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1/2008
FVA-einblick+: Wald und Klima
Forstliche Versuchs-
und Forschungsanstalt
Baden-Württemberg
Wonnhaldestr. 4
D-79100 Freiburg
FVA-einblick+ 1/2008
Tel.: + 49 (0)7 61 40 18 -0
Wald und Klima
Fax: + 49 (0)7 61 40 18 -3 33
E-Mail: fva-bw@forst.bwl.de
Internet: www.fva-bw.de
Baden-Württemberg
FORSTLICHE VERSUCHS- UND FORSCHUNGSANSTALT
FVA-einblick+
1/2008 Impressum
ISBN 978-3-933548-96-2
ISSN 1614-7707
Jahrgang 12
Wald und Klima Herausgeber
Prof. Konstantin Frhr. von Teuffel,
Direktor der Forstlichen Versuchs-
und Forschungsanstalt Baden-
Württemberg (FVA)
Adresse
Wonnhaldestr. 4
D-79100 Freiburg
Telefon: (07 61) 40 18 – 0
Fax: (07 61) 40 18 – 3 33
fva-bw@forst.bwl.de
www.fva-bw.de
Redaktion
Frank Brodbeck
Steffen Haas
Marco Reimann
Jürgen Schäffer
Thomas Weidner
Diana Weigerstorfer
Aufbereitung der Grafiken
Steffen Haas
Gestaltung
Thomas Weidner
(sowie Fotografie Umschlag, Seite
8, 21 - 23, 26, 54 - 59)
Auflage
2. verbesserte und überarbeitete
Auflage mit 500 Exemplaren
Die Redaktion behält sich das sinn-
wahrende Bearbeiten vor. Die Bei-
träge müssen nicht die Meinung
des Herausgebers wiedergeben.
Freiburg i. Brsg., Juli 2008
einblick+200801_2ti.pmd 1 08.07.2008, 13:23
Vorwort
Liebe Leserinnen und Leser,
die Verunsicherungen in unserer Gesellschaft im Hinblick auf die weitere Klimaentwicklung mit ihren Auswirkungen ist
groß. Spätestens seit der Veröffentlichung des vierten Sachstandsberichtes des UN-Umweltrates IPCC im Jahr 2007 gibt
es die Gewissheit, dass die Jahresdurchschnittstemperaturen auch in den nächsten Jahrzehnten ansteigen werden. Allein
dieses Prognoseergebnis, wenngleich die verschiedenen Szenarien noch in einem weiten Temperaturrahmen von
vergleichsweise optimistischen 1,1°C bis hin zu einer mittleren Erwärmung um 6,4°C im Extremfall streuen, macht deut-
lich, dass wir in jedem Fall mit Veränderungen beziehungsweise Anpassungsprozessen rechnen müssen.
Es muss festgestellt werden, dass der Einfluss des Menschen auf diese Entwicklung des Klimas ein wissenschaftlicher
Fakt ist. Daher kann nur durch eine konsequente Klimapolitik die Erderwärmung langfristig abgebremst werden. Die drin-
gend erforderliche Kehrtwende in der Klimapolitik kann nur bei stringentem, weltweit abgestimmten politischen Handeln
gelingen. Aber auch die Klimapolitik in Baden-Württemberg muss sich dieser Herausforderung stellen und zu Lösungen
beitragen.
Der Klimawandel wird auch für unsere naturnahe Waldwirtschaft und die Waldökosysteme in Baden-Württemberg Auswir-
kungen haben. Wälder können sich nur relativ langsam an Veränderungen ihrer Umweltbedingungen anpassen. Ein Baum-
leben umfasst mehrere menschliche Generationen, die Anpassungsfähigkeit geht mit zunehmendem Alter zurück. Auch
Verschiebungen ganzer Waldökosysteme mit der klimatischen Entwicklung – zum Beispiel nach Norden oder in höhere
Bergregionen – vollziehen sich langsam.
Kein Wunder, dass die Förster im Lande die aktuellen Klimaprognosen mit großer Sorge beobachten. Weiter ansteigende
Temperaturen, sinkende Niederschläge in der Vegetationszeit, die Zunahme katastrophaler Extremereignisse, wie Orkane
oder Dürreperioden, und ein höherer Druck durch Schädlinge werden sich gravierend auf unsere Wälder auswirken. Be-
troffen sind in Baden-Württemberg 1,36 Mio. Hektar Waldfläche (38 Prozent der Landesfläche) und rund 230.000 Wald-
besitzer. Betroffen ist ferner das gesamte Cluster „Forst und Holz“. In Baden-Württemberg werden in diesem Cluster rund
5,3 % des Bruttoinlandproduktes pro Jahr umgesetzt und rund 140.000 Menschen finden hier Beschäftigung. Betroffen
ist aber auch die gesamte Bevölkerung. Intakter Wald ist Daseinsvorsorge. Nur gesunde Wälder mit einem ausreichenden
Anpassungsvermögen gewährleisten die vielfältigen Waldfunktionen.
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Viele für forstpolitische Entscheidungen notwendige Informationen zum Klimawandel sind leider noch nicht ausreichend
abgesichert oder überhaupt verfügbar. Die Wissenschaft ist hier gefordert. An der Forstlichen Versuchs- und Forschungs-
anstalt (FVA) in Freiburg wurde inzwischen ein interdisziplinäres Schwerpunkt-Forschungsprojekt auf den Weg gebracht,
das innerhalb eines Zeithorizonts von drei Jahren Antworten auf einige dieser Fragen liefern soll. Zusätzlich werden eine
Reihe von Fachfortbildungen zu ersten Ergebnissen aus der Klimafolgenforschung für Praktiker durchgeführt. Mit dem
vorliegenden Kompendium stellt die FVA den bisherigen Stand des Wissens vor.
Wie wird das Klima in Baden-Württemberg zum Beispiel in fünfzig Jahren sein, auf welchen Waldstandorten haben wir
dann zukünftig mit einem für uns ungewohnten, höheren Trockenheitsrisiko zu rechnen, können sich unsere Baumarten
ausreichend an die veränderten Bedingungen anpassen oder müssen wir andere Herkünfte, andere Baumarten als bisher
stärker in Betracht ziehen? Wie sieht ein gezieltes Risikomanagement gegen neue biotische und abiotische Gefahren für
den Wald aus? Diese und andere wichtige Fragen sind nicht aus dem Stegreif zu beantworten. Den Abgesang auf einzelne
Baumarten, zum Beispiel der Fichte anzustimmen, oder eine pauschale Reduzierung der Holzvorräte zu fordern, dafür ist
es noch zu früh.
Nicht unterschätzen sollte man auch die politische Positionierung der Waldwirtschaft in Bezug auf die Kohlendioxid-Sen-
kenfunktion von nachhaltig bewirtschaftetem Wald und den daraus gewonnenen Holzprodukten oder beim Thema Bioen-
ergie.
Bei allen Chancen und Risiken, Ängsten und Unsicherheiten, die sich mit dem Thema Klimawandel verbinden, scheint es
auch eine neue gesellschaftliche Wertschätzung des Waldes, der Waldbesitzer und der Menschen, die im und für den Wald
arbeiten, zu geben.
Stuttgart, im März 2008
Peter Hauk MdL
Minister für Ernährung und Ländlichen Raum Baden-Württemberg
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Autoren
Dr. Petra Adler, FVA, Abt. Forstökonomie
Axel Albrecht, FVA, Abt. Waldwachstum
Jürgen Bayer †, FVA, Abt. Biometrie und Informatik, Leiter des GIS-Bereichs
Dr. Bernhard Bösch, FVA, Abt. Biometrie und Informatik
Veronika Braunisch, FVA, Abt. Wald und Gesellschaft
Dr. Frank Brodbeck, FVA, Abt. Waldnutzung
Dr. Horst Delb, FVA, Abt. Waldschutz
Helge von Gilsa, Ministerium Ländlicher Raum, Referat für Waldbau, Forsteinrichtung, Waldschutz und Jagd (55),
Referatsleiter
Karin Grebhan, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Meteorologisches Institut
Prof. Dr. Marc Hanewinkel, FVA, Abt. Biometrie und Informatik
Dr. Christoph Hartebrodt, FVA, Abt. Forstökonomie, Abteilungsleiter
Dr. Sebastian Hein, FVA, Abt. Waldwachstum
Dr. Gerald Kändler, FVA, Abt. Biometrie & Informatik, Abteilungsleiter
PD Dr. Ulrich Kohnle, FVA, Abt. Waldwachstum, Abteilungsleiter
Prof. Dr. Christoph Kottmeier, TH Karlsruhe, Institut für Meteorologie und Klimaforschung (IMK), Institutsleiter, sowie
Süddeutsches Klimabüro, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Prof. Dr. Helmut Mayer, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Meteorologisches Institut, Institutsleiter
Dr. Hans-Gerd Michiels, FVA, Abt. Waldökologie
Dr. Yvonne Morgenstern, FVA, Abt. Boden und Umwelt
Dr. Ralf Petercord , FVA, Abt. Waldschutz
Dr. Heike Puhlmann, FVA, Abt. Boden und Umwelt
Dr. Dirk Schindler, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Meteorologisches Institut
Dr. Matthias Schmidt, Nordwestdeutsche FVA, Sachgebiet Informatik & Wachstumsmodellierung
Dr. Hansjochen Schröter, FVA, Abt. Waldschutz, Abteilungsleiter
Holger Veit, FVA, Abt. Waldschutz
Dr. Klaus von Wilpert, FVA, Abt. Boden und Umwelt, Abteilungsleiter
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Inhalt
Klimaentwicklung erkennen
Vom 4. IPCC-Sachstandsbericht zu regionalen Aussagen für Baden-Württemberg 6
von Christoph Kottmeier
KLARA, KLIWA, WETTREG - Klimaszenarien und ihre Auswirkung auf Baden-Württemberg 12
von Bernhard Bösch und Petra Adler
Sturmrisiko besser verstehen
Risiko und Klimawandel 16
von Marc Hanewinkel
Klimawandel und Stürme über Europa – eine Literaturübersicht 20
von Axel Albrecht, Dirk Schindler, Karin Grebhan, Ulrich Kohnle und Helmut Mayer
Ein einzelbaumspezifisches Sturmschadensmodell: Grundlagen, Ergebnisse, Anwendung 24
von Ulrich Kohnle, Matthias Schmidt, Jürgen Bayer † und Gerald Kändler
Folgegefahren abschätzen lernen
Trockenstressrisiko für die Waldbestände in Baden-Württemberg 28
von Heike Puhlmann, Yvonne Morgenstern und Klaus von Wilpert
Forstinsekten im Klimawandel – alte Bekannte mit neuem Potenzial? 36
von Ralf Petercord, Holger Veit, Horst Delb und Hansjochen Schröter
Potenzielle Auswirkungen des Klimawandels auf boreal-montane Vogelarten 40
von Veronika Braunisch
Waldbau überdenken und anpassen
Waldbau und Klima – was tun? 44
von Helge von Gilsa
Dynamisierte Einstufung der Baumarteneignung als Grundlage für die waldbauliche Planung 46
von Hans-Gerd Michiels
Waldbauliche Handlungsmöglichkeiten angesichts des Klimawandels 52
von Ulrich Kohnle, Sebastian Hein, und Hans-Gerd Michiels
Zur Abmilderung beitragen
Die Rolle des Waldes im CO2-Haushalt des Landes Baden-Württemberg 56
von Christoph Hartebrodt
Abmilderung des Klimawandels durch Forstwirtschaft? Nutzung von Bioenergie in Baden-Württemberg 60
von Frank Brodbeck
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6 Klimaentwicklung erkennen FVA-einblick+ 1/2008
Vom 4. IPCC-Sachstandsbericht zu regionalen Aussagen
für Baden-Württemberg
von Christoph Kottmeier
Der 4. Sachstandsbericht AR4 (As- Verletzlichkeit (IPCC 2007b) und der sogenannten Strahlungsantrieb von
sessment Report) des International Panel Minderungs- und Dämpfungsstrategien +1,6 Watt pro Quadratmeter (W/m2) mit
for Climate Change (IPCC) hat 2007 mit des Klimawandels (IPCC 2007c). einem Unsicherheitsbereich von +0,6 bis
eindringlichen Aussagen das Problem Der Kenntnisstand zum Klimawandel +2,4 W/m2 dargestellt werden kann. Der
der Klimaveränderung bewusst gemacht seit dem 3. Sachstandsbericht 2001 Strahlungsantrieb ist ein durch Modelle
und Aufsehen in Politik und Gesellschaft (TAR) hat sich beträchtlich verbessert berechenbares Maß für die Klima-
hervorgerufen. Der IPCC analysiert und und führt zu der sehr wahrscheinlichen änderung, das sinnvoll die Erwärmung in
bewertet die wissenschaftliche Literatur („very high confidence“) Schlussfolge- der unteren Atmosphäre und an der Erd-
bezüglich der physikalischen Grundla- rung, dass seit 1750 die menschlichen oberfläche sowie die Abkühlung in der
gen der Klimaveränderung (IPCC 2007a), Aktivitäten eine globale Erwärmung be- Stratosphäre oberhalb von ca. 12 km
der Klimaauswirkungen, Anpassung und wirkt haben, die durch den zusätzlichen Höhe kennzeichnet.
Treibhausgase, Aerosole und
die Sonnenstrahlung
Wesentlich für die Temperaturzunah-
me verantwortlich sind die sogenannten
Treibhausgase, vor allem Kohlendioxid
(Anstieg von 290 ppm vor der Industria-
lisierung auf über 370 ppm heute), Me-
than und Distickoxid, die allein sogar ei-
nen Strahlungsantrieb von +2,3 W/m2
bewirkt haben sollen. Die ebenfalls verän-
derlichen Schwebteilchen in der Atmos-
phäre haben offensichtlich dämpfend
gewirkt und zwar über ihre direkte Strah-
lungswirkung (-0,5 W/m2) und Einflüsse
auf die Wolkenbedeckung (-0,7 W/m2).
Die Wirkung der Aerosole gehört nach
wie vor zu den nicht sicher bestimmbaren
Effekten. Neben den Treibhausgasen tra-
gen beispielsweise auch Änderungen der
Sonnenstrahlung und vulkanogene Ae-
rosole zu natürlichen Klimaänderungen
bei und können die zukünftige Klimaent-
wicklung beeinflussen.
Abb. 1: Entwicklungen globaler Temperaturen in Bodennähe (ausgezogene Klimaszenarien
Linien) als Mittel über alle Klimamodelle für die Emissionsszenarien A2, A1B
und B1 relativ zum Zeitraum 1980–1999. Die Streubereiche zeigen die ±1 Die Szenarienrechnungen für das
Standardabweichung der IPCC-Modelle für Jahresmittelwerte. Die Linie in zukünftige Klima sind nicht als Vorhersa-
Orange zeigt das Ergebnis für festgehaltene Konzentrationen auf dem Stand gen aufzufassen, wie sie täglich für das
von 2000. Die grauen Balken rechts zeigen das wahrscheinlichste Ergebnis Wetter möglich sind, sondern beschrei-
für das Jahr 2100 und Streubereiche unter Einbeziehung weiterer Modelle ben wahrscheinliche Zustände des Kli-
und Annahmen. (IPCC 2007d) masystems (Atmosphäre, Ozean, Eis,
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FVA-einblick+ 1/2008 Klimaentwicklung erkennen 7
Abb. 2: Temperatur- und Nieder- Boden, Vegetation) unter geänderten IPCC-Ergebnisse globaler
schlagsänderungen der MMD-A1B Randbedingungen, insbesondere der Modelle
Simulationen in Europa. chemischen Zusammensetzung der At-
Obere Reihe: Jahresmittel, mosphäre. Solche Klimamodelle bein- Die einzige physikalisch basierte Dar-
Dezember-Februar und Juni- halten ebenfalls wetterähnliche Abläufe, stellung zukünftiger Klimaentwicklungen
August-Mittel der Temperatur als also z. B. wandernde Hoch- und Tief- auf der globalen und der regionalen Skala
Differenz zwischen 1980 bis 1999 druckgebiete, können aber nur statistisch ist durch Klimamodelle gegeben. Die
und 2080 bis 2099, als Mittel über über die Mittelwerte und Schwankungs- Aussagen im AR4 des IPCC beruhen zu
21 Modelle. maße für Zeiträume von Jahrzehnten in- einem großen Teil auf Szenarienrechnun-
Mittlere Reihe: wie Temperatur, terpretiert werden. Eine Unterscheidung gen mit globalen Klimamodellen, die
aber relative zwischen z. B. 2040 und 2045 ist dabei weltweit an verschiedenen Forschungs-
Niederschlagsänderung. nicht möglich und Kurven der zeitlichen zentren entwickelt worden sind. Solche
Untere Reihe: Anzahl der Modelle Entwicklungen repräsentieren gleitende globale Modelle werden ständig verfei-
mit Zunahme des Niederschlags. Mittelwerte über mindestens 20 Jahre. nert, wobei derzeit eine Maschenweite
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8 Klimaentwicklung erkennen FVA-einblick+ 1/2008
leren bis hohen nördlichen Breiten zu-
nehmen. In den meisten Gebieten werden
Niederschlagsschwankungen sehr wahr-
scheinlich größer. Die Schnee- und Meer-
eisbedeckung auf der Nordhemisphäre
wird weiter abnehmen.
Regionale Ausschnitte aus
globalen Modellen
Im vierten IPCC-Bericht wird auch auf
regionale Ausschnitte globaler Modelle
eingegangen, die beim sogenannten
von ca. 110 km wegen des großen Re- A2:Das A2-Szenario beschreibt eine MMD-Datensatz (Multi Model Data) 21
chenaufwandes nicht unterschritten sehr heterogene Welt, mit konti- Modelle für das häufig zugrunde gelegte
wird. Damit wird ganz Deutschland nur nuierlich wachsender Bevölkerung Szenario A1B umfassen.
durch wenige Gitterzellen abgedeckt und und regional differenzierter ökonom- Die Temperatur- und Niederschlags-
es können nur generelle Entwicklungen ischer Entwicklung. änderungen im Mittel der Modelle werden
beschrieben werden, während vielfältige B1:Die Annahmen gelten für eine kon- für Europa in Abbildung 2 gezeigt. Die
Details nicht scharf dargestellt werden. Im vergierende Welt mit Bevölkerungs- stärkste Temperaturzunahme mit mehr
Folgenden werden die Entwicklungen wachstum ähnlich wie in A1, aber mit als 6 °C findet im Winter im nördlichen
einiger wichtiger Klimavariablen wie Tem- raschen Veränderungen innerhalb der Atlantik, in Skandinavien und Osteuropa
peratur und Niederschlag gezeigt. ökonomischen Strukturen hin zu ei- statt. Im Sommer tritt die größte Erwär-
Die Szenarienrechnungen (Abb.1) ner Dienstleistungs- und Informati- mung mit bis 4 °C in den Ländern um das
geben einheitlich eine globale Erwärmung onsökonomie, die weniger Rohstof- Mittelmeer herum auf.
wieder, die bis zur Mitte des 21. Jahrhun- fe benötigt und saubere und effizien- Eine Niederschlagszunahme um bis
derts noch relativ langsam um insgesamt te Technologien verbindet. zu 30 % ergibt sich im Winter in ganz
1,4 °C (im Mittel der Modelle) erfolgt und B2:Die B2 Szenariofamilie gilt für eine Nord- und Mitteleuropa bis zu den Py-
danach bis zum Ende des Jahrhunderts Welt mit überwiegend lokalen Lösun- renäen und Alpen bei 45 °N, im Sommer
je nach Emissionsszenario intensiviert gen der ökonomischen, sozialen und in Nordeuropa bis etwa 55 ° N. Hierdurch
wird oder abflacht. Die Ergebnisse umweltbezogenen Probleme bei ergibt sich für Deutschland eine sommer-
schwanken dann mehr und mehr auch langsamerem Bevölkerungswachs- liche Abnahme und eine winterliche Zu-
zwischen den Modellen (Abb. 1, Streubal- tum als bei A2, mittlerem Wirtschafts- nahme des Niederschlags. Die Unter-
ken rechts) bei gleichen Emissionsan- wachstum und differenzierten tech- schiede zwischen den Modellen sind in
nahmen. nologischen Lösungen. diesem Übergangsbereich groß und eini-
Vom IPCC wurden verschiedene Fa- ge Modelle zeigen sogar einen entgegen-
milien von Emissionsszenarien entwi- gesetzten Trend. Die Aussagen sind
ckelt (IPCC Special Report On Emission Globale Prognose dabei in Mitteleuropa unsicherer als im
Scenarios, SRES), die charakteristische Mittelmeerraum und Skandinavien.
Entwicklungen beschreiben: Die SRES-Szenarien berücksichti-
A1:Die A1-Szenariofamilie beschreibt gen keine besonderen Klimaschutzmaß-
Emissionen in einer zukünftigen Welt nahmen, wie sie von den Vereinten Nati- Regionale Klimamodelle
raschen ökonomischen Wachstums, onen in der Rahmenvereinbarung zum
mit einer wachsenden Weltbevölke- Klimawandel oder im Kyoto Protokoll Da die globalen Klimamodelle mit ih-
rung bis 2050 und leichter Abnahme vorgeschlagen wurden. rer groben Maschenweite die tatsächli-
danach, sowie einer schnellen Ein- Die globalen Temperaturverteilungen chen Vorgänge in der Atmosphäre wenig
führung neuer und emissionseffizien- zeigen nach den Modellergebnissen bis detailliert wiedergeben, werden seit eini-
ter Technologien. Aus der weiteren 2100 besonders starke Erwärmung um 6- gen Jahren zunehmend auch regionale
Untergliederung nach zukünftiger 8 °C in der Arktis und geringere Erwär- Klimamodelle entwickelt und eingesetzt.
Energieerzeugung wird oft das Sze- mung von 1-2 °C in den Tropen. Die At- Hierbei wird bisher mit einem verfeinerten
nario A1B verwendet, das eine Mi- mosphäre über den Kontinenten erwärmt Gitter von ca. 50 km Maschenweite ein
schung zwischen der Nutzung fossi- sich mehr als über den Ozeanen. Teilgebiet eines globalen Modells darge-
ler Brennstoffe und regenerativer En- Die Niederschläge werden globalen stellt. Aus vielen Messungen ist bekannt,
ergie beschreibt. Modellen zufolge wahrscheinlich in mitt- dass die Temperatur- und Niederschlags-
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FVA-einblick+ 1/2008 Klimaentwicklung erkennen 9
verhältnisse regional stark schwanken. sehr wahrscheinlich ist. Der mittlere Nie- Vorgänge in der Atmosphäre noch grob
Beispielsweise finden sich im süddeut- derschlag an Regentagen und sein 90 vereinfachend dargestellt. Wichtige Pro-
schen Mittelgebirgsraum zwischen %-Perzentilwert sind ebenfalls überwie- zesse wie etwa die Wolken- und Nieder-
Hochlagen des Schwarzwaldes und dem gend größer als im Vergleichszeitraum. schlagsbildung, die Strahlungswirkung
Rheintal Unterschiede des Jahresnieder- Die Starkniederschläge, ausgedrückt von Gasen und Aerosolen, die Aus-
schlags zwischen 600 mm und 1800 über die 5- und 50-Jahre Wiederkehrpe- tauschvorgänge an der Erdoberfläche
mm. Durch regionale Klimamodelle wer- rioden eintägigen Regens und fünftägiger und die Windsysteme in bergigem Gelän-
den Einflüsse von Gebirgen, unter- Regenperioden, ändern sich dagegen im de werden durch lokale Einflüsse geprägt
schiedlichen Böden und Landnutzungen Winter uneinheitlich, mit leichter Tendenz (Kunz und Kottmeier 2005), so dass eine
realistischer als in globalen Modellen zu zunehmender Häufigkeit (Abb. 3). weiter verbesserte Auflösung angestrebt
berücksichtigt. Die Ergebnisse werden Im Sommer dagegen nimmt die Häu- wird. Langfristige Simulationen des
aber auch deutlich durch die immer benö- figkeit von Regentagen und der mittlere Jetztklimas (letzte 30 Jahre) und Szena-
tigten Randwerte des antreibenden glo- Sommerniederschläge bei allen Model- rienrechnungen bis zum Jahr 2100 liegen
balen Modells geprägt. Sind die Variablen len, im Mittel um 15 bis 40 %, deutlich ab. bereits mit 10 km Auflösung vom Modell-
globaler Modelle unsicher, wie es für alle Der mittlere Niederschlag an Regentagen system REMO und mit 18 km Auflösung
Größen des Wasserkreislaufs gilt, so und sein 90 %-Perzentilwert sind deut- durch Rechnungen mit CLM-CR vor.
werden diese Fehler in Regionalmodellen lich positiv. Das heißt, dass die selteneren Über die Ergebnisse der REMO-Simula-
nicht kompensiert. Das von der Europä- Regenereignisse intensiver sein dürften. tionen und statistischer Klimamodellie-
ischen Union geförderte Programm Dies zeigt sich auch bei den 5- und 50- rung im Programm KLIWA wird geson-
PRUDENCE (Christensen et al. 2007b) Jahre Wiederkehrperioden eintägigen dert in diesem Heft berichtet. Das 2007
hatte das Ziel, mit Regionalmodellen die Regens und fünftägiger Regenperioden, anlaufende Forschungsprogramm „Her-
Klimaentwicklung in Europa zu untersu- die mit Ausnahme der Hadley-Center- ausforderung Klimawandel“ des Landes
chen. Die Auflösung lag bei ca. 50 km. Modelle deutlich zunehmen. Baden-Württemberg hat es sich zum Ziel
Wie bei den globalen Modellen zeigt gesetzt, die regionalen Klimaänderungen
sich auch hier im Winter eine zunehmen- mit besonderem Schwerpunkt der Ände-
de Häufigkeit von Regentagen und mitt- Regionalmodelle rungen des Niederschlags in kleinen und
lerer Winterniederschläge. Nahezu alle mittleren Einzugsgebieten, der Sturm-
Modelle zeigen Schwankungsbereiche Auch bei 50 km Auflösung wie beim häufigkeit und die Klimaentwicklung der
mit positiven Werten, so dass der Befund PRUDENCE–Programm werden viele nächsten Zeit bis 2020 detailliert zu un-
ewissen wissenschaftlichen Konsens über z
n nächsten 30 – 100 Jahren (IPCC, 2001; IP
henweite von mindestens 100 km, die durch
und liefern nur unscharfe Abbildungen der
ngen in der Darstellung der wichtigsten Proz
dung, der Strahlungswirkung von Gasen un
ustauschvorgänge an der Erdoberfläche vari
d ll d li h h ß i i
Abb. 3: Änderungen des flächengemittelten Niederschlags (Verhältnis 2071–2100 zu 1961–1990 für A2
Emissionszenario) der PRUDENCE-Simulationen in Mitteleuropa (5°E–15°E, 48°N–54°N) im Winter (Dez. - Feb., oben)
und im Sommer (Juni - Aug., unten). fre = Häufigkeit von Regentagen; mea = mittl. 3-Monatsniederschlag; int = mittl.
Niederschlag an Regentagen; q90 = 90 % Perzentil von int; x1d.5 und x1d.50 = 5- u. 50-Jahre Wiederkehrperiode
eintägigen Regens; x5d.5 und x5d.50 = 5- u. 50-Jahre Wiederkehrperiode fünftägiger Regenperioden. Für jedes der
acht Modelle sind die Fehlerbalken des 95% Konfidenzintervalls aufgrund Stichprobenunsicherheit angegeben (nach
Frei et al., 2006). Modelle sind das Hadley Centre Atmospheric Model (HadAM3H), das Climate High Resolution Model
(CHRM), die Klimaversion des ‘Lokalmodells’ (CLM; heute COSMO-CLM), das Hadley Centre Regional Model
(HadRM3H und HadRM3P), die Kombination des High-Resolution Limited Area Model (HIRLAM) und des ECHAM4-
GCM (HIRHAM), das Regionalmodell REMO, und das Rossby Centre Regional Atmosphere-Ocean model (RCAO).
(Christensen et al. 2007b)
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tersuchen, um daraus auf die Veränderung globale Modell ECHAM 5, aber auch die der deutschen Küstenregionen ab. Der
in der Biosphäre, von Hochwasser- Regionalmodelle REMO-UBA (nur im im Sommer bereits jetzt schwachwindige
ereignissen und von Infektions- Dezember und Januar, 10 km Auflösung) Mittelmeerraum wird demnach auch im
krankheiten schließen zu können. Hierzu und CLM-CR (18 km) den beobachteten Winter weniger Stürme zeigen. Süd-
werden am Institut des Verfassers Regio- Niederschlag (Schwarb et al. 2001) deut- deutschland im Übergangsbereich
nalmodelle mehrfach genestet betrieben, lich überschätzen. Sie bewirken eine dazwischen könnte verhältnismäßig we-
um von der globalen Skala in mehreren Korrektur in der richtigen Richtung, fallen nig Änderung erleben. Erste Analysen
Schritten auf kleine Gebiete skalieren zu aber insgesamt zu gering aus. Offensicht- der COSMO-CLM Szenarienrechnun-
können. Dabei wird eine Auflösung bis zu lich sind hierfür Schwächen des antrei- gen zeigen für die nächsten Jahrzehnte
einem oder wenigen Kilometern ange- benden Globalmodells verantwortlich. In eine leichte Zunahme des Mittelwertes,
strebt. den Sommermonaten ist die Überein- aber keine signifikante Änderung der
Im Folgenden wird an zwei Beispielen stimmung der Regionalmodelle mit den Häufigkeit hoher Windgeschwindigkei-
dargestellt, welche Detailschärfe von sol- Messungen deutlich besser und beide ten. Diese Ergebnisse sind noch als vor-
chen Simulationen zu erwarten ist. Regionalmodelle korrigieren den zu ge- läufig zu betrachten und werden zur Zeit
ringen Sommerniederschlag des Global- durch weitere Modellrechnungen über-
Modellvergleiche Niederschlag modells sinnvoll. prüft.
Im Forschungsprogramm „Heraus- Sturmsimulationen
forderung Klimawandel“ des Landes Ausblick
Baden-Württemberg steht zunächst die Vor allem Sturmzyklonen mit extre-
Modellvalidierung für den Zeitraum be- men Windgeschwindigkeiten und Nie- Der 4. Sachstandsbericht des IPCC
kannten Klimas (1971 – 2000) im Vorder- derschlägen sind nach den Daten einer hat dem Problem des Klimawandels
grund, bevor hochauflösende Szenari- großen Gebäudeversicherungsgesell- besonders große Publizität in der Öffent-
enrechnungen für die Zukunft durchge- schaft im Land Baden-Württemberg für lichkeit verschafft. Die daraus resultieren-
führt werden. Mit der Validierung anhand 62 % der wetterbedingten Schäden ver- den Fragen danach, was in einzelnen Re-
von Messdaten wird beabsichtigt, Mo- antwortlich. Sie entstehen im Regelfall gionen und Orten zu erwarten ist, kann
delldefizite zu erkennen und, falls mög- bereits über dem Atlantik und erreichen zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht gesi-
lich, zu beheben. von Westen kommend Mitteleuropa. Für chert beantwortet werden. Globale und
Ein Beispiel für solche Vergleiche ist das Simulationsgebiet regionaler Klima- regionale Klimamodelle müssen vor-
der Jahresgang des mittleren monatli- modelle bedeutet das, dass solche rangig mit Daten für das gut dokumentier-
chen Niederschlags in Abbildung 4 (Feld- Sturmzyklonen über die Randwerte in te derzeitige Klima verifiziert werden, um
mann et al. 2008) dargestellt. Es zeigt sich, das Modellgebiet hineinwandern. Die darauf aufbauend belastbare Prognosen
dass in den Wintermonaten vor allem das Fähigkeit des globalen Modells, solche erstellen zu können. Globale Modelle
großräumigen Tiefdruckgebiete ent- müssen für das europäische Gebiet
stehen und sich entwickeln zu lassen, insbesondere sowohl hinsichtlich der
bestimmt die Häufigkeit und Intensität Häufigkeiten von Zirkulationstypen mit
von Winterstürmen auch im Regional- Niederschlag, der Zyklonenklimatologie
modell. Kleinräumiges Extremwetter, vor und der horizontalen Wassertransporte
allem durch konvektive Wettersysteme, am westlichen Einströmrand verifiziert
muss dagegen durch regionale Modelle werden.
im Inneren des Modellgebiets realistisch Regionale Modelle sollten in der Lage
ausgelöst werden. sein, die regionalen Klimabesonderhei-
Auch für die größeren Tiefdruckge- ten und insbesondere die frontgebunde-
biete zeigt sich der Vorteil der Regional- nen und die konvektiven Niederschläge
isierung (Abb. 5) deutlich. Die Mittelge- realitätsnah wiederzugeben. Erhebliche
birge zeichnen sich aufgrund der Ge- Fortschritte in dieser Richtung werden
schwindigkeitsverstärkung bei der zur Zeit im Programm „Herausforderung
Bergüberströmung deutlich ab. Die Ge- Klimawandel“ für Baden-Württemberg
Abb. 4: Jahresgang des mittleren schwindigkeiten können dadurch in den durch Validierung der Modelle und die
monatlichen Niederschlags in Hochlagen orkanartig werden und um Erhöhung ihrer räumlichen Auflösung
Südwest-Deutschland (1971-2000). das Dreifache höher als in Tallagen aus- unternommen. Kleinräumige Wetter-
Ausgezogene Kurve: fallen. phänomene wie Gewitter, Tornados und
Beobachtungen; Unterbrochene Eine Zunahme der Sturmhäufigkeit Hagel können derzeit in regionalen Kli-
Linien: CLM, REMO und ECHAM5. zeichnet sich globalen Modellen zufolge mamodellen noch nicht explizit simuliert
(Feldmann et al. 2008) besonders in Nordeuropa einschließlich werden und erfordern vereinfachte Be-
einblick+200801_3in.pmd 10 08.07.2008, 13:27FVA-einblick+ 1/2008 Klimaentwicklung erkennen 11
senschaftlern verschiedener Disziplinen
und Politik, betroffenen Verbänden, In-
dustrieunternehmen, Verwaltungen und
Bürgern, wobei die denkbaren Szenarien
hinsichtlich ihrer Folgen und der Vorsor-
gemaßnahmen eingehend zu untersu-
chen sind.
In Ergänzung zu anderen laufenden
oder bereits durchgeführten For-
schungsprogrammen wurde hierzu
unlängst ein Süddeutsches Klimabüro
am Karlsruher Institut für Technologie
(KIT) eingerichtet. Dieses Klimabüro soll
in enger Kooperation mit den Einrichun-
Abb. 5: Linke Seite: Die Simulation handlungen. Da ihr Einfluss groß sein gen der Länder und des Bundes als
eines hypothetischen Sturms im kann, sind solche kleinräumigen Vorgän- Schnittstelle zu Fragen des Klimawan-
globalen Klimamodell ECHAM 5 mit ge und ihre Modelldarstellung durch dels im gesamten süddeutschen Raum
1,85 Grad Auflösung , was ca. 200 ausführliche Messprogramme zu verbes- dienen.
km entspricht. sern, so wie es beispielsweise 2007 für
Rechte Seite: COSMO-CLM mit den Mittelgebirgsraum im Großexperi-
0,088 Grad Auflösung. Die Farbskala ment COPS (Convective and Orographi- Prof. Dr. Christoph Kottmeier
des rechten Bildes gibt die cally induced Precipitation Study) reali- Institut für Meteorologie und Klima-
Windgeschwindigkeiten des Sturms siert wurde (Wulfmeyer et al. 2008). forschung (IMK)
in m/s wieder. Die Klimafolgenforschung erfordert Tel.: (0721) 608 6370
(Kunz et al. 2008) eine engere Kooperation zwischen Wis- kottmeier@imk.uka.de
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einblick+200801_3in.pmd 11 08.07.2008, 13:2712 Klimaentwicklung erkennen FVA-einblick+ 1/2008
KLARA, KLIWA, WETTREG - Klimaszenarien und ihre
Auswirkung auf Baden-Württemberg
von Bernhard Bösch und Petra Adler
Wer sich mit der Klimatologie be- simulationen liefern mögliche Progno- le Gitterpunkte herunterzurechnen:
schäftigt, wird mit einer Fülle von Begrif- sen des Klimas unter bestimmten Annah- Unter „dynamischem Downscaling“
fen, Szenarien, Modellen, Berichten und men über die Entwicklung der Weltbevöl- wird die Einbettung eines höher auf-
Ergebnissen konfrontiert. Für forstliche kerung, der ökonomisch-sozialen Ent- gelösten dynamischen Modells in ein
Fragestellungen ist es unumgänglich, wicklung, der technologischen GCM verstanden. Dynamisches Down-
sich zuerst ein Verständnis der Gesamt- Veränderung, des Ressourcenbereichs scaling orientiert sich an den bekannten
problematik anzueignen. und des Umweltmanagements. Die physikalischen Prozessen der Atmos-
Auf die Rolle des Weltklimarates insgesamt 40 Szenarien werden in vier phäre und entspricht damit von der Vor-
(IPCC) und die Fortschritte bei der Ent- Hauptgruppen A1, A2, B1 und B2 zu- gehensweise dem Ansatz der GCM-Mo-
wicklung der globalen Zirkulationsmo- sammengefasst. Die komplexen Modelle delle. Dabei werden die Informationen
delle GCM (Global Climatic Models) wur- sind unter dem Namen ECHAM1 bis des GCM-Systems an den Rändern als
de in dem Beitrag von Kottmeier bereits ECHAM5 bekannt, wobei ECHAM5/MPI- Vorgabe für die lokalen Berechnungen
eingegangen. Diese aufwändigen Klima- OM die aktuellste Variante bezeichnet. übernommen. Aus diesem Grund spricht
„Global“ bedeutet, dass diese Mode- man auch von „genesteten Systemen“.
lle die gesamte Erde mit einer Rasterauf- Ein bekannter Vertreter dieses Ansatzes
lösung von ca. 250 x 250 km umspannen. ist das vom Max-Planck-Institut für Me-
In diesen groben Skalen ist eine Vorher- teorologie entwickelte regionale Klima-
sage der Klimaentwicklung für kleinere modell (REMO).
Regionen nicht möglich, da die Topogra- Im Gegensatz dazu werden im „empi-
phie der Erdoberfläche nur unzureichend rischen Downscaling“ statistische Me-
wiedergegeben wird. Regionale Beson- thoden eingesetzt. Neben den grob auf-
derheiten werden nicht dargestellt. gelösten Klimadaten werden Zusatzinfor-
Zur Bewertung regionaler Klimaent- mationen über das fein aufgelöste Feld
wicklungen und regionaler Risiken und benötigt. Über die Berechnung der stat-
Chancen müssen deshalb Verfahren an- istischen Zusammenhänge können nöti-
gewandt werden, mit welchen die Ergeb- ge Information in der fein aufgelösten
nisse aus den globalen Modellen übertra- Skala hergeleitet werden (Abb. 2).
gen werden können. Downscaling lässt sich nicht nur zur
Abb. 1: Das „Downscaling“ in ein Verfeinerung der Skalen bei Klimamo-
regionales Modell (Kliwa Heft 9) delldaten verwenden. Der Deutsche Wet-
Regionalisierungsverfahren terdienst (DWD) stellt mit Downscaling-
Verfahren die Klimakarten aus den Wet-
Die Berechnung von Klimadaten auf terdaten der Stationen her. Dazu werden
lokalen Skalen, welche deutlich unter der die auf Meereshöhe reduzierten Daten
Modellauflösung der GCMs liegen, wird mathematisch den tatsächlichen Gelän-
grob aufgelöste
Klimadaten als „Downscaling“, also „herunterrech- dehöhen angepasst.
nen“ bezeichnet. Da unter dem Begriff Die empirischen Verfahren unterglie-
fein
statistische
aufgelöste Klima Zeiträume verstanden werden, die dern sich weiter in Verfahren, die Wetter-
Beziehungen
Klimadaten deutlich länger als ein Jahr sind, und generatoren einsetzen, die mit Wetterla-
Zusatzinformationen
über das hoch
damit die Auflösung der Zeitskala be- genklassen arbeiten oder die Transfer-
aufgelöste Feld schränkt ist, wird Downscaling in der Kli- funktionen verwenden. Das Verfahren
matologie meist räumlich interpretiert: WETTREG, das in vielen Untersuch-
Als Informationstransfer von einer gro- ungen über die Auswirkungen der Klima-
ben auf eine feiner aufgelöste Skala. veränderung auf die Wasserwirtschaft
Dabei werden zwei Vorgehensweisen eingesetzt wird, arbeitet z.B. mit Wetter-
Abb. 2: Schema zum empirischen unterschieden, um die Klimaparameter lagen (Abb. 3).
Downscaling (Bisolli, Dittmann 2003) von der groben GCM-Skala auf regiona-
einblick+200801_3in.pmd 12 08.07.2008, 13:27FVA-einblick+ 1/2008 Klimaentwicklung erkennen 13
Der DWD bietet eine Wetterlagenklas- zieren, und damit auch eine Überprüfung
sifikation speziell für den deutschen des Modells durchzuführen, als auch
Raum an. Es handelt sich um die Objek- künftige lokale Klimabedingungen zu
tive Wetterlagenklassifikation (OWLK) mit prognostizieren. Zur Prognose der zu-
40 definierten Klassen. künftigen Wetterlagen werden die geän-
Die im deutschen Raum bekanntes- derten Auftretenswahrscheinlichkeiten
ten Vertreter der Regionalisierungsver- anhand der GCM-Prognosen ermittelt
fahren sind das Modell STAR, entwickelt und dann als Basis für die Prognose über-
von der Arbeitsgruppe Dr. Gerstengarbe nommen.
vom Potsdam-Institut für Klimafolgen-
forschung (PIK), das Modell WETTREG REMO
von der Firma Meteo-Research und Cli-
mate & Environment Consulting (CEC) in Im Gegensatz zu den anderen beiden
Zusammenarbeit mit der Freien Universi- Modellen handelt es sich bei REMO um
tät Berlin und das Modell REMO vom ein dynamisches Modell, dessen Berech- Abb. 3: Downscaling-Schema unter
Max-Planck-Institut für Meteorologie in nungen auch nicht an den Stationen des Nutzung der Wetterlagenklassifi-
Hamburg (Abb. 4). DWD erfolgen, sondern an unterschied- kation (Bisolli, Dittmann 2003)
lichen Rasterpunkten mit Gitterweiten
STAR zwischen 10x10 und 18x18 km. REMO lichkeit. REMO wiederum übernimmt die
kann sowohl in die Modelle des IPCC gesamte Information der übergeordneten
STAR ist ein statistisch basiertes re- (ECHAM4, ECHAM5), als auch in das Klimamodelle an den Modellrändern.
gionales Klimamodell. Mit Clusterverfah- Europamodell des DWD eingebettet wer-
ren wird ein Zusammenhang zwischen den. Die Prozesse werden in REMO unter
großräumigen Klimainformationen und Einbehaltung der thermodynamischen KLIWA
den langjährigen Messreihen an den Kli- Energie- und Massenerhaltungsglei-
mastationen des DWD hergestellt. Dabei chungen berechnet, wobei die Atmos- KLIWA ist die Abkürzung für das
ist die Temperatur die Leitgröße, aus der phäre in 20 Schichten geteilt wurde. Kooperationsvorhaben „Klimaverände-
sich alle anderen meteorologischen Grö- rung und Konsequenzen für die Wasser-
ßen berechnen. Aus dem übergeordne- Bewertung der Verfahren wirtschaft“. Baden-Württemberg und
ten GCM wird nur der Temperaturtrend Bayern sowie der DWD vereinbarten
übernommen. Der Vorteil ist dabei, dass Die „antreibenden“ Parameter stam- 1998 eine längerfristige gebiets- und
systematische Fehler aus dem globalen men bei allen drei Verfahren aus den über- fachübergreifende Zusammenarbeit. Ziel
Modell auf ein Minimum reduziert werden geordneten GCM-Modellen. Allerdings des mittel- bis langfristigen Projektes ist
können. ist die Verwendung und Dichte dieser In- es, gesicherte Aussagen über die Auswir-
formationen unterschiedlich: STAR be- kungen des Klimawandels auf den
WETTREG nutzt nur den berechneten großräumigen Wasserhaushalt zu bekommen und ent-
Temperaturtrend, WETTREG analysiert sprechende Handlungsempfehlungen
WETTREG (wetterlagenbasierte Regi- die Wetterlagen und simuliert die Szena- auszuarbeiten. 2006 trat Rheinland-Pfalz
onalisierungsmethode) fällt auch in die rien anhand der Auftretenswahrschein- als weiterer Partner dem Konsortium bei.
Klasse der statistisch empirischen Ver-
fahren. In WETTREG werden 40 Klima-
und 32 Niederschlagsklassen eingesetzt.
Für jede Jahreszeit werden zehn Wetter-
lagen für das Temperatur- und acht für
das Niederschlagsregime unterschieden.
Aus den Wetterbeobachtungen kann die
Häufigkeit des Auftretens der einzelnen
Wetterlagen berechnet werden. Die über
einen Zufallsgenerator erzeugte
Aneinanderreihung von Wetterlagen wird,
zusätzlich zu den Häufigkeiten, durch
Übergangswahrscheinlichkeiten zwi-
schen zwei aufeinanderfolgenden Wetter-
lagen gesteuert. Somit ist es möglich,
sowohl heutige Wetterlagen zu reprodu- Abb. 4: Schema der unterschiedlichen Modelltypen (PIK Report No. 99)
einblick+200801_3in.pmd 13 08.07.2008, 13:2714 Klimaentwicklung erkennen FVA-einblick+ 1/2008
Regionale Klimamodelle haben eine speicherung von Niederschlag als 3. Die Winter werden milder, aber auch
erhebliche Auswirkung auf die Berech- Schnee. feuchter. Das gilt insbesondere für
nung des Wasserhaushaltes, da die Mo- Mit einer Erhöhung der Niederschlä- den Schwarzwald (hier differieren die
dellierung des lokalen Niederschlages ge um 8%, im Vergleich zu 3% von REMO Prognosen beträchtlich).
deutlich aufwändiger und schwieriger als und STAR, simuliert das WETTREG-Mo- 4. Die Westwetterlagen nehmen zu.
die Prognose der Temperaturentwick- dell die höchsten Niederschläge. Gravie- 5. Die Hochwassergefahr im Winter
lung ist. Sie sind die Basis von noch fei- rend sind die Unterschiede bei der ge- steigt, da der Wechsel zwischen
ner skalierten Wasserhaushaltsmodellen trennten Betrachtung von Sommer- und Schnee und Regen die Schneede-
WHM, LARSIM und ASGI. Winterhalbjahr. Während WETTREG für cken öfter auf- und abbaut.
Um sich einen Überblick über den das Sommerhalbjahr je nach Region eine
Einfluss unterschiedlicher Szenarien und Abnahme der Niederschläge von bis zu Fazit
über die Auswirkung unterschiedlicher 8% (im Mittel 4%) prognostiziert, weisen
Rechenmodelle zu verschaffen, be- REMO und STAR auch im Sommer Zu- In der Gesamtwertung wurde vom
schlossen die Kooperationspartner 2001 nahmen um 6% auf. Am größten sind die KLIWA-Konsortium entschieden, das
einen direkten Vergleich der drei Verfahren Unterschiede jedoch im Winter, in dem WETTREG Verfahren für weitere Untersu-
REMO, STAR und WETTREG unter weit- WETTREG in manchen Regionen, wie im chungen mit Wasserhaushaltsmodellen
gehend denselben Ausgangsbedingun- Schwarzwald, auf Zunahmen von bis zu zu Grunde zu legen. Aufgrund der gro-
gen. Als globales GCM wurde ECHAM 4 34% (22,5% im Mittel) kommt, während ßen Streuung ist nach Aussage aller
mit dem Szenario B2 ausgewählt. Als die beiden anderen Modelle kaum Verän- Modellierer eine erneute Erstellung von
Messdaten standen die Stationsdaten derungen prognostizieren. regionalen Klimamodellen mit verbesser-
des DWD von 1951-2000 zur Verfügung. Auch wenn die Ergebnisse dieser drei ten Methoden erforderlich.
Die Verifikation wurde auf den Zeitraum Verfahren in Teilbereichen, insbesondere In den Abbildungen 5 bis 7 sind die
1971-2000 festgelegt. Das Zukunftssze- jedoch in der Prognose der Niederschlä- Ergebnisse der WETTREG-Simulation für
nario sollte die Entwicklung des Klimas in ge, merkliche Unterschiede aufweisen, die Temperaturdifferenzen, die prozentu-
der Periode 2021 – 2050 darstellen. geht der allgemeine Trend in die gleiche alen Änderungen der Niederschlagssum-
Richtung: men und die Veränderung der mittleren
Ergebnisse 1. im Vergleich der Periode 1960-1990 Anzahl von Trockentagen im Sommer-
und 2030-2050 wird die Temperatur halbjahr abgebildet.
Die Temperaturzunahmen von 1,0°- um ca. 1,7° C zunehmen, im Sommer Auf der Basis von WETTREG wurden
1,2° C bei STAR sind etwas geringer als um ca. 1,4° C, im Winter um 2° C. daraufhin detailliertere Studien im Be-
bei den anderen beiden Modellen mit Insbesondere für die Monate Dez. – reich der Wasserwirtschaft durchgeführt,
1,6°-1,9° C. Die Unterschiede resultieren Feb. bedeutet dies, dass Niederschlä- wie die Berechnung von Spannweiten
hauptsächlich aus den Prognosen für das ge öfter als Regen fallen werden. und Änderungen für Temperaturen und
Winterhalbjahr, wo STAR mit einer Zu- 2. Die Zahl der Sommertage mit Tempe- Niederschläge, Berechnung von extre-
nahme von 1° C unter der Vorhersage von raturen > 25° C wird deutlich zuneh- men Trocken- und Nassperioden und die
2° der beiden anderen Modelle liegt. Dies men, dagegen wird die Anzahl an Modellierung von Abflüssen mit Wasser-
hat großen Einfluss auf die Zwischen- Frosttagen zurückgehen. haushaltsmodellen. Die Ergebnisse sind
Abb. 5: Temperaturdifferenz der Abb. 6: Prozentuale Änderung der Abb. 7: Veränderung der mittleren
Jahresmittel (2021-2050)-(1971- mittleren Niederschlagssumme (Nov. Anzahl von Trockentagen im
2000) WETTREG (Kliwa Heft 9) Apr.) WETTREG (Kliwa Heft 9) Sommerhalbjahr (Kliwa Heft 9)
einblick+200801_3in.pmd 14 08.07.2008, 13:27FVA-einblick+ 1/2008 Klimaentwicklung erkennen 15
in den KLIWA Heften 9-11 (www.kliwa.de)
Produktivitätsindex
veröffentlicht. 0.925 - 0.950
0.950 - 0.975
0.975 - 0.999
1.000
KLARA 1.001 - 1.025
1.025 - 1.050
KLARA ist ein Verbundprojekt des 1.050 - 1.075
Umweltministeriums Baden-Württem- 1.075 - 1.100
berg zur Untersuchung des Klimawan-
dels, seiner Auswirkungen, der Risiken
und der Anpassungsmöglichkeiten. Das
Projekt wurde von der Landesanstalt für
Umweltschutz (LfU), heute Landesan- Fichte Buche
stalt für Umwelt, Messungen und Natur-
schutz Baden-Württemberg (LUBW), Abb. 8: Produktivität für Fichte (Alter desweiten Versuchsflächennetzes wei-
begleitet. 60) und Buche (Alter 90) (PIK Report tergehende Untersuchungen durch-
Die Ergebnisse von KLARA beruhen No. 99) führen, die den Zusammenhang zwi-
auf einer weiterentwickelten Version von schen der Klimaentwicklung und dem
STAR und stimmen nicht vollständig mit Zusammenarbeit mit dem European Fo- Wachstum der Hauptbaumarten be-
den Ergebnissen von KLIWA (beruhend rest Institute (EFI) an den Standorten der leuchten sollen.
auf WETTREG) überein. Klimastationen erzeugt. Für jeden
Der Bericht befasst sich unter ande- Modellbestand wurden Simulationen mit
rem mit der Analyse bestehender Ver- dem Modell 4C für das Basisszenario Dr. Bernhard Bösch
wundbarkeiten, der regionalen Ausprä- 1951–2000 und für das Zukunftsszena- FVA, Abt. Biometrie und Informatik
gung des Klimawandels sowie den Aus- rio 2001-2050 durchgeführt. Tel.: (07 61) 40 18 - 1 93
wirkungen auf die menschliche bernhard.boesch@forst.bwl.de
Gesundheit, Land- und Forstwirtschaft, Ergebnisse
den Tourismus, den Naturschutz, die
Wasserkraftnutzung und die Entwicklun- Für die Fichte verbessert sich die Literatur
gen bei Extremereignissen mit großem Produktivität im Westen und Nord-
Schadenspotenzial. westen Baden-Württembergs, während Bissolli, P., Dittmann, E. (2003): Objektive
Zur Untersuchung von Klimaverän- sie im Südosten zurückgeht (Abb. 8). Für Wetterlagenklassen. Klimastatusbericht
derungen, speziell im Bereich der Forst- Buche gibt es in wenigen Wuchsgebieten des DWD 2002.
Matulla, C., Penlap, E.K., Storch, H.v.
wirtschaft, ist es notwendig, zusätzliche einen Zuwachs der Produktivität, wie bei
(2003): Empirisches Downscaling –
Simulationsmodelle einzusetzen, um die der Fichte ist im Südosten eher mit einem Überblick und zwei Beispiele.
Wachstumsdynamik von Waldbestän- Rückgang zu rechnen. Dagegen zeigen Klimastatusbericht des DWD 2002.
den in Abhängigkeiten von Klimavariab- Kiefer und Eiche in fast allen Bereichen KLIWA Heft 9: Regionale Klimaszenarien für
len zu prognostizieren. Im KLARA wird eine Steigerung des Zuwachses. Für den Süddeutschland, Abschätzung der
Auswirkungen auf den Wasserhaushalt,
das am PIK entwickelte Simulationsmo- Gesamtwald ist nach dieser Untersu-
100 S., Karlsruhe 2006.
dell 4C (FORESEE- FORESt Ecosystems chung mit einer leichten Steigerung des KLIWA Heft 10: Klimaveränderung und
in changing Environment) verwendet, ein Zuwachses zu rechnen. Konsequenzen für die Wasserwirtschaft,
Prozessmodell, das in Abhängigkeit von Diese Auswertungen geben nur Hin- Fachvorträge beim 3. KLIWA-
den Ressourcen Licht, Wasser und Nähr- weise auf Trends. Sie basieren auf relativ Symposium am 25. und 26.10.2006 in
Karlsruhe, 256 S., Karlsruhe 2007
stoffe das Wachstum von Baumkohorten groben, agregierten Eingangsdaten und
KLIWA Heft 11: Zum Einfluss des Klimas auf
(Zusammenfassungen von Bäumen glei- vereinfachten, abstrakten Modell- den Bodensee, 99 S., Karlsruhe 2007
chen Alters und gleicher Dimension) be- ansätzen. Die Ergebnisse entsprechen in Bronstert, A., Kolokotronis, V., Schwandt, D.,
rechnet. einigen Bereichen (z. B. die Produktivität Straub, H. (2006): Vergleich und
Die Eingangsgrößen sind Tagesmittel der Fichte in wärmeren Regionen Baden- hydrologische Wertung regionaler
Klimaszenarien für Süddeutschland.
bzw. Summen der Temperatur, des Nie- Württembergs) nicht den Erfahrungen
Hydrologie und Wasserbewirtschaftung,
derschlags, der Luftfeuchte und der der Forstpraxis. Darüber hinaus ist fest- 50. Jg., Heft 6, Dez. 2006, 270-287.
Strahlung. Zur Abschätzung des Ein- zustellen, dass keine Risiken durch PIK Report 99 (2005): KLARA - Klimawandel
flusses auf den Wald wurden Modell- Schädlingsbefall, die sich in diesen Regi- - Auswirkungen, Risiken, Anpassung,
bestände, in Anlehnung an die Alters- onen auf die Entwicklung der Baumarten Ed.: Stock, M., Potsdam Institut für
Klimafolgenforschung (PIK)
klassenverteilung der Bestände in Baden- auswirken, in den Modellen enthalten
Württemberg von 1990, in sind. Die FVA wird auf der Basis ihres lan-
einblick+200801_3in.pmd 15 08.07.2008, 13:2716 Sturmrisiko besser verstehen FVA-einblick+ 1/2008
Risiko und Klimawandel
von Marc Hanewinkel
Derzeit herrscht nicht nur in der Hinzu kommt, dass die Datengrundlage leitungsschlüssel für die Anfälligkeit bei
Forstpraxis eine große Unsicherheit für eine fundierte Risikomodellierung verschiedenen Schadfaktoren zu erklä-
darüber, in wieweit sich der prognostizier- häufig denkbar schlecht ist. Im Betriebs- ren.
te Klimawandel auf die biotischen und vollzug wurden in Baden-Württemberg Die häufigste Methode Risiko zu er-
abiotischen Schäden im Wald auswirken laufende Risikoanfälle lange Zeit oftmals fassen, ist der Einsatz statistischer Mo-
könnte. Der neueste Bericht des Weltkli- nur auf Abteilungsebene verbucht. Dies delle. Diese Modelle verwenden Daten
marates (IPCC) geht von einer Zunahme erschwert eine detaillierte Risikoanalyse, von Schadereignisse, um Risikoanfälle
von Wetterextremen aus, worunter auch da die den Schaden erklärenden Variablen zu prognostizieren oder um Bestände
eine Zunahme von Starkwindereignissen wie Standortseinheiten, Baumarten- nach ihrer Anfälligkeit zu klassifizieren. Im
fallen könnte. Allerdings ist eine Zunah- verteilung, Vorrat, Bestandeshöhen usw. Rahmen eines klassischen deterministi-
me der Windgeschwindigkeiten in den über größere, inhomogene Flächen ge- schen Ansatzes werden dabei Über-
letzten Jahren nicht überall in Europa mittelt werden müssen und damit an gangswahrscheinlichkeiten für Alters-
nachweisbar (s. Beitrag von Albrecht et Trennschärfe verlieren. Nach großen klassen und Bestandestypen auf definier-
al. in diesem Heft). Die Statistiken über Schadereignissen wie den Stürmen von ten Standortseinheiten abgeleitet. Die
den Anfall zufälliger Nutzungen in den 1990 oder 1999, die eigentlich in großem Theorie hierzu wurde überwiegend von
Wäldern Baden-Württembergs belegen Umfang wertvolles Datenmaterial für die Suzuki (1971) entwickelt. Dieser Ansatz
einen deutlichen Anstieg der nicht plan- wissenschaftliche Analyse der Schader- wurde in großem Umfang in fichtendomi-
mäßig durchgeführten Nutzungen im öf- eignisse liefern, ist die betriebliche Ar- nierten Wäldern Sachsens angewandt
fentlichen Wald in Baden-Württemberg beitskapazität bei der Bewältigung der (Kurth et al. 1987).
(FVA 2003). Auch Schelhaas et al. (2003) Katastrophe derart gebunden, dass häu- Die Standardmethode Risiko für Wäl-
weisen eine generelle Zunahme von fig keine Zeit mehr für eine Analyse des der oder Waldbestände zu prognostizie-
Schadholz für die Wälder Europas in den Schadereignisses bleibt. Die Aufarbei- ren ist der Einsatz von Regressionsmo-
letzten Jahrzehnten nach. Ziel des vorlie- tung beschränkt sich damit auf die Ana- dellen. Dabei wird der Schaden bzw. des-
genden Beitrages ist es anhand einer lyse von Teilaspekten oder auf einzelne sen Eintrittswahrscheinlichkeit
Fallstudie zu demonstrieren, worauf bei Fallstudien (z. B. Hinrichs 1994, König (abhängige Variable) in Abhängigkeit von
der Erfassung und Bewertung von Risiko 1995, Aldinger et al. 1996). Eigenschaften der untersuchten Waldflä-
geachtet werden sollte. che (unabhängige Variablen) modelliert.
Hierfür hat sich die logistische Regressi-
Methoden der Risikoanalyse on insbesondere für die Prognose von
Ziele der Risikoanalyse Windwurfschäden als das Stand-
Als methodische Ansätze für die Ri- ardverfahren herauskristallisiert (Hinrichs
Ziele der Risikoanalyse sind zunächst sikoanalyse und -prognose stehen ver- 1994, König 1995, Fridman und Valinger
die Identifikation der wesentlichen schiedene Verfahren zur Auswahl. Exper- 1998, Valinger und Fridman 1997,1999,
Schadfaktoren (Sturm, Schnee, Insekten, tensysteme basieren meist auf Literatur- Jalkanen und Mattila 2000, Mitchell et al.
Fäule usw). Danach wird die Eintritts- analysen oder Expertenbefragungen und 2001). Eine Weiterentwicklung dieses
wahrscheinlichkeit und das Ausmaß dienen dazu, Waldbestände und/oder methodischen Ansatzes sind generali-
analysiert und prognostiziert. Während Standortseinheiten Risikoklassen zuzu- sierte lineare Modelle (Kohnle et. al. 2008).
Ersteres, mit Ausnahme der äußerlich ordnen. Hierbei wird das gespeicherte Diese Technik hat sich bei der numeri-
nicht erkennbaren Schäden (z. B. Fäule- Expertenwissen durch heuristische Re- schen Analyse von Einflussfaktoren, die
befall) im forstlichen Bereich kein größe- geln verknüpft. Beispiele für solche Sys- für Sturmschäden relevant sind, be-
res Problem darstellt, ist die Herleitung teme in Mitteleuropa sind die von Rott- währt. Die verschiedenen Einfluss-
von quantitativen Parametern, eine auf- mann entwickelten für die Einordnung faktoren (unabhängige Variablen), die in
wändige und komplexe Aufgabe. Dies gilt von Waldbeständen auf ihre Anfälligkeit Studien untersucht und als relevant iden-
umso mehr, wenn es darum geht, diese für Sturmschäden (Rottmann 1986) oder tifiziert wurden, variieren sehr stark. Hin-
Quantifizierung für sich ändernde Rah- Schneebruch-/druckschäden (Rottmann richs (1994) verwendet die Standard-Be-
menbedingungen, z. B. in Bezug auf das 1985). Dass das Expertensystem von standes- und Standortsparameter wie
Klima, vorzunehmen. Dies erfordert in der Rottmann kaum Eingang in die Praxis Baumartenzusammensetzung, Mittelhö-
Regel die Einbindung von klimarelevan- gefunden hat, ist wohl mit dem zumindest he, Exposition, Stabilitätsindex (Sta-
ten Parametern in die Risikomodelle. teilweise subjektiven Charakter der Her- ndortseinheit) und Alter. König (1995) er-
einblick+200801_3in.pmd 16 08.07.2008, 13:27Sie können auch lesen
