Wie bereits angemerkt, prägen sich die nutzungstypischen Unterschiede im (sommerlichen) Temperaturverhalten einer Stadt insbesondere in den Nachtstunden bei wolkenlosem Himmel aus. Tagsüber liegen die Temperaturspitzen über den einzelnen Flächen auch bei stark abweichenden Bebauungs- und Versiegelungsgraden deutlich näher zusammen. Aufgrund ihrer grundsätzlichen Aussagekraft wird daher an dieser Stelle nochmals eine Darstellung aus dem Begleittext zur Karte 04.04 Temperaturverhältnisse in mäßig austauscharmen Strahlungsnächten (Ausgabe 2001) zur Verdeutlichung genutzt (vgl. Abb. 5). Diese grundsätzlichen Effekte wirken sich auch auf die nutzungsbezogene Verteilung der Anzahl der Kenntage aus. Tabelle 1 zeigt die mittlere Anzahl klimatologischer Kenntage pro Flächentyp ( 06.08 Stadtstruktur differenziert, Stand 2010, SenStadtUm 2011a ) für die berechneten Zeitspannen 1981-2010, 2011-2040 und 2041-2070 sowie die prognostizierten Zunahmen im Vergleich zur Gegenwart. Sie ergänzt damit die Kartenaussagen, die die tabellarischen Aussagen räumlich je nach Lage der Flächentypen verorten. Grundsätzlich bleibt zu beachten, dass die Projektionen Mittelwert-Angaben der definierten Zeitabschnitte darstellen, die aufgrund der natürlichen Schwankungen des Klimas im Laufe der betrachteten Jahrzehnte mehr oder weniger nach oben bzw. unten ausschlagen können („interanuelle Schwankungen“). Deutlich wird jedoch auch, dass für alle Kenntage von den Modellergebnissen eine Zunahme der Häufigkeit pro Jahr vorhergesagt wird, deren Stärke aber „kenntagsabhängig“ ist. Die Tropennächte (Minimumtemperatur ≥ 20 °C) treten bisher und auch in Zukunft im Vergleich zu den Sommer- und Hitzetagen am seltensten auf. Jedoch liegen hier aufgrund der grundsätzlichen tagesgangbezogenen Effekte die größten Differenzierungen zwischen den einzelnen Flächentypen. Die stärksten nächtlichen Abkühlungsleistungen und damit die geringste zu erwartende Anzahl an Tropennächten (> 2 bis 5 im Zeitraum 1981-2010) treten auf Grün- und Freiflächen mit offenen Strukturen auf. Hier zeichnen sich vor allem Landwirtschaftsflächen („Ackerland“ sowie „Grünland“), Brachflächen mit wiesenartiger Struktur (z.B. die Wiesen der Flughäfen), aber auch Kleingärten – und mit Abstand die Parkanlagen aus. Letztere umfassen auch waldartige Anteile, deren Ausstrahlungsleistung in der Nacht durch die Baumkronen gebremst wird. Die genannten Flächentypen weisen auch bezüglich der Zukunfts-Zeitabschnitte die geringsten Werte und potenziellen Belastungen auf. Im Zeitabschnitt bis 2070 ist dort mit einer Anzahl an Tropennächten in der Größenordnung von > 12 bis 20 Tagen zu rechnen, was einem bis zu fünffachen Zuwachs nahe kommt. Umgekehrt die größten Zahlenwerte heute und in der Zukunft treten bei Flächentypen mit hohem Bebauungs- und Versiegelungsgrad auf; Beispiele sind die Typen „Kerngebiet“, „dichte Blockbebauung“ und „Gewerbe- und Industriegebiet dichter Bebauung“. Die Kenntage mit Bezug zur täglichen Maximum-Temperatur (Sommer- und Hitzetag) liegen entsprechend Abb. 5 in ihren absoluten Werten und auch den Zuwächsen für die Zukunft sehr viel enger zusammen. Die absoluten Zahlen zu den Eintrittswahrscheinlichkeiten unterscheiden sich jedoch beträchtlich voneinander. Wie im Kapitel „Ergebnisse der Stationsauswertungen“ zur Karte 04.13 (SenStadtUm 2015) beschrieben, steigt seit Jahrzehnten die Zahl der Hitzetage in Berlin an. Die Klimamodellierung durch WETTREG 2010 A1B zeigt, dass in Zukunft dieser Anstieg sehr viel schneller von statten gehen wird. Wird im Analyseabschnitt 1981-2010 noch von 5 (Waldgebiet) bis knapp 10 (Flughafen, Verkehrsfläche, aber auch offene Vegetationsfläche) Hitzetagen pro Jahr ausgegangen, so werden es 2041-2070 voraussichtlich bereits 19-24 Tage sein, wobei sich die flächentypenbezogene Verteilung nicht ändert. Diese Ergebnisse liegen etwas über den Berechnungen, die unter Nutzung des Szenario RCP8.5 (IPCC 2014) im Rahmen des AFOK durchgeführt wurden (Hauptbericht „Anpassung an die Folgen des Klimawandels in Berlin (AFOK)“, Klimaschutz Teilkonzept, Kap. 3.1.2 Temperaturextreme, Reusswig, Becker et al. 2016). Dort wird für die „nahe Zukunft“ (2031-2060) von der Mehrheit der eingesetzten Modelle ein Zuwachs an Hitzetags-Ereignissen in der Größenordnung bis zu einer Verdoppelung erwartet. Auch bei der prognostizierten Entwicklung für die Sommertage , die in dieser Untersuchung definitionsgemäß die Anzahl der Hitzetage einbezieht, liegen die einzelnen Flächentypen relativ eng beieinander. Die Spannbreite liegt zwischen 38,1 Ereignistagen in Waldgebieten bis zu 43,5 auf Flughafen-Standorten für den Ausgangszeitraum 1981-2010. Bis zum Ende des Zeitraums 2041-2070 wird die Anzahl der Sommertage pro Jahr in etwa um die Hälfte zunehmen, das heißt durchweg über 60 Tagen pro Jahr liegen. Deutlich wird, dass Sommer- und Hitzetage in ihrer Ausprägung korrelieren. Dennoch zeigt die Steigung der Werte gegenüber dem Ausgangszeitraum 1981-2010, dass der Anstieg der Sommertage insgesamt schneller von statten geht, als der Anstieg der Hitzetage. Zwischen den Flächentypen gibt es keine relevanten Unterschiede in der absoluten Ausprägung der Ereignishäufigkeit.
Das Projekt "Sub project: Ocean and Climate" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von m2K Informationsmanagement durchgeführt. Ziel des Forschungsfeldes 'Ozean und Klima' ist es, durch Untersuchungen relevanter Ereignisse und Prozesse in der Klimageschichte die Rolle des Ozeans für Klimaänderungen besser zu verstehen. Die Forschungsaktivitäten orientieren sich dabei an folgenden Fragen: (i) Was ist die Rolle des Ozeans für die Erzeugung und Verstärkung von Klimaänderungen? (ii) Was ist der Einfluss von Änderungen in der Ozeanzirkulation auf das terrestrische Klima, insbesondere den hydrologischen Kreislauf in niederen Breiten? (iii) Welche Rolle spielt der Ozean bei der Verknüpfung von Klimavariabilität zwischen niederen und hohen Breiten? Paläoklimazeitreihen bieten über die Reichweite instrumenteller Messreihen hinaus ein einzigartiges Archiv für die Quantifizierung natürlicher Variationen im Ozean und seine Interaktionen mit verschiedenen Komponenten des Klimasystems. Die Auswirkungen globaler und regionaler Umweltveränderungen sollen für das Holozän und späte Pleistozän (letzte 60.000 Jahre) als auch für das späte Miozän untersucht werden. Um die Forschungsziele effektiv anzugehen, werden auf Proxydaten basierende Rekonstruktionen und Beobachtungsdaten mit Erdsystem-Modellen verknüpft. Die beantragten Forschungsprojekte basieren sowohl auf der Fortsetzung laufender als auch auf der Formulierung neuer Projekte. Im Rahmen des Aufstockungsantrages für ein Exzellenzcluster wurde das Forschungsfeld 'Paläoumwelt' in 'Ozean und Klima' umbenannt. Die damit einhergehende Einbindung physikalisch-ozeanographischer Arbeiten soll weiter vertieft werden. Drei neue Projekte, die im Rahmen des Exzellenclusters finanziert werden, wurden in die beantragte Projektstruktur integriert.
Das Projekt "Effizientere Nutzung der Ressource Wald und des Rohstoffes Holz in der Forst- und Holzindustrie Ghanas" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Forstbenutzung und forstliche Arbeitswissenschaft durchgeführt. Ghana ist reich an natürlichen Waldresourcen. Die Forst- und Holzindustrie, deren Rohstoffgrundlage auf den Naturwäldern Ghanas basiert, trägt mit etwa 6 Prozent zum Bruttoinlandprodukt bei. Bis vor kurzem konnte sich die Holzindustrie an einer breiten Palette von kommerziell nutzbaren Baumarten erfreuen. Doch neuerdings wird es immer schwieriger den Sektor mit den gewünschten Mengen und Arten zu versorgen. Eine der Ursachen wird in der Übernutzung einiger Arten gesehen, da die Waldnutzung in Ghana nicht dem Nachhaltigkeitsprinzip folgte. Eine andere Ursache wird in dem verschwenderischen Umgang mit der natürlichen Resource Holz gesehen, die von der Ernte bis hin zu den Endprodukten große Mengen an Abfall produziert. Diese Studie möchte ein Modell nach deutschem Vorbild erstellen, die einen effizienten Umgang mit dem Rohstoff Holz zum Ziel hat. In der gesamten Forst-Holz-Kette, also von der Ernte bis zu den weiterverarbeitenden Betrieben, sollen Schwachstellen aufgedeckt werden, wo der Rohstoff durch Unachtsamkeit, Unkenntnis oder falsche Technologie verschwendet wird und die Ausbeute zu gering ist. Aus den Ergebnissen der Studie kann die Holzindustrie Ghanas bestehende Märkte ausbauen und neue Märkte erschließen, bei gleichzeitigem schonen der natürlichen Ressourcen. Als Nebeneffekt würde der Nutzungsdruck von den Wäldern genommen werden, die sich so regenerieren könnten. Das Oberziel der Arbeit besteht in einer vergleichenden Studie in der Technik-, Umwelt- und Managementpraktiken in Ghana und Deutschland genauer analysiert werden sollen. Diese soll sowohl die Holzernte als auch den Primär- und Sekundärsektor der Holzindustrie umfassen. Möglichkeiten bestehende Technologien und Kenntnisse aus anderen Ländern zu übernehmen soll geprüft werden. Unterziele der Studie sind: 1. Holzerntemaßnahmen in Ghana und Deutschland zu vergleichen. Der Schwerpunkt liegt dabei bei den 5 Kriterien Ernteplanung, Erschließungsplanung sowie Fäll-, Rücke- und Poltertechniken. 2. Ermitteln wie viel verwertbares Holz schon während der Holzernte nicht genutzt wird. 3. Die Ausbeute Rund- zu Schnittholz in den Sägewerken ermitteln. 4. Ein Prozessmodell über den Verbleib von Holzabfällen in der Forst-Holz-Kette erstellen.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Wie haben der Dreiklang aus vulkanischer, solarer und interner Variabilität das Klima in Europa im frühen 19. Jahrhundert geprägt und könnten es in der Zukunft (TRIAD)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Eine Verbesserung der Unsicherheiten bei der Vorhersage des Klimawandels in den nächsten Jahrzehnten ist insbesondere für politische Maßnahmen zur Anpassung und für Minderungsstrategien entscheidend. Die übergreifenden wissenschaftlichen Fragen des gemeinsamen Forschungsprojektes sind: Können wir auf der Grundlage der Analysen historischer Datenarchive und Simulationen die Auswirkungen interner Variabilität sowie interner und externer Antriebe auf die Klimaschwankungen verstehen? Können wir das verbesserte Verständnis nutzen, um Unsicherheiten bei Vorhersagen über die zukünftige Klimaentwicklung zu reduzieren? Ist es möglich, natürliche Effekte und anthropogenen Einfluss auf den Klimawandel zu unterscheiden? ISOVIC besteht aus drei Teilen (MUSIC-II, CHIARA, TRIAD). Das Ziel von TRIAD ist es, den Dreiklang der solaren, vulkanischen und ozeanischen Variabilität unter vorindustriellen und anthropogenen Bedingungen sowie unter Verwendung von Strahlungsantriebs-Rekonstruktionen für das frühe 19. Jahrhundert zu verstehen, sowie das neue ICON-ESM aus zu testen. Wir konzentrieren uns dabei auf die folgenden drei Punkte: 1) das Klima des frühen 19. Jahrhunderts zu verstehen, eine der kältesten Perioden der letzten 500 Jahre, und zu analysieren wie wichtig die interne Klimavariabilität im Vergleich zu solaren und vulkanischen Kräften war. 2) die Wahrscheinlichkeit einer ähnlichen Kälteperiode über Nord- und Mitteleuropa wie sie Anfang des 19. Jahrhunderts stattfand, für das heutige und zukünftige Klima zu untersuchen. 3) die Darstellung atmosphärische Prozesse und ihre Kopplung an das troposphärische Klima sowie ihre Veränderungen durch externen natürlichen Strahlungsantrieb in dem ICON-ESM zu bewerten und ihre Abhängigkeit von der Modellauflösung zu untersuchen.
Das Projekt "Teilprojekt 7: Transiente glaziale Simulationen mithilfe des Modells CLIMBER-2 mit einem verbesserten 3-D-Ozean-Kohlenstoffkreislauf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. This project aims at a more detailed understanding of the marine carbon cycle during glacial-interglacial changes. The ultimate goal is to explain the marine contributions to the observed glacial low atmospheric CO2 of about 190 ppmv measured in ice cores and its rise over time towards its pre-industrial value of 278 ppmv and to understand its forcing of and feedback to natural climate change during the last deglaciation. The main task of the PostDoc is to implement existing marine carbon cycle components into the new CLIMBER-2 version with the 3-D ocean and update the model by including additional processes and tracers, such as Fe and Si concentrations and hypothesis on some new processes. Further major improvements of CLIMBER (performed in PalMod WP 2.2) will include the addition of permafrost and peat pools in terrestrial carbon cycle. The PostDoc is intended to spend 50% of his/her time on PalMOd 2.1 (marine carbon cycle) and 50% on PalMod 2.2 (terrestrial carbon cycle).
Das Projekt "Sub project: PRecipitation In past Millennia in Europe - Extension - back to Roman times" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Justus-Liebig-Universität Gießen, Institut für Geographie durchgeführt. PRIME-2 will study the climate and the hydrological cycle in Europe and the Mediterranean area over the last 2,000 years, by combining information from low and high resolution terrestrial and marine proxy data. We will apply novel sophisticated statistical methods (Bayesian Hierarchical Modeling) and high-resolution climate modeling to reconstruct spatial fields of temperature and precipitation with associated uncertainties. Emphasis will be placed on the estimations of the amplitudes of natural climate variations at different temporal and spatial scales, ranging from regional to continental, and on the estimation of the influence of large-scale temperatures and external forcings on the European/Mediterranean hydrological regimes. We will also focus on the climate transitions between natural warm and cold / wet and dry periods from present back to Roman times and study the potential implications for past societies. The influence of external forcing factors such as orbital, solar and land use changes on the hydrological cycle will be disentangled by conducting a series of regional climate simulations with different forcing configurations for specific periods. These will also be used as a test bed to check the robustness of the statistical methods applied to reconstruct temperature and precipitation.
Das Projekt "WTZ China - NOPAWAC: Der Nord-Pazifik im Klimawandel während des Quartärs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Vorhabenziel ist die Rekonstruktion ozeanographisch-biogeochemischer Prozesse im Nordpazifik während wärmer-als-heutiger Episoden in der geologischen Vergangenheit. Als größte ozeanische CO2-Senke ist die Dynamik des Nordpazifik in Wechselwirkung zu Veränderungen des globalen Hintergrundklimas eine wichtige, aber noch offene Frage. Jedoch erlaubt nur das mechanistische Verständnis natürlicher Prozesse vor dem Einfluss des Menschen, eine abgesicherte Beurteilung anthropogener Einflüsse auf das Klima der Zukunft. Wir werden hochauflösende Multiproxy-Rekonstruktionen physikalischer und biogeochemischer paläozeanographischer Parameter kompilieren und neu erheben. Wir kombinieren diese mit Ergebnissen aus dem gekoppelten Ozean-Ökosystem Modell FESOM-RECOM. Dieses besitzt eine bisher unerreicht hohe Auflösung und gewährt so Einblick in die kleinskalige Dynamik der Biogeochemie und des Kohlenstoffkreislaufs. Zeitlich konzentrieren wir uns auf die Erwärmung der letzten Eiszeittermination, dass wärmer-als-heutige frühe Holozän entlang von ozeanographischen Schlüssel-Profilen, identifiziert im vorherigen Projekt (SIGEPAX, 2014-17). Diese Arbeiten werden in Kooperation mit dem chinesischen Partner, FIO-SOA Qingdao, durchgeführt. Die Ergebnisse sollen für ein neues Verständnis eines der größten ozeanischen Ökosysteme, welches derzeit einen wahrscheinlich beispiellosen Wandel durchläuft, räumlich aufgelöste neue Paläoklima-Daten liefern. Am AWI ist ein Post-Doc verantwortlich für die analytische Generierung und Kompilation bestehender Proxydaten (WP1). Ein zweiter Post-Doc wird Modellläufe durchführen und analysieren (WP2). Jährliche bilaterale Arbeitstreffen, überlappende Beschäftigungszeiträume der Projektmitarbeiter und avisierte Synthesepublikationen stellen dabei die Interaktion aller Teammitglieder, das Erreichen der Projektziele und die Kommunikation der Ergebnisse in die wissenschaftliche wie gesellschaftliche Ebene sicher.
Das Projekt "CLOUD-09 - Aufbau einer neuen Aerosol- und Wolkenkammer am CERN zur Erforschung des Einflusses von galaktischer kosmischer Strahlung auf das Klima - Teilvorhaben IfT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e.V. durchgeführt. Zielsetzung für das CLOUD-Projekt am CERN ist ein fundiertes und quantitatives Verständnis des möglichen Zusammenhangs zwischen der galaktischen kosmischen Strahlung und dem Erdklima. Das CLOUD-Konsortium untersucht den Einfluss von galaktischer kosmischer Strahlung auf Ionen, Aerosolpartikel, Wolkenkondensationskeime und Wolken um die Rolle eines möglichen indirekten solaren Beitrags zum Klimawandel zu bestimmen. Diese Untersuchungen tragen dazu bei, die Unsicherheiten in heutigen Klimamodellen zu reduzieren und eine bessere Quantifizierung der natürlichen und anthropogenen Klimaeinflüsse zu gewinnen. Hierfür werden Experimente an einer neuen Aerosol- und Wolkenkammer durchgeführt, die in einem aufgeweiteten Pion-Myon-Teilchenstrahl aufgestellt wird. So können unter hochreinen Laborbedingungen die Einflüsse der ionisierenden Strahlung auf Aerosolnukleation, -wachstum und Wolkenbildung untersucht werden. a) Aufbau der CLOUD-09 Aerosol- und Wolkenkammer am CERN mit hochpräziser Temperatursteuerung und Isolierung für den Betrieb im Temperaturbereich von -90 bis +100 C sowie Beschaffung von Analyseinstrumenten für die apparative Ausstattung. b) Durchführung von zwei Messkampagnen an der CLOUD-09 Kammer zur Untersuchung von ionen-induzierter Nukleation unter atmosphärisch relevanten Bedingungen. c) Begleitende Modellierung der Aerosolprozesse in der CLOUD-09-Kammer.
Vorbemerkung Die Auswirkungen des sich nach den Feststellungen des IPCC (IPCC 2014) vollziehenden Klimawandels werden auch auf Berlin Auswirkungen auf unterschiedliche Lebensbereiche zeitigen. Das Land Berlin hat die Dringlichkeit, die sich aus diesen Prognosen für die Stadt ergibt, bereits seit längerem erkannt und mit bereits erarbeiteten Plänen und Maßnahmen sowohl zu dem Bereich der Mitigation (Vermeidung) als auch zu demjenigen der Adaption (Anpassung an die Folgen) reagiert bzw. entwickelt diese kontinuierlich weiter. Detaillierte Informationen zu diesen Zielen und Grundlagen ebenso wie zu bereits beschlossenen Vereinbarungen und Maßnahmen findet man regelmäßig aktualisiert auf den Seiten Klimaschutz der Senatsverwaltung. Im Rahmen des erwähnten EFRE – Projektes „ GIS-gestützte Modellierung von stadtklimatisch relevanten Kenngrößen auf der Basis hochaufgelöster Gebäude- und Vegetationsdaten “ (GEO-NET 2014), fand auch eine Abschätzung der möglichen zukünftigen Entwicklung des Klimas in Berlin bezogen auf die Auswertung dreier Klimastationen statt: Berlin-Dahlem, Berlin-Tempelhof und Berlin-Tegel. Für diese Stationen liegen Prognose-Daten des Regionalisierungsmodells WettReg 2010 (CEC-Potsdam) vor, die zur Bewertung der zukünftigen Situation herangezogen werden. Das regionale Klimamodell WettReg wurde bereits im Rahmen der Kooperationsvereinbarung zwischen dem Deutschen Wetterdienst (DWD), Abteilung Klima- und Umweltberatung und der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Abteilung Geoinformation, Referat Informationssystem Stadt und Umwelt, genutzt, in deren Ergebnis erstmals für Berlin flächendeckende Darstellungen zu den möglichen Effekten des Klimawandels auf die Änderungen des Temperaturverhaltens erstellt wurden (SenStadt 2010). Zur näheren Information über WettReg, die notwendigerweise vorhandene Unschärfe bei Klimaprojektionen und weitere Randbedingungen wird auf die im Zusammenhang mit dieser Arbeit präsentierten Erläuterungen im Umweltatlas-Begleittext verwiesen (vgl. 04.12, Kapitel Methode ). Für die nachfolgend geschilderten Abschätzungen wurde das regionale Klimamodell WETTREG 2010 mit dem Emissionsszenario A1B mit je 10 Modellläufen auf die 3 genannten Berliner Klimastationen angewendet. Ergebnisse des Regionalen Klimamodells WETTREG 2010 für drei ausgewählte Klimastationen in Berlin Das in Abhängigkeit von den städtischen Strukturen gegliederte klimatische System in Berlin wird für autochthone[1] Wetterlagen auch unter dem Einfluss des Klimawandels grundsätzlich erhalten bleiben. Aufgrund der allmählichen Erwärmung der Atmosphäre sind im Laufe des Jahrhunderts aber relevante Veränderungen für das humanbiometeorologische Belastungsniveau zu erwarten. Diese Entwicklungen werden nachfolgend quantifiziert. Dabei werden die für solche Untersuchungen üblichen Betrachtungszeiträume 2011-2040, 2041-2070 und 2071-2100 unterschieden. Jahresmittelwerte der Lufttemperatur Ein erster Indikator für das Ausmaß der zukünftigen humanbiometeorologischen Belastungssituation in Berlin ist die Entwicklung der lokalen bodennahen Jahresdurchschnittstemperatur. Diese ist seit dem Beginn der industriellen Revolution moderat aber stetig angestiegen und liegt in der vergangenen Klimanormalperiode 1961-1990 bei 8,9, 9,3 bzw. 9,4 °C für die drei untersuchten Klimastationen in Berlin (siehe Abb. 8.2). Unter dem Einfluss des Klimawandels wird sich diese Entwicklung nicht nur fortsetzen, sondern bereits in den kommenden Jahrzehnten noch verstärken. Unter Zugrundlegung des Szenarios A1B ergibt sich kurzfristig (Klimaperiode 2011-2040) eine weitere Zunahme um +1,4 K (Kelvin) (Tegel), +1,2 K (Tempelhof) und +1,3 K (Dahlem), mittelfristig (2041-2070) um +2,7 K (Tegel), +2,6 K (Tempelhof) und +2,6 K (Dahlem) und langfristig (2071-2100) um +3,9 K (Tegel), +3,7 K (Tempelhof) und +3,7 K (Dahlem). Wie in Abbildung 8.2 deutlich wird, ist mit einem kontinuierlichen Anstieg der Jahresdurchschnittstemperaturen bis zum Ende des 21. Jahrhunderts zu rechnen. Die Entwicklung der Jahresmitteltemperaturen ist den natürlichen Schwankungen des Klimas unterworfen. Die Klimastationen Berlin-Tegel und Berlin-Tempelhof zeigen eine sehr ähnliche Entwicklung der Temperaturen. Die Station Dahlem weist durchgehend eine geringere Werteausprägung auf. Dies spiegelt die Lage der Klimastationen im städtischen Raum wider. Während die Stationen Berlin-Tegel und Berlin-Tempelhof Entlastungsräume innerhalb verdichteter Stadtgebiete repräsentieren, weist die Station Berlin-Dahlem eine eher periphere Lage auf. Hier ist der Wärmeinseleffekt nicht so stark ausgeprägt wie an den anderen beiden Standorten. Daten einer Station mit einer sehr urbanen Lage in stark verdichteten Bereichen (z.B. Berlin-Alexanderplatz), in denen insgesamt noch höhere Temperaturen zu erwarten sind, liegen für diese Auswertung nicht vor. Eine allmähliche Erwärmung der bodennahen Luftschichten ist aus humanbiometeorologischer Sicht nur dann von Bedeutung, wenn mit ihr auch eine Intensivierung bzw. eine erhöhte Auftrittshäufigkeit von Belastungssituationen einhergehen. Die Entwicklung der Auftrittshäufigkeiten der meteorologischen Kenntage Sommertage (T max ≥ 25 °C), Hitzetage (T max ≥ 30 °C) und Tropennächte (T min ≥ 20 °C) stellen hierfür gute Indikatoren dar. Betrachtet man die Ausprägungen der verschiedenen Parameter für die drei Berliner Klimastationen, so wird deutlich, dass sie sich lediglich in der Ausprägung der Tropennächte wesentlich unterscheiden. Auch hier setzt sich der Trend der zunehmenden Auftrittshäufigkeit der betrachteten Kenntage, der aus den Klimabeobachtungen der letzten Jahrzehnte hervorgeht (vgl. Kapitel „Ergebnisse der Stationsauswertungen“), weiter fort und wird zudem verstärkt. Auftrittshäufigkeit von Sommertagen Abbildung 8.3 zeigt die Anzahl der Sommertage an den drei ausgewerteten Klimastationen im zeitlichen Verlauf ab 2011 bis 2100. Als Sommertage gelten Tage mit einer Tages-Maximum-Temperatur von 25°C oder mehr. Die Entwicklung der Sommertage wird für alle drei Stationen sehr ähnlich projiziert. Während zu Beginn des Jahrhunderts die Zahl der Sommertage noch bei etwa 35 bis 37 pro Jahr liegt, steigt sie bis zum Ende des Jahrhunderts stark an bis auf 89 bis 92 Sommertage pro Jahr. Die polynomischen Trendlinien folgen hier den natürlichen Schwankungen der Werteausprägung, die auch dazu führen, dass die maximale Anzahl der Sommertage dieser Klimamodellierung mit WETTREG schon vor Ende des 21. Jahrhunderts erreicht wird. Für das Jahr 2079 wird für alle drei Stationen die größte Anzahl an Sommertagen projiziert. Dies sind für Dahlem 94,1 Tage, für Tempelhof 95,2 Tage und für Tegel 96,6 Tage. Die Tabelle 8.1 zeigt die durchschnittliche Anzahl von Sommertagen pro Jahr in den drei Perioden (2011-2040, 2041-2070 und 2071-2100) für die ausgewählten Klimastationen. Auch hier wird die projizierte starke Zunahme der Sommertage pro Jahr deutlich. Die Anzahl der Sommertage pro Jahr verdoppelt sich fast vom Zeitraum 2011-2040 bis zum Zeitraum 2071-2100. Auftrittshäufigkeit von Hitzetagen Als Hitzetage bzw. heiße Tage werden Witterungssituationen bezeichnet, an denen die Tageshöchsttemperatur 30 °C oder höher ist. In Abbildung 8.4 wird die Entwicklung der Hitzetage von 2011 bis 2100 dargestellt. Hier werden die natürlichen Schwankungen des Klimas im Laufe eines Jahrhunderts deutlich sichtbar anhand der geschwungenen Trendlinie. Dennoch ist die Erhöhung der Anzahl der Hitzetage pro Jahr deutlich zu erkennen. Wie im Kapitel „Ergebnisse der Stationsauswertungen“ beschrieben, steigt seit Jahrzehnten die Zahl der Hitzetage in Berlin an. Die Klimamodellierung durch WETTREG zeigt, dass in Zukunft dieser Anstieg sehr viel schneller von statten gehen wird. Wird im Jahr 2011 noch von 5 bis 7 Hitzetagen pro Jahr ausgegangen, so werden es 2100 voraussichtlich bereits 36 bis 39 Hitzetage pro Jahr sein. Die höchste Anzahl von Hitzetagen wird für das Jahr 2087 mit 43,1 Hitzetagen für die Station Berlin-Tegel und Berlin-Dahlem sowie mit 44,8 Tagen für Berlin-Tempelhof projiziert. Auch bezogen auf die projizierte Entwicklung des Kennwertes Hitzetage gibt es keine relevanten Unterschiede zwischen den untersuchten Stationen, wie Tabelle 8.2 zeigt, in der die Anzahl von Hitzetagen für jeweils drei Perioden dargestellt ist. Vom ersten Zeitraum am Anfang des Jahrhunderts kommt es bis zum letzten betrachteten Zeitraum zu einer Verdreifachung der Werte. Abbildung 8.5 zeigt zusammenfassend die Entwicklung der Sommer- und Hitzetage an den drei untersuchten Klimastationen. Zur besseren Veranschaulichung des Trends wurde hier eine lineare Darstellung gewählt. Deutlich wird, dass Sommer- und Hitzetage in ihrer Ausprägung korrelieren. Dennoch zeigt die Steigung der Trendlinien der Parameter, dass der Anstieg der Sommertage insgesamt schneller von statten geht, als der Anstieg der Hitzetage. Auftrittshäufigkeit von Tropennächten Als Tropennacht wird eine Situation bezeichnet, bei der die nächtliche Minimaltemperatur 20°C nicht unterschreitet. Damit geht eine erhebliche Wärmebelastung für den Menschen einher. Insgesamt betrachtet steigt auch die Zahl der Tropennächte pro Jahr bis zum Ende des Jahrhunderts an. Hier lassen sich allerdings deutliche Unterschiede in der Ausprägung des Parameters zwischen den drei Klimastationen in Berlin erkennen. An der Station Berlin-Tegel werden für die gesamte untersuchte Periode die meisten Tropennächte pro Jahr projiziert. Hier liegt die Ausprägung zwischen 2 Tropennächten 2011 und zum Ende des Jahrhunderts 12,5 Tropennächten im Jahr 2100. Dies entspricht etwa einer Versechsfachung der Tropennächte in 90 Jahren. Für die Station Berlin-Tempelhof liegt die Modellierung für die Entwicklung der Tropennächte zumeist knapp unter der Modellierung für Berlin-Tegel. Hier entwickelt sich die Anzahl der Tropennächte pro Jahr von 2 im Jahr 2011 auf 11,5 im Jahr 2100. Deutlich darunter liegt die Ausprägung der Tropennächte für die Station Berlin-Dahlem. Die Entwicklung geht von 1 Tropennacht 2011 bis zu 4,7 Tropennächten im Jahr 2100 (vgl. Abb. 8.6). Somit sind für Berlin-Dahlem weniger als halb so viele Tropennächte projiziert wie für die anderen beiden Standorte in Berlin. Der Verlauf der Entwicklung der Tropennächte an den drei Klimastationen ist grundsätzlich ähnlich, obwohl an der Station Dahlem die Steigung bis zum Jahr 2062 wesentlich geringer ist. Für alle drei Stationen gilt, dass das Maximum von Tropennächten im Jahr 2062 erreicht wird. In diesem Jahr werden für Dahlem 8,7 Tropennächte, für Tegel 18 Tropennächte und für Tempelhof 16,1 Nächte mit einem Temperaturminimum von mindestens 20 °C erreicht. Danach weist die Werteausprägung an allen drei Klimastationen eine leicht fallende Tendenz auf. Dies spiegelt die natürlichen Schwankungen des Klimas wider. Auf Grund der eher geringen Ausprägung von Tropennächten im Vergleich zu Hitzetagen oder besonders Sommertagen, lassen sich die Schwankungen wesentlich deutlicher aus der dargestellten Graphik ablesen als bei den zuvor untersuchten Parametern. Abbildung 8.7 zeigt zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Werteausprägungen an den drei Standorten ein Diagramm, in dem die durchschnittliche Anzahl von Tropennächten pro Jahr in den drei Referenzperioden von je 30 Jahren bis zum Ende des 21. Jahrhunderts dargestellt ist. Auftrittshäufigkeit von Hitzewellen Hohe Temperaturen sind insbesondere dann stark belastend, wenn sie über einen längeren Zeitraum andauern. Der Begriff Hitzewelle ist nicht klar definiert. Temperaturschwellenwerte und andere Rahmenbedingungen (z.B.: Luftfeuchte oder Dauer) unterscheiden sich je nach Land oder Region. Grund dafür sind die klimatischen Unterschiede, die auch eine unterschiedliche Akklimatisierung der Bevölkerung (bezogen auf einen gesunden Menschen durchschnittlichen Alters) an hohe Temperaturen mit sich bringen. In Deutschland gibt es keine offizielle Definition einer Hitzewelle. In dieser Untersuchung werden 5 Tage mit Maximaltemperaturen über 30 °C als Hitzewelle angenommen. Abbildung 8.8 zeigt die projizierte Entwicklung von Hitzewellen bis zum Ende des Jahrhunderts. Zu Beginn der untersuchten Zeitreihe (2011) treten Hitzewellen an allen drei Standorten noch mit einer statistischen Häufigkeit von unter 0,5-mal pro Jahr auf. Bis ca. 2050 steigt die Häufigkeit von Hitzewellen zunächst nur moderat an und liegt bei etwa 1 bis 2 Hitzewellen pro Jahr. In der letzten Hälfte des Jahrhunderts ist dagegen ein stärkerer Anstieg zu erkennen. Etwa in den 2080er Jahren projiziert WETTREG die höchste jährliche Anzahl von Hitzewellen mit Auftrittswahrscheinlichkeiten von etwa 3- bis 4,5-mal pro Jahr. Zum Ende des 21. Jahrhunderts ist ein Rückgang der zu erwartenden Hitzewellen dargestellt. Diese Entwicklung korreliert mit den Ausprägungen der anderen untersuchten Parameter. Zwischen den drei untersuchten Stationen ist bei diesem Kennwert kein signifikanter Unterschied zu erkennen. Um die zukünftige Dauer von Hitzeperioden besser einschätzen zu können, sind in Abbildung 8.9 die maximale Anzahl an Hitzetagen in Folge pro Jahr und die mittlere Anzahl an Hitzetagen in Folge pro Jahr dargestellt. Auch hier korreliert die Ausprägung der Werte aller drei Berliner Klimastationen stark. Die mittlere Anzahl an aufeinander folgenden Hitzetagen weist nur einen leicht steigenden Trend auf. Sie steigt vom Anfang des Jahrhunderts (etwa 3 Tage) auf etwa 5 Tage am Ende des Jahrhunderts. Wesentlich deutlicher ist der Anstieg der maximalen Anzahl an Hitzetagen pro Jahr. Sie steigt von etwa 4 Tagen auf 12 bis 14 Tagen in 90 Jahren. Die Schwankungsbreite der Werte ist hoch. Es wird deutlich, dass in Zukunft nicht nur mit häufiger auftretenden Hitzewellen zu rechnen ist, sondern auch mit länger andauernden. Extrem lange Hitzeperioden bleiben aber eher die Seltenheit, als die Regel, worauf die nur leicht steigende mittlere Anzahl an Hitzetagen pro Jahr hindeutet. Die Analyse der WETTREG-Projektion bis zum Jahr 2100 für die drei Berliner Klimastationen Dahlem, Tegel und Tempelhof macht deutlich, dass der Trend der Zunahme der Temperaturen und vor allem der Zunahme von Extremwerten, der bereits in den letzten Jahrzehnten beobachtet werden konnte, sich weiter fortsetzen und in den nächsten Jahren und Jahrzehnten sogar noch verstärken wird. Dies hat zur Folge, dass die humanbiometeorologischen Belastungen für die Bevölkerung nach dem jetzigen Stand der Kenntnis ansteigen werden. Besonders die untersuchten Parameter Hitzetage und Tropennächte stellen kritische Belastungssituationen für den menschlichen Organismus dar. An allen untersuchten Standorten wird es zu einer starken Steigerung der Anzahl der Hitzetage kommen, bei der Entwicklung der Tropennächte erweist sich lediglich Dahlem als vorteilhaft. Hier ist die Ausprägung der zu erwartenden Tropennächte bis zum Ende des 21. Jahrhunderts wesentlich geringer als bei den anderen beiden Standorten. Dies ist auf die Lage der Klimastation außerhalb der Innenstadt im Bereich der Einzelhausbebauung zurückzuführen. Durch die stärker durchgrünte Umgebung der Station kann es nachts zu einer größeren Abkühlung als in den stärker versiegelten und städtischer geprägten Bereichen der anderen beiden Klimastationen kommen. Die wesentlich kühleren Nächte im Bereich Dahlem spiegeln sich auch in der projizierten Jahresmitteltemperatur für diese Station wider, die dadurch konstant ca. ein halbes Grad unter den Temperaturen in Tegel und Tempelhof liegt. Auch der zunehmenden Belastung durch Hitzewellen, sowohl in der Anzahl ihres Auftretens als auch ihrer stärkeren Ausprägung, muss aufgrund der beschriebenen gesundheitlichen Relevanz Beachtung geschenkt werden. Ohne dass die Station in diesen Vergleich einbezogen war, kann aufgrund der Auswertungen im Kapitel „Ergebnisse der Stationsauswertungen“ erwartet werden, dass der Standort Alexanderplatz bedingt durch sein gegenüber Tempelhof und Tegel noch sehr viel stärker städtisch geprägtes Umfeld die Trenddarstellungen der einzelnen Kennwerte der Standorte Tegel und Tempelhof noch deutlich übertroffen hätte. fn1. Von Altgriechisch autós „selbst“ und chthōn „Erde“, also etwa „einheimisch“, „ortsfest“, „ursprünglich“.
Das Projekt "Vorhaben: Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Ostseeforschung durchgeführt. HYPER wird eine breite und belastbare wissenschaftliche Grundlage für ein Nährstoffmanagement der Ostsee erarbeiten. Daher erfolgt eine enge Kooperation von Geologen, Ökologen, Biogeochemikern und Modellierern. - Die Entwicklung von Hypoxia und Anoxia während der letzten 100 bis 10.000 Jahre wird an Sedimenten untersucht, um die Beziehungen zwischen natürlichem und anthropogenem Klimawandel besser zu verstehen. Hieraus sollen präzisere und detaillierter Modelle zum Sauerstoffmangel der Ostsee erstellt werden, die dazu dienen die Nährstoffreduktion in einen größeren Zusammenhang interpretieren zu können. - Es wird ein besseres Verständnis für die Quantifizierung des Zusammenhanges zwischen Sauerstoffkonzentration dem Vorkommen benthischer Organismen und biogeochemischer Prozesse angestrebt. Da Sauerstoffmangel benthische Lebewesen belastet und die Gemeinschaft der Organismen ändert, werden negative Effekte auf die biogeochemischen Stoffflüsse erwartet, wenn tiefgrabende Benthosorganismen von oberflächlich lebenden Gemeinschaften abgelöst werden. Die veränderten Prozesse müssen in Modellen Berücksichtigung finden. - Verständnis für die Regulation ineinander greifender biogeochemischer Prozesse in den verschiedenen Ostseeregionen. Gleichzeitig wird der Klimawandel eine zunehmende Rolle spielen und die Balance zwischen Sauerstoffversorgung und -verbrauch beeinflussen. Die Parametrisierung dieser Prozesse im Modell wird für dieses Wechselspiel an Prozessen verbessert. Ausfahrten mit Forschungsschiffen, Datenanalyse, Modellierung. Interdisziplinäre Forschungsergebnisse zu den Auswirkungen von Sauerstoffmangel in der Ostsee auf die biogeochemischen Stoffflüsse und benthische Aktivität werden untersucht und anschließend so aufbereitet , dass Entscheidungsträgern das Management der Ostsee erleichtert wird. Informationen fließen in ein 'Modelling für Management' ein, das darauf zielt die Nährstoffsituation der Ostsee zu verbessern.