Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010

Barbara Früh, Meinolf Kossmann

Deutscher Wetterdienst

Klima & Umweltberatung

Offenbach am Main

StStStStäääädtedtedtedteim im im im

KlimawandelKlimawandelKlimawandelKlimawandel

StStStStäääädtedtedtedteim im im im

KlimawandelKlimawandelKlimawandelKlimawandel

DACH Meteorologentagung, Bonn 20. – 24. September 2010

Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010

ÜÜÜÜberblickberblickberblickberblick

� Downscaling vom globalen zum urbanen Modell

� mikroskaliges urbanes Klimamodell MUKLIMO_3

� Ergebnis:

Anzahl Sommertage in Frankfurt am Main

� Vergangenheit

� Zukunft

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Klima und UmweltberatungKlima und UmweltberatungKlima und UmweltberatungKlima und Umweltberatung

Copyright © DWD, 1996-2010

traditionell

mit Beobachtungen

globale Projektion

große Gitterweite

KlimawandelProjektionen

1980-1999

const. composition commitment

20th century

© IPCC 2007 WG1-AR4G

loba

l sur

face

war

min

g(°

C)

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DownscalingDownscalingDownscalingDownscaling von Klimaprojektionenvon Klimaprojektionenvon Klimaprojektionenvon Klimaprojektionen

RegionalesRegionalesRegionalesRegionalesKlimamodellKlimamodellKlimamodellKlimamodell

GlobalesGlobalesGlobalesGlobales KlimamodellKlimamodellKlimamodellKlimamodellWirkmodellWirkmodellWirkmodellWirkmodell

ffffüüüür Klimar Klimar Klimar Klima---- und Politikberatungund Politikberatungund Politikberatungund Politikberatung

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&Messungen

REMO CLM WETTREG STAR

4 regionaleKlimamodelle

DownscalingDownscalingDownscalingDownscaling von Klimaprojektionenvon Klimaprojektionenvon Klimaprojektionenvon Klimaprojektionen

Globales KlimamodellECHAM5 A1B

numerisch statistisch

urbanes KlimamodellMUKLIMO_3

OBSMessungen

zur Evaluation

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MUKLIMO_3: MUKLIMO_3: MUKLIMO_3: MUKLIMO_3: MMMMikroskaliges ikroskaliges ikroskaliges ikroskaliges uuuurbanes rbanes rbanes rbanes KliKliKliKlimamamama----MoMoMoModell, 3dell, 3dell, 3dell, 3----dim. Versiondim. Versiondim. Versiondim. Version

�DynamikDynamikDynamikDynamik� Lösung der Bewegungsgleichung über Stromfunktions - Vorticity Methode

� nicht-hydrostatisches Modell

� Tagesgang entsprechend den Anfangsbedingungen

�PhysikPhysikPhysikPhysik� Wärmegleichung

� Parametrisierung der lang- und kurzwelligen Strahlung

� Vegetationsmodell

� nicht-aufgelöste Bebauung

� kein Niederschlag oder horizontaler Abfluss

�ModellgebietModellgebietModellgebietModellgebiet� Orographie

� Rotation des Modellgebietes gegen Nord möglich

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26.8 km

20.4 km

LandnutzungLandnutzungLandnutzungLandnutzung

Citybebauung

Siedlung (dicht)Siedlung (locker)WaldParkGewerbe (dicht)Gewerbe (locker)FreiflächenWasser

Ein-, Mehrfam.haussdlg.DorfkernReihenhaussiedlungZeilenbebauungZeilenbeb. + HochhäuserBlockbebauung

Mittelalterl. StadtGleiseKleingärten

Bankenviertel

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OrographieOrographieOrographieOrographie

Taunus

Taunus

Taunus

Taunus

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� Landnutzung� Orographie

� Anfangsbedingungenfür windschwache Strahlungsbedingungen� Lufttemperatur� Windgeschwindigkeit und -richtung� relative Feuchte

Eingabe fEingabe fEingabe fEingabe füüüür MUKLIMO_3r MUKLIMO_3r MUKLIMO_3r MUKLIMO_3

• Beobachtungen• Simulationen

• Vergangenheit• Zukunft

MUKLIMO_3 Simulation

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urbanes Klima-modell

MUKLIMO_3

AbschAbschAbschAbschäääätzung der Klimatzung der Klimatzung der Klimatzung der Klimaäääänderung in der Stadtnderung in der Stadtnderung in der Stadtnderung in der Stadt

regionales KlimaT , v, rh

Klimaprojektion

Vergangenheit

Klimaprojektion

Zukunft

Quader-Methode

Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010

v

QuaderQuaderQuaderQuader----MethodeMethodeMethodeMethode

METHODE:

• 8 MUKLIMO_3 Eck-Simulationen

• meteorologische Felder für T, v und rh an allen 8 Ecken

• tri-lineare Interpolation auf den Zielpunkt T, v ,rh

ZielpunktT, v, rh

TmaxTmin

Vmax

Vmin

rhmin

rhmax

Tmin , vmin , rh min(15°C, 0.7ms -1, 42%)

(25°C, 3ms -1, 80%)Tmax, vmax, rhmax

T

rh

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StatistikMomente

VerteilungenTrends, Korrelation,

Indices, etc.

Klima-änderungs-

signal

Analyse

Interpolation

urbanes Klima-modell

MUKLIMO_3

AbschAbschAbschAbschäääätzung der Klimatzung der Klimatzung der Klimatzung der Klimaäääänderung in der Stadtnderung in der Stadtnderung in der Stadtnderung in der Stadt

regionales KlimaT , v, rh

Klimaprojektion

Vergangenheit

Klimaprojektion

Zukunft

Quader-Methode

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Anzahl SommertageTmax ≥ 25°C

1971 – 2000

Eingabe für Quader: Beobachtungen

Offenbach(1971-77 & 1980-95)Simulation 52.2 d/aBeobachtung 49.6 d/a

Rhein-Main-Airport(1971-2000)Simulation 40.3 d/aBeobachtung 46.1 d/a

Evaluierung Evaluierung Evaluierung Evaluierung

Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010

ÄÄÄÄnderung der Anzahl Sommertage nderung der Anzahl Sommertage nderung der Anzahl Sommertage nderung der Anzahl Sommertage 2021 2021 2021 2021 –––– 2050 (A1B) vs. 1971 2050 (A1B) vs. 1971 2050 (A1B) vs. 1971 2050 (A1B) vs. 1971 ---- 2000200020002000

+14 d/a

+10 d/a

+12 d/a

+16 d/a

+22 d/a

+24 d/a

+28 d/a

+30 d/a

+32 d/a

+26 d/a

+20 d/a

+18 d/a

+8 d/a

CLMCLMCLMCLM REMOREMOREMOREMO

STARSTARSTARSTAR WETTREGWETTREGWETTREGWETTREG

avg 12.8 d/amin 10.0 d/amax 15.1 d/a

avg 12.8 d/amin 7.6 d/amax 15.1 d/a

avg 11.2 d/amin 8.1 d/amax 13.7 d/a

avg 24.8 d/amin 17.6 d/amax 28.1 d/a

810

1214

1618

2022

2426

2830

3234

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REMOREMOREMOREMO

CLMCLMCLMCLM

WETTREGWETTREGWETTREGWETTREG

STARSTARSTARSTAR

30303030

20202020

10101010

Konfidenzintervall auf 90% Signifikanzniveau 1971 – 2000

Box-WhiskerDiagramm:95.95.95.95.

75.75.75.75.50.50.50.50.25.25.25.25.

5.5.5.5.

Pe

rze

nti

le

Änderung der Anzahl SommertageSommertageSommertageSommertage (Tmax ≥ 25°C) 2021 – 2050 (A1B) vs. 1971 - 2000

gemittelt über das Stadtgebiet von Frankfurt/Main

5 –

31

Ta

ge

pro

Ja

hr

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Zusammenfassung & AusblickZusammenfassung & AusblickZusammenfassung & AusblickZusammenfassung & Ausblick

� Entwicklung der Quader-Methode zur Bestimmung der Auswirkungen des Klimawandels auf eine Stadtonline verfügbar � Journal of Applied Meteorology and Climatology

� Early Online-Releases

�Anwendung und erfolgreiche Evaluierung der Quader-Methode für die Anzahl Sommertage in Frankfurt am Main

� Verwendetes Ensemble von 4 regionalen Klimaprojektionen mit SRESA1B zeigt eine Erhöhung der mittleren Anzahl Sommertage bis 2021 2021 2021 2021 ––––2050205020502050 (vs. 1971 1971 1971 1971 –––– 2000200020002000) um 5 5 5 5 –––– 31 Tage31 Tage31 Tage31 Tage (90% Signifikanzniveau)

� Simulation von Landnutzungsänderungen / Planungszustand

� Diskussion der Ergebnisse in enger Zusammenarbeit mit der Stadt

Barbara Früh, DWD Städte im Klimawandel 21. September 2010Barbara Früh Urban sites in climate change September 15, 2010

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