Schmid, H.P.

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IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Atmosphärische UmweltforschungInstitut für Meteorologie und Klimaforschung IMK-IFUHans Peter Schmid, InstitutsleiterForschungszentrum Karlsruhe IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Atmosphärische UmweltforschungInstitut für Meteorologie und Klimaforschung IMK-IFUHans Peter Schmid, InstitutsleiterKarlsruhe Institut für Technologie IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)IMKInstitut für Meteorologie und KlimaforschungAtmosphärische Aerosolforschung (IMK-AAF)Troposphärenforschung(IMK-TRO)                                                   Atmosphärische Spurengase und Fernerkundung (IMK-ASF)Atmosphärische Umweltforschung (IMK-IFU)Organisation des IMK~ 90 – 100 Mitarbeiter & GästeIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)(source: IPCC 2001, WG1 Report, Summary)AtmosphärischeUmweltforschung:AtmosphereTerrestrialBiosphereTerrestrial Hydrosphere & LandSurfaceIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)I I  t i  ltfi t iWas bedeutet Globaler Klimawandel für die Region?Hans Peter Schmid, IMK-IFUIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Sprachregelung:Es gibt verschiedene Grϋnde fϋr Änderungen des Klimas…natϋrliche Klima-Variabilität(climate variability)anthropogener Klima-Wandel(climate change)• Milanković Zyklen (extern)• Sonnenaktivität (extern)• Vulkanismus (extern)• Schnee/Eis Bedeckung (intern)• Meeresströmungen (intern)• Globale Zirkulation (intern)El Niño/ La NiñaNorth Atlantic Oscillationz.B.• Treibhaus Gase (Veränderung)• Aerosol• Landnutzung• Kondensstreifen (Tropopause)IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Svante August Arrhenius (1859 – 1927) Swedish chemist and one of the founders of the science of physical chemistry.Horace-Bénédictde Saussure (1740 -1799) Swiss aristocrat, physicist and alpinist (Mont Blanc).John Tyndall (1820 – 1893) Irish natural philosopher.„Heliothermometer“: simple greenhouse warming experimentsIdentified through laboratory experiments the absorption of thermal radiation by complex moleculesTheorized that doubling the amount of CO2 in the atmosphere might raise the Earth's temperature by 5 or 6 oC.Die „Väter“ der Treibhaus TheorieDer Treibhaus Effekt: keine neue Idee!IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Dominantes Umwelt Phänomen:Der Treibhaus Effekt“natürlich” (H2O): ∆T = 33 C“erweitert” (CO2 etc.): ∆T = 35-36 °C (= + 2-3 °C)(auf Venus, CO2: ∆T = 450 °C)IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Global gemittelte StrahlungswirkungIPCC 2007Treibhausgase“Global Dimming”Netto EffektIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)IPCC 2007 (AR4)• Heutige Konzentration von Treibhaus Gasen bedeutend höher als in letzten 20’000 Jahren• Schwankungen schon immer, aber• Anstieg des Strahlungseinflusses (radiative forcing) in letzten 40 Jahren mind. 6 schneller als in letzten2000 JahrenKlimawandel: Die Treibhaus ForcingsIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)(source: IPCC 2001, WG1 Report, Summary)In die Zukunft schauen?Mit Modellen...Klimawandel – KlimamodellierungComputer Modelle an Stelle von Labor Experimenten (eigentlich kein grundlegender Unterschied):Widerspiegeln diese Modelle die Realität?IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)(a) with solar and volcanic forcing onlyKlimamodelle: Zeigen sie die Realität?(source: IPCC 2001, WG1 Report, Summary)nur natürliches ForcingIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)(b) with anthropogenic forcing only (greenhouse gases, ozone, aerosols)(source: IPCC 2001, WG1 Report, Summary)Klimamodelle: Zeigen sie die Realität?nur anthropogenes ForcingIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)(c) with all forcings, both natural and anthropogenicalle grösserenDetails repräsentiert(source: IPCC 2001, WG1 Report, Summary)Klimamodelle: Zeigen sie die Realität?natürliches undanthropogenes ForcingIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)(source: IPCC 2001)Globaler Klimawandel: Scenarios führen zu VorhersagenKlimamodelle: KlimaprojektionenIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Source: Stern Report, 2006Klimawandel – Was kommt auf uns zu?Greater Reduction = Greater CostsCO2 Emission Scenarios for Stabilisation at 550 ppmHungerWater-ScarcetyMountain-GlaciersAmazonExtinctionsStormsSahelSevere Weather, Forest FiresIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Source: SwissRe, sigma 2/07Klimawandel – Klimafolgen?ca. 85% der Naturkatastrophen sind Extremwetter bedingt –davon speziell durch WasserKosten sind real!Beispiel: Klimawandel und Wasser70% Ozean30% Landder Blaue PlanetNicht genug Wasser?Oder zu viel?IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Flooding Catastrophies in the Alpine RegionFlood Event Total(M€)Insured (M€)Bayern 1999 393 30Bayern 2005 205 46D/A/CH 1999 409 40D/A/CH 2005 3000 1700Beispiel: Klimawandel und WasserGlobaler Wandel – Regionale KonsequenzenIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Dürre in Europa…Italien & Greichenland2007Sylvensteinspeicher(obere Isar)2007Rhein 2003Düsseldorf… und im SahelBeispiel: Klimawandel und WasserGlobaler Wandel – Regionale KonsequenzenIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Änderung des Jahresniederschlags 1990er-2050erHadley Centre for Climate Prediction and Research⇒ Auflösung zu grob für regionale Impakt Analyse ! Beispiel: Klimawandel und WasserGlobaler Wandel – Regionale KonsequenzenResultate von globalem KlimamodellIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Denke Global, Bewerte Regional, Handle LokalC.F. Kennel. 2009. Issues in Science and Technology, p. 1-8.IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)(meso-γ scale)Regional ClimateGlobal Climate Regional Climate(meso-α scale)• Observations + Modelling• Downscaling and Upscaling(sub-meso scale)Local RefinementObservations & Process ModelsH2OH2OParameterisations:what happens inside a grid-cell?downscaling strategyupscaling strategyLegendGlobaler Wandel – Regionale KonsequenzenIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Winter DJF Summer JJAbis 30% mehr Niederschlag im Winter (Europa ≈ +11%)bis 40% weniger Niederschlag im Sommer (Europa ≈ -1%)Blick in die Zukunft:Regionale KlimamodellierungIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)% Change 1990-99 vs. 2030-39-40-20020406080Jan Feb Mrz Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov DecChange [%]PrecipitationTotal RunoffEvapotransp.AmmerGebiet10 kmStakeholders:e.g., communities, gov. agenciesBlick in die Zukunft:Regionale KlimamodellierungIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Tage mit Schneebedeckung:1960-1989 2070-2099(Quelle: Kunstmann et al., FZK-IMK-IFU)Blick in die Zukunft:Regionale KlimamodellierungIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Blick in die Zukunft:Regionale KlimamodellierungDie Zukunft des Wintersportes?IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Santiago de Chile• Klima• Landnutzung/Landbedeckung• Energie Produktion• MobilitätKlimawandel und LuftqualitätLuftqualität – Einfluss von:• Luftqualität• GesundheitBewertung braucht integrativen AnsatzRegionale ModellierungGlobaler Wandel – Regionale KonsequenzenIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Regional Climate Change in Southern GermanySolar RadiationClimate Change and Air QualityUV Radiation(Forkel & Knoche, 2006. JGR)IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Regional Air Quality change in Southern GermanyIsoprene Mixing RatioClimate Change and Air QualityNOx Mixing Ratio(Forkel & Knoche, 2006. JGR)IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Regional Air Quality change in Southern GermanyOzone MaximumClimate Change and Air QualityO3 Exceedance Days(Forkel & Knoche, 2006. JGR)IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Planned: arid/semi-aridMediterranean ObservatoryTerrestrial Environmental Observatory NetworkIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)TERENO-prealpine ObservatoriumScheyern:AgricultureHöglwald:Agriculture/ForestryAmmer:Grassland/ HydrologyTERENO-prealpineKIT/IMK-IFU & HMGUIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Regenscanner Klima Station Energiebilanz Stoffbilanzen(CO2, H2O, etc.) Lysimeter Felder (~ 1m3) Messung von N2O, NOx, CO2, CH4 an Lysimeter Systemen Teilnahme an internationalen Messprogrammen Kooperation mit Universitäten Ausbildung von JungwissenschaftlernKlimawandel-Experiment AmmerWeilheim~ 550 m ü NNΔTemp ~ 2.5 °CΔRainfall ~ 500 mmGraswang~ 900 m ü NNIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Lokale Partnern in TERENO-prealpine Observatorium• Wasserwirtschaftsamt (WWA) Weilheim:-Liegenschaftsverwaltung – Auswahl geeigneter Standorte-Interessen über messtechnische Synergie-Effekte• LfU Bayern: Einbindung von TERENO in „Messnetz 2000“ (DWD/LfU)(Niederschlag, rel. Feuchte, Temperatur, Globalstrahlung, Sonnenscheindauer, Wind, Schneehöhe etc.)• TU München, Lehrstuhl für Bodenkunde (Prof. Dr. Kögel-Knabner):Partner in BayForkast Projekt im TERENO-Ammer Gebiet• PROCEMA (VI): Internationale Projektgemeinschaft"Regional Precipitation Observation by Cellular Network Microwave Attenuation and Application to Water Resources Management“• TU München, Lehrstuhl für Vegetationsökologie (Dr. M. Drösler):BMLEF/vTI Projekt Treibhausgas Stoffumbau in renaturierten MoorenIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Klimawandel – Klimaschutz?Klimaschutz ist kein wirtschaftliches “Schönwetter” Problem!Extremsituationen können häufiger werden …… und betreffen uns alleIMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-PartenkirchenKIT – die Kooperation vonForschungszentrum Karlsruhe GmbHund Universität Karlsruhe (TH)Klimawandel – Anpassung?Strategien für Anpassung an Klimawandel sind nötig…… aber Anpassung wird kaum sehr idyllisch sein!Research at IMK-IFU is supported, in part, by• HGF (Helmholtz Association of German Research Centres)• BMBF (Federal Ministry of Education and Research)• Freistaat Bayern (State of Bavaria)Danke für Ihr Interesse!IMK-IFU Atmosphärische UmweltforschungGarmisch-Partenkirchen

Was bedeutet Globaler Klimawandel für die Region?

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