Regionale Klimaszenarios für die Modellregion Dresden

Dies ist ein Faktenblatt aus dem REGKLAM-Vorhaben zum Thema "Regionale Klmaszenarien für die Modellregion Dresden"

The effect of climatic changed stand structure on temperature and evaporation conditions in the Duebener Heide/Saxony

In den Untersuchungen des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) wird für das 21. Jahrhundert in Mitteleuropa von einem Temperaturanstieg zwischen 2, 5°C und 3,5°C ausgegangen. Auf der lokalen Ebene (Sachsen) wird ebenfalls eine Veränderung des Niederschlagsregimes erwartet. Leicht zunehmende Winter- und abnehmende Sommerniederschläge führen zu einer Reduzierung des verfügbaren Bodenwassers in der Vegetationsperiode. Diese Veränderungen führen zu einer Veränderung des Bestandes- Innenklimas, das wiederum von den Beständen selbst beeinflusst wird. Diese Abschätzung der Bedeutung der Rückkopplung zwischen dem Mikroklima und der Bestandesentwicklung ist dabei eine wesentliche Herausforderung. In dieser Studie wird mit Hilfe modellgestützter Untersuchungen (Vegetations-Atmosphären Grenzschichtmodell HIRVAC) die Variabilität des Bestandes-Innenklimas quantifiziert. Hierbei wurden Modellbestände für den Ist-Zustand und für die IPCC Szenarien B1 und A2 sowie für unterschiedliche Altersklassen als Output des Waldwachstumsmodells BALANCE herangezogen. Die Ergebnisse zeigen, wie sich unter diesen Voraussetzungen das Bestandes-Innenklima und dessen Variabilität verändert. So kann unter der Annahme der Erhöhung der mittleren Sommertemperaturen und einer Reduzierung des Niederschlags von einer Verschärfung der Extreme von Luft- und Vegetationsoberflächentemperaturen in den Beständen ausgegangen werden. Durch Optimierung der Bestandesstruktur konnten jedoch maximale Dämpfungsraten der Temperaturen im Kronenbereich zwischen 5,4° C und 6, 2° C in Abhängigkeit der betrachteten Klimaszenarien mit HIRVAC berechnet werden. Damit stellt der Waldumbau möglicherweise ein wichtiges Instrument zur Klimaregulierung innerhalb der Bestände der Zukunft dar.From the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) an expected air temperature increase between 2.5°C and 3.5°C is given for the 21st Century in Central Europe. At the local level (Saxony) also a change in precipitation regimes is expected. Slightly increasing winter and clearly decreasing summer precipitation lead to a reduction of theavailable ground water in the growing season. These changes lead to a change in the canopy climate, which affects the canopy itself. To investigate this feedback between the forest microclimate and canopy structure development is the major objective of this study. For that, simulations with the vegetation-atmosphere boundary layer model HIRVAC are used to quantify the variability of the forest climate. As input for the model investigations changing canopies for the actual state and for the IPCC scenarios B1 and A2 and for different age categories from the forest growth simulator BALANCE were used. The results show very well the interaction between changing external climate conditions, a variable stand structure, and the variability of the forest microclimate. With the assumption the mean summer temperature will increase, and the summer precipitation will reduced in the future, an intensification of the temperature extremes in the canopy can be expected. But otherwise a maximum damping effect of crown temperature of a possible forest between 5.4°C and 6.2°C could be simulated with HIRVAC depending on the considered climate scenario. Therefore, the forest planning is a possible instrument to control the climate conditions of the forests in the future

Atmosphärisches Konvektionspotential über Sachsen: Bestimmung des atmosphärischen Konvektionspotentials über Sachsen

Die Schriftenreihe informiert über Gefährdungspotentiale für Starkregen und Hagel, die durch den atmosphärischen Prozess der Konvektion ausgelöst sind. Neben der Erfassung des gegenwärtigen Potentials über Sachsen erfolgte auch eine Abschätzung unter zukünftig möglichen Klimarahmenbedingungen. Die Gefährdungspotentiale infolge hochreichender Konvektion und ihrer Begleiterscheinungen wie z.B. Hagel sind im Erzgebirge höher als im Vorland. Generell ist von einer Zunahme der Gefährdung im 21. Jahrhundert auszugehen, wobei die zu erwartenden Änderungen keine wesentliche flächenhafte Differenzierung zeigen. Die Ergebnisse dienen als Eingangsinformationen zur Risikobewertung und richten sich an Fachpublikum und die interessierte Öffentlichkeit. Redaktionsschluss: 09.01.202

Niederschlags- und Temperaturextreme: Wie gut werden sie vom statistischen Klimamodell WEREX V wiedergegeben?

KlimawandelKlimatische Extreme sind meist von besonderem Interesse, wenn mögliche Folgen eines sich ändernden Klimas auf verschiedene sozio-ökonomische Bereiche der Gesellschaft betrachtet werden. Derzeit weisen Globale und Regionale Klimamodelle (GCM/ RCM) jedoch meist noch große Unzulänglichkeiten bei der Abbildung von Extremen auf. Statistische Regionalisierungsmethoden stimmen methodenbedingt meist besser mit klimatischen Beobachtungen überein als RCMs, zumindest bei klimatischen Mittelwerten. Die Güte der Abbildung von Klimaextremen des Modells WERX V soll Inhalt dieses Beitrages sein. WEREX V ist der aktuellste regionale Klimaprojektionsdatensatz für den Freistaat Sachsen. Ein Ensemble (12 Mitglieder) aus drei GCM (ECHAM 5/MPI-OM, HadCM3C, HadGEM2), genesteten RCM (CLM, REMO, RACMO) und Szenarien (A1B, E1) wurden als Antrieb für die statistische Regionalisierungsmethode WEREX V verwendet, die eine auf Sachsen fokussierte Instanz der WETTREG-Methode darstellt. Die insgesamt 120 Klimaprojektionen werden hauptsächlich mittels ihrer Perzentile für die Periode 1961-2000 analysiert. Für die Temperatur sind dies das 10. und 90. und für den Niederschlag das 80., 90., 95. und 99. Perzentil. Mit Beobachtungsdaten verglichen wird zum einen die Höhe der Perzentile. Für Sachsen wurde eine zeitlich variable Auftretenshäufigkeit von Extremniederschlägen in den letzten 40 Jahren festgestellt. Deshalb wird zum anderen überprüft, ob WEREX V diese Variabilität abbildet. Des Weiteren werden Extremperioden wie Hitzewellen und Dürreperioden untersucht. Für letztere wird der Standardisierte Niederschlags-Evaporations-Index SPEI verwendet, der somit auch Aussagen zur elementübergreifenden Konsistenz der simulierten Datensätze ermöglicht. Ziel ist es, Stärken und Schwächen der Projektionsdatensätze zu identifizieren, um gezielte Anwendungen für die Impaktmodellierung zu ermöglichen. Perspektivisch sollen Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt werden, die Güte der Modelle für die Abbildung von Klimaextremen zu verbessern

Wasserhaushalt von Wäldern : Editorial

Der heute vielerorts angestrebte naturnahe Waldbau setzt in hohem Maße auf biologische Automation (vgl. Gauer 2009). Grundlegend für eine solche Forstwirtschaft ist unter anderem die räumlich-differenzierte Erfassung und Bewertung wasserhaushaltsbezogener Standortsmerkmale. Denn erst die Kenntnis der Dynamik des pflanzenverfügbaren Bodenwasserangebotes oder auch eines möglichen Überschusses in Form von Stauwasser erlaubt eine standortsgerechte Baumartenwahl als Voraussetzung für eine nachhaltige Waldbewirtschaftung

Verfahren zur Ausweisung von Klima- und Klimaänderungsräumen: Verfahren zur objektivierten Ausweisung von Klima- und Klimaänderungsräumen

In der Veröffentlichung wird das Klassifizierungsverfahren vorgestellt. Mit dem Verfahren können flächenhafte Geometrien ausgewiesen werden, deren Grundlage Klimadaten sind oder auch Kombinationen mit anderen Fachdaten – u.a. aus Hydrologie, Bodenkunde, Forstwissenschaften und Sozialwissenschaften. Die Ergebnisse werden im GIS-kompatiblen Grid-Ascii-Format ausgegeben. Das Verfahren ist räumlich und zeitlich übertragbar. Das merkmalgetriebene Verfahren zur flächenhaften Differenzierung Sachsens ist eine von mehreren Maßnahmen, um fachübergreifende Themen wie z. B. Trockenheit besser erfassen zu können. Im Ergebnis lässt sich ein verbesserter Zugang zu solchen komplexen Folgen des Klimawandels erreichen, was die Entscheidung über wirkungsvolle Maßnahmen zur Anpassung erleichtert. Redaktionsschluss: 26.09.201

Multivariate non-parametric Euclidean distance model for hourly disaggregation of daily climate data

The algorithm for and results of a newly developed multivariate non-parametric model, the Euclidean distance model (EDM), for the hourly disaggregation of daily climate data are presented here. The EDM is a resampling method based on the assumption that the day to be disaggregated has already occurred once in the past. The Euclidean distance (ED) serves as a measure of similarity to select the most similar day from historical records. EDM is designed to disaggregate daily means/sums of several climate elements at once, here temperature (T), precipitation (P), sunshine duration (SD), relative humidity (rH), and wind speed (WS), while conserving physical consistency over all disaggregated elements. Since weather conditions and hence the diurnal cycles of climate elements depend on the weather pattern, a selection approach including objective weather patterns (OWP) was developed. The OWP serve as an additional criterion to filter the most similar day. For a case study, EDM was applied to the daily climate data of the stations Dresden and Fichtelberg (Saxony, Germany). The EDM results agree well with the observed data, maintaining their statistics. Hourly results fit better for climate elements with homogenous diurnal cycles, e.g., T with very high correlations of up to 0.99. In contrast, the hourly results of the SD and the WS provide correlations up to 0.79. EDM tends to overestimate heavy precipitation rates, e.g., by up to 15% for Dresden and 26% for Fichtelberg, potentially due to, e.g., the smaller data pool for such events, and the equal-weighted impact of P in the ED calculation. The OWPs lead to somewhat improved results for all climate elements in terms of similar climate conditions of the basic stations. Finally, the performance of EDM is compared with the disaggregation tool MELODIST (Förster et al. 2015). Both tools deliver comparable and well corresponding results. All analyses of the generated hourly data show that EDM is a very robust and flexible model that can be applied to any climate station. Since EDM can disaggregate daily data of climate projections, future research should address whether the model is capable to respect and (re)produce future climate trends. Further, possible improvements by including the flow direction and future OWPs should be investigated, also with regard to reduce the overestimation of heavy rainfall rates

Witterungsextreme im WEREX-V-Ensemble: Analyse und Bewertung des WEREX-V-Ensembles hinsichtlich der Abbildung von Extremen in Sachsen

Die aktuelle Klimaprojektion für den Freistaat Sachsen, das »WEREX-V-Ensemble« (2011), wurde hinsichtlich einer plausiblen Abbildung witterungsbedingter Extreme bewertet. Die Bewertung in den Kategorien Starkniederschlag, Temperaturextreme und Trockenheit erfolgte anhand von Kernaussagen aus der aktuellen Klimadiagnose »Analyse der Klimaentwicklung in Sachsen« (Schriftenreihe, Heft 3/2015) und der »Charakterisierung von meteorologischer Trockenheit« (Schriftenreihe, Heft 7/2015). Hierbei stand auch die Nutzung des Projektionsdatensatzes als Input in der Klimafolgenforschung im Fokus. Neben der Bewertung erfolgte auch die selektive Abschätzung einer Entwicklung bis zum Ende des 21. Jahrhunderts. Die Veröffentlichung richtet sich an regionale Akteure, Planungsbüros, Bildungseinrichtungen und Unternehmen

Modellierung abgesetzter Niederschläge: Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Berücksichtigung abgesetzter Niederschläge bei der Korrektur von Niederschlagsmessungen

Mittels eines neu entwickelten Verfahrens wurden 1 km-Rasterdaten für tägliche und monatliche Nebelniederschläge von 1967 bis 2014 für Sachsen erzeugt. Zum windbedingten Messfehler kann somit ein weiterer Verlust bei Niederschlagsmessungen für wasserhaushaltsrelevante Untersuchungen kompensiert werden. Die Veröffentlichung richtet sich an regionale Akteure, Planungsbüros, Bildungseinrichtungen und Unternehmen

Starkregenereignisse von 1961 bis 2015: Analyse von Starkregenereignissen von 1961 bis 2015 für den Freistaat Sachsen

Die Starkregenanalyse Sachsen 1961-2015 wurde auf der Grundlage von 1-km-Rasterdaten für tägliche Niederschlagssummen durchgeführt. Die Definition für Starkregenereignisse erfolgte hier mittels der lokalen 90- und 95-Perzentile im Referenzzeitraum. Demnach wurden Ereignisse einbezogen, deren Regenmenge im Zeitraum 1961-1990 zu den größten 10 bzw. 5 % der lokal aufgetretenen Regenmengen gehörte. Mit Bezug zum Jahr haben Auftretenshäufigkeit und mittlere Intensität von Starkregenereignissen im Zeitraum 1991-2015 gegenüber 1961-1990 zugenommen. Dabei besitzt die Auftretenshäufigkeit gegenüber der Intensität das stärkere Signal. Diese Zunahmen sind entscheidend durch die starken Zunahmen in den Sommermonaten begründet. Die Analyse lieferte deutliche Hinweise auf eine Intensivierung des konvektiven Starkregengeschehens. Die Veröffentlichung richtet sich an regionale Akteure sowie Planungsbüros, Bildungseinrichtungen und Unternehmen