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Regionale Klimamodellprojektionen für Nordrhein-Westfalen

Methodik

Die globalen Klimaprojektionen beinhalten eine Reihe von Unsicherheiten. Dazu gehören die Abschätzungen zukünftiger Treibhausgasemissionen/-konzentrationen, die Tatsache, dass nicht alle physikalischen und chemischen Prozesse in den Klimamodellen enthalten sein können und der Einfluss der Anfangsbedingung auf das Simulationsergebnis. Deshalb muss für die Interpretation der Ergebnisse immer eine ausreichende Anzahl von Simulationen betrachtet werden.

Für die nachfolgende Darstellung der zukünftig zu erwartenden Klimaveränderungen in Nordrhein-Westfalen wurde in Kooperation mit dem Deutschen Wetterdienst ein sog. Ensemble aus 19 verschiedenen Klimamodellkombinationen ausgewertet. Als Klimaszenario wurde das SRES-Szenario A1B verwendet, das für die Zukunft von einem weltweiten Wirtschaftswachstum, einer zur Mitte des 21. Jahrhunderts kulminierenden und anschließend rückläufigen Weltbevölkerung, einer raschen Einführung neuer und effizienterer Technologien und der ausgewogene Nutzung aller Energiequellen ausgeht. Die RCP-Szenarien des Fünften Sachstandsberichts konnten nicht verwendet werden, da noch keine ausreichende Datengrundlage für Nordrhein-Westfalen zur Verfügung steht.

Die Ergebnisse beziehen sich auf Mittelwerte eines Zeitraums von 30 Jahren und stellen dabei die Differenzen zu einem ebenfalls 30-jährigen Bezugszeitraum dar. Als Referenzzeitraum, auf den sich die projizierten Klimaveränderungen der Zukunft beziehen, wurde der Zeitraum 1971 bis 2000 zu Grunde gelegt. Die Ergebnisse der Klimamodellierung wurden für zwei 30-jährige Zeiträume in der Zukunft berechnet: Die „nahe Zukunft“ (2021-2050) und die „ferne Zukunft“ (2071-2100). Dargestellt werden die von den Klimamodellen berechneten Parameter Lufttemperatur und Niederschlag (jeweils für das Jahresmittel und die vier Jahreszeiten). Die projizierten Temperaturänderungen werden in K (Kelvin) angegeben. Ein Klimasignal von +1 K entspricht dabei einer Temperaturerhöhung von 1 °C im Vergleich zum Referenzzeitraum. Die relative Veränderung des Niederschlags wird in Prozent angegeben. Der Wert +1 % stellt dabei eine Zunahme des Niederschlags bezogen auf die Referenzperiode um 1 % dar.

Die verschiedenen Klimamodelle liefern dabei unterschiedliche Ergebnisse, die alle grundsätzlich als gleich wahrscheinlich anzusehen sind. Um einen Korridor aufzuzeigen, in dem die zu erwartenden Klimaveränderungen bei Annahme des SRES-Szenarios A1B in Nordrhein-Westfalen wahrscheinlich eintreten werden, werden jeweils das 15., das 50. und das 85. Perzentil der Klimaprojektionen dargestellt. Hierzu werden die einzelnen Werte der regionalen Projektionen der Größe nach geordnet. Das 50. Perzentil repräsentiert den Wert, für den jeweils die Hälfte der Modelleberechnungen höhere bzw. niedrigere Änderungen anzeigen. Das 15. Perzentil repräsentiert den Wert, für den 15 % der Modellergebnisse niedrigere Änderungen zeigen oder diesen Wert genau erreichen, bei dem 85. Perzentil liefern nur noch 15 % der Simulationen höhere Änderungen oder erreichen diesen Wert genau. Der Korridor zwischen dem 15. und dem 85. Perzentil deckt somit 70 % aller Modellergebnisse ab. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass eine gewisse Bandbreite von verschiedenen Modellergebnissen dargestellt werden kann, während einige Extremwerte keine Berücksichtigung finden. Die jeweiligen Perzentile werden dabei für jede Rasterzelle einzeln ermittelt. Bei der Auslegung der Ergebnisse ist jedoch zu beachten, dass die Genauigkeit der angegebenen Werte, insbesondere bei Nachkommastellen, vor dem Hintergrund der Modellunsicherheiten zu interpretieren ist. Die Zahlen sind daher eher als richtungsweisende Änderungssignale zu sehen.

Ergebnisse Lufttemperatur

Die regionalen Klimaprojektionen zeigen deutliche Signale für einen zukünftigen Anstieg der Lufttemperaturen in Nordrhein-Westfalen. Für die nahe Zukunft werden Zunahmen der Jahresmitteltemperatur von 0,8 K bis 1,7 K projiziert, für die ferne Zukunft von 2,3 K bis 3,8 K. Für die Herbst- und Wintermonate fallen die Steigerungen der Temperatur etwas höher aus, für den Frühling etwas geringer (Tab. 1).

Tabelle 1: Veränderungen der Temperatur (in Kelvin) in NRW im Vergleich zum Referenzzeitraum (1971 - 2000); Quelle: LANUV 2014. Datengrundlage: DWD (www.dwd.de)

 2021-2050 2071-2100

15.

Perzentil

50.

Perzentil

85.

Perzentil

15.

Perzentil

50.

Perzentil

85.

Perzentil

Jahresmitteltemperatur+0,8+0,9+1,7+2,3+3,0+3,8
Mitteltemperatur Winter+0,9+1,1+1,9+2,2+2,7+4,0
Mitteltemperatur Frühling+0,2+0,7+1,4+1,2+1,9+3,0
Mitteltemperatur Sommer+0,5+0,9+1,7+1,5+2,9+4,0
Mitteltemperatur Herbst+0,8+1,0+1,9+1,9+2,7+4,3

 

Die Genauigkeit der Werte (Nachkommastellen) sollte vor dem Hintergrund der Modellunsicherheiten betrachtet werden, daher geben die Ergebnisse eher einen Überblick über die grundlegend zu erwartenden Klimaänderungen.

Eine (regional) differenziertere Betrachtung der Temperaturentwicklung ist nicht möglich, da die regionalen Unterschiede nur gering sind, insbesondere im Vergleich zu den Modellunsicherheiten und den Abweichungen der Ergebnisse der einzelnen Modelle untereinander.

In Abbildung 1 sind exemplarisch die Projektionsergebnisse für den Sommer (Juni-August) dargestellt.

Abb. 1: Projizierte relative Veränderung der Lufttemperatur im Sommer im Vergleich zum Referenzzeitraum (1971-2000); Quelle: LANUV 2014. Datengrundlage: DWD (www.dwd.de)

Ergebnisse Niederschlag

Die Projektionen zeigen für den Niederschlag in NRW im Jahresmittel für die nahe Zukunft Veränderungen zwischen -1 % und +8 %, für die ferne Zukunft eine etwas größere Spannbreite von -6 % bis +15 % (Tab. 2, Abb. 2).

Tab. 2: Relative prozentuale Veränderungen des Niederschlags in NRW im Vergleich zum Referenzzeitraum (1971 - 2000); Quelle: LANUV 2014. Datengrundlage: DWD (www.dwd.de)

 2021-2050 2071-2100

15.

Perzentil

50.

Perzentil

85.

Perzentil

15.

Perzentil

50.

Perzentil

85.

Perzentil

Jahresniederschlag-0,8+4,1+8,3-6,1+5,6+14,6
Niederschlag Winter+1,0+9,5+12,9+6,8+14,2+20,5
Niederschlag Frühling-5,4+1,9+9,4-6,6+10,1+18,7
Niederschlag Sommer-10,9-2,5+4,3-29,3-16,7-3,9
Niederschlag Herbst+3,0+4,5+11,1-5,2+4,1+13,0

Auffällig im Hinblick auf die Entwicklung der Niederschläge ist insbesondere, dass von deutlichen jahreszeitlichen Unterschieden auszugehen ist: im Winter sind allgemein eher Zunahmen (nahe Zukunft: etwa +1 % bis +13 %, ferne Zukunft: +7 % bis + 21 %), im Sommer ist für die ferne Zukunft eine deutliche Abnahme der Niederschlagsmenge zu erwarten (etwa -4 % bis -29 %, Abb. 3).

Auch die Niederschlagsentwicklung ist vor dem Hintergrund der Modellunsicherheiten vorsichtig zu interpretieren, die angegebenen Werte sind eher als richtungsweisende Änderungssignale zu verstehen. Darüber hinaus ist wegen der Temperaturzunahme in NRW langfristig mit einer Abnahme der natürlichen Schneetage zu rechnen, da Niederschläge im Winter vermehrt als Regen und seltener als Schnee fallen (Kropp et al. 2009).

Abb. 2: Projizierte relative Veränderung des jährlichen Niederschlags im Vergleich zum Referenzzeitraum (1971-2000); Quelle: LANUV 2014. Datengrundlage: DWD (www.dwd.de)
Abb. 3: Projizierte relative Veränderung des Niederschlags im Sommer im Vergleich zum Referenzzeitraum (1971-2000): Quelle: LANUV 2014. Datengrundlage: DWD (www.dwd.de)

Literatur

  • Kropp, J. et al. (2009): Klimawandel in Nordrhein-Westfalen – Regionale Abschätzung der Anfälligkeit ausgewählter Sektoren. Abschlussbericht des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) für das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (MUNLV).