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Klimafolgenmonitoring

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Konzept und statistische Methodik zum Klimafolgenmonitoring NRW

Im Sommer 2011 hat das LANUV als erstes Bundesland ein Klimafolgenmonitoring im Internet veröffentlicht. Seitdem dokumentieren Indikatoren aus verschiedenen Umweltbereichen die Entwicklung des Klimas und seiner Folgen in NRW. Das Klimafolgenmonitoring wird jährlich aktualisiert und regelmäßig neue Indikatoren entwickelt. Mit dem Klimaschutzgesetz NRW wurde das Monitoring auf eine gesetzliche Grundlage gestellt.

Das Konzept

Da es sich beim Klimawandel um ein globales Problem handelt, müssen entsprechende Monitoringkonzepte auch über die Grenzen von NRW hinaus mit anderen Ansätzen vergleichbar sein. Darum wurde bei der Erarbeitung des Klimafolgenmonitorings für NRW in einem ersten Schritt nationale und internationale Ansätze recherchiert und geprüft. Zum Zeitpunkt der Konzepterarbeitung existierte einzig ein Konzept der Europäischen Umweltagentur (EEA)[1]. Dieses lieferte eine erste Orientierung bei der Auswahl der NRW-Indikatoren. Inzwischen sind auf Bundes- und Landesebene weitere Monitoringsysteme zu Klimafolgen veröffentlicht worden.

Die in NRW im Umweltbereich betriebenen Mess- und Beobachtungsprogramme wurden auf die Realisierbarkeit der EEA-Indikatoren hin untersucht. Den Indikatoren sollten konsistente und belastbare Zeitreihen zu Grunde liegen. Eine wichtige Rolle spielt außerdem die möglichst hohe Auflösung der Daten bzw. ihre Repräsentativität. In einigen Bereichen konnten dafür NRW-spezifische Vorschläge ergänzt werden.

Klimatische Entwicklungen und Veränderungen werden in der Regel nur bei Betrachtung längerer Zeiträume deutlich. Darum wurden bei der Auswahl der Indikatoren möglichst lange Zeitreihen berücksichtigt. Trends werden über den jeweiligen gesamten Messzeitraum sowie für verschiedene kürzere Zeiträume untersucht und anschließend mit dem Mann-Kendall-Test auf ihre Signifikanz getestet. Für Indikatoren mit langen Messzeiträumen werden außerdem die Mittelwerte unterschiedlicher 30-Jahreszeiträume (Klimanormalperioden)angegeben.

DPSIR

DPSIR ist ein Modell zur Darstellung von Umweltbelangen. Es beschreibt eine Abfolge von Zusammenhängen zwischen Einflussgrößen und Wirkungen auf die Umwelt. Diese sind im Zusammenhang mit dem Klimawandel:

  • D = Driving forces (Treibende Kräfte) wie gesellschaftliche oder wirtschaftliche Prozesse, die auf die Umwelt wirken können (z. B. Energiebereich),
  • P = Pressures (Auswirkungen), also die tatsächlichen Umweltbelastungen wie z.B. Treibhausgasemissionen,
  • S = State (Status), der den aktuellen Zustand in der Umwelt darstellt, z.B. die Veränderungen des Klimas (Temperatur, Niederschlag),
  • I = Impacts (Wirkung), die Effeke einer veränderten Umwelt beschreiben wie z.B. die Trockenheit von Böden oder die Veränderungen des Grundwasserhaushaltes sowie
  • R = Responses (Reaktion), also die Aktivitäten und Maßanhmen von Natur und Gesellschaft als Antwort auf beobachtete Wirkungen.

Bei den Indikatoren im Klimafolgenmonitoring handelt es sich um State- und Impact-Indikatoren. Die Zugehörigkeit in die betreffende Kategorie ist für jeden Indikator im Kennblatt vermerkt.

Trendermittlung

Die Grundlage einer Bewertung von Indikatoren ist die Trendermittlung mittels einer objektiven und statistisch fundierten Berechnungsmethode. Bei den Indikatoren, für die eine statistisch signifikante Entwicklung identifiziert wurde, erscheint in der dazugehörigen Grafik eine Gerade - die sogenannte Trendlinie.

Alle Trends wurden mit dem verteilungsfreien Mann-Kendall-Test auf ihre Signifikanz geprüft. Der verteilungsfreie Mann-Kendall-Test soll Aufschluss darüber geben, wie deutlich und sicher ein Trend gegenüber der Variabilität innerhalb der Zeitreihe hervortritt. Je größer das Signifikanzniveau ist, desto mehr gilt ein Trend als statistisch gesichert. Die Signifikanzniveaus (Si) werden wie folgt bewertet:

Signifikanzniveau Bewertung
Si < 90 % nicht signifikant
90% ≤ Si < 95% signifikant
95% ≤ Si < 99% sehr signifikant
99% ≤ Si hochsignifikant

Der Mann-Kendall-Test setzt keine Linearität des Trends voraus, da er lediglich Auskunft über ein relatives Ansteigen oder Abfallen der Zeitreihenwerte gibt. Er erfordert keine Normalverteilung der Daten und kann auch auf Datensätze mit Ausreißern angewendet werden. Klimatologische und hydrologische Datenreihen weisen in der Regel genau diese Merkmale auf.

Wurde ein Trend mit dem Mann-Kendall-Test als signifikant getestet, wird er – trotz obiger Erklärung – als linearer Trend grafisch in den Diagrammen dargestellt. Dies dient lediglich der Veranschaulichung. Die im Text erläuterten Ergebnisse des Tests können darum in Einzelfällen geringfügig von den in den Diagrammen dargestellten Trendgeraden abweichen.

Literatur

[1] European Environment Agency (2008): Impacts of Europe´s changing climate – 2008 indicator-based assessment. EEA Report No 4/2008. ISSN 1725-9177.

 © LANUV NRW 2021

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