing regional climate A1. Self Criticism and Reflection on the ‘Assessment of
futures (Joanna Wibig, Pl) Climate Change for theBaltic Sea Basin 2008’
4.3. Projections of future climate change and the Communication of the Science to
(Ole Bossing Christensen, DK) Regional Political Decision Makers (D. Bray, G. Martinez)
A2. The concept of detection and attribution
(Armineh Barkhordian, D)
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Die letzten 10.000 Jahre…
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Lufttemperatur
Eindeutiger Erwärmungstrend, regional und saisonal
unterschiedlich (keine Erwärmung im Winter)
Übers Jahr gemittelt gemessene Erwärmung:
im Norden: + 1,1 ºC; im Süden: + 0, 8 ºC (für 1871-2011)
Stärkste Erwärmung im Frühjahr:
im Norden: + 1,5 ºC; im Süden: + 1,0 ºC (für 1871-2011)
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2
Zu- oder Abnahme im Zeitraum
Regen 1994-2008 gegenüber 1979-1993
Große regionale und jahreszeitliche
Unterschiede
Große dekadische Variabilität
Generell leichte Zunahme übers Jahr
gemittelt seit 1900
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Extremniederschläge über Europa im Zeitraum 1958-2000
+ Häufigere Extremniederschlage
O Seltenere Extremniederschläge
Tendenz zu häufigeren
Extremniederschlägen über
Nordeuropa
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www.baltic-earth.euBisher gemessene Veränderungen … Wind 2
Stürme
Sliding decadal (11-y) mean seasonal wind speed anomalies for the Baltic Sea regions for 1850-2009. Anomalies are calculated by subtracting the mean of 1958-2007. Time series are
drawn from the gridded fields of HiResAFF (Schenk and Zorita 2011, 2012). Grid points are selected in the closest vicinity of Haparanda, Saint Petersburg, Helsinki, Stockholm, Kaliningrad
and Copenhagen.
Große Variabilität, dekadische Trends aber keine Langzeit-Trend in der Sturmhäufigkeit
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Abfluss
Kein Langzeit-Trend
Saisonale Unterschiede bereits zu
beobachten: Frühjahrspeak fällt geringer
aus, mehr über den Winter verteilt
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www.baltic-earth.euBisher gemessene Veränderungen …
Eis auf Flüssen und Seen
Dauer der Eisbedeckung, in Tagen
Dauer der Eisbedeckung nimmt ab
Eisdicke, in cm
Eisdicke nimmt ab
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Permafrostböden
Tiefe der saisonal
auftauenden Schicht
nimmt zu
Active-layer thickness from 1978 to 2006 at the nine sites in sub-arctic Sweden. The active layer has become thicker over the monitoring period,
especially during the last decade (from Åkerman and Johansson, 2008; figure 4 on page 285; published by Wiley).
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www.baltic-earth.euBisher gemessene Veränderungen …
2
Bornholmsee
Bottnischer
Meerbusen
Seewassertemperaturen
Die Ostsee hat sich bereits erwärmt, auch im Tiefenwasser
Linear trend 1990–2008 of the annual mean sea surface
Seit 1990 starke Erwärmung des Oberflächenwasser
temperature based on infrared satellite data (Lehmann et al, im Bottnischen und Finnischen Meerbusen
2011).
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www.baltic-earth.euBisher gemessene Veränderungen …
Salzgehalt des
Ostseewassers
Salzgehalt zeigt starke Schwankungen, jedoch keinen
eindeutigen Trend
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Meereisbedeckung
Anzahl der milden
Eiswinter hat
zugenommen
Winter 2007/2008
geringste je
gemessene
Eisbedeckung
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Meeresspiegel
Regionaler Anstieg des Meeresspiegels
an der Ostsee
Hebung der Erdkruste unter der Ostsee wirkt
dem globalen Anstieg entgegen
Im Südwesten: Keine Landhebung sondern
leichte Senkung (ca. 1 mm/Jahr)
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www.baltic-earth.euBisher gemessene Veränderungen …
Regionaler Anstieg des Meeresspiegels
an der Ostsee
Animation des Abschmelzen des kilometerdicken
Eispanzers über der Ostsee, vor 19.000 Jahren
bis jetzt
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Meeresspiegel
Aktuelle Abschätzungen
für die Ostsee:
1,3 mm/yr – 1,8 mm/yr,
also vergleichbar mit
dem globalen Anstieg
(1,7 mm/yr ± 0,5)
Annual sea level means averaged for 14 Swedish sea-level records, corrected for the
absolute land uplift and compared to the 1886 level. Black line: gauss filter average. Red
line: Stockholm sea level time-series (from Hammarklint 2009)
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www.baltic-earth.euVoraussichtliche zukünftige Veränderungen …
„Vorhersagen sind schwierig, besonders für die Zukunft ...“ (Karl Valentin/Mark Twain/Winston Churchill)
Computermodelle simulieren Temperatur, Niederschlag und andere Variablen für die Zukunft, basierend auf
physikalischen Zusammenhängen und der angenommenen zukünftigen Treibhausgas-Konzentrationen
Wie werden sich die globalen Treibhausgas-Emissionen
entwickeln?
Verschiedene Treibhausgas-Szenarien (A1, A2, B1, B2,
etc.) decken verschiedene plausible Möglichkeiten in der
Zukunft ab
Die verschiedenen potenziellen Konzentrationen werden
in die Computermodelle eingespeist
Man erhält verschiedene Projektionen für die Zukunft,
von denen alle gleichermaßen plausibel sind
(„Spannbreite möglicher Zukünfte“)
Das sind keine Vorhersagen, sondern verschiedene
mögliche Versionen der Zukunft
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www.baltic-earth.euVoraussichtliche zukünftige Veränderungen … 2
Globale und regionale Klimamodelle
„Ensembles“
Globale Klimamodelle Regionale Klimamodelle
Projected temperature change in northern Sweden. Left panel: as calculated in 23 CMIP3 AOGCM-
simulations under the SRES A1B scenario (Lind and Kjellström, 2008). 30-year averages of monthly mean
data have been compared between 1961-1990 and 2071-2100. Right panel: Same quantity for 13 regional
models from the ENSEMBLES project. The thick black lines are averages of the individual model results.
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www.baltic-earth.euVoraussichtliche zukünftige Veränderungen … 2
Lufttemperatur
2100 relativ
zu heute
13 RCM simulations
from the ENSEMBLES
project change between
Sommer 1961-1990 and 2070-
2099
Insgesamt
wärmer
Im Winter und
im Norden
Winter stärkste
Erwärmung
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www.baltic-earth.euVoraussichtliche zukünftige Veränderungen … 2
Regen
2100 relativ
zu heute
13 RCM simulations
from the ENSEMBLES
project change between
Sommer 1961-1990 and 2070-
2099
Insgesamt
feuchter
Im Sommer
und im
Winter Süden
trockener
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www.baltic-earth.euVoraussichtliche zukünftige Veränderungen … 2
Wind
2100 relativ
zu heute
13 RCM simulations
Sommer from the ENSEMBLES
project change between
1961-1990 and 2070-
2099
Modelle
zeigen
keinen
eindeutigen
Winter
Trend
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www.baltic-earth.euVoraussichtliche zukünftige Veränderungen …
Mögliche Änderungen im Abfluss in die Ostsee
Mehr Abfluss
insgesamt
(+15 bis +22%)
frühere
Spitzenwerte
Niedrigerer
Salzgehalt?
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www.baltic-earth.euVoraussichtliche zukünftige Veränderungen …
Mögliche Änderungen in der Eisbedeckung der Ostsee
Im Zeitfenster 2071-2100
Heute (A2 Emissions-Szenario)
Zum Ende des Jahrhunderts kann
die Eisbedeckung der Ostsee
rapide abnehmen (50 – 80 %)
Verkürzte Eis-Saison zu erwarten
Dennoch sind harte Eiswinter am
Anzahl Tage mit Eisbedeckung Ende des Jahrhunderts möglich,
wenn auch wahrscheinlich
seltener
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www.baltic-earth.euVoraussichtliche zukünftige Veränderungen …
2
Winter Frühling
Seewassertemperaturen
Sommer Herbst
Anstieg der Oberflächen-Temperaturen der Ostsee
bis zu 4°C (im Sommer im nördlichsten Bereich)
Anstieg der Tiefenwasser-Temperaturen bis zu 2°C
Jahresmittel Salzgehalt: Abnahme 8-50 %, besonders im Süden
Seasonal (DJF, MAM, JJA, SON) and annual mean ensemble average sea surface temperature changes (in °C)
between 2069-2098 and 1978-2007 (upper left to lower panel; see Meier et al. 2012a).
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www.baltic-earth.euVoraussichtliche zukünftige Veränderungen … 2
Mögliche Änderungen im Meeresspiegel der Ostsee
Anstieg global je nach Szenario Hier exemplarische Berechnung für die Ostsee mit
0,26 - 0,82 m bis zum Ende des einem mittleren Szenario (A1B):
Jahrhunderts (IPCC AR5)
Anstieg ähnlich dem globalen
Anstieg im Süden, weiteres
Zurückweichen des
Meeresspiegels im Norden durch
Landhebung
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www.baltic-earth.euAuswirkungen
Land-Ökosysteme
Haselnuss: Johannisbeere:
Huflattich:
10 - 20 Tage blüht etwa 2
10 - 20 Tage
früher Wochen länger
früher
Verlängerte
Wachtumsperiode
(hier Veränderungen
in den letzten ca. 50 Jahren)
Früherer Blühbeginn Moorbirke:
2-3 Wochen
im Frühling
früher Vogelbeere/Eberesche
Späterer Blattfall Vogelkirsche blüht etwa 2
Wochen länger blüht etwa 2 Wochen
im Herbst länger
Fotos: wikipedia
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www.baltic-earth.euAuswirkungen
Land-Ökosysteme
Nordwärtige Ausbreitung wärmeliebender Arten
(jedoch Zerschneidung und Fragmentierung der Lebensräume
entscheidend!)
Einwanderung neuer Arten
Verschiebung der
Ausbreitungsgrenzen
Stechpalme
Nach Norden und Osten
Rauhautfledermaus
Fotos: wikipedia
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www.baltic-earth.euAuswirkungen
Land-Ökosysteme
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Zugvögel ändern Zugbahnen Höckerschwan Graugans
oder bleiben standorttreu
Schwarzkehlchen Weidenlaubsänger / Zilpzalp Star
Haubentaucher
wikipedia
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www.baltic-earth.euAuswirkungen
Land-Ökosysteme
Auswirkungen der veränderten Wachtumsbedingungen
Insgesamt höhere Wachstumseffizienz für
Pflanzen (CO2 ist Pflanzen-Nährstoff, höhere
Temperaturen), jedoch Wasserverfügbarkeit
setzt Grenzen
Stresstoleranzen werden beansprucht
Trockenheit
Starkregen, Staunässe
Frosttoleranz
Projektionen für die Zukunft (bis 2100) Versäuerung der Böden
Baumbestand im Norden wächst deutlich (+22%), Wasser dort nicht limitierend
Im Süden geringere Zunahme (+8%), durch Wasser begrenzt
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Marine Ökosysteme und Biogeochemie
Schwellen und Becken erschweren den
Wasseraustausch
Tauber & Seifert, IOW
Aus: BACC 2008
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www.baltic-earth.euAuswirkungen
Wasseraustausch in den tiefen Becken nur durch
unregelmässige Einstromereignisse von salz- und
sauerstoffreichem Tiefenwasser aus der Nordsee
Andreas Lehmann,
IfM-GEOMAR
Aus: BACC 2008
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Nährstoffe und Überdüngung
Nitrat
Phosphat
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www.baltic-earth.euAuswirkungen 2
Permanente Schichtung erzeugt Sauerstoffdefizit
… mit Konsequenzen für die Nährstoffdynamik in
und anoxische Zonen im Tiefenwasser mit
der Ostsee und das Auftreten von ausgedehnten
Schwefelwasserstoffproduktion…
Blaualgenblüten in der mittleren Ostsee
Phosphatfreisetzung aus
sauerstoffreiem Wasser
MR SMHI
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www.baltic-earth.euAuswirkungen 2
Nährstoffe und Überdüngung
Nährstoffeinleitungen Erhöhte Temperatur
Grafik: Helcom
Erhöhte an der Oberfläche
Erhöhte Biomasse-Sedimentation und
Veratmung in der Tiefe
Niedrigerer Salzgehalt an der Oberfläche, stärkere Schichtung
Ausdehnung der anoxischen Zonen im
Tiefenwasser
Verstärkte Phosphat-Freisetzung
Verstärkte Blaualgenblüten
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www.baltic-earth.euAuswirkungen aud die Biogeochemie der Ostsee
Modellrechnungen 2
Ansäuerung
Sauerstoffarmut
im Tiefenwasser
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www.baltic-earth.euAuswirkungen auf Ökosysteme der Ostsee
2
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www.baltic-earth.euMehr zum Thema
www.nordddeutscher-klimaatlas.de
www.kuestenschutzbedarf.de
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