Damit die Turbinen weiter laufen: ETH-Forschung hilft Energieproduzenten, den Einfluss des Klimawandels auf das Wasser vorkommen abzuschätzen ...
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Fokus
Klima (Climate-KIC)
Damit die Turbinen weiter laufen:
ETH-Forschung hilft Energieproduzenten,
den Einfluss des Klimawandels auf
das Wasservorkommen abzuschätzen.
Im Bild: Kraftwerk am Löntsch, Zentrale Netstal.
22 ETH GLOBE 4/2010
Fokus
Vom Klimamodell zum
Klimaservice
Politik und Wirtschaft sind für ihre langfristigen Entscheidungen auf verlässliche
Klimaprognosen angewiesen. So können Bund und Stauwerkbetreiber beispiels-
weise zukünftige Stromengpässe besser vorhersehen und Rückversicherer das Risiko
für Bodenabsenkungen in Bauzonen einschätzen.
Samuel Schläfli
→ Im November 2009 schwappte eine
Welle der Empörung durch die Medien
und Blogs dieser Welt: Wissenschaftler des
lange mit Klimaforschern zusammen. Das Un-
ternehmen war Gründungsmitglied von NCCR
Climate, einem Zusammenschluss von Schwei-
aus wissenschaftlicher Sicht interessant», sagt
Sonia Seneviratne, Assistenzprofessorin am In-
stitut für Atmosphäre und Klima an der ETH
IPCC, des wichtigsten internationalen Gremi- zer Klimaforschern, in welchem die ETH Zürich Zürich.
ums zur Untersuchung des Klimawandels, soll- prominent vertreten ist. «Wir sind auf die bes-
ten gepfuscht und in ihrem vierten Experten- ten Klimamodelle angewiesen, um Risiken be- Mehr Gebäudeschäden infolge Klimawandels
bericht falsche Daten verbreitet haben. urteilen und Massnahmen dagegen richtig Diesen Zusammenhang analysierte ihre Grup-
Mögliche Konsequenzen des Klimawandels sei- quantifizieren zu können», sagt David Bresch, pe basierend auf bestehenden Schadendaten
en dadurch bewusst überschätzt worden, so Verantwortlicher für Nachhaltigkeit und Risk der Swiss Re und meteorologischen Aufzeich-
die Anschuldigung. Nach einer unabhängigen Management bei Swiss Re sowie ETH-Alumnus. nungen zu Temperatur und Niederschlag. Sie
Untersuchung des Inter Academic Council Eine aktuelle Zusammenarbeit der Swiss Re fütterte dafür ein Standard-Simulationsmodell
weiss man, dass zwar Fehler begangen wurden mit Forschern der ETH Zürich betrifft die Ursa- für Dürrevorhersagen mit meteorologischen
– zum Beispiel bei der Vorhersage der Himala- chen für Landabsenkungen infolge von Dürren. Daten aus der Vergangenheit. Gleichzeitig wur-
ya-Gletscherschmelze –, die Hauptaussagen Bei Trockenheit zieht sich der Boden zusam- den Indikatoren bestimmt, mit welchen sich
des Weltklimaberichtes aber uneingeschränkt men, er wird uneben und in den Gebäudemau- kritische Bodenfeuchtigkeitswerte und Schä-
gültig bleiben. ern entstehen Risse. Besonders in Frankreich den von Bodenabsenkungen verbinden lassen.
Während Skeptiker auch weiterhin wissen- haben Landabsenkungen in den letzten Jahren Die Ergebnisse zeigen, dass Bodentrockenheit
schaftlich fundierte Klimaszenarien bezwei- zu kostspieligen Gebäudeschäden geführt. Nach und die damit verbundenen Gebäudeschäden
feln, nutzen Politik und Wirtschaft diese immer dem heissen Sommer von 2003 erreichte die realistisch durch ein Klimamodell abgebildet
öfter, um schon heute Anpassungsstrategien ausbezahlte Schadenssumme mit über einer werden können. Seneviratnes Gruppe hat da-
für den Klimawandel der Zukunft auszuarbei- Milliarde Euro einen bisherigen Höchststand mit für die Zeitspanne zwischen 1989 und 2002
ten. Dafür verlangen nationale Entscheidungs- bei der Schadenregulierung. Für Überflutun- einen direkten Zusammenhang zwischen An-
träger nach regionalen, hochaufgelösten Sze- gen gibt es eine Reihe von Modellen, die auf- zahl Gebäudeschäden und klimatischen Verän-
narien. «Das Interesse an lokalen Klimadaten grund von meteorologischen Daten eine Risi- derungen nachgewiesen. Zudem zeigt das Mo-
nimmt zurzeit stark zu», sagt Reto Knutti, Assis- koabschätzung erlauben. Auch die geologi- dell, dass sich das Schadenrisiko in dieser
tenzprofessor für Klimaphysik an der ETH Zü- schen Faktoren für Bodenabsenkungen sind in Periode gegenüber den Jahren 1961 bis 1990
rich, «besonders bei Unternehmen und Bun- der Literatur gut beschrieben. Modelle jedoch, verdoppelt hat, vor allem als Konsequenz von
desbehörden aus den Bereichen Landwirtschaft, die Klimadaten mit Bodenabsenkungen kop- steigenden Temperaturen. Die Forscherin und
Tourismus und Energie.» Das erstaunt nicht: Es peln, fehlten bis vor Kurzem. Dies, obwohl Tem- Swiss Re gehen davon aus, dass Gebäude-
sind diejenigen Branchen, die unmittelbar vom peratur, Niederschlag und Verdunstung die absenkungen in Frankreich in Zukunft weiter
Klimawandel betroffen sind. Hauptfaktoren für trockene Böden sind; es in- zunehmen werden. Bestehende Klimamodelle
sofern also naheliegend ist, dass meteorologi- prognostizieren nämlich für die dicht besiedel-
Risiken abschätzen und quantifizieren sche Faktoren einen direkten Einfluss auf die ten Gebiete Zentraleuropas und Nordamerikas
Auch Versicherungen sind auf Klimaprognosen Anzahl Schadenfälle haben. «Das machte die erhöhte Trockenheit.
angewiesen. Swiss Re, einer der weltweit gröss- Frage nach dem Zusammenhang von klimati- Swiss Re nutzt das ETH-Modell heute, um das
ten Rückversicherer, arbeitet deshalb schon schen Veränderungen und Bodenabsenkungen Risiko von Landabsenkungen und Gebäude-
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Fokus
Niederschlagsänderung (%)
Dezember/Januar/Februar März/April/Mai
schäden in Frankreich zu quantifizieren. Solche existenzbedrohend. Für das Stauwerk Mauvoi- Grafiken oben: Erwartete Änderung des saisonalen
Schäden sind zwar momentan noch über den sin zum Beispiel, wurden in einer Studie Niederschlags an Messstationen der Meteo Schweiz
für den Zeitraum 2021 bis 2050 im Vergleich zu
Staat versichert, doch David Bresch geht davon Einbussen von 36 Prozent für den Zeitraum
1980–2009. Dargestellt ist der Mittelwert aus zehn
aus, dass es infolge des Klimawandels ver- von 2070 bis 2099 gegenüber 2007 prognos- Klimamodellen des europäischen ENSEMBLES-Projekts,
mehrt zu Deckungslücken kommen wird. Hier tiziert. Entsprechend stellt sich bei Neubauten denen das A1B-Emissionsszenario des IPCC (erneuer-
könnte Swiss Re mit ihren Versicherungspro- von Wasserkraftwerken schon heute die Frage, bare und nicht erneuerbare Energieträger) zugrunde
liegt. Die dunkelgraue Schattierung steht für eine
dukten einspringen. Kürzlich hat Seneviratnes ob sich die Investitionen überhaupt noch
hohe Übereinstimmung der zehn Modelle. (Grafik:
Team das erarbeitete Modell zusätzlich mit rechnen werden. Thomas Bosshard, ETH Zürich)
geologischen Daten gekoppelt, so dass erwei-
terte Prognosen zu einzelnen Regionen Frank- Bisher fehlten Untersuchungen, die klimatolo-
reichs möglich werden. gische, hydrologische und kraftwerkbetrieb-
liche Modelle für bestimmte Einzugsgebiete
Leere Stauseen voraussehen koppeln. Dafür sind Klimaszenarien von hoher
Nicht nur Versicherungen versuchen mögliche zeitlicher und räumlicher Auflösung nötig. Sol-
Klimarisiken zu antizipieren; Stromproduzen- che erarbeitet die Gruppe von Professor Chris-
ten sind genauso von der Gunst der Wettergöt- toph Schär am Institut für Atmosphäre und
ter abhängig. Heute stammen rund 60 Prozent Klima an der ETH Zürich. Sie übernimmt im
des Schweizer Stroms aus Wasserkraft. swisse- Projekt «Klimaänderung und Wasserkraftnut-
lectric research, die Forschungskoordination zung» das klimatologische Downscaling. Dar-
der schweizerischen Stromproduzenten Axpo, unter versteht man das Herunterrechnen der
Alpiq und BKW, hat deshalb gemeinsam mit Ergebnisse von grossskaligen, globalen Klima-
dem Bundesamt für Energie und dem Kanton modellen auf ausgewählte Regionen.
Wallis vor drei Jahren das Forschungsprojekt Als Basis nutzen die Forscher Daten des EU-
«Klimaänderung und Wasserkraftnutzung» ge- Projekts «Ensembles». Forschungsgruppen aus
startet. «Wir wollen herausfinden, wie sich die ganz Europa hatten dabei mit denselben Ein-
Verfügbarkeit von Wasserressourcen langfris- gangsdaten, aber unterschiedlichen Simula-
tig verändern wird und was das für die Wasser- tionsmodellen, Klimaszenarien für Gesamt-
kraftwerkbetreiber konkret bedeutet», be- europa berechnet. Schär und seine Kollegen
schreibt Martin Kauert, Projektkoordinator bei haben diese für die Schweiz von einer Auflö-
swisselectric research, die Motivation der In- sung von 250 x 250 Kilometer auf 25 x 25 Kilo-
dustrie. In einer Vorstudie haben Wissenschaft- meter herunterskaliert. Ein enorm rechenin-
ler der Universität Bern eine breit angelegte tensiver Prozess: Monatelang war der
Literaturrecherche zum Wasserhaushalt der Hochleistungsrechner am CSCS in Manno für
Schweiz durchgeführt. Alle untersuchten Stu- solche Berechnungen in Betrieb. Die erarbeite-
dien kamen zum Schluss, dass der Klimawan- ten Klimaszenarien wurden in einem zweiten
del zu verminderten Wasserflüssen führen Schritt vom 25 x 25 Kilometer-Gitter der regio-
wird. Das hat Auswirkungen auf die Schweizer nalen Klimamodelle auf 600 Messstationen
Stromproduktion und ist in einzelnen Fällen der Meteo Schweiz herunterskaliert.
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Anzahl übereinstimmender Modelle
Juni/Juli/August September/Oktober/November
Diese lokalen Szenarien sind die Basis für aktualisierten Bericht, der im Frühling 2011 er-
Forscher der Universität Bern, die für 30 bis 50 scheinen soll. Er beruht auf einer neuen Gene- Climate-KIC: Geschäftsideen
Einzugsgebiete das zukünftige Wasserauf- ration von Klimamodellen, wie denjenigen aus
für ein gutes Klima
kommen aus Regenfall sowie Schnee- und Eis- dem «Ensembles»-Projekt. Sie erlauben eine
schmelze berechnen werden. An drei bis fünf höhere lokale Auflösung der Szenarien, zudem Die ETH Zürich ist ein wichtiger akademischer
ausgewählten Wasserkraftwerken werden werden erstmals auch Aussagen zu Extrem- Partner von Climate-KIC, einer Ende 2009
schliesslich die betrieblichen Konsequenzen wetterereignissen wie Hitzewellen und Dürren gestarteten Initiative des European Institute of
der sich wandelnden Niederschlagsmengen sowie starken Niederschlägen gemacht. Die Innovation and Technology (EIT). Das Institut
exemplarisch aufgezeigt. Zusätzlich untersucht Klimaszenarienberichte sind eine Initiative von fördert durch Partnerschaften von Industrie,
eine lokale Studie die Auswirkungen der Klima- Wissenschaftlern unterschiedlicher Schweizer Hochschulen und öffentlichen Stellen
veränderungen im Kanton Wallis unter spezi- Forschungsinstitutionen. Sie werden mit we- Innovationen im Kampf gegen den Klimawan-
eller Berücksichtigung der Gletscherschmelze. nig Budget und viel Überstunden erarbeitet, del. 44 Studierende aus 17 Ländern nahmen
Bis Anfangs 2012 sollen die Ergebnisse vorlie- wie Knutti weiss. Für ihn stellt sich deshalb mit- im Sommer an der ersten Climate-KIC Summer
gen und eine fundierte Basis für Entscheidun- telfristig die Frage, wer solche «Climate Servi- School in Paris, London und Zürich teil. Sie
gen der Wasserkraftwerkbetreiber liefern. ces» in Zukunft erbringen soll. Der Bund, die erarbeiteten Geschäftsideen, die zur Reduktion
Hochschulen oder gar selbsttragende Institute, von klimaschädlichen CO2-Emissionen
«Climate Services» nach Open Source-Modell bei denen die Wirtschaft aufbereitete Klimada- beitragen sollen. Im August wurden diese an
Die beiden Industriekooperationen von Klima- ten einkaufen kann? der ETH Zürich vor einer siebenköpfigen
forschern der ETH Zürich entsprechen einem Letzteres ist für Knutti kein gangbarer Weg: Jury aus Hochschul- und Wirtschaftsvertretern
Trend, den Reto Knutti «Climate Services» «Damit die Klimawissenschaften glaubwürdig bewertet. Gewinner war das Projekt «Cloud
nennt. «Wir Klimaforscher besitzen oft Daten, bleiben, müssen sämtliche Daten jedermann Farm», das vorsieht, Abwärme aus Rechen-
die für die Öffentlichkeit von grossem Interesse offen stehen. Zudem hat der Steuerzahler ein zentren zum Heizen von Gewächshäusern zu
sind. Damit sie damit etwas anfangen kann, Anrecht auf die Ergebnisse der Forschung, die nutzen.
müssen wir diese aber zuerst aufbereiten.» Die aus seinem Portemonnaie bezahlt wird.» Dem
für Laien oft kryptischen Formeln müssen in stehen zurzeit jedoch Budgetkürzungen beim → www.climate-kic.org
eine verständliche Sprache umformuliert wer- Bund entgegen. Zum Beispiel ist Meteo Schweiz
den und häufig ist Beratung nötig, um aus den gefordert, in Zukunft mehr Eigenmittel zu ge-
Erkenntnissen die Essenz herauszulesen. nerieren. Klimadaten gegen Bezahlung können
Der «Klimaszenarienbericht für die Schweiz», eine Folge davon sein. Knutti schwebt für die
der vom beratenden Organ für Fragen der Kli- Schweiz deshalb ein Modell nach dem Open-
maänderung (OcCC) und Proclim 2007 heraus- Source-Prinzip vor: «Die Klimadienstleister ver-
gegeben wurde, zielt in diese Richtung. Er be- dienen ihr Geld einzig über die Beratung. Die
schreibt ein Klimaszenario für die Schweiz im Klimadaten hingegen bleiben für jedermann
Jahr 2050 und soll bestmögliche Vorhersagen frei zugänglich.»
für einzelne Regionen erlauben. Bund und In-
dustrie nutzen den Bericht, um Klimaanpas- → www.iac.ethz.ch
sungsstrategien zu erarbeiten. Momentan ar- → www.nccr-climate.unibe.ch
beiten Knutti und seine Kollegen an einem
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