11.11.2014 23:20 Uhr

Klima

Das Konvektionspotenzial in Thüringen – Auftakt zu einer Analyse

Thüringen ist wegen seiner differenzierten Oberflächengestalt mit dem Thüringer Wald, Beckenlagen und Hügelländern und seiner unterschiedlichen Flächennutzung anfällig für kleinräumige Wetterphänomene wie Hagelschlag, Tornados, lokale Gewitter und Starkniederschläge. Auch wenn in Thüringen derzeit Dimensionen wie im wärmeren Südwesten Deutschlands noch nicht erreicht werden, ist in Zukunft bei steigendem Energiegehalt der Atmosphäre mit einer Intensivierung von Wetterphänomenen zu rechnen. Das Problem ist, dass die bisher verfügbaren Klimamodelle aufgrund ihrer räumlichen und zeitlichen Auflösung solche kleinräumigen und kurzzeitig auftretenden Ereignisse nicht berechnen und darstellen können. Aufgrund des zu erwartenden Schadenspotenzials besteht jedoch ein besonderes Interesse an einer Analyse und einer Projektion dieser Phänomene in die Zukunft.
Konvektive Ereignisse entstehen durch große Energieunterschiede auf kleinem Raum. D. h. es müssen eng begrenzt warme Luftmassen entstehen können, die - da sie leichter als die Umgebungsluft sind - in große Höhen aufsteigen können. Steht auch genügend Luftfeuchtigkeit zur Verfügung, können sich kräftige Schauer- und Gewitterwolken bilden (Cumulonimbus).

Schema Gewitterwolke
Abb. 1: Schema einer Gewitterwolke (Quelle: Michael Krutina: Flugmeteorologie Nr.11. 1 - 50, Ausbildungsskript, DWD, 2005)

Für die Untersuchung dieser Erscheinungen müssen sehr viele unterschiedliche meteorologische Daten analysiert werden. Dazu gehören u. a. Blitz- und Radardaten sowie Messergebnisse aus Radiosondenaufstiegen. Die folgende Abbildung zeigt die Verteilung von Gewitterblitzen nach Naturräumen in Thüringen. Aus all diesen Daten können Spuren von Einzelergebnissen abgeleitet und besonders häufig betroffene Gebiete selektiert werden. In diesen Gebieten müssen weitere Analysen mit Erdoberflächendaten zur Ursachenfindung der Häufungen durchgeführt werden.

Blitzdichte Naturräume
Abb. 2: Blitzdichte nach Naturräumen 2000 bis 2009

Solche Untersuchungen werden z. Z. im Rahmen eines mehrjährigen Projektes mit dem Meteorologischen Institut der Johann-Wolfgang-Goethe Universität Frankfurt/Main durchgeführt. Das Projekt wurde 2010 begonnen und soll am Ende folgende Ergebnisse liefern:

  • Mikroskalige Karten zur räumlichen Verteilung von konvektiven Ereignissen,
  • Diagramme zur zeitlichen Verteilung konvektiver Ereignisse in Thüringen,
  • Ursachenanalysen für Häufungen konvektiver Ereignisse in bestimmten Gebieten,
  • Darstellung von Änderungen des Konvektionsregimes unter dem Einfluss von Klimaprojektionsdaten (zeitlich und räumlich) und
  • Schlussfolgerungen und Hinweise für langfristige Planungen hinsichtlich künftiger Landnutzungsänderungen.

Das Projekt weist einen hohen fachlichen Innovationsgrad auf, weil darin komplexe physikalisch-meteorologisch begründete Energie- und Stoffbilanzen an der Grenzfläche zwischen der Atmosphäre und der Erdoberfläche erstmals in Deutschland kleinräumig unmittelbar berücksichtigt werden.

Der neue Klimadatensatz WETTREG 2010 – Besonderheiten und Vorzüge

Nachdem im Jahr 2006 die ersten regionalen Klimaprojektionsdaten mit dem statistischen wetterlagenbasierten Downscaling-Modell WETTREG veröffentlicht wurden, haben 15 Umweltanstalten und –ämter der Bundesländer und das Umweltbundesamt in einer Kooperation die Regionalisierungsmethodik „WETTREG“ weiter entwickelt und 2010 einen neuen regionalen Szenarienlauf für das SRES-Szenario A1B für Deutschland bereitgestellt. Während der Datenpool statistischer Modelle grundsätzlich nur aus tatsächlich beobachteten Zuständen aus der Vergangenheit besteht, liegt ein Novum der neuen Daten darin, dass in den Projektionen auch Wetterlagen enthalten sind, die bisher noch nicht auftreten, aber meteorologisch nach den numerischen Globalmodellen wahrscheinlich werden. Dadurch entstehen auch neue regionale Trends und Verteilungen. Die Daten zeigen unter anderem:

  1. Gegenüber älteren WETTREG-Versionen liegt die Erwärmung für WETTREG 2010 während dieses Jahrhunderts am oberen Rand des durch alle verfügbaren Klimamodelle aufgespannten Korridors.
  2. Danach könnte sich die Temperatur in Deutschland bis zum Ende des Jahrhunderts im Mittel um 3,5 °C erhöhen.
  3. Im Winter könnte diese Erwärmung fast 4,5 °C, im Sommer ca. 4 °C betragen.
  4. Diese Erwärmung kann dazu führen, dass Extremereignisse, insbesondere sommerliche Hitzeperioden künftig stärker ausgeprägt sind und länger andauern könnten als bisher angenommen.

Auch für Thüringen relativieren die neuen Daten einige bisher getroffene Aussagen. Die Zunahme der Winterniederschläge fällt deutlich geringer aus als bei den WETTREG 2006-Daten. In den WETTREG 2006-Daten wurden für Westthüringen im Winter bis zu 40 % mehr Niederschlag für die Periode 2071 bis 2100 gegenüber der Periode 1971 bis 2000 berechnet, bei den WETTREG 2010-Daten sind es nur ca. 10 %. Die beiden folgenden Karten zeigen regional diese Änderungstendenz beim Winterniederschlag. Eine stärkere Graufärbung deutet auf eine größere Niederschlagszunahme, weiß bedeutet keine Niederschlagsänderung. Die Legende der Änderungstendenz ist für beide Karten gleich. In Abb. 3 ist die Niederschlagsänderung für das A1B-Szenario mit den WETTREG 2006-Daten, in Abb. 4 mit den WETTREG 2010-Daten dargestellt.

Wettreg 06 Winter Niederschlag
Abb. 3: Änderungstendenz beim Winterniederschlag nach A1B mit WETTREG 2006-Daten
Wettreg 10 Winter Niederschlag
Abb. 4: Änderungstendenz beim Winterniederschlag nach A1B mit WETTREG 2010-Daten

Demgegenüber fällt die sommerliche Erwärmung bei den WETTREG 2010-Daten deutlich höher aus als bei den WETTREG 2006-Daten. Dargestellt ist dies anhand der Änderung der maximalen Tagestemperatur. Während sich die Tagesmaximumtemperatur bei den WETTREG 2006-Daten nahezu homogen in ganz Thüringen um bis zu 3,8 °C im Zeitraum zwischen den Perioden 1971 bis 2000 und 2071 bis 2100 erhöht, errechnet sich mit den WETTREG 2010-Daten ein Anstieg um bis zu 6 °C, der besonders stark in den westlichen Landesteilen ausgeprägt ist. Die Legende ist wiederum farblich gleich. In Abb. 5 ist die Temperaturänderung für das A1B-Szenario mit den WETTREG 2006-Daten, in Abb. 6 mit den WETTREG 2010-Daten dargestellt.

Wettreg 06 Sommer Temp
Abb. 5: Änderung der maximalen Tagestemperatur im Zeitraum zwischen den Perioden 1971 bis 2000 und 2071 bis 2100 nach A1B mit den WETTREG 2006-Daten
Wettreg 10 Sommer Temp
Abb. 6: Änderung der maximalen Tagestemperatur im Zeitraum zwischen den Perioden 1971 bis 2000 und 2071 bis 2100 nach A1B mit den WETTREG 2010-Daten

Die neuen Daten verbessern das Ensemble der verfügbaren Bewertungsgrundlagen für Anpassungsmaßnahmen an den Klimawandel wesentlich, weil Bandbreiten möglicher Änderungen besser beurteilt werden können und insbesondere das mögliche Auftreten künftiger Hitzeperioden plausibler als bisher abbildbar ist. Die neuen Daten erhöhen aber auch den Handlungsdruck, die Vorsorge gegenüber den Folgen des unvermeidbaren Klimawandels zu verstärken. Der  Abschlussbericht des UBA ist über den hinterlegten Link downloadbar.

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