Zeitscheibenvergleiche für die Felder der hohen Windgeschwindigkeiten

der fernen Zukunft (2071-2100) und dem Referenzzeitraum (1971-2000) die 30-jährigen Häufigkeitsvertei-lungen der Windgeschwindigkeiten an allen Gitterpunkten des jeweiligen Modells berechnet. Daraus werden dann die Felder des 98. Perzentils der Windgeschwindigkeiten bestimmt. Anschließend werden jeweils für eine Simulation die Felder der Nahen und Fernen Zukunft mit denen des Referenzzeitraums verglichen, indem die Differenzen gebildet werden (z.B. nahe Zukunft – Referenz). Bei allen Vergleichen werden nur die Veränderungen an Gitterpunkten in der Nord- und Ostsee diskutiert.

Abbildung 4 zeigt für alle acht Modellsimulationen das 98. Perzentil der Windgeschwindigkeit für den Re-ferenzzeitraum 1971- 2000. Daraus wird ersichtlich, dass die 98. Perzentile der Windgeschwindigkeiten bei MPI-OM/REMO höhere Werte erreichen als bei NEMO/RCA4. Bei allen Simulationen sind diese Werte über der nördlichen Nordsee höher als über der nördlichen Ostsee. Beim Vergleich der extremen Windge-schwindigkeiten für die Validationsläufe (Ganske, 2019) wurde gezeigt, dass auch diese bei NEMO/RCA4 deutlich kleiner sind als bei MPI-OM/REMO. Somit treten die sehr hohen Windgeschwindigkeiten bei NEMO/RCA4 deutlich seltener auf als bei MPI-OM/REMO.

Die Differenzen zwischen den 98. Perzentilen der 30-jährigen Häufigkeitsverteilungen der nahen Zukunft (2031-2060) und unter den Annahmen des RCP8.5 zum Referenzzeitraum sind in Abbildung 5 gezeigt. Bei allen Simulationen sind die Differenzen zwischen den 98. Perzentilen der Häufigkeitsverteilungen im Be-reich ±0.625 m/s. Bei den in (Ganske, 2019) gezeigten Validationsläufen liegen die Standardabweichungen der mittleren Windgeschwindigkeiten bei NEMO/RCA4 zwischen 3 m/s und 4 m/s und bei MPI-OM/REMO im Bereich von 3.5 m/s bis 5 m/s. Erfahrungsgemäß haben die höheren Perzentile der Wind-geschwindigkeit höhere Standardabweichungen als die Mittelwerte der WindWind-geschwindigkeit. Deshalb sind die in Abbildung 5 gezeigten Unterschiede deutlich kleiner als die natürliche Variabilität. Dabei sind die Änderungen nicht in der ganzen Nord- und Ostsee gleich. So beobachtet man bei mehreren Simulationen eine Abnahme der Windgeschwindigkeiten in der nördlichen Nordsee und eine Zunahme in der südlichen Nordsee und der Ostsee. Ähnliche Veränderungen der Windfelder wurden in den Untersuchungen von

Windfeldergebnisse auf See und an der Küste 17 (Ganske et al., 2016) bei mehreren Simulationen gefunden, die unter den Annahmen des Klimaände-rungsszenarios A1B gemacht wurden.

Vergleicht man für das RCP8.5 die in Abbildung 6 gezeigten Differenzen des 98. Perzentils für die ferne Zukunft mit denen des Referenzzeitraums, so ist ein Anwachsen der Differenzen auf bis zu ±0.8 m/s zu sehen. Da die Windgeschwindigkeiten über See auch einer dekadischen Variabilität unterliegen (siehe (Ganske et al., 2016)), ist nicht in allen Regionen der Nordsee die Verstärkung eines Trends für die ferne Zukunft im Vergleich zur nahen Zukunft zu beobachten, sondern der Trend kann sich auch umkehren.

Dies ist z.B. beim ersten Lauf von MPI-OM/REMO in der Nordsee zu beobachten, wo man in der nahen Zukunft eine Abnahme und in der fernen Zukunft eine Zunahme des 98. Perzentils im Vergleich zum Referenzzeitraum sieht.

Den Einfluss der dekadischen Variabilität auf die Unterschiede im 98. Perzentil kann man auch bei den Ergebnissen für die Simulationen sehen, die unter den Annahmen des RCP4.5 berechnet wurden, siehe Abbildung 36 und Abbildung 35 im Anhang Windgeschwindigkeit. So sieht man zwar für die nahe Zukunft in kleinen Regionen Änderungen um bis zu ±1 m/s, allerdings sind diese Änderungen dann in der fernen Zukunft geringer oder haben das umgekehrte Vorzeichen. Betrachtet man die Ergebnisse der vier Simula-tionen unter den Annahmen des RCP2.6 in Abbildung 38 und Abbildung 37 im Anhang Windgeschwindig-keit, so findet man hier zwar wieder schwache Änderungen in der Nord- und Ostsee, doch sind diese klein gegenüber der natürlichen Variabilität.

Insgesamt findet man im Mittel im Vergleich der Zeitscheibendifferenzen bei den Simulationen unter den Annahmen des RCP8.5 größere Unterschiede zwischen den Zeitscheiben als bei den RCPs 4.5 und 2.6, Abbildung 4: 98. Perzentil der 30-jährigen Häufigkeitsverteilung der Windgeschwindigkeit in 10 m Höhe an jedem Modellgitterpunkt, berechnet jeweils mit drei Läufen von MPI-OM/REMO und NEMO/RCA4 an-getrieben mit fünf verschiedenen GCMs für den Zeitraum 1971-2000.

98 . Pe rze ntil d er Wind g eschw. [m/ s ]

18 Windfeldergebnisse auf See und an der Küste

doch sind keine systematischen Änderungen bei einer Verstärkung des Strahlungsantriebs zu sehen (d.h.

RCP2.6  RCP4.5  RCP8.5). Bei allen Simulationen kann die dekadische Variabilität der Windgeschwin-digkeiten dazu führen, dass man in der Nordsee bei einem gewählten Regionalmodell mit festem Global-modellantrieb unter der Annahme verschiedener RCPs Zu- und Abnahmen zwischen der Nahen und Fer-nen Zukunft im Vergleich zum Referenzeitraum findet. So findet man z.B. bei den SimulatioFer-nen mit MPI-OM/REMO unter den Annahmen des RCP4.5 in allen drei Läufen in der ganzen Nordsee negative Diffe-renzen zwischen den Ergebnissen der nahen Zukunft im Vergleich zum Referenzzeitraum, aber beim zwei-ten Lauf von MPI-OM/REMO unter den Annahmen des RCP8.5 positive Differenzen. Genau wie bei den Ergebnissen zu den A1B-Simulationen in (Ganske et al., 2016) hängen die Zeitscheibendifferenzen des 98.

Perzentils der Windgeschwindigkeit in der Nord- und Ostsee vor allem vom antreibenden Globalmodell ab und sind meist klein gegen die natürliche Variabilität.

Di ff . 98 . Pe rz. Wind g esch w . [m/ s ]

Abbildung 5: Differenz des 98. Perzentils der 30-jährigen Häufigkeitsverteilungen der Windgeschwindigkeit an jedem Modellgitterpunkt für den Zeitraum 2031-2060. Die Simulationen für die nahe Zukunft wurden unter den Annahmen des RCP8.5 durchgeführt.

Windgeschwindigkeiten jeweils berechnet mit drei Läufen von MPI-OM/REMO und NEMO/RCA4, an-getrieben mit fünf verschiedenen GCMs.

Windfeldergebnisse auf See und an der Küste 19