Deutscher Wetterdienst - Entwicklung und Prognose der Klimasituation in Deutschland

 
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Deutscher Wetterdienst - Entwicklung und Prognose der Klimasituation in Deutschland
Deutscher Wetterdienst

     Entwicklung und Prognose der Klimasituation
     in Deutschland
     Dr. Udo Busch
     Deutscher Wetterdienst
Deutscher Wetterdienst - Entwicklung und Prognose der Klimasituation in Deutschland
Ist das der Klimawandel ?

                             Quelle: NDR

Quelle: Spiegelonline

                                           2
Deutscher Wetterdienst - Entwicklung und Prognose der Klimasituation in Deutschland
Ist das der Klimawandel ?
 Starkregen 12. bis 14.7. in RLP und NRW

Quelle: ARD Tageschau im Internet

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Deutscher Wetterdienst - Entwicklung und Prognose der Klimasituation in Deutschland
Ausgangslage

Eine Aufnahmekapazität des            Freier Bodenwasserspeicher unter Gras (0-60cm Tiefe) für den 12.07.2021
Bodens war in Teilen von RLP
aufgrund der Vorberegnung
kaum noch vorhanden
(
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Klimatologische Einordnung des Ereignisses

In NRW und RLP verbreitet und
großflächiges Auftreten von
„Jahrhundert“-Regen.

In Ostfriesland, Vorpommern,
Thüringen und Sachsen nur
punktuell.

Im Schwarzwald und
Alpenvorland waren die hohen
Niederschlagssummen nicht so
außergewöhnlich verglichen zu
den Sollwerten im Juli, daher
dort eher kein „Jahrhundert“-
Regen.
Deutscher Wetterdienst - Entwicklung und Prognose der Klimasituation in Deutschland
IPPC Bericht (2021) und Attributionsstudie

              Der aktuelle IPPC AR6 Sachstandsbericht (2021) führt an, dass
              sich durch die fortschreitende globale Erwärmung der globalen
              Wasserkreislauf weiter intensivieren wird, einschließlich seiner
              Variabilität und somit ein verstärktes Auftreten von Starkniederschlags-
              und Trockenheitsereignissen als sehr wahrscheinlich gilt. Wie sich die
              einzelnen Parameter jedoch regional entwickeln ist mit Unsicherheiten
              behaftet.

              Eine aktuelle internationale Studie zu Starkniederschlägen in Westeuropa
              (Attributionsstudie) kommt zu folgendem Ergebnis: „Der Klimawandel
              machte die Starkregenfälle wahrscheinlicher, die zu Überschwemmungen
              in Westeuropa führten“. Die Wahrscheinlichkeit, dass es zu extremen
              Regenfällen kommt wie denen, die im letzten Monat zu Überschwemmungen
              in Deutschland, Belgien, den Niederlanden und Luxemburg geführt haben,
              hat sich durch den Klimawandel um das 1,2- bis 9-Fache erhöht.
                                                                                         6
Deutscher Wetterdienst - Entwicklung und Prognose der Klimasituation in Deutschland
Drei Jahre Trockenheit !

   Zeitraum: 01.01.2018 bis 24.02.2021
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Mögliche Ursache

                   Wetterlagen

                             8
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Beobachtung          Wetterlagen

 Veränderungen im Jet Stream als mögliche Ursache für
 stabilere Wetterlagen
 ▪   Arktis erwärmt sich stärker als die Tropen
 ▪   Höhenwinde (Jetstream) schwächen sich ab
 ▪   Hoch- und Tiefdruckgebiete bewegen sich langsamer
 ▪   Wetterlagen halten länger an, Häufigkeiten ändern sich

                                                              Quelle: NASA

 Omegawetterlage

                                                                     9
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Frühjahr
Sommer
Deutscher Wetterdienst

Trends und Beobachtungen
der letzten Jahrzehnte
Temperatur

         13
Globale Mitteltemperatur 1850-2019   (Quelle: @ed_hawkins)

                                                             14
15
Zeitreihe für den April

                          16
Beobachtung          Lufttemperatur

 Änderung bei Kenntagen (Extremen)

                                      Mittel 61-90: 26,2 Tage
    Mittel 61-90: 4,2 Tage

                                                                17
Phänologie

 Basisnetz: ~ 1200 Beobachter
   in ca. 500 Naturräumen

                           Phänologie
Phänologische Uhr für Deutschland 2021
Auswirkungen                     Lufttemperatur

            Auswirkungen des Temperaturanstiegs auf
            das Pflanzenwachstum

                                                                     tendenziell

                                                                     Verfrühung der
                                                                     Pflanzenentwicklung

                                                                     größere Gefahr durch
                                                                     Spätfröste

Unser Klima gestern, heute und morgen – BäuerinnenForum 18.02.2020        Dr. Christina Koppe   20
Auswirkungen                     Lufttemperatur

            Auswirkungen des Temperaturanstiegs auf
            das Pflanzenwachstum
                                                                     tendenziell
                                                                     Teilweise fehlende
                                                                     Vernalisationsreize bei warmen
                                                                     Wintern

                                                                     Hitzestress im Sommer (bei
                                                                     gleichzeitig abnehmendem
                                                                     Wasserangebot)

                                                                     Aber hohe Variabilität von Jahr zu
                                                                     Jahr

Unser Klima gestern, heute und morgen – BäuerinnenForum 18.02.2020          Dr. Christina Koppe           21
Niederschlag

           22
23
Zeitreihe für den April

                          24
Beobachtung   Niederschlag

 Änderung bei Kenntagen (Extremen)

                                     25
Thermopluviogramm 2020

                         26
Thermopluviogramm 2021

                         27
Auswirkungen                     Niederschlag

            Auswirkungen der Niederschlagsänderung
            auf das Pflanzenwachstum

                                                                     tendenziell

                                                                     Mehr Niederschläge im Winter,
                                                                     weniger im Sommer

                                                                     Erosion und Überflutung im
                                                                     Winter, Nährstoffauswaschung

Unser Klima gestern, heute und morgen – BäuerinnenForum 18.02.2020         Dr. Christina Koppe       28
Auswirkungen                     Niederschlag

            Auswirkungen der Niederschlagsänderung
            auf das Pflanzenwachstum
                                                                     tendenziell
                                                                     Wassermangel
                                                                     im Sommer:
                                                                     höhere Verdunstung
                                                                     bei etwas weniger Niederschlag

                                                                     Niederschlagsereignisse werden
                                                                     extremer, Tage ohne Niederschlag
                                                                     nehmen ebenfalls zu

                                                                     Aber hohe Variabilität von Jahr zu
                                                                     Jahr

Unser Klima gestern, heute und morgen – BäuerinnenForum 18.02.2020          Dr. Christina Koppe           29
Bodenfeuchte

Unser Klima gestern, heute und morgen – BäuerinnenForum 18.02.2020           Dr. Christina Koppe
Bodenfeuchte
Bodenfeuchteanomalie im Frühling

                                   Abweichungen
                                   zum langjährigen
                                   Mittel (1961-1990)
                                   unter Winterweizen
                                   für die Monate
                                   März bis Mai in der
                                   Schicht von 0 bis
                                   60 cm

                                                         32
Frühjahrstrockenheit

                    Frühjahr: Zunahme der trockenen Tage

           1961 -            1971 -                  1981 -                                1991 -
           1990              2000                    2010                                  2020

                                       20                                                                  40
          Tage ohne Niederschlag                            Anzahl Tage
          zwischen 15.03. und 15.05.
                                            Quelle: Studie „Agrarrelevante Extremwetterlagen“ (2015), ergänzt 11/2020
Bodenfeuchteanomalie im Sommer

                                 Abweichungen
                                 zum langjährigen
                                 Mittel (1961-1990)
                                 unter Zuckerrübe
                                 für die Monate
                                 Juni bis August in
                                 der Schicht von 0
                                 bis 60 cm

                                                      34
Was wir beobachten

               • Die letzten 30 Jahre fast durchgängig zu warm
               • Zunahme von Trockenphasen und Hitzewellen
               • Zunahme von Starkniederschlägen, hierdurch
                 verstärkt auch Erosion
               • Mehr Niederschläge im Winter, weniger im Sommer
               • Im Frühjahr zeigt sich seit etwa 10 Jahren eine
                 deutlich zu geringe Bodenfeuchte
               • Die Pflanzenentwicklung verfrüht sich grundsätzlich,
                 (Spätfrostrisiko), die Vegetationsperiode wird länger

-                                                                        35
Der Blick in die Zukunft- Klimamodellierung

                                         Detlev Majewski März 2018   36
Hintergrund                     Klimasystemmodellierung

Unser Klima gestern, heute und morgen – BäuerinnenForum 18.02.2020   Dr. Christina Koppe   37
Hintergrund                                 Klimasystemmodellierung

                              Auswertung von Klimaprojektionen

                             14 6                                                  ▪ Klimamodelle: notwendig für
                             13 5                           Klimaprojektionen        die Abschätzung möglicher
                                                                                     zukünftiger Entwicklungen
            Abweichung von 1961-1990
            Jahresmitteltemperaturen

                             12 4
                                                                                   ▪ es gibt kein bestes Modell,
                             113
                                                                                     daher
                             10 2          Beobachtungen                             Ensembleauswertungen:
                                                                                     Abschätzungen der
                                   91
                                                                                     Unsicherheiten,
                                   80
                                                                                   ▪ statistische Methoden:
                                                                                     notwendig, um Unsicher-
                                   7-1
                                                                                     heiten und Bandbreiten zu
                                   6-2                                               quantifizieren
                                    1880      1920   1960    2000   2040   2080

Unser Klima gestern, heute und morgen – BäuerinnenForum 18.02.2020                Dr. Christina Koppe              38
Projektionen                    Lufttemperatur

             Temperatur: Deutschland
                                                  Änderungssignale zu 1971 -2000 in °C

              Erwärmung im                                 2021-2050   2071-2100                         Erwärmung im
              Mittel bis °C:                                                                             Mittel bis °C:
                                                   6,0 °C
                Szenario ohne Klimaschutz                                                          Szenario ohne Klimaschutz

                         + 1,4                                                                         + 3,8

                         + 1,1                                                                          + 1,1

                Klimaschutz-Szenario
                                                                                                   Klimaschutz-Szenario

                                                    0 °C

Unser Klima gestern, heute und morgen – BäuerinnenForum 18.02.2020           Dr. Christina Koppe
                                                                                                                          39
Projektionen                    Lufttemperatur

           Zahl der heißen Tage

                                                                            Höchsttemperatur mind. 30 °C
                                                                            Flächenmittel Deutschland

                                                                            Flächenmittel Deutschland:
                                                                            RCP 8.5: gut 20 Tage

                       Beobachtung
                                                                     RCP 8.5

                                                                     RCP 4.5
                                                                     RCP 2.6

Unser Klima gestern, heute und morgen – BäuerinnenForum 18.02.2020     Dr. Christina Koppe                 40
Projektionen             Niederschlag

 Niederschlag
                         Änderungssignale relativ zu 1971 -2000 in %

 Änderung                            2021-2050    2071-2100                Änderung
 Niederschlag in %                                                         Niederschlag in %
                              +30%
  Szenario ohne Klimaschutz                                        Szenario ohne Klimaschutz

         + 4%                                                               + 5%

         + 3%                                                               ± 0%

  Klimaschutz-Szenario
                                                                       Klimaschutz-Szenario

                              -30%

                                                                                              41
Projektionen           Niederschlag

Niederschlag: Mittelwerte - RCP 8.5; 2071-2100 zu 1971-2000     Ende des
                                                                Jahr-
                                                                hunderts

                Jahr                  Winter (DJF)   Sommer (JJA)

50. Perzentil
                                                                           42
Projektionen                      Niederschlag

           Trockenheit: RCP 8.5 im Vergleich zu 1971-2000
            Anzahl Tage für Bodenfeuchte unter Winterweizen < 30%nFK

                                                                     2031-2060,                            2071-2100,
                         1971-2000
                                                                     50. Perzentil                         50. Perzentil

Unser Klima gestern, heute und morgen – BäuerinnenForum 18.02.2020                   Dr. Christina Koppe                   43
Fazit

            • Die verfügbaren Klimamodellsimulationen lassen ein Fortschreiten der
              globalen Erwärmung als sehr wahrscheinlich annehmen. Sie gehen von einer
              Temperaturzunahme von etwa 1 bis 4 Grad bis 2100 aus. Die Niederschläge
              werden im Winter zu- und im Sommer leicht abnehmen. Im Frühjahr ist eine
              deutliche Tendenz zum frühen Abtrocknen der Böden zu beobachten.

            • Auswirkungen des Klimawandels sind schon jetzt zu beobachten, z.B. die
              Häufung überdurchschnittlich warmer Jahre, Hitzewellen und Starkniederschläge
              sowie das immer häufiger verfrühte Einsetzen der Vegetation.

            • Vermehrtes Auftreten und z.T. auch weitere Verstärkung von Extremereignissen
              ist nach heutigem Stand wahrscheinlich
            • Wie sich die einzelnen Parameter jedoch regional entwickeln ist mit
              Unsicherheiten behaftet und die hohe Variabilität unseres Klimas bleibt
              erhalten.

-                                                                                44
Pillnitz am 1.4.2020

           Frostschutzberegnung am Morgen des 01.04.2020 in Pillnit (Foto: F. Böttcher)

                                                                                          45
Klima   Deutschland

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

                             Dr. Udo Busch
                            Leiter Agrarmeteorologie
                             Deutscher Wetterdienst

                                                   46
Assessing ET partitioning and soil moisture feedbacks of agricultural crops using the
                                        AMBAV model
                                                   Mathias Herbst & Eva Falge
                     Deutscher Wetterdienst, Centre for Agrometeorological Research, Braunschweig, Germany

Root                                                                                                             % PAW
scanner

            Right:

                                                             Soil depth [dm]
    Soil moisture
      anomaly in
        Germany
     under winter
     wheat at 0 –
    60 cm depth,
     April – June,
    1961 – 2020.                                                   2017           2018           2019
                                                                 2020
•    AMBAV is a SVAT scheme that calculates transpiration, interception evaporation and soil evaporation of
     agricultural ecosystems                                                                                     Contact:
•    AMBAV calculates the crop-specific actual vertical root distribution depending on phenology and mathias.herbst@dwd
                                                                                                     soil moisture
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