Klima und Klimawandel Klima

Belegte Klimaveränderungen

Anhand von Klimastatistiken lässt sich eindeutig nachweisen, dass es zurzeit zu einer globalen Klimaerwärmung und somit zu einem Klimawandel kommt. Änderungen des Klimas äußern sich in erster Linie in langfristigen Veränderungen des Wettergeschehens oder des Witterungscharakters zu einer bestimmten Jahreszeit. Klimaveränderungen hat es in der Erdgeschichte immer schon gege-ben, so dass sich Wärmeperioden (Warmphasen) mit Kälteperioden (Eiszeiten) abgewechselt haben.

Hier kann von natürlichen Klimawandelprozessen gesprochen werden. Die Entwicklung der letzten Jahrzehnte deutet jedoch darauf hin, dass die aktuell zu verzeichnenden Klimaveränderungen allein mit natürlichen Wandelprozessen nicht zu erklären sind, da der bereits gemessene Temperaturan-stieg deutlich schneller fortschreitet und höher liegt, als es in vergangenen Warmphasen der Fall war (vgl. PIK 1999: 18).

Beobachtungsdaten der vergangenen 100 Jahre (siehe Abb. 3.1) zeigen deutlich, dass sich das Kli-ma weltweit erwärmt hat. Seit Beginn des 20. Jahrhunderts ist die globale Jahresmitteltemperatur um 0,74°C angestiegen (gelbe Linie), über die letzten 50 Jahre sogar im Mittel um 0,13°C pro Jahr-zehnt (rote Linie). Der überwiegende Teil dieser seit 1950 beobachteten Erwärmung geht nach Aus-sagen des IPCC mit „sehr hoher Wahrscheinlichkeit“ (d.h. mit einer Wahrscheinlichkeit von über 90

%) auf menschliche Aktivitäten zurück. In diesem Punkt sind sich die meisten Forscher inzwischen einig. Hervorgerufen wird diese anthropogene Beeinflussung im Wesentlichen durch die Emission klimaschädlicher Gase seit der Industrialisierung (vgl. Bundesregierung 2008: 8).

Abb. 3.1 Entwicklung der globalen Durchschnittstemperatur 1850-2005 (DWD 2007, nach Bundesregierung 2008: 8)

Der globale Temperaturanstieg bleibt nicht ohne Folgen für die Umwelt. Bereits zu beobachtende Folgen der Temperaturerhöhung sind z.B. das Abschmelzen des sogenannten ewigen Eises. Ge-birgsgletscher und Schneebedeckung nahmen in den letzten Jahrzehnten sowohl auf der Nordhalb-kugel, als auch auf der Südhalbkugel deutlich ab. Ein weiteres Phänomen, welches dadurch bedingt

ist, ist der Anstieg des Meeresspiegels. Dieser stieg im 20. Jahrhundert weltweit um durchschnittlich etwa 17 cm. Neben den schmelzenden Gletschern ist auch die durch die Erwärmung bedingte Aus-dehnung des Meerwassers ein Grund hierfür. Zusätzlich zur Temperaturerhöhung sind vor allem auch Änderungen im Niederschlagsregime nachweisbar und weiterhin zu erwarten (vgl. ebenda).

In Deutschland stieg die mittlere Lufttemperatur zwischen 1901 und 2006 sogar um knapp 0,9°C (siehe Abb. 3.2). Dabei war das Jahrzehnt 1990-1999 die wärmste Dekade des gesamten 20. Jahr-hunderts. Die Beobachtungsdaten bestätigen weiter, dass die global gesehen zehn wärmsten Jahre seit Beginn der Wetteraufzeichnungen seit 1998 auftraten. Die Dekade von 2001 bis 2010 war so warm wie keine andere zuvor (vgl. Stock 2013: 15). Das Jahr 2010 war bis dato das weltweit wärmste seit Beginn der Wetteraufzeichnungen im Jahre 1880 und wurde inzwischen vom Jahr 2014 abgelöst. Auch die Jahre 2011 (Platz 14), 2012 (Platz 11) und 2013 (Platz 5) reihen sich hier mühelos ein. Das Jahr 2015 befindet sich erneut auf Rekordkurs (vgl. UBA 2014: 3ff; DWD 2015a:

1ff; DWD 2015b: 1).

Der beobachtete Temperaturanstieg seit 1901 ist im Südwesten Deutschlands besonders hoch. Hier stieg die durchschnittliche Jahrestemperatur im Saarland um etwa 1,2°C. Im Nordosten nahmen die Temperaturen seit 1901 dagegen deutlich weniger stark zu. In Mecklenburg-Vorpommern bei-spielsweise nur um 0,4°C (vgl. Bundesregierung 2008: 9).

Abb. 3.2 Entwicklung der Durchschnittstemperaturen in Deutschland 1900-2005 (DWD 2007, nach Bundesregierung 2008: 9)

Auch beim Niederschlag lassen sich in Deutschland Veränderungen beobachten. Gegenüber dem Beginn des 20. Jahrhunderts ist die durchschnittliche jährliche Niederschlagsmenge in Deutschland um etwa neun Prozent gestiegen. Die Niederschlagsmenge hat dabei vor allem im Frühjahr deutlich zugenommen (vgl. Bundesregierung 2008: 10). Allerdings lassen sich in den vergangenen Jahren besonders im Frühjahr auch immer wieder länger anhaltende Trockenpe-rioden verzeichnen. Als Beispiele können hier die Monate März und April 2007 oder auch das

erste Quartal des Jahres 2014 genannt werden. Im März 2014 fielen in Teilen Westdeutsch-lands nur zwischen 13 und 22% der sonst üblichen Regenmenge. Das führte dazu, dass der Oberrhein zu Beginn des Aprils so wenig Wasser führte wie zuvor zu dieser Jahreszeit zuletzt im Jahr 1980 (vgl. Website MeteoGroup – 15.04.2014). Das Jahr 2010 war nicht nur das bis dahin weltweit wärmste Jahr seit Beginn der Wetteraufzeichnungen, sondern auch das nieder-schlagsreichste (vgl. UBA 2014: 3). Zudem hat sich die Verteilung der Niederschlagsmengen innerhalb der Sommermonate geändert. Für die zuvor angegebenen Bezugszeiten nahmen die Winterniederschläge um etwa 20% zu. Trotz dieser Beobachtung ist der winterliche Trend sta-tistisch aber noch nicht signifikant, denn die Menge der Niederschläge variiert von Jahr zu Jahr sehr stark. Insgesamt ist aber eine Verschiebung eines Teils der Niederschläge vom Sommer in den Winter zu beobachten (vgl. Bundesregierung 2008: 10).

Neben schleichenden Veränderungen der Temperatur und des Niederschlages stellen Extremwetter-ereignisse¹⁹ einen dritten wichtigen Aspekt im Zuge der Klimawandeldiskussion dar. Mit fortschrei-tendem Klimawandel wird eine Zunahme dieser Ereignisse erwartet. Eine Zunahme von Wetterext-remen lässt sich im vergangenen Jahrhundert allerdings nur teilweise belegen. Es wurden aber be-sonders in den letzten 20 Jahren mehr Hitzetage²⁰ in den Monaten Juli und August gezählt. Der Sommer 2003 mit seiner Abweichung von +3,4°C über dem langjährigen Mittel, ist in diesem Zu-sammenhang noch als überdurchschnittlich anzusehen, jedoch sind sich die Experten einig, dass Rekordsommer wie der des Jahres 2003 in Zukunft häufiger eintreten werden. Ein Trend zu ver-mehrten Hitzewellen ist bereits nachvollziehbar (vgl. Zebisch et al. 2005: 37). Der ebenfalls sehr heiße Sommer des Jahres 2015 brachte neue Rekordwerte und war teilweise so trocken wie seit 50 Jahren nicht mehr (vgl. DWD 2015b: 1).

Die Häufigkeit und Intensität von Starkregenereignissen hat in den letzten 40 Jahren in Deutsch-land zugenommen. Laut Statistiken gibt es zwar im Winterhalbjahr mehr Starkregenereignisse als im Sommer, dann sind sie allerdings oft mit schweren Gewittern und Sturmböen oder Hagel ver-bunden. Auch die Häufigkeit und Intensität von Sturmböen oder Stürmen hat im Winter stärker zugenommen als im Sommer. Langfristig ist in Deutschland neben einer weiteren Zunahme von Starkregenereignissen auch mit stärkeren Stürmen zu rechnen, zu dieser Annahme lässt sich jedoch bisher kein statistisch gesicherter Trend herauslesen (vgl. Zebisch et al. 2005: 37). Die Orkane „Ky-rill“ im Januar 2007, „Emma“ im März 2008, „Xynthia“ im Februar 2010 oder „Niklas“ im März 2015 sind allerdings Beispiele für Extremereignisse, welche in Zukunft die Gesellschaft häufiger belasten könnten.

Klimamodelle und Prognosen

Aufgrund der weltweit nur zögerlich fortschreitenden Klimaschutzbemühungen ist mit einem weite-ren und auch verstärkten Voranschreiten des Klimawandels zu rechnen. Um die künftige Klimaent-wicklung abschätzen zu können sind Klimamodelle notwendig, die ausgehend von unterschiedli-chen Szenarien die Entwicklung von Temperatur und Niederschlag prognostizieren und somit

19 Als Extremwetterereignisse gelten Hitzewellen, schwere Unwetter mit Gewitter, Starkregen und Hagel, Stürme sowie lange Trocken-phasen mit Dürreerscheinungen.

20 Von einem Hitzetag oder heißen Tag ist ab einer Temperatur von 30°C die Rede

terschiedliche mögliche Klimazukünfte aufzeigen können. Klimaprognosen sind allerdings zum heu-tigen Zeitpunkt noch mit Unsicherheiten verbunden. Der IPCC hat eine Reihe von Szenarien entwi-ckelt, auf deren Grundlage viele nachfolgende Klimastudien und Prognosen erarbeitet worden sind.

Hierbei handelt es sich um die sogenannten „SRES Szenarien“ (Special Report on Emission Scena-rios)²¹. Sie beschreiben unterschiedliche, zukünftig global denkbare Verhaltensweisen und die da-mit verbundenen Emissionen sowie die jeweilige Wirkung auf die Klimaparameter Temperatur und Niederschlag. Die Szenarien der A-Gruppe gehen von einer weiter voranschreitenden globalen In-dustrialisierung mit gleichbleibend hohen oder sogar zunehmenden Emissionen aus. Die positiveren Szenarien der B-Gruppe berechnen das zukünftig mögliche Klima vor dem Hintergrund von Klima-schutzmaßnahmen mit weniger Treibhausgasemissionen und verstärktem Einsatz erneuerbarer Energien. Dadurch ergeben sich in allen Klimastudien, durch unterschiedliche Simulationen vor dem Hintergrund verschiedener Szenarien (Realisierungsläufe), Temperatur- und Niederschlags-entwicklungsspannen. Um die mit den Klimaprognosen noch verbundenen Unsicherheiten bestmög-lich auffangen zu können sind sogenannte Ensemblebetrachtungen²² notwendig (vgl. Stock 2013:

22). Da die aktuellen weltweiten Emissionsraten der Treibhausgase über der Annahme der SRES-Maximalszenarien liegen, wurden für den 5. Sachstandsbericht des IPCC alternative Szenarien ent-wickelt²³.

Abbildung 3.3 basiert auf einer großen Zahl von Modellsimulationen („Klimaszenarien“) und einer breiten Auswahl an Klimamodellen. Danach könnte in Abhängigkeit von den gewählten Annahmen die globale Erwärmung bis zum Ende des 21. Jahrhunderts zwischen 1,1 und 4°C betragen. Auch die Stärke und die Verteilung der Niederschläge könnten sich im Zuge des fortschreitenden Klima-wandels weiter verändern. In höheren Breiten werden die Niederschläge sehr wahrscheinlich weiter zunehmen, während sie über den meisten subtropischen Landregionen wahrscheinlich abnehmen.

Beides entspricht den bereits heute beobachteten Niederschlagsmustern (vgl. Bundesregierung 2008: 8f).

21 Siehe dazu IPCC 2007

22 Bei Ensemblebetrachtungen werden möglichst viele globale und regionale Klimamodelle für dasselbe Gebiet, dieselben Zeiträume und in denselben Auflösungen angewendet, um ein Modellensemble zu erzeugen. Mit dieser Methode sollen die Verlässlichkeit der Projek-tionen verbessert und Unsicherheiten quantitativ geschätzt und schließlich reduziert werden (vgl. Website Umweltbundesamt/KomPass – 16.04.2015).

23 Diese sogenannten „Repräsentative(n) Konzentrationspfade“ (Representative Concentration Pathways - RCPs) ersetzen zukünftig die früheren SRES-Szenarien.Sie wurden nicht vom IPCC, sondern von frei arbeitenden Wissenschaftlern erarbeitet und stützen sich auf Ergebnisse der wissenschaftlichen Literatur. Das Ergebnis sind bisher vier Szenarien mit Strahlungsantrieben und Treibhausgaskonzent-rationen im Jahr 2100 gegenüber den vorindustriellen Werten von 1850. Außerdem wurden ergänzende Szenarien bis 2300 entwickelt, die als Extended Concentration Pathways (ECPs) bezeichnet werden (vgl. Website Wikibildungsserver Klimawandel, zuletzt zugegriffen am 03.11.2015).

Abb. 3.3 Szenarien zur Erwärmung der Erdoberfläche (IPCC 2007, nach Bundesregierung 2008: 8)

Da sich der Klimawandel global völlig unterschiedlich auswirkt, können die eigentlichen Hand-lungsbedarfe immer nur anhand der Betrachtung einzelner Regionen genauer bestimmt werden.

Dies macht die Nutzung von regionalen Klimamodellen erforderlich (HMUELV 2012: 7f). In Deutschland werden die vier regionalen Klimamodelle REMO, CCLM, WETTREG und STAR²⁴ zur Projektion der Folgen des Klimawandels verwendet. Klimamodelle können sogenannte dynamische oder statistische Verfahren sein. Mit ersteren, zu denen REMO und CCLM gehören, werden die dy-namischen Vorgänge in der Atmosphäre beobachtet und in die Zukunft projiziert. Weiterhin existie-ren statistische Verfahexistie-ren (WETTREG und STAR), die aufgrund von hochauflösenden Informationen über Klima, Witterung und Wetter aus der Vergangenheit Zukunftsprognosen erstellen (vgl. Stock 2013: 31f). Von WETTREG wurde im Jahr 2010 eine aktualisierte Version veröffentlicht. Regionale Klimamodelle sind wesentlich feiner als ältere, globale Klimamodelle und können somit genauere Aussagen auch für kleinere Räume treffen, so wie es bei der Anpassung an die Folgen des Klima-wandels notwendig ist. Teilweise sind die regionalen Klimamodelle in der Lage eine Auflösung von 10 x 10 km zu erreichen. Somit sind heute bereits relativ verlässliche Prognosen zum Klimawandel für einzelne Regionen möglich. Allerdings sind diese Modelle für die kommunale Ebene immer noch zu grob, so dass inzwischen immer mehr Stadtklimamodelle entwickelt werden, die auch die klein-klimatischen Besonderheiten von Städten berücksichtigen können (siehe Abb. 3.4). Ein Beispiel für ein Stadtklimamodell ist MUKLIMO 3 des Deutschen Wetterdienstes (DWD) (vgl. Klamis 2010: 8) Mehr Informationen zu regionalen Klimamodellen oder dem Stadtklimamodell MUKLIMO 3 finden sich beispielsweise auf den Webseiten des Climate Service Centers oder des Deutschen Wetterdiens-tes.

24 Siehe auch http://www.klimascout.de/kommunen/index.php?title=Regionale_Klimaszenarien

Abb. 3.4 Von globalen Emissionsszenarien zu Stadtklimamodellen (Früh et al. 2010)

Ergebnisse der Klimaprognosen für Deutschland

Basierend auf den regionalen Klimamodellen, gibt es seit einigen Jahren Klimastudien für Deutsch-land. Die Ergebnisse unterscheiden sich in einigen Punkten von denen älterer, weniger präziser Studien. So wird seit einigen Jahren von der stärksten Erwärmung, verglichen mit dem Niveau der Klimanormalperiode (1961-1990)²⁵, im Norden und äußersten Süden (Voralpenland) Deutschlands ausgegangen. Die heute bereits wärmsten Regionen in Deutschland, der Südwesten (Oberrheingra-ben) und Osten, werden aber auch in Zukunft die insgesamt höchsten Temperaturen zu verzeichnen haben. Die geringste Erwärmung ist dagegen direkt an den Küsten von Nord- und Ostsee, sowie in den zentralen Mittelgebirgen und im Osten Bayerns zu erwarten. Das bedeutet allerdings nicht, dass die Auswirkungen des Klimawandels hier weniger bedeutend sein werden, da auch in diesen Regio-nen z.B. mit verstärkt auftretenden Extremwetterereignissen gerechnet werden muss (vgl. UBA 2007: 9). In Zahlen ausgedrückt zeigen die Projektionen, dass sich je nach Entwicklung der anthro-pogenen Emissionen die durchschnittliche Temperatur in Deutschland für den Zeitraum 2021-2050 um 0,5 bis 1,5°C und für den Zeitraum 2071-2100 um 1,5 bis 3,5°C gegenüber des Referenzzeit-raumes 1961-1990 erhöhen könnte (vgl. Bundesregierung 2008: 10).

Auch bei den Niederschlägen verdichten sich die bereits bestehenden Trends. An den Jahresnieder-schlagssummen wird sich in Deutschland in Zukunft bei leichtem Gesamtanstieg vermutlich nicht sehr viel ändern. Allerdings ist mit einer fortschreitenden Verschiebung von Niederschlägen aus dem Sommer in den Winter zu rechnen. Weiterhin sind Veränderungen bei Maxima und Minima zu erwarten. Regional ist eine weitere Abnahme der Niederschläge im Osten (hier sind die Nieder-schläge im bundesweiten Vergleich ohnehin am niedrigsten), sowie in Süddeutschland wahrschein-lich. Dagegen werden die Niederschlagsmengen in den Mittelgebirgen sowie im äußersten Westen, an der Grenze zu den Beneluxstaaten, zunehmen. Durch die Verschiebungen der Niederschläge werden diese im Winter vermutlich zwischen 20 und 30% ansteigen, was je nach lokalen Gegeben-heiten auch deutlich übertroffen werden kann. Die markantesten berechneten Zu- bzw. Abnahmen

25 Die Klimanormalperiode bezeichnet die Referenzperiode, auf die sich Klimaprognosen als Basis beziehen, in der Regel wird hier die Klimaperiode 1961-1990 gewählt. In der Zwischenzeit wird aber vermehrt auch die Klimaperiode 1971-2000 verwendet, was eine Ver-gleichbarkeit der Klimaprognosen untereinander erschwert.

bei Winter- und Sommerniederschlägen werden sich voraussichtlich erst in der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts einstellen (vgl. UBA 2007: 10ff). Auch in den neuesten Studien liegen noch keine gesicherten Erkenntnisse über eine tatsächliche Zunahme von Windgeschwindigkeiten und Stürmen vor.

Darüber hinaus ist eine weitergehende Zunahme und Intensivierung von Extremereignissen als wahrscheinlich anzusehen (s.o.). REMO und WETTREG berechnen beispielsweise eine deutliche Zunahme von Klimakenntagen in den kommenden Jahrzehnten. So könnte sich die Anzahl der Sommertage²⁶ bis zum Ende des Jahrhunderts verdoppeln, die Anzahl der heißen Tage sogar ver-dreifachen. Analog dazu ist auch mit einer deutlichen Zunahme der Tropennächte²⁷ zu rechnen (vgl. Bundesregierung 2008: 12). Wie die Analysen zeigen, werden die Niederschlagsmengen im Sommer zwar wohl grundsätzlich zurückgehen, allerdings ist eine Zunahme stärkerer Ereignisse mit unwetterartigen Ausmaßen, die ein hohes Schadenspotential mit sich bringen, zu erwarten. Ebenso ist mit einer weiteren Zunahme von Starkregenereignissen im Winter zu rechnen (vgl. BBK et al.

2012: 102f). Um bessere Simulationen von Extremereignissen zu erreichen und die bestehenden Unsicherheiten zu verringern, wird zurzeit daran gearbeitet statistische und dynamische Klimamo-delle miteinander zu kombinieren (vgl. Stock 2013: 34).

Deutschland ist landschaftlich und topographisch gesehen ein recht heterogenes Land und lässt sich daher in verschiedene Naturräume unterteilen. Diese unterschiedlichen Naturräume weisen auf-grund ihrer landschaftlichen Gegebenheiten jeweils ein eigenes Regionalklima auf, weshalb sie auch als Klimaregionen bezeichnet werden (siehe Abb. 3.5). Der Klimawandel äußert sich nicht in jeder Klimaregion mit der gleichen Intensität und Ausprägung oder den gleichen Auswirkungen. Als Gründe dafür sind die groß- wie kleinräumig differenzierten klimatischen Veränderungen (Expositi-on), aber auch die räumlich wie sektoral variierenden Sensitivitäten von Raum und Gesellschaft sowie Unterschiede bezüglich der Anpassungskapazität zu nennen (siehe Kapitel 2.1). Daher ist es sinnvoll regionsspezifische Aussagen zum Klimawandel zu treffen, um besser auf die Situation vor Ort reagieren zu können. Städte und Regionen müssen sich entsprechend mit ihrer individuellen Betroffenheit in Bezug auf die zu erwartenden Klimawandelfolgen auseinandersetzen. Aus diesem Grund sind regionale bzw. lokale Betrachtungen im Zuge der Anpassung an die Folgen des Klima-wandels an der Tagesordnung (vgl. BMVBS 2013: 6).

26 maximale Tagestemperatur >25°C

27 minimale Tagestemperatur >20°C

Abb. 3.5 Klimaregionen in Deutschland (UBA 2007: 16)