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Klimawandel in Sachsen – Was wissen wir? - Umwelt in Sachsen

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Phänologische Beobachtung – Sachsens
Schulen erforschen den Klimawandel
Klimawandel in Sachsen –
Was wissen wir?
Veranstaltung
Andreas Völlings, LfULG, Referat Klima, Luftqualität
Dresden, am 30.01.2014
Übersicht
❙
Globale Entwicklungen
❙
Beobachtete und projezierte Klimaänderung in Sachsen
❙
Klimafolgen und Anpassung an den Klimawandel
2 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Globale Entwicklungen
Klimafaktoren und Klimaentwicklung
© A. Völlings
3
Temperaturanstiegsraten bis 2010
Linearer Temperaturtrend in zwei Perioden
Global Land + Ozean (GISS):
1960-2010: 0,75°C => 0,015 OC/Jahr
1990-2010: 0,38°C => 0,019 OC/Jahr
4 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Berkeley Earth
Klimawandel auf der Nordhalbkugel
Neue Effekte zu Beginn des 21. Jahrhunderts
Rückkopplungseffekte:
• Rapider Rückgang des arktischen Meereises beeinflusst die Muster der
Luftströmung
• Schneeschmelze auf Grönland beschleunigt sich (bewegt sich auf einen KippPunkt zu)
• Studien belegen Zusammenhang mit extremer Witterung
• Überlagerung durch weiterer Einflussfaktoren (Meeresoberflächentemperatur,
Sonne, zufällige und chaotische Natur der atmosphärischen Zirkulation, …)
• Modelle zeigen Verstärkung der arktischen Amplifikation im 21. Jahrhundert
(> tieferes Verständnis der Prozesse und Wirkungen nötig)
5 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Globale CO2-Emissionen und Temperaturanstieg
Mögliche Klimaänderungen auf Basis IS92, SRES und RCPs
750 Gigatonnen Kohlendioxid dürften noch in die Atmosphäre
gelangen, um mit einer Zweidrittel-Wahrscheinlichkeit 2 Grad
globale Erwärmung nicht zu überschreiten.
1971
Die CO2-Emissionen 2012 waren die bisher höchsten und
ca. 57 % über dem Wert von 1990, dem Kyoto-Protokoll
Referenzjahr.
6 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
1991
2011
2031
2051
2071
2091
Beobachtete und projezierte Klimaänderung in Sachsen
regionale und lokale Aspekte
© A. Völlings
8
Temperaturentwicklung in Sachsen
 Anfang der 1990er Jahre verlässt das 30-jährige Temperaturmittel den
Schwankungsbereich im Zeitraum 1901-1990
 Instationärer Zustand des Klimas seit Beginn der 1990er Jahre
> Trend vs. Variabilitäten
Jahresmitteltemperatur in Sachsen 1881-2013
> zudem regionale/lokale
11
Besonderheiten
[°C]
10
9
8
7
6
2010
2000
1990
1980
1970
1960
1950
1940
1930
1920
1910
1900
1890
9 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
5
1880
Quelle: DWD (Jahreswerte (blau);
30-jähriges gleitendes Mittel (schwarz);
2013: vorläufige Werte)
Regionale Temperaturentwicklung in Sachsen
 Aussagen für den Freistaat Sachsen ǂ flächenhafte Aussagen
links
Gesamtjahr
oben 61-90
unten 81-10
rechts
Sommer
oben 61-90
unten 81-10
10 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Quelle: TU Dresden 2013
Lokale Ausprägungen der Klimaentwicklung
Spezifische Änderungen der Jahresverläufe (Bsp. Dresden-Klotzsche)
3,0
2,5
2,0
1,5
Abweichung der
Tagesmitteltemperatur in
verschiedenen Dekaden
1,0
0,5
0,0
-0,5 1
31
61
91
121
151
181
211
241
271
301
331
361
241
271
301
331
361
-1,0
-1,5
91_00(21d) - 61_90
oben: Veränderung Dekade 91-00 zu 61-90
unten: Veränderung Dekade 01-10 zu 61-90
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
-0,5 1
31
61
91
121
151
181
211
-1,0
-1,5
11 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
01_10(21d) - 61_90(21-d)
Projektion der Termperatur: Ensembleansatz für Sachsen
WEREX V – Szenario A1B
1 GCM
ECHAM 5
> 3 RCM
CLM
> ESD**
WEREX V
REMO
RACMO
* Modellkette auch für Szenario E1
** Empirisch-Statistisches Downscaling
*** Antrieb Reanalysen mit Extrapolation
*** Beobachtungsdatensatz aus RaKliDa
4 GCM
> ESD**
ECHAM5*/***
HadCM3C*
HadGEM2*
CNRM
WEREX V
Anomalie der dekadischen Jahresmitteltemperatur im Raum Dresden
Beobachtungsdaten 1961-2010 und 4 RCM (A1B, EH5) 1961-2100
Referenzperiode 1961-1990
6
6
WEREX IV
5
5
REMO
CLM
4
WETTREG 2010
beobachtet
3
3
2
2
1
1
0
0
-1
-1
19611970
12 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
19711980
19811990
19912000
20012010
20112020
20212030
20312040
Dekaden
20412050
20512060
20612070
20712080
20812090
20912100
Anomalie [Grad]
Projektion Jahrestemperatur
E1
2,4 – 3,0 K
A1B
2,5 – 3,8 K
Anomalie [Grad]
4
Regionale Klimaprojektionen für die Temperatur
10°C
12°C
5°C
8-9°C
Globalmodell ECHAM5 /
Regionalmodell WETTREG2010, Szenario A1B
Quelle: TU Dresden/SMI, SUP zum LEP, 02.2011
13 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Lokale Ausprägungen der Klimaprojektionen
Kenntage für die Temperatur
Kenntage im Raum Görlitz
Ende des 20. und 21. Jahrhunderts
70
62
Mittlere Anzahl je Jahr .
60
1961-1990 Beobachtet
1999-2008 Beobachtet
2071-2100 Projektion
63
59
50
Wärmebelastung
> Gesundheit
40
40
31
30
30
25
19
20
15
10
13
4
4
7
0
1
0
Eistage
Tmax < 0°C
Frosttage
Tmin < 0°C
Sommertage
Tmax ≥ 25°C
Heiße Tage
Tmax ≥ 30°C
Tropennacht
Tmin ≥ 20°C
Quelle: DWD, LfULG 2010
> 2003 „extrem warm“ > Görlitz mit 111 „Sommertage“ (ca. 3½ Monate)
14 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Zunahme der ETP
> Wasserhaushalt
Niederschlagsentwicklung in Sachsen
 Geringe Veränderungen bei Jahresniederschlägen
[mm/a]
1:100
1:000
900
800
700
600
500
400
Quelle: DWD (Jahreswerte (blau);
30-jähriges gleitendes Mittel (schwarz);
2013: vorläufige Werte)
15 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
1881 1891 1901 1911 1921 1931 1941 1951 1961 1971 1981 1991 2001 2011
Regionale Temperaturentwicklung in Sachsen
 Aussagen für den Freistaat Sachsen entsprechen oft flächenhaften Aussagen
 aber: z.B. jahreszeitliche Veränderungen und Änderung der Intensitäten
Quelle: TU Dresden 2013
16 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Räumliche und zeitliche Änderungen im Niederschlagsregimes
Änderung in der Intensität von Starkniederschlägen in Sachsen
Quelle: TU Dresden und LfULG, Trendanalyse 2013
17 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Räumliche und zeitliche Änderungen im Niederschlagsregimes
Veränderungen in Vegetationsperiode
Quelle: TU Dresden und LfULG, Trendanalyse 2013
Veränderungen der klimatischen Wasserbilanz
Quelle: rekis.org
2001-2010 vs. 1971-2000 (mm/a)
(Apr-Jun)
(Jul- Sep)
18 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
2003-2009 vs. 1971-2000 (mm/a)
Projektion der klimatischen Wasserbilanz*
Indikator für die Wasserverfügbarkeit
negativ
negativ
positiv
positiv
Globalmodell ECHAM5 /
Regionalmodell WETTREG2010, Szenario A1B
Quelle: TU Dresden/SMI, SUP zum LEP, 02.2011
19 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
* Differenz von Niederschlag und Verdunstung
Projektion der Niederschläge in Sachsen
Niederschlag im Sommer (Überschneidung mit Veg.-P. I und II)
~ 150 mm
~ 200 mm
~350 mm
Globalmodell ECHAM5 /
Regionalmodell WETTREG2010, Szenario A1B
Quelle: TU Dresden/SMI, SUP zum LEP, 02.2011
(Angaben in mm)
20 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
~300 mm
Klimafolgen und Anpassung
an den Klimawandel
© A. Völlings
21
Wissen
Anpassung an den Klimawandel
Ziel: Reduktion der Betroffenheit von natürlichen, ökonomischen und
sozialen Systemen
„Fundament und Säulen der Anpassung“
Klima beobachten und Wissen weitergeben
3. Klimafolgen
Betroffenheit identifizieren und sichtbar machen
4. Strategien
Entwicklung von Anpassungsmaßnahmen
22 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Klimaschutz
Strategien
2. Wissen
Wissen
1. Klimaschutz
Vorsorge zur Dämpfung des Klimawandels
Klimafolgen
Anpassung
Wissen
Anpassung an den Klimawandel
Regionales Klimainformationssytem
Was ist ReKIS?
❙
Interaktives Werkzeug zur fachgerechten Bereitstellung, Dokumentation,
Bewertung und Interpretation von Klimadaten (TH, SN, ST)
❙
Kontinuierliche Ergänzungen und Erweiterungen durch aktuelles Klimawissen
(Nutzerteilhabe)
❙
online seit 15.01.2012
❙
ReKIS erreichen Sie unter
www.rekis.org
23 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Wissen
Anpassung an den Klimawandel
Regionales Klimainformationssytem
Inhalte von ReKIS:
❙
Karten und Grafiken zu verschiedenen Klimaelementen und klimarelevanten Themen
❙
Interpolations-Tool RaKliDa zur Berechnung GISkompatibler Rasterklimadaten
❙
Interaktives Auswertungstool für die individuelle
Analyse von Klimadaten
❙
Download-Bereich für Daten des DWD (ab 1961)
und für Klimaprojektionsdaten WEREX, CLM,
STAR, REMO, WETTREG (auf Antrag)
24 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Wissen
Anpassung an den Klimawandel
Klimakompendium – Sachsen im Klimawandel
❙
Aktuelle und umfassende Informationen über
den Klimawandel in Sachsen, seine Folgen
und die praxisrelevanten Anpassungsoptionen
in kompakter und allgemein verständlicher Form
❙
regelmäßigen Aktualisierung durch Ergänzungsund Austauschseiten (Information per E-Mail)
❙
Ordner mit inhaltlicher Anfangsausstattung
(Schutzgebühr:15,- €) kann bestellt
werden über
Klimakompendium.lfulg@smul.sachsen.de
❙
Online verfügbar über
www.klima.sachsen.de
25 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Wissen
Anpassung an den Klimawandel
KLIMAFOLGENMONITORING Sachsen
❙
Veränderungen frühzeitig erkennen,
langfristig beobachten und dokumentieren
❙
Risiken und Chancen erkennen
❙
Ein Baustein für die Entwicklung
von Anpassungsmaßnahmen
❙
Kontrolle für die Umsetzung von Anpassungsstrategien und -maßnahmen
Entwicklung des Areal Index bei Tagfaltern Sachsens 1975-2010
1,8
10
y = 0,0288x - 48,866
R² = 0,1383
9
1,6
Areal Index
7
6
y = 0,0121x - 23,018
R² = 0,4612
1,2
5
4
1
3
2
0,8
1
0,6
1975
0
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
Jahr
26 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Areal Index
Areal Index (STI-basiert)
Sachsen Mitteltemperatur
Linear (Areal Index)
Linear (Areal Index (STI-basiert))
Linear (Sachsen Mitteltemperatur)
Mitteltemperatur (°C)
8
y = 0,0062x - 11,084
R² = 0,234
1,4
Klimawandelmonitoring Sachsen
Kernindikatoren der Stufe 1
Indikator
Nr. neu
Langfr.
Relevanz
des
Faktors
Klima
Datenverfügbarkeit
räumlich /
fachlich
zeitlich
Erhebungsaufwand
Machbarkeit
Übereinstimmung mit
Dt.
Anpassungsstrategie
I-Ü1
Veränderung phänologischer Phasen wildwachsender Pflanzen
++
o
++
o
o
-
I-Ü2
Veränderung phänologischer Phasen an Gehölzen
++
++
++
o
+
-
I-Ü3
Beginn und Ende / Frost-Freiheit im Pflanzenbau
++
++
++
++
++
++
I-Ü4
Blühbeginn beim Apfel
++
o
++
++
+
++
I-Ü5
Klimatische Wasserbilanz (forstliche Vegetationsperiode)
++
o
++
++
+
++
I-Ü6
Ausprägung und Auswirkung physiologisch wirksamer Trockenheit
++
++
++
o
+
-
Biodiversität / Naturschutz
I-N1
Änderung der Artenvielfalt und -zusammensetzung bis hin zur Entwicklung neuer Biotope
+
o
+
o
o
++
I-N2
Arealveränderungen klimasensitiver Arten
+
o
+
o
o
++
Wasserhaushalt und Wasserwirtschaft
I-W1
Jahreszeitliche Auflösung der Abflüsse
++
++
++
++
++
++
I-W2
Schichtungsverhalten im Frühjahr
++
++
++
++
++
++
I-W3
Entwicklung des Grundwasserstands
++
++
++
++
++
++
I-B1
Entwicklung der Humusvorräte über Corg-Gehalt
++
++
++
++
++
++
I-B2
langfristige Entwicklung des Bodenwasservorrates
++
o
++
++
+
++
I-B3
langfristige Entwicklung der Bodentemperatur
+
o
++
++
+
++
I-B4
Regen-Erosivität (R-Faktor)
++
++
++
++
++
++
Boden
Landwirtschaft
I-L1
Standortbezogene Ertragshöhe wichtiger Fruchtarten
++
+
+
+
+
++
I-L2
Ertragsentwicklung bei Winterweizen, Mais u.a.
++
o
++
+
+
++
I-L3
Veränderung des Schaderregerspektrum
++
+
++
+
+
++
I-L4
Ausbreitungsgeschwindigkeit der Blauzungenkrankheit
++
++
++
++
++
++
++
++
++
Wald und Forstwirtschaft
I-F1
Insektenkalamitäten (insbesondere Buchdrucker) (Fläche und Schadholzanfall)
++
++
++
I-F2
Waldbrand (Waldbrandgefahr)
+
++
++
+
+
++
I-F3
Veränderung von hydromorhen und semihydromorphen Waldböden
++
+
++
o
+
-
I-F4
++
++
+
o
+
++
I-F5
Wuchsverhalten von einheimischen und eingeführten Baumarten incl. Herkünfte und
Ökotypen
Entwicklungszyklen von forstlich relevanten Insekten
++
++
++
+
+
o
I-F6
Ausweitung
27 der Areale forstlichwirtschaftlich relevanter, wärmeliebender Insektenarten
++
++
++
+
+
-
Klimafolgen
Naturräumliche
Besonderheiten
Quelle:
Sachsen im Klimawandel Eine Analyse, 2008
28 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Klimafolgen
Besonderheiten
der Raum- / Landnutzungen
29
| 6. Februar 2014 |Andreas Völlings
Quelle: Regionaplan Westsachsen, Karte 14 (Raumnutzung)
www.rpv-westsachsen.de
Klimafolgen
Besonderheiten durch
die Vielfalt
betroffener Bereiche
30 | 6. Februar 2014 |Andreas Völlings
Klimafolgen
Klimafolgenmonitoring Sachsen
Phänologie wildwachsender Pflanzen (I-Ü1)
❙
beobachtete Veränderungen in der
Phänologie auf Basis veränderter
Klimaparameter (z. B. Temperatur)
❙
Zeitreihen des DWD seit 1951
❙
bereits deutliche Signale in der
Änderung der phänologischen
Phasen (Trend)
❙
Blühbeginn schwarzer Holunder 16
Tage und Salweide 13 Tage früher
❙
Beginn der Blattverfärbung
Hängebirke: 7 Tage später
31 | 6. Februar 2014 09.06.2011 | Andreas Völlings
Klimafolgen
Klimafolgen in der Landwirtschaft
Variabilität und Risiken bei Ernte
Höhere Variabilität durch (extreme) Witterung
Nordwestsachsen
Quelle:
LfULG, R22, 2012
Risiken durch Änderung der klimatischen Wasserbilanz
unter Beachtung der bodengebundenen Feldkapazität
32 | 6. Februar 2014 |Andreas Völlings
Quelle:
LfULG, 2008/2012
Klimafolgen
Klimafolgenmonitoring Sachsen
Frost-Freiheit im Pflanzenbau (I-Ü3)
❙
Veränderung der Dauer der gesamten Vegetationsperiode als Zeitspanne
zwischen Ende und Beginn der frostfreien Periode
> Beeinflussung von Wachstumsphasen der Pflanzen
❙
Nordwestsachsen:
Verlängerung der
Vegetationsphase um
12 Tage (1991-2010
vs. 1961-1990)
❙
regional und zeitlich
verändertes Artenund Sortenspektrum
möglich/erforderlich
33 | 6. Februar 2014 09.06.2011 | Andreas Völlings
Klimafolgen
Klimafolgenmonitoring Sachsen
Artenvielfalt und –zusammensetzung (I-N1)
❙
Auswirkung der Temperaturentwicklung auf die Verschiebungen in
Populationsgrößen von Arten in Artengemeinschaften
> Community Temperature Index (CTI) mit hoher Sensitivität hinsichtlich
Klimawandel
❙
Untersuchungen für
Vögel, Tagfalter, Libellen
❙
deutliche Zusammenhänge
zwischen Temperatur- und
Popultionsentwicklung
❙
Regelmäßige
Datenerhebungen
erforderlich
34 | 6. Februar 2014 09.06.2011 | Andreas Völlings
Klimafolgen
Forstlichen Klimastufen
Notwendige Änderungen durch den Klimawandel
35 | 6. Februar 2014 | Andreas Völlings
Klimafolgen
Klimafolgenbetrachtung
Überlagerung untersuchter Indikatoren
„Vulnerabilitätsstudie Sachsen“ (2012-2104)
Indikatoren/Aussagen
der
2020
2050
2100
Klimaentwicklung
Gesellschaft
Umweltmedien
Nutzungen
Risiken &
Chancen
36
Risiken &
Chancen
Risiken &
Chancen
Klimaanpassung
Klima und Landwirtschaft (Säule 3)
Strategie für die Anpassung den Klimawandel
❙
Fachliche Grundlagen (LfULG) erstellt als Basis
einer fachpolitischen Strategie (SMUL)
❙
Detaillierte sektorale Betrachtung
> spezifische klimatologische Basis
(Analyse, Projektionen)
> regional differenziert
> Klimafolgen, Anpassungsoptionen, Instrumente
> alle landwirtschaftlichen Sektoren
> Horizont 2050
❙
http://www.umwelt.sachsen.de/umwelt/klima/1308.htm
37
| 6. Februar 2014 |Andreas Völlings
Klimaanpassung
Anpassungsmaßnahmen im Pflanzenbau
Standort- und
klimaangepasste
Sortenstrategie und
Bestandsetablierung
ZIEL:
Sicherung
wirtschaftlicher
Fruchtfolge,
Erträge und Erhalt
Anbau
neuer
trockentoleranter
und hitzeverträglicher Sorten
einschließlich
der
Risikominderung
durch
Anbau
verschiedener
Sortentypen
crop
rotation
FruchtartenBodenfruchtbarkeit
mit unterschiedlichem Abreifeverhalten
Betriebswirtschaftliche
Anpassung
einschließlich
Risikomanagement
Beregnung
spektrum
Standortabhängige Anpassung von Aussaatmengen und -zeiten
Bodenbearbeitung
Gefügeschutz
Bodenschutz
38
Nährstoffmanagement
einschließlich
Humusreproduktion
Pflanzenschutz
Klimaanpassung
STRATEGIEN und WISSEN
… auf Landesebene „Energie- und Klimaprogramm Sachsen“
❙
Fachlicher und politischer Rahmen für Energie / Klimaschutz
und Klimaanpassung
❙
2 Abschnitte:
1) politisches Programm
2) Maßnahmenplan
(inkl. Verantwortlichkeiten)
39
Vielen Dank!
Quelle: WeltRisikoBericht 2013
Andreas Völlings M.A.,
LfULG, Ref.51 Klima, Luftreinhaltung
andreas.voellings@smul.sachsen.de
40
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