WETTEREXTREME AUS DER SICHT DER KLIMATOLOGIE · 23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung WETTEREXTREME AUS DER SICHT DER KLIMATOLOGIE Reinhard Böhm ZAMG- Abteilung für Klimaforschung

23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung

WETTEREXTREME AUS DER SICHT DER KLIMATOLOGIE

Reinhard Böhm ZAMG-

Abteilung für Klimaforschung-3

1760


Basierend auf:

Arbeiten der Abteilung für Klimaforschung der ZAMG-Wien (Ingeborg Auer, Reinhard Böhm, Wolfgang Schöner, Christoph Matulla und Projekt-Mitarbeiter, wie zurzeit: Christine Gruber, Johann Hiebl, Bernhard Hynek, Ivonne Anders, Manfred Ganekind, Barbara Chimani, Michael Hofstädter, Klaus Haslinger, Claudia Springer, Daniel Binder, Gernot Weyss, Konrad Türk)

in formaler und informellen Zusammenarbeit mit zahlreichen in- und ausländischen Forschungseinrichtungen wie:

GKSS Research Centres Geesthacht (Hans von Storch, Eduardo Zorita, Sebastian Wagner,…)

Climatic Research Unit, Univ. of East Anglia (UK) (Phil Jones, Dimitrios Efthimiadis, Keith Briffa…)

Institute der Univ. Innsbruck (Kurt Nicolussi, Christoph Spötl, Roland Psenner, Karin Koinig, Michael Kuhn,…)

BOKU-Wien (Michael Grabner, Sofia Leal,…)

ISAC-CNR-Bologna und IFGA-Uni-Milano (Michele Brunetti, Teresa Nanni, Maurizo Maugeri,…)

WSL-Institut Zürich und GIUZ-Zürich (Jan Esper, Ulf Büntgen, Jan Esper, Michael Zemp, Wilfried Haeberli,…) und mit vielen anderen mehr…

sowie IPCC-2007, Band 1 und 2 und andere Fachliteraur


DIE ÖFFENTLICHE MEINUNG IST EINDEUTIG:

Klimawandel = Katastrophe!

„Bis in das Jahr 2050 werden alle Gletscher unter 3000 Höhenmeter verschwunden sein. Bis 2100 folgt der Rest.“(aus: Helga Kromp-Kolb, Kurier Interview, 29.10.2006)

DER JÜNGSTE BEITRAG: KÜRZLICH ALS LEITARTIKEL IM PROFIL

WIR WOLLEN ES HEUTE ZUR ABWECHLUNG EINMAL RATIONAL VERSUCHEN!


Geplanter Inhalt

URSACHEN:Wie funktioniert Klimawandel (äußere und innere Klimaantriebe)

TATSACHEN:Fakten aus der Klimavergangenheit

ERWARTUNGEN:Anmerkungen zur Klimazukunft

Klima- und sonstige Modelle – was sie können und was nicht




(wie rekonstruiert man das Klima und was kommt dabei heraus)



KLIMAANTRIEBE


Natürliche Klimaantriebe auf der mittleren Zeitskala:1000 Jahre

-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10

1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

Klim

aant

rieb

W/m2

Kalenderjahre

1992 Pinatubo1815

Tambora1259 el

Chichón?1883

Krakatau

Rekonstruktion der zeitlichen Variabilität der „Solarkonstante“:Schwarz: Aus direkten Satellitenmessungen, Sonnenfleckenbeobachtungen (Lean et al., 2000)und aus aus kosmogenen Baum- Jahrring- 14C- und 10Be-Isotopenreihen aus Eisbohrkernen (Bard et al., 2000, Solanki et al., 2004)

1000-jährige Rekonstruktion des Klimaantriebes durch Vulkanausbrüche,die Schwefeldioxid in die Stratosphäre schleuderten aus verschiedenen Eisbohrkernen und aus direkten Messungen. (Crowley, 2000)

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1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000

W/m2 SOLARKONSTANTE


Anthropogene Klimaantriebe auf der kurzen Zeitskala

Entwicklung von zwei der langlebigen Treibhausgase1500-2007 aus Eisbohrkernen und aus direkten Messungen, Quelle: Robertson et al, 2001 (aktualisiert)

Sulfatgehalt im Firn und Eis der Hochalpen. Kombiniert aus den stark geglätteten Daten eines Eisbohrkerns (Colle Gnifetti,4450m, Monte Rosa Gipfelzone) seit 1800 mit jährlichen Messungen im Winterschnee im Sonnblickgebiet (3100m, Hohe Tauern) seit 1982Quellen: Wagenbach, pers. Mitt, 2008 und Schöner, 1995 (aktualisiert bis 2007)

NETTO-EFFEKT ERWÄRMEND

NETTO-EFFEKT ABKÜHLEND

Winterschneedecke Sonnblick

02468

101214161820

1800 1820 1840 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000

SULFAT IN SCHNEE UND EIS

1 =

Kon

zent

ratio

n vo

n 18

00

Monte RosaSonnblick

0

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350

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500

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1500

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ppm

ppb

CO2 CH4

Kalenderjahre

CO2

CH4

TREIBHAUSGASE


Natürlich – anthropogen GLOBAL

-0.8

-0.6

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-0.2

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°C Abweichungen vom Mittel des 20.Jahrhunderts

Sulfat

solar + Vulkanismus

13

2

GHGs

Temperaturentwicklung global, 1855-2007

Die vier wirksamen Haupt-Klimaantriebe der letzten 150 Jahre




(auf der Basis unserer HISTALP-Datenbank)




Seit kurzem im Web: http://www.zamg.ac.at/histalp

HISTALP ist ein:räumlich dichter (über 200 Einzelstationen) multipler (sieben Klimaelemente) langer (längste Reihen zurück bis 1760) qualitätsgeprüfter (tausende Inhomogenitäten und Ausreißer entfernt)lückenloser (ursprüngliche Ausfallsrate ca. 5%)Klimadatensatz aus dem Großraum Alpen (4-19°E, 43-49°N)

Die Daten wurden von zahlreichen (mehr als 20) Providern aus 10 Alpenländern gesammelt und vorläufig als geschlossener Datensatz in „station-mode“ und in 2 verschiedenen „grid-modes“ aufbereitet.


Seit kurzem im Web: http://www.zamg.ac.at/histalp

Beschrieben in: Böhm R, Auer I, Schöner W, Ganekind M, Gruber C, Jurkovic A, Orlik A, Ungersböck M, 2009. Eine neue Website mit instrumentellen Qualitäts-Klimadaten für den Großraum Alpen zurück bis 1760. Wiener Mitteilungen 216: 7-20


Der Alpenraum hat sich etwa doppelt so stark erwärmt wie die gesamte Erde

-2

-1

0

1

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1980

2000

anom

alie

s fro

m 1

901-

2000

(K)

NE NW SE SWGAR-all GAR-all CRU-NH

EI-corrected regional mean temperature series in the greater alpine Region : ANNUAL MEANS 1760-2006

source: HISTALP T01-2007 LS-subset, EI-corrected and 30-years LP-f iltered

ca. 2°

ca. 1°


Aktuelle Niederschlagstrends in Österreich(aus dem regelmäßig erscheinenden HISTALP-Austria Newsletter)

AUT - Niederschlag 1820 - 2008:

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Einzeljahre u. 20 Jahre Tiefpassfilter

Abw

eich

unge

n v.

Mitt

el 1

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2000

(%)

Nord Jahr (1bis12)


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Abw

eich

unge

n v.

Mitt

el 1

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2000

(%)

Südost Jahr (1bis12)AUT - Niederschlag 1854 - 2008:

25

50

75

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Abw

eich

unge

n v.

Mitt

el 1

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2000

(%)

Inneralpin Jahr (1bis12)


25

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75

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Abw

eich

unge

n v.

Mitt

el 1

901-

2000

(%)

West Jahr (1bis12)

JAHRESSUMMEN


Extremwerte:

Öffentliche Meinung:

„Das Klima wird immer verrückter“

stimmt das??

Jänner 1951: Alter Pocher, Heiligenblut

Waldviertler Tornado

1960er Jahre


Antworten der HISTALP-Klimadaten:

Das gehört zu den ganz weichen „Fakten“

Dazu einige Beispiele:

Extremwerte:


Extremwerte 1:

Trends der Varianz

von langen HISTALP-Monatsdaten

Böhm R., 2006: Veränderungen der Klimavariabilität im Großraum Alpen in der instrumentellen Periode. 7. DKT., Oct. 2006, München


Systematik der Analyse am Beispiel RegensburgRegensburg

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14

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T01 SUM (JJA)

deg

C

Regensburg

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2000

T01 SUM lowpass-30

deg

C

Regensburg

-5

-4

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-2

-1

0

1

2

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4

5

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2000

T01 SUM highpass-30

deg

C

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20

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2000

RegensburgT01 SUM (JJA)F30-lowpass, Q5, Q10, Q90, Q95

deg

C

0

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3

4

5

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2000

RegensburgT01QR80, QR90 (30 years running windows)SUM (JJA)

deg

C

Die Urreihe

30-jähr. Hochpass

30-jähr. Tiefpass

Zeitreihen der IQR80 und IQR90

80/90% Interquantilbereich


Résumé aus 36 Langzeitreihen im Alpenraum

0

1

2

3

4

5

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YEAR QR80 mean NE YEAR QR90 meanNEYEAR QR80 mean NE YEAR QR90 meanNEYEAR QR80 mean NE YEAR QR90 meanNE

GAR NE,NW,S annual-highpass-P99 1760-2005: Quantile ranges (QR80, QR90) in 30 years running

windows

hPa

0

1

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3

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K

YEAR QR80 mean NEYEAR QR90 meanNEYEAR QR80 mean NWYEAR QR90 mean NWYEAR QR80 mean SYEAR QR90 S

GAR NE,NW,S annual-highpass-T01 1760-2005: Quantile ranges (QR80, QR90) in 30 years running

windows

0

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YEAR QR80 mean NEYEAR QR90 meanNEYEAR QR80 mean NWYEAR QR90 mean NWYEAR QR80 mean SYEAR QR90 S

GAR NE,NW,S annual-highpass-R99 1760-2005: Quantile ranges (QR80, QR90) in 30 years running

windows

% o

f 190

1-20

00 m

ean

LUFTDRUCK

NIEDERSCHLAG

TEMPERATUR

MAX 1 (1820-1840)

MIN 1 (1890-1910)

MAX 2 (1930-1950)

MAX 1 (1820-1840)

MAX 1 (1820-1840)

MIN 1 (1890-1910) MIN 1 (1890-1910)

MAX 2 (1930-1950)

MAX 2 (1930-1950)

blau: Nordwesten

pink: Nordosten

rot: Süden

dick: IQR-80

dünn: IQR-90


Extremwerte 2:

Die 31 extremsten Monatniederschläge der letzten beiden Jahrhunderte

Grundlage: der ALP-IMP-grid-2 Datensatz 1800-2003


2448 monatliche grid-Felder in 1/6 Grad Auflösung, 1800-2003 9 davon hier

(aus den 31 ganz extremen Niederschlägen von jeweils mehr als 800mm)

Quelle: Efthymiadis et al., 2005


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00

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00

2000

00

GAR-grid-2 Niederschlag:Zeitreihe aller >800mm Niederschlagsmonate 1800-01 bis 2003-

12

mm

Trend der extremsten Niederschläge seit 1800: (alle 31 Fälle mit mehr als 800mm/Monat)

der Langzeittrend dieser exzessiven Niederschlagsmonate ist nicht steigend


Extremwerte 3:

Werden Stürme in Europa häufiger ?

Eine Antwort mit

langen europäischen Tagesreihen des Luftdrucks

Matulla C, Schöner W, Alexandersson H, von Storch H, Wang XL, 2007. European storminess: late nineteenth century to present. Climate Dynamics 29: DOI 10.1007/s00382-007-0333-y


STURMHÄUFIGKEIT 1870-2006 vorläufiges Resultat aus einer Analyse unserer Gruppe zusammen mit dem schwedischen

und dem kanadischen Wetterdienst und dem GKSS-Institut Geesthacht


Extremwerte 4:

HOCHWÄSSER

Zwei Antworten für große europäische Flüsse


180 Jahre Donau

0

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10000

1800 1825 1850 1875 1900 1925 1950 1975 2000

m3/sec

maximales jährliches Donauhochwasser Wien

60

70

80

90

100

110

120

130

140

1800 1825 1850 1875 1900 1925 1950 1975 2000

% von 1901-2000

Niederschlags-Jahressumme-Donaueinzugsgebiet

Zeitreihe der jährlich größten Durchflussmengen der Donau bei Wien (HQj), 1828-2006, Quelle: Godina R, Hydrographisches Zentralbüro, Wien, 2008, persönliche Mitteilung

Flächenmittel der Jahressummen des Niederschlagesim Einzugsgebiet der Donau oberhalb Wiens

Quelle: HISTALP (Auer et al., 2007)


500 Jahre Elbe500-jährige Rekonstruktion der Elbe-Hochwässer, getrennt nach Winter (oben) und Sommer (unten). Die Kreuze zeigen alle Einzelereignisse der Kategorien 1 bis 2, die Punkte jene der Kategorie 3, die dicken grauen Kurven die (geglättete) Häufigkeit der Kategorien 2 und 3 in 25 jährigen Intervallen (linke Skala). Die dünnen Linien sind ein statistischer Vertrauensbereich.

Mudelsee M, Börngen M, Tetzlaff G, Grünewald U, 2003. No upward trends in the occurrence of extreme floods in central Europe. Nature 425: 166-169

0

2

4

6

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4WINTER-HOCHWASSERHäufigkeit pro 25 Jahre Kategorie

0

2

4

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1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900 1950 20000

1

2

3

4SOMMER-HOCHWASSERHäufigkeit pro 25 Jahre Kategorie




(wie rekonstruiert man das Klima und was kommt dabei heraus)



KLIMASIMULATION


IPCC-Entwicklungsszenarien für die Zukunft

IPCC Szenarienbaum


Daraus folgende EMISSIONSSZENARIEN bis 2100

umgelegt in Emissions-Szenarien IPCC 2007


Erst auf diese politisch-sozio-ökonomischen Weltmodelle können die

physikalisch-mathematischen Klimamodelle aufgesetzt werden


HARTE FAKTEN (hier sind die Modelle gut):GLOBAL: Weitere globale Erwärmung

weiterer Meeresspiegelanstieg

Niederschlag im globalen Mittel steigend

ALPENRAUM:

anhaltender Gletscherrückgang

ab Jahrhundertmitte merkbare Probleme im Winter-, Vorteile im Sommertourismus

Im Südosten zunehmende Trockenheitsprobleme in der Landwirtschaft


WEICHE FAKTEN (hier sind die Modelle eher schlecht):•Aussagen über den Wasserkreislauf, speziell wenn es ins regionale und lokale geht

•Aussagen über extreme Wetter- und Klimaereignisse


ZUKUNFTSERWARTUNGEN FÜR DEN NIEDERSCHLAG - MITTELEUROPA

Generell gehören die Modellaussagen über die Zukunft des Niederschlages zu den weicheren „Fakten“ zu Klimawandel:Eher Niederschlagszunahme nördlich der Alpen, Abnahme südlich der Alpen, die Grenze zwischen Zu- und Abnahme weiter im Süden im Winter, weiter im Norden im Sommer. Die Größenordnung der Änderungen : +5 bis +10% im Winter, -7 bis -12% im Sommer. Diese saisonale Aufgliederung lässt eine Dämpfung des in Österreich üblichen Jahresganges des Niederschlages um 10 bis 20% erwarten (geringeres Sommermaximum, höheres Winterminimum). Die Messbefunde der Vergangenheit lassen einen relativ scharfen Übergang von der Nord- zur Südcharakteristik am Alpenhauptkamm erwarten. Im wesentliche wird eine Fortsetzung der aus den letzten 150 Jahren gegebenen Niederschlagstrendmuster erwartet Kaum belegte Aussichten:Änderung der konvektiven Niederschläge, Gewitter, Hagel, Tornados, also der meisten kleinräumigen Extremausformungen des Klimas, die schlecht bis zum Teil gar nicht in der Modellphysik der großräumigen Modelle enthalten sind, und beim Downscaling Schwierigkeiten machen. Mehr dazu in IPCC-2007, chapt.8


Das Ergebnis der 2 besten Klimamodelle für die Sturmhäufigkeit (offenbar weiche Fakten, wenn man die beiden Modelle vergleicht)

VERÄNDERUNG IN EUROPA: 1970-2000 bis 2070-2100 in %

MPI f. Meteorologie-Hamburg (ECHAM4) Hadley Centre for Climate Research (GB)

Tulln: -1%Tulln: -2%


Es gibt harte und weiche Fakten in unserem Wissen über den Klimawandel

Sowohl über die Klimavergangenheit als auch über die Klimazukunft

CONCLUSIO


Vieles – vor allem viele der Geschichten über die Zunahme der Extremwerte - gehören zu den

weichen „Fakten“

Aber wir haben ein ernstes Problem im Verhältnis Wissenschaft - Öffentlichkeit


ICH ERINNERE AN DEN HEUTIGEN BEGINN:

„Bis in das Jahr 2050 werden alle Gletscher unter 3000 Höhenmeter verschwunden sein. Bis 2100 folgt der Rest.“(aus: Helga Kromp-Kolb, Kurier Interview, 29.10.2006)

DER JÜNGSTE BEITRAG: KÜRZLICH ALS LEITARTIKEL IM PROFIL

DAZU EIN PHILOSOPH AUS FRANKREICH:


André Gide:

„Glaube denen, die die Wahrheit suchen.“

„Und zweifle an denen, die sie gefunden haben.“


Aktuelle Beiträge aus unserer Arbeitsgruppe zum „fundierten Zweifel“

2007

Erschienen am 17.Nov. 2009

2008

(vergriffen, aber bei mir als pdf erhältlich)

In DruckTHE end

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WETTEREXTREME AUS DER SICHT DER KLIMATOLOGIE · 23.11.2009, Tulln 6.NÖ.Katastrophenschutztagung WETTEREXTREME AUS DER SICHT DER KLIMATOLOGIE Reinhard Böhm ZAMG- Abteilung für Klimaforschung