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Beobachtete und erwartete Klimafolgen in Deutschland

<p> <p>Die Folgen des Klimawandels in Umwelt und Gesellschaft werden zunehmend spürbar. Der dritte Monitoringbericht zur Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) wurde 2023 veröffentlicht und gibt einen breiten Überblick über bereits beobachtete Klimafolgen. Die 2021 veröffentlichte Klimawirkungs- und Risikoanalyse (KWRA) des Bundes zeigt künftige Folgen des Klimawandels in Deutschland.</p> </p><p>Die Folgen des Klimawandels in Umwelt und Gesellschaft werden zunehmend spürbar. Der dritte Monitoringbericht zur Deutsche Anpassungsstrategie an den Klimawandel (DAS) wurde 2023 veröffentlicht und gibt einen breiten Überblick über bereits beobachtete Klimafolgen. Die 2021 veröffentlichte Klimawirkungs- und Risikoanalyse (KWRA) des Bundes zeigt künftige Folgen des Klimawandels in Deutschland.</p><p> <p>Das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> ändert sich bereits und wird sich auch in Zukunft weiter wandeln. Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> manifestiert sich dabei sowohl in langfristigen Klimaänderungen (wie langsam steigenden Durchschnittstemperaturen) als auch in einer veränderten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimavariabilitaet">Klimavariabilität</a> (also stärkeren <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimaschwankungen">Klimaschwankungen</a> und häufigeren Extremwetter-Ereignissen wie Stürmen, Dürren, Überschwemmungen und Sturzfluten oder Hitzesommern).Die Klimafolgen sind also vielfältig und haben Einfluss auf unser tägliches Leben.</p> <p>Um die in Deutschland erwarteten Folgen des Klimawandels zu beschreiben, wurden verschiedene Indikatoren entwickelt. Mit ihrer Hilfe können die Folgen und die bereits begonnene <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/anpassung-an-den-klimawandel">Anpassung an den Klimawandel</a> beschrieben, sowie seine weitere Entwicklung verfolgt werden. Dargestellt werden Veränderungen in der natürlichen Umwelt, aber auch gesellschaftliche Folgen wie zum Beispiel die Entwicklung von Einsatzstunden bei wetter- und witterungsbedingten Schadensereignissen. Die fachlichen Grundlagen hat das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/70366">Kompetenzzentrum Klimafolgen und Anpassung (KomPass</a>) zusammen mit anderen Bundesbehörden erarbeitet.</p> <p>Alle vier Jahre veröffentlicht die Bundesregierung einen Monitoringbericht. Der aktuelle <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/106954">Monitoringbericht</a> erschien im November 2023, der vierte Monitoringbericht ist für November 2027 geplant. Er liefert mit Hilfe von Indikatoren einen breiten Überblick über beobachtete Klimafolgen und die begonnene Anpassung. Mehr als 50 Bundesbehörden, wissenschaftliche Einrichtungen und Universitäten sind an der Erstellung des Monitoringbericht beteiligt.&nbsp;</p> <p>Das Behördennetzwerk „Klimawandel und Anpassung“, ein Netzwerk von 25 Bundesbehörden und -instituten und unterstützt von einem wissenschaftlichen Konsortium, hat in der Klimawirkungs- und Risikoanalyse 2021 (KWRA) über 100 Wirkungen des Klimawandels und deren Wechselwirkungen untersucht und bei rund 30 davon sehr dringender Handlungsbedarf festgestellt. Dazu gehören tödliche Hitzebelastungen - besonders in Städten, Wassermangel im Boden und häufigere Niedrigwasser. Dies hat schwerwiegende Folgen für alle Ökosysteme, die Land- und Forstwirtschaft sowie den Warentransport. Es wurden auch ökonomische Schäden durch ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/starkregen">Starkregen</a>⁠, Sturzfluten und Hochwasser an Bauwerken untersucht sowie der durch den graduellen Temperaturanstieg verursachte Artenwandel, einschließlich der Ausbreitung von Krankheitsüberträgern und Schädlingen.</p> Quelle: Umweltbundesamt 23.11.2015 Animation: Bedrohung durch den Klimawandel – Analyse zur Verletzlichkeit Deutschlands <p>Seit 2011 wurde von 16 Bundesbehörden und -institutionen im Auftrag der Bundesregierung die Vulnerabilität – also Verletzlichkeit – Deutschlands gegenüber dem Klimawandel analysiert.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Oceanographic data of Time Series Station Spiekeroog for 2008

The Time Series Station Spiekeroog (TSS) was setup in 2002, in the tidal inlet between the East Frisian Islands of Langeoog and Spiekeroog in the Southern German Bight, at position 53°45′01.0″ N, 007°40′16.3″ E. The aim was to ensure the continuous measurement of physical, biological, chemical and meteorological parameters, even under extreme weather conditions such as storms, ice, and storm surges. The TSS was financed as part of the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) research unit BioGeoChemistry of Tidal Flats and the Ministry for Science and Culture of the Land of Lower Saxony (MWK). Here, water temperature and conductivity were measured in the year 2008. All raw data were revised and corrected for steps as range, outliers and stationarity checks. Water temperature and conductivity were measured in five different depths (4 m, 5.5 m, 7.5 m, 9.5 m, 11.5 m below MSL). Due to marine biofouling at the sensors and accompanying drift of instruments, the measured water temperature and conductivity data were corrected via linear regression by using reference data. As the water column in this region is well mixed and the water depth of the measurements varies with the tide, data from all five depths were averaged and referenced to a water depth of 4 m. Absolute salinity was derived from conductivity, temperature and pressure data according to TEOS 10. Data were smoothed and a quality flag was assigned for water temperature and salinity. The quality flags refer to the standard for data quality control of SeaDataNet https://www.seadatanet.org/ (0 = raw data, 1 = good data, 2 = probably good data, 3 = questionable data). Water level data for 2008 obtained at TSS are published by Holinde et al. (2015). A detailed description of the Time Series Station Spiekeroog, its structure and instrumentation can be found in Zielinski et al. (2022) and in Reuter et al. (2009).

WFS Sturmflut

Web Feature Service (WFS) zum Thema Sturmflut 1962 in Hamburg. Anläßlich des 50. Jahrestag der Sturmflut von 1962 wurde ein Internet-Portal: <a href="http://sturmflut.hamburg.de">Sturmflut Hamburg</a> aufgebaut. Historische Ereignisse von damals werden dargestellt. Unter anderem werden dabei die 1962 überfluteten Gebiete mit Fotos und Texten gezeigt. Über diesen WFS-Dienst können die Objekte für eigene Darstellungen z.B. in Geoinformationssystemen genutzt werden. Zur genaueren Beschreibung der Daten und Datenverantwortung nutzen Sie bitte den Verweis zur Datensatzbeschreibung.

Auswirkungen physikalisch-ozeanographischer Extremereignisse auf Ökosystemdienstleistungen im Elbe-Ästuar-Küstensystem, Vorhaben: Transfer wissenschaftlicher Beiträge in die Zivilgesellschaft zur Verbesserung der gesellschaftlichen Resilienz

Auswirkungen physikalisch-ozeanographischer Extremereignisse auf Ökosystemdienstleistungen im Elbe-Ästuar-Küstensystem, Leitantrag; Vorhaben: Biogeochemische Folgen von Extremereignissen in der Elbe

Nachhaltige adaptive Landschaften zur Förderung der Widerstandsfähigkeit und Dynamik des Naturerbes Wattenmeer, Leitantrag; Vorhaben: Anpassungsfähigkeit und Resilienz kulturgeprägter und biodiverser Salzwiesen

Intergration von hydrologischen, hydrogeologischen, bodenphysikalischen und hydrodynamischen Prozessen durch partikelbasierte Simulation

Eine integrierte Hydrosystemmodellierung ist aufgrund verschiedener räumlicher und zeitlicher Skalen sowie der Komplexitätsstufen der beteiligten Prozesse herausfordernd. Dennoch erfordern viele hydrologische Fragestellungen eine ganzheitliche Betrachtung durch eine fundierte Prozessbeschreibung mit einer Umsetzung in Modellkonzepte. Zu diesen Fragestellungen zählen beispielsweise Risikoanalysen und Modellierungen von Sturzfluten, die sowohl hydrologische als auch hydrodynamische Prozesse beinhaltet. Das Ziel des Projekts ist die integrierte Berücksichtigung von hydrologischen, hydrogeologischen, bodenphysikalischen und hydrodynamischen Prozessen innerhalb eines einzigen Modells. Dieser neuartige Modelltyp basiert auf der numerischen Interpolationsmethodik SPH (smoothed particle hydrodynamics) in Verbindung mit innovativen Skalierungsmethoden. Im Gegensatz zu etablierten Euler basierten Methoden erfolgt die zeitliche Integration über die dynamischen Partikel und nicht über ein starres Gitter. Für hydrodynamische Fragestellungen wird die SPH Methode bereits eingesetzt, eine Einbeziehung von hydrologischen, hydrogeologischen oder bodenphysikalischen Prozessen erfolgte bisher jedoch nicht, obwohl die Methodik aufgrund der numerischen Stabilität und flexiblen Erweiterbarkeit das Potential dazu besitzt. Die Umsetzung der Prozessbeschreibungen erfolgt durch die GPU-CUDA Technik für Nvidia Grafikkarten. Die innovative dynamische Skalierung ermöglicht die Übertragbarkeit von Prozessen der Wasserbewegung auf reale hydrologische Einzugsgebiete. Diese Skalierung basiert auf Ähnlichkeits-Konzepten aus der Bodenphysik. Daten zu den Böden und der Vegetation werden in Eigenschaftsfeldern bereitgestellt, wobei die einzelnen Parameter durch Verteilungsfunktionen beschrieben werden. Die Zuordnung der Parameter zu den Partikeln durch multiple Wahrscheinlichkeiten erfolgt in Analogie zu den Variationen in natürlichen Systemen. Die Dichte und Geschwindigkeit der Partikel werden über die Eigenschaftsfelder beeinflusst, während die Partikeleigenschaften die dynamische Skalierung vorgeben. Meilenstein 1 ist ein voll funktionsfähiges Modellsystem mit einer detaillierten Prozessbeschreibung auf der Plot Skala. Berücksichtigt werden die Interaktionen des Wassers mit der Vegetationszone, der ungesättigten und gesättigten Zone. Meilenstein 2 ist auf den Transfer des Detailmodells auf größere Skalen ausgerichtet (Skalierung). Meilenstein 3 umfasst die erfolgreiche Anwendung des Modells auf der Einzugsgebietsskala samt Validierung anhand umfangreicher Beobachtungsdaten (Hühnerwasser). Nach der Validierung wird das integrierte Modellsystem für Anwendungen mit hohen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Prozessskalen eingesetzt. Das Ziel ist die Bereitstellung einer zuverlässigen und realistischen Grundlage in Bereichen wie Sturzfluten oder Bewässerung, um Schadenpotentiale oder den Bewässerungsbedarf zu beurteilen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 2115: Synergie von Polarimetrischen Radarbeobachtungen und Atmosphärenmodellierung (PROM) - Verschmelzung von Radarpolarimetrie und numerischer Atmosphärenmodellierung für ein verbessertes Verständnis von Wolken- und Niederschlagsprozessen; Polarimetric Radar Observations meet Atmospheric Modelling (PROM) - Fusion of Radar Polarimetry and Numerical Atmospheric ..., Evaluierung und Verbesserung von konvektionszulassenden Simulationen des Lebenszyklus konvektiver Stürme mit Hilfe polarimetrischer Radardaten

Konvektive Stürme sind verantwortlich für Unwetter, wie z.B. großer Hagel, Sturzfluten und starke Windböen. Ein kritischer Faktor, der bestimmt, wie schädlich diese Ereignisse sind, ist die Wolkenmikrophysik innerhalb des konvektiven Systems. Die Prozesse der Wolkenmikrophysik tragen direkt zur Bildung von großem Hagel und Regen bei, verändern aber zusätzlich die Umgebung, in der sich die Konvektion durch latente Erwärmung und Abkühlung entwickelt. Diese Veränderungen in der Struktur des konvektiven Sturms wirken sich dann auch darauf aus, welche mikrophysikalischen Prozesse wo im Sturm aktiv sind . Über die Existenz dieser komplexen Wechselwirkungen wurde in zahlreichen Publikationen berichtet. Allerdings gibt es bisher keine Studien, die einen systematischen Ansatz zur Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Wolkenmikrophysik und konvektiver Dynamik verfolgen. In diesem Projekt werden wir eine systematische Analyse der Wechselwirkungen zwischen den Prozessen der Wolkenmikrophysik, der Struktur konvektiver Systeme und dessen Lebenszyklus sowie der daraus resultierenden Unwetterlage durchführen. Modellsimulationen mit ICON (~1 km Auflösung) werden anhand der mikrophysikalischen Prozesse, der Sturmstruktur und des Lebenszyklus von Dual-Polarisations-Radardaten ausgewertet.Das Hauptziel dieses Projektes ist es, einen Rahmen für die Verbesserung der konvektionszulassenden Simulation von schweren konvektiven Wetterereignissen zu schaffen. Dies wird erreicht durch 1) Analyse der Prozesse der Wolkenmikrophysik, die für die Erzeugung von Niederschlägen, die zu einem Schadensereignis führen, am wichtigsten sind, 2) Evaluierung, wie gut der Lebenszyklus, die Sturmstruktur und die mikrophysikalischen Prozesse von konvektiven Stürmen, die von ICON simuliert werden, den polarimetrischen Radarbeobachtungen entsprechen. 3) Untersuchung der Empfindlichkeit der Sturmstruktur und des Lebenszyklus für die Darstellung mikrophysikalischer Prozesse.Daher wird das ICON-Modell modifiziert, um die mikrophysikalischen Prozessraten in 3D auszugeben. Mikrophysikalisches "Piggybacking" wird ebenfalls integriert, um rein mikrophysikalische Effekte von gekoppelten mikrophysikalisch-dynamischen Effekten zu trennen.Am Ende dieses Projektes werden wir in der Lage sein, die derzeitige Fähigkeit von ICON zusammenzufassen, konvektive Stürme und deren schädliche Niederschläge zu simulieren, zu identifizieren, welche Prozesse für die Erzeugung der schädlichen Niederschläge am wichtigsten sind, und Verbesserungen zu empfehlen, um aktuelle Mängel im Modellsystem zu beheben. Das Endergebnis wird nicht nur ein verbessertes Verständnis der realen und modellierten Konvektion sein, sondern auch spezifische Empfehlungen zur Verbesserung der Vorhersage von schädliche Niederschläge aus Konvektion geben.

Forschungsgruppe (FOR) 2589: Zeitnahe Niederschlagsschätzung und -vorhersage; Near-Realtime Quantitative Precipitation Estimation and Prediction (RealPEP), Evaluierung von Verbesserungen in QPE und QPN in einem Echtzeit-vorhersagesystem für Abfluss und Überflutungen mit Datenassimilatio

Echtzeitvorhersagen von Abfluss und Überflutungen stellen eine große Herausforderung dar, auch weil Wettervorhersagen konvektive Starkregenereignisse auf der stündlichen Sub-Kilometerskala noch nicht mit ausreichender Qualität vorhersagen können. Das führt zu unvorhergesehenen Überflutungen und großen Schäden öffentlichen Eigentums und Infrastruktur und potentiell zu Todesopfern. Bekannte Beispiele in der Region des Geoverbundes ABC/J sind die Sturzfluten in Wachtberg am 3. Juli 2010 und am 6. Juni 2016. Das Projekt wird ein neuartiges, probabilistisches Echtzeitvorhersagesystem für Abfluss und Überflutungen in kleinen Einzugsgebieten (kleiner als 500 km2) entwickeln. Das Projekt konzentriert sich auf die Einzugsgebiete Wachtberg, Ammer und Bode. Wir werden QPE, QPN und QPF (quantitative Niederschlagsschätzung, Nowcasting und numerische Vorhersage), die Produkte von P1, P2 und P3 in dem Vorhersagesystem verwenden, um die erreichten Verbesserungen in RealPEP zu bewerten. Ein wichtiger Aspekt des Projektes ist die Verwendung verschiedener hydrologischer Modelle (konzeptionell und physikbasiert) für die Flutvorhersage. Wir werden den Mehrwert und die Limitierungen der verschiedenen Modelle (und Datenassimilierungsverfahren) identifizieren. Konzeptionelle Modelle profitieren hauptsächlich von der Optimierung/Kalibrierung des Abflusses und der Möglichkeit schnell, große Ensemble berechnen zu können; physikbasierte Modelle dagegen haben den Vorteil verschiedenartige Beobachtungsdaten verarbeiten zu können und Prozesse besser abzubilden, wodurch eine einfachere Übertragbarkeit auf andere Einzugsgebiete ohne Kalibration möglich ist. Schlussendlich werden wir untersuchen ob die verschiedenen Ansätze sich ergänzende Information zu Echtzeitvorhersage von Überflutungen liefern können.

HWRM-Karten 1.Zyklus Hamburg

Fachliche Beschreibung: Die EG-Richtlinie zum Hochwasserrisikomanagement hat die Reduzierung der Risiken durch Hochwasser als Ziel. Der erste von drei vorgeschriebenen Schritten zu diesem Ziel besteht in der Bewertung der Hochwasserrisiken. Als Ergebnis werden hier die Risikogebiete für Binnenhochwasser und Sturmflut veröffentlicht. Der zweite Schritt besteht in der Ermittlung und Darstellung von Gefahren- und Risikokarten in den Risikogebieten. Die Gefahren- und die Risikokarten decken jeweils drei Hochwassersereignisse ab. Für die Binnenhochwasser ist das häufige Ereignis (Kennzeichnung: H für High) ein 10-jährliches, das mittlere Ereignis (Kennzeichnung: M für Middle) ein 100-jährliches und das seltene Ereignis (Kennzeichnung: L für Low) ein 200-jährliches. Für die durch Sturmfluten gefährdeten Bereiche ist das häufige Ereignis ein 20-jährliches, das mittlere Ereignis wie beim Binnenhochwasser ein 100-jährliches und das seltene Ereignis ein Extremereignis, bei dem ein seltener, extrem hoher Wasserstand (7,30 mNN am Pegel St. Pauli) angenommen und zusätzlich die Wirkung der Hochwasserschutzanlagen außer Acht gelassen wird. Die Gefahrenkarten stellen das Ausmaß der Hochwasserereignisse in Form der Ausdehnung und der sich einstellenden Wassertiefen dar. Die Risikokarten zeigen, wie die betroffenen Flächen genutzt werden, die Lage von Industrieanlagen und Schutzgütern sowie die Anzahl der potenziell betroffenen Einwohner. Im letzten Schritt ist ein Hochwasserrisikomanagementplan zu erarbeiten. Rechtlicher Hintergrund: Die Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (2007/60/EG vom 23.10.2007) regelt die Erarbeitung und Veröffentlichung von Karten zum Hochwasserrisikomanagement. Die rechtliche Umsetzung dieser EG-Richtlinie in nationales Recht erfolgte mit der Änderung des Wasserhaushaltsgesetzes vom 01.03.2010. In §74 WHG ist die Veröffentlichung der Hochwassergefahren- und Hochwasserrisikokarten für den 2. Berichtszyklus zum 22.12.2013 festgeschrieben. Die Daten für Hochwasserrisikomanagement (HWRM)-Karten des 1. Berichtszyklus (2016-2021) werden hier als WMS-Darstellungsdienst und als WFS-Downloaddienst bereitgestellt.

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