Fachbeiträge Klima

Klimaprojektionen (CEC Potsdam)

Mit dem Bericht „Klimaprojektionen im Projekt KLAPS“ wird die Methode zur Modellierung der Klimaprojektionen für den südlichen Teil des polnisch-sächsischen Grenzraums dargestellt sowie eine Einordnung der Ergebnisse mit anderen Regionalisierungen vorgenommen.

Im Projekt KLAPS wird einerseits das SRES-Emissionsszenario A1B aus der A1 Familie benutzt. Als globaler Antrieb dient das ECHAM5 MPI OM-Modell. Mit Einführung der RCP-Szenarien-Familie (Representative Concentration Pathway) im 5. Sachstandsbericht des IPCC werden die vorhandenen SRES-Szenarien ergänzt. Aus aktuellem Anlass werden daher zusätzlich die beiden RCP-Szenarien 2.6 und 8.5 mit der aktuellen Version des MPI-Klimamodells (MPI-ESM) verwendet. Die Regionalisierung erfolgt mit der aktuellen Version der WETTREG-Methode WR13_v02 der Firma Climate & Environment Consulting Potsdam GmbH.

In einer Validierungsphase werden die Resimulationen des Gegenwartklimas (20C-Daten) mit dem aus Messungen ermittelten Klima verglichen. Die Klimadaten stammen vom Deutschen Wetterdienst, dem polnischen IMGW und dem tschechischen CHMI. Insgesamt wurden für den Zeitraum 1971-2010 Daten von 26 Klima- und 75 Niederschlagsstationen herangezogen. Die Abweichungen der Klimaelemente Temperatur, Niederschlag, relative Luftfeuchte, Luftdruck, Dampfdruck, Sonnenschein-dauer, Bedeckungsgrad und Windstärke sind nur gering, so dass von einer guten bis sehr guten Beschreibung des Gegenwartsklimas durch die Modellierung ausgegangen werden kann.

Die Klimaprojektionen unter A1B und RCP8.5 für 2071-2100 lassen z.B. Temperaturzunahmen zum Ende des 21. Jahrhunderts von 3,5°C bis
4°C gegenüber 1971-2000 für das Projektgebiet erwarten. Der Niederschlag zeigt im Sommer einen Rückgang von 15-25 %, im Winter eine Zunahme von ca. 20%. Die Ergebnisse der Projektionen wurden im Projekt herangezogen, um die Charakteristik des zukünftigen Klimas im polnisch-sächsischen Grenzraum zu beschreiben, als auch Berechnungen für die Windrosen, Luftschadstoffmodellierung, Critical Load und Ozonbelastung im 21. Jahrhundert durchzuführen.

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Ensemble-Bänderdiagramm der Temperatursignale 2071-2100 gegenüber 1971-2000 [°C] für 13 Klimaprojektionen der Vorhaben KLAPS, NEYMO, WEREX und WETTREG
(© CEC Potsdam)

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Windrosen (TU Dresden)

Für die Projektion von Transport und Deposition der Luftschadstoffe im gemeinsamen Grenzraum muss die Veränderung der Windverhältnisse (Windrichtung, Windstärke) untersucht werden, da bisher keine Analyse der Luftschadstoffe in Kombination mit sich ändernden Windverhältnissen existiert. Die „Erstellung von Windrosen im Rahmen von KLAPS“ wird für die freie Atmosphäre unter Verwendung des dynamischen regionalen Klimamodells CLM durchgeführt. Für das im Projekt für die Modellierung der Schadstoffausbreitung genutzte Modell FRAME werden Windstatistiken für das Höhenniveau zwischen 950hPa und 850hPa Druckfläche für verschiedene Zeiträume zwischen 1971-2100 erstellt. Datengrundlage sind die u- und v-Komponente der Windgeschwindigkeit aus dem 1. Lauf der CLM_C20-Simulation sowie aus dem 1. Lauf der CLM-Simulation mit dem Klimaszenario A1B in 3-stündiger Auflösung.

Die Validierung der aus den Modelldaten berechneten Windrichtungen und Windgeschwindigkeiten für den Druckbereich zwischen 950hPa und 850hPa erfolgt durch Gegenüberstellung von Messungen von Radiosondenaufstiegen an den Wetterstationen Lindenberg (D), Prag (CZ) und Wroclaw (PL)  für die Jahre 2000, 2005 und 2010. Die Häufigkeiten des Auftretens bestimmter Windrichtungen zeigen die Dominanz von westlichen Winden. Gegenüber den Radiosondenmessungen werden etwas höhere Windgeschwindigkeiten modelliert.

Die Zu- und Abnahmen der Häufigkeiten der Windrichtung zwischen den Dekaden folgen keinem erkennbaren Muster. Gegen Ende des 21. Jahrhunderts scheinen sie in den Westsektoren von 255° bis 300° leicht zuzunehmen. Die mittleren Windgeschwindigkeiten in den einzelnen Sektoren zeigen zwischen den Dekaden geringe Zu- oder Abnahmen, eine signifikante Änderung ist jedoch nicht festzustellen. Gegenüber der Zeitscheibe 1971-2000 konnten für die Zeitscheiben 2021-2050 und 2071-2100 Zunahmen sowohl in Häufigkeit als auch Windgeschwindigkeit festgestellt werden. Insgesamt konnte ein Änderungssignal in eine bestimmte Richtung für die Häufigkeiten sowie die Windgeschwindigkeit nicht ermittelt werden.

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Mittlere Windgeschwindigkeit (m/s) in den Sektoren (2071-2100)
(© TU Dresden)

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