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Hochwasser am Rhein bei Karlsruhe (Bild: www.kliwa.de / www.htm-karlsruhe.de)
Projekt B1.1.2:

Studie über

Einsatzmöglichkeiten und Umsetzung eines regionalen Klimamodells

für die Quantifizierung des Wasserhaushalts

(Stand: 2001)


1. Allgemeine Einführung

Das Kooperationsvorhaben 'Klimaveränderung und Konsequenzen für die Wasserwirtschaft' (KLIWA) mit den Partnern Deutscher Wetterdienst, Bayern und Baden-Württemberg steht auf den folgenden drei Grundpfeilern:

  • Untersuchung des Langzeitverhaltens der Wasserhaushaltsgrößen anhand von langen Messzeitreihen (Bereich A),
  • Modellierung des zukünftigen Klimas mit Hilfe von Klimaszenarien und deren möglichen Auswirkungen auf die Wasserwirtschaft (Bereich B),
  • Festlegen und Betreiben eines integrierten Messnetzes zur kontinuierlichen Überwachung und frühzeitigen Erkennung von Trends hydrometeorologischer und hydrologischer Beobachtungsgrößen (Bereich C).

Nachdem die ersten Ergebnisse zum Langzeitverhalten der Wasserhaushaltsgrößen in einigen Regionen auf signifikante - über die natürlichen Schwankungen der Klimavariabilität hinausgehende - Veränderungen schließen ließen (siehe auch KLIWA-Symposium vom 29./30.11.2000), erschien es aus Sicht der KLIWA-Partner notwendig, auch die fachliche Basis für den zweiten Grundpfeiler des Vorhabens zu erarbeiten.

Um dieses Ziel erreichen zu können, war in einem ersten Schritt eine Bestandsaufnahme zum Wissensstand über die Möglichkeiten und Grenzen in der globalen und regionalen Klimamodellierung für die Quantifizierung des Wasserhaushalts zu schaffen. Das Institut für Klimaforschung an der ETH Zürich unter Leitung von Professor Schär hat es dann übernommen, eine solche Grundsatzstudie für das Vorhaben KLIWA unter der Federführung des DWD, Geschäftsfeld Hydrometeorologie zu erstellen. Als zentrale Verankerung diente der vom Arbeitskreis KLIWA aufgestellte, nachstehend aufgeführte Fragenkatalog, um den sich die Erläuterungen und Hinweise der Wissenschaftlergruppe um Professor Schär im Wesentlichen beziehen.

Der Grundsatzstudie, die nachfolgend beigefügt ist, sind die folgenden Kernaussagen zu entnehmen:

  • Während noch vor 10 Jahren der Einfluss einer anthropogen bedingten Klimaveränderung grundsätzlich umstritten war, zeigen mittlerweile mehrere unabhängige Arbeiten mit einer Rekonstruktion der nordhemisphärischen Jahresmitteltemperatur des letzten Jahrtausends, dass die Erwärmung des 20. Jahrhunderts einzigartig ist.
  • Diese signifikante Erwärmung hat auch Veränderungen des Wasserkreislaufs zur Folge. Dies lässt sich durch die KLIWA-Untersuchungen zum Langzeitverhalten der Wasserhaushaltsgrößen untermauern.
  • Es können zurzeit noch keine gesicherten Aussagen hinsichtlich der Veränderung der großräumigen Zirkulation im europäisch-atlantischen Raum gemacht werden.

Belastbare Angaben über Veränderungen des Wasserhaushalts im regionalen Bereich liegen demnach zwar noch nicht vor; um aber dennoch rechtzeitig geeignete Maßnahmen ergreifen zu können, ist es bereits jetzt notwendig, eine Ausgangsbasis für mögliche wasserwirtschaftliche Handlungsstrategien zu schaffen:
Alle in Frage kommenden regionalen Klimamodelle und statistischen Verfahren weisen auf Grund verschiedener Ursachen Unsicherheiten auf und haben Vor- und Nachteile, so dass eine optimale Methode nicht erkennbar ist. Daher haben sich die KLIWA-Partner dafür entschieden, durch die Anwendung der unterschiedlichen Methoden auf große Teile des deutschen Rhein- und Donau-Einzugsgebietes eine vergleichbare Bandbreite von Ergebnissen für das Jetztzeit-Klima und die zukünftigen Klimaszenarien zu erhalten. Voraussetzung hierfür ist es, für die beteiligten Forschergruppen eine vorgegebene optimierte Vergleichsebene festzulegen. Diese soll dadurch geschaffen werden, dass die Randbedingungen für alle Modellierer in Übereinstimmung gebracht werden und das simulierte Jetztzeit-Klima sehr sorgfältig mit den zur Verfügung stehenden Messungen, Analysen und Trendaussagen verifiziert wird. Die Ergebnisse der Klimaszenario-Berechnungen werden im Jahr 2003 erwartet.

In den Schlussbemerkungen der Studie wird eine Reihe von wichtigen Fragen aufgeworfen, die bei der Weiterentwicklung regionaler Klimamodelle von großer Bedeutung sind. Das vom Schweizerischen Hochschulinstitut ergänzend zusammengetragene, umfangreiche Literaturverzeichnis beweist das Bewusstsein der Wissenschaft um die Problematik möglicher Klimaveränderungen und das Bemühen, die Forschung und Entwicklung auf diesem Gebiet voranzutreiben. Zur Unterstützung dieser Bestrebungen wird diese Grundsatzstudie im Rahmen des Vorhabens KLIWA und mit Zustimmung der Verfasser nachfolgend der Öffentlichkeit zugänglich gemacht.



2. Übersicht über die Studie

Die Ausarbeitung umfasst vier Kapitel, nämlich Einführung, Beantwortung der spezifischen Fragen, Schlussbemerkungen und Literaturverzeichnis. Der komplette Wortlaut der Studie ist unter Punkt 3 zu lesen.
Zur besseren Übersicht ist nachstehend der in Kapitel 2 behandelte Fragenkatalog (Fragen 2.1 bis 2.14) aufgeführt.

2.1 Gibt es gesicherte Erkenntnisse, dass die seit Anfang dieses Jahrhunderts eingetretene Temperaturerhöhung teilweise/überwiegend anthropogenen Ursprungs ist?

2.2 Welche belastbaren Aussagen in Bezug auf Temperaturerhöhung oder gar Niederschlagsveränderung kann man aufgrund der verfügbaren Klimamodelle (global und regional) heute für Süddeutschland einschließlich Alpenregion treffen?

2.3 Welche Voraussetzungen/Randbedingungen werden für die globalen/regionalen Klimamodelle vorgegeben?

2.4 Ist der Einfluss von Wasserdampf und Wolken in den Klimamodellen ausreichend genau beschrieben?

2.5 Ist der Einfluss der Meeresströmungen und der Wechselwirkungen zwischen Meer und Atmosphäre ausreichend genau modelliert?

2.6 Wie groß ist die Spannweite der Ergebnisse von verfügbaren globalen und regionalen Klimamodellen hinsichtlich der Veränderungen von Wasserhaushaltsgrößen (Niederschlag, Lufttemperatur, Globalstrahlung, Verdunstung, Schneedecke, Abfluss)? Gibt es gesicherte Aussagen zu den regionalen Tendenzen?

2.7 Sind die Rückkopplungen der kleinräumigen Effekte (regionaler bis lokaler Skala) auf das Klima ausreichend genau bekannt, und können regionale Klimamodelle diese Effekte richtig berechnen?

2.8 Welche Bewertungsmassstäbe sind für die Aussagekraft regionaler Klimamodelle am besten geeignet bzw. wie umfangreich sollte eine Verifikation sein?

2.9 Werden die Prozessabläufe und Rückkopplungen der globalen und regionalen Klimamodelle wie in numerischen Wettervorhersagemodellen berechnet? Wo sind die Unterschiede? (keine neuen Initialisierungen!)

2.10 Können Klimamodelle die natürlichen Klimaschwankungen simulieren? In welcher Form werden diese berücksichtigt? Liegen ausreichend dichte und lange Beobachtungsdaten vor, um die Modelle verifizieren zu können?

2.11 Welche gesicherten Erkenntnisse/Annahmen zur zukünftigen Vegetation bzw. zur zukünftigen Verdunstung und deren Rückkopplung auf die Temperatur und den Niederschlag sind in den Klimamodellen vorhanden?

2.12 Welche zeitliche Auflösung (Stunden, Tage, Wochen....) wird für ein regionales Klimamodell für sinnvoll gehalten?

2.13 Welche räumliche Auflösung wird als realisierbar erachtet?

2.14 Kann zurzeit schon auf eine Änderung der Wetterlagen (Zonalisierung, Meridionalisierung, Zugbahnen der Tiefdruckgebiete) geschlossen werden?



 
 

Dokumente

Projekt B1.1.2: Studie über Einsatzmöglichkeiten und Umsetzung eines regionalen Klimamodells für die Quantifizierung des Wasserhaushalts

komplette Studie (PDF)

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